化肥减施与有机肥替代对大蒜生长、产量及品质的影响

齐振宇， 蔡盼， 蔡溧聪， 张龙平， 任艳云， 周艳虹*

(1.浙江大学 农业试验站，浙江 杭州 310058；2.浙江大学 农业与生物技术学院，浙江 杭州 310058；3.济宁市农业科学研究院，山东 济宁 272000)

大蒜(AlliumsativumL.)是葱属一、二年生草本植物，是一种重要的葱蒜类蔬菜，主要食用器官是膨大的肉质茎，且蒜薹亦可作为蔬菜食用[1]，同时大蒜也是一种优质的佐餐蔬菜。大蒜营养价值高，其鳞茎中含有丰富的蛋白质、糖类、氨基酸和VC等营养成分，因大蒜素含量较高，故具有强烈的辛辣味，可增进食欲，杀菌效果明显，大蒜以其独特的营养成分和保健功能饱受大众喜爱[2]。大蒜在我国栽培历史悠久。据记载，大蒜原产于亚洲中部，汉朝时期由张骞引入中国，开始在我国大面积栽培[3]。现在大蒜在我国的种植区域分布广泛，以山东、河南等地为主。

长期以来，蒜农在栽培上为追求产量和经济效益，过量使用农药化肥，施肥方式粗犷，施肥随意性较强，盲目施肥现象严重，导致肥料利用率低，且大量施用化肥造成土壤理化性质发生变化，肥力变差，最终影响大蒜品质和产量[4]。通过有机肥替代化肥可减少蔬菜生产上的化肥使用量，改良土壤结构，提高土壤肥力。王秋君等[5]在辣椒上的研究发现，以商品有机肥替代基肥中部分化肥，可在减施化肥条件下增产。李英楠等[6]研究指出，用有机复混肥替代化肥能不同程度地促进番茄生长，改善土壤环境，减施化肥效果显著。原寒等[7]研究表明，长期施用有机肥能较好的维持土壤原有结构，改善土壤养分状况。腐熟牛粪处理能更好的改善0～20 cm土层结构，增加土壤碳通量。

另有相关研究表明，在不同减肥条件下，施用生物有机肥能不同程度促进黄瓜生长，提高产量，其中减肥20%时施用生物有机肥效果最优，增产达到10.14%[8]。郭婷等[3]研究发现，高浓度石灰配施生物有机肥增加了大蒜的株高和茎粗，提高了蒜头产量，且各处理大蒜叶片可溶性糖和蛋白质含量下降，鳞茎中可溶性糖和蛋白质含量均有提高。张万萍等[9]研究4种生物有机肥对大蒜生长发育和产量的影响指出，绿康壮叶面肥和惠美丰腐殖酸混合施用对大蒜产量的促进作用最为明显。

如何控制肥料滥用、保证产量和提高品质是现阶段大蒜产业可持续发展亟需解决的问题。本研究以化肥减施为重点，配合有机肥替代技术，探究化肥减施和有机肥替代对大蒜产量和品质的影响，以期为大蒜优质生产提供理论支持和实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2018年9月至2019年6月在山东省济宁市嘉祥县满硐镇徐乡进行，土壤为中壤土，肥力中等，pH为8.69，全氮、全磷、全钾含量分别为1.15、0.77、15.06 g·kg-1。前茬作物为辣椒，播种前深耕整地。

供试大蒜品种为嘉祥紫皮蒜；有机肥为猪粪堆肥腐熟；供试肥料为尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O516%)和硫酸钾(含K2O 52%)。

1.2 处理设计

以667 m2为1个施肥单位，试验共设8个处理。T1为不施肥；T2为常规施肥，施复合肥200 kg；T3为不施氮肥，即施187.5 kg过磷酸钙、57.7 kg硫酸钾；T4为相较于常规施肥减施30%氮肥，即施45.6 kg尿素、187.5 kg过磷酸钙、57.7 kg硫酸钾；T5为相较于常规施肥减施30%氮肥+有机肥，即施45.6 kg尿素、187.5 kg过磷酸钙、57.7 kg硫酸钾、375 kg秸秆、978 kg有机肥；T6为不施磷肥，即施65.2 kg尿素、57.7 kg硫酸钾；T7为相较于常规施肥减施30%磷肥，即施65.2 kg尿素、131.3 kg过磷酸钙、57.7 kg硫酸钾；T8为相较于常规施肥，减施30%磷肥+有机肥，即施65.2 kg尿素、131.3 kg过磷酸钙、57.7 kg硫酸钾、375 kg秸秆、978 kg有机肥。每处理4个重复，小区随机排列，且小区四周设立保护行。所有处理3/4肥料量作基肥，1/4肥料量作追肥。由于过磷酸钙溶解性较差，故减肥试验中过磷酸钙均用作基肥。各处理间除肥料施用量不同以外，其他田间栽培管理均保持一致。株行距12 cm×18 cm，田间试验于2018年10月19日收获测产。

1.3 测定指标

株高。鳞茎膨大前期，植株土壤表面基部至叶片最高处的自然高度。

叶长。蒜薹伸长期或鳞茎膨大前期，大蒜植株最大叶片基部至叶尖的长度。

叶宽。蒜薹伸长期或鳞茎膨大前期，大蒜植株最大叶片四周展平情况下的最宽处之宽度。

假茎粗。蒜薹伸长期或鳞茎膨大前期，地上假茎自土壤表面向上1/3处的最大直径。

鳞茎横茎。鳞茎收获期，成熟鳞茎横向最大直径。

营养指标。可溶性糖含量采用蒽酮比色法[10]测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法[11]测定，大蒜素含量采用苯腙法[12]测定，VC含量采用2，6-二氯靛酚滴定法[13]测定。

1.4 数据分析

试验数据进行ANOVA分析，用Tukey分析手段作差异显著性分析，当处理间存在极显著差异(P<0.05)时，用不同小写字母标记处理间的差异。试验数据用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 对大蒜苗期生长的影响

由表1可以看出，相比T2(常规施肥)，T5、T8的叶长和假茎粗均有所增加，存在显著性差异，但株高和叶宽差异不显著；与T2相比，T3的株高、叶长、叶宽和假茎粗均有不同程度的降低，其中株高、叶宽差异显著，T6株高显著降低，但叶长、叶宽与T2无显著性差异；T5的株高、叶长、叶宽均显著高于T4，但T7与 T8株高、叶长、叶宽和假茎粗均无显著性差异。以上结果表明，不施氮肥、鳞肥严重抑制了大蒜苗期的营养生长，而施用有机肥能有效提高大蒜苗期的营养生长；减施30%氮肥对大蒜苗期生长的影响较大，减施30%鳞肥对大蒜苗期生长的影响较小。

表1 不同处理对大蒜苗期主要形态指标的影响

2.2 对青蒜苗营养品质的影响

由图1可知，各处理大蒜苗期假茎中可溶性蛋白和大蒜素含量的变化趋势与形态指标基本一致。所有处理中，T5、T8可溶性蛋白和大蒜素含量最高，T1最低；与T2相比，T5、T8可溶性蛋白均显著增加，大蒜素含量增加不显著，说明有机肥能提高大蒜假茎可溶性蛋白含量；与T2相比，T3可溶性蛋白和大蒜素含量显著降低，T6降低不显著；T4与T5、T7与T8间可溶性蛋白含量存在显著性差异，表明氮肥对青蒜苗营养品质的形成和积累至关重要，不施氮肥不利于前期营养品质的形成。

柱上无相同小写字母表示组间差异达5%显著水平(P<0.05)。图2、3同。

2.3 对大蒜鳞茎营养品质的影响

从图2看出，所有处理中以T5、T8鳞茎可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量最高，且其可溶性糖和VC含量显著高于T2，可溶性蛋白和大蒜素的含量与T2差异不显著；T1各项营养指标含量均为最低。与T2相比，T4、T7的可溶性糖、可溶性蛋白和VC含量均无显著性差异，而T3的可溶性糖、可溶性蛋白、大蒜素和VC含量均有一定程度的下降，两者间差异达显著水平；T6的可溶性糖、可溶性蛋白含量与T2间无显著性差异，而其大蒜素和VC含量显著低于T2。

图2 不同处理对大蒜鳞茎营养品质的影响

2.4 对大蒜蒜薹、蒜头产量的影响

从图3可以看出，所有处理中以T8蒜薹和蒜头产量最高，T1的最低；与T2相比，T5、T7、T8蒜薹和蒜头产量皆有增加，但T7与T2间蒜头产量差异不显著；与T2相比，T3、T6蒜薹和蒜头产量均有所降低，但T6与T2间蒜头产量无显著性差异；T4与T5的蒜薹和蒜头产量间均存在显著性差异，而T7与T8间差异均不显著。以上结果表明，氮肥对大蒜前期和后期产量均具有重要影响，施用有机肥能有效提高大蒜产量。

图3 不同处理对大蒜蒜薹、蒜头每667 m2产量的影响

3 讨论

大蒜是喜肥作物，在整个生长发育阶段，对氮、钾肥的需求量较大，对磷肥需求量最少，氮磷钾的吸收比例为N∶P2O5∶K2O=1∶0.36∶0.7[14]。在营养生长初期，大蒜植株对氮、磷的吸收量少，到鳞茎膨大期，对氮、磷的需求量逐渐增多[15]。有研究表明，氮、钾存在一定的相互作用，钾肥会影响氮肥对产量的促进作用，钾肥施用量越大，氮肥对大蒜增产效应越明显，同时氮、钾肥配施能增加蒜薹产量，提高蒜薹可溶性糖和VC含量[16]。氮肥对大蒜鳞茎膨大的促进作用最大，磷肥最小[17]。同时，在钾和磷肥供应充足的情况下，大蒜鳞茎产量与氮肥施用量呈正相关，但超过一定量后，大蒜的增产效果不明显。本试验中，不施氮、磷肥会极大限制大蒜苗期的生长，导致产量和品质的下降，减施30%氮肥和减施30%磷肥对大蒜生长会造成不同程度的抑制作用，但减施30%氮肥的抑制效应更明显，减施30%磷肥对大蒜产量和品质无显著影响，可实现减肥不减产。这可能与试验田土壤本底磷含量较高有关，也可能与大蒜整个生长周期内对磷肥需求量较少有关。

施用有机肥能改善土层结构，整体提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾水平。研究表明，化学肥料配施有机肥能增强洋葱的生长势，提高鳞茎VC和可溶性固形物含量，并能显著提高洋葱产量和品质[16]。另外，多施有机肥能提高马铃薯块茎淀粉含量，一定量的化肥结合有机肥有利于提高马铃薯的商品性和产量[18]。本试验中，有机肥替代一定量的氮、磷肥显著增强了大蒜苗期的生长势，提高了大蒜苗期假茎可溶性蛋白含量、大蒜素含量和蒜薹产量，同时也提高了大蒜鳞茎可溶性糖、可溶性蛋白、大蒜素和VC含量以及蒜头产量，且无论生长势、品质还是产量方面，施用有机肥均优于常规施肥。

综上，适当减少磷肥施用量并配以等量有机肥能促进大蒜苗期营养生长，同时提高大蒜鳞茎产量和营养品质。本试验结果表明，大蒜生产中，每667 m2减施30%磷肥并配施375 kg秸秆、978 kg有机肥。