秸秆还田配施钾肥对大蒜生长、产量与品质的影响

陆信娟 刘灿玉 樊继德 赵永强 张碧薇 史新敏 杨青青 葛洁 杨峰

（江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏 徐州 221121）

大蒜作为一种重要的调味品蔬菜，无论是国内还是国际市场都有着较大的需求量。随着大蒜规模化种植，大蒜已成为我国出口创汇的重要蔬菜之一，产量与面积已位于世界前列。大蒜喜肥且耐肥，尤其对氮、钾两种元素需求量比较大［1］，因此，为了保证大蒜正常生长并达到预期的产量，通常在生产过程中投入较多含氮、钾的化学肥料。长期施用化肥影响土壤的生态环境，而钾肥施用量过多，可导致土壤板结、酸化，以及造成土壤重金属污染。［2］近几年，土壤速效钾含量显著回升，而土壤总体上却呈现出一定程度的酸化趋势［3］，这与氯化钾或硫酸钾用量过多有一定的相关性［4］。因此，土壤培肥必须考虑对土壤生态环境的影响。秸秆还田是一种重要的土壤培肥措施，秸秆中富含多种营养元素，其中尤以钾的含量较高，平均约为0.85%［5］；在含钾量中等及以上田块，秸秆还田可不同程度减少化学钾肥的施用。［6］秸秆还田的栽培模式可有效促进土壤生态环境改良及降低钾肥的投入与使用。大蒜-夏玉米一年二作是徐淮地区主要的栽培模式之一，玉米秸秆资源十分丰富。采用玉米秸秆还田可提高土壤pH值与土壤腐殖质含量，对提高土壤中氮、磷、钾等元素的含量也有一定的作用。［7］玉米秸秆还田配施化学肥料可有效提高作物的产量［6-8］与品质［9，10］。前人研究发现，采用玉米秸秆还田可明显改善大蒜栽培土壤的物理性状，促进大蒜生长，提高大蒜产量［11］，但未能阐明玉米秸秆还田对化学肥料的替代作用及对大蒜品质的影响。本研究采用不同的钾肥施用量，通过研究大蒜生长、产量及品质等指标，探寻在秸秆还田模式下最佳钾肥配施量，为达到合理利用秸秆资源，实现大蒜生产减肥不减产的目标，提供理论依据与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验处理

试验设置于江苏徐淮地区徐州农业科学研究所大蒜试验基地。试验地为沙壤土，试验前0～30 cm土壤养分状况为：有机质18.30 g/kg，全氮0.73 g/kg，速效磷0.03 g/kg，速效钾0.10 g/kg，pH值 6.28。

试验材料为“徐蒜918”。

试验共设 6 个处理，分别为：秸秆不还田+无钾（CK），秸秆不还田+钾（+K），秸秆还田+无钾（+S），秸秆还田+1/3钾（S+1/3K），秸秆还田+2/3钾（S+2/3K），秸秆还田+钾（S+K）。

所有试验处理的N、P2O5用量统一为250.5 kg/hm2、112.5 kg/hm2，以保证氮磷正常供应；钾肥（K2O）最高施用量为试验筛选出的最佳用量262.5 kg/hm2［12］。供试尿素（N≥46.0%）由陕西陕化煤化工集团有限公司生产，过磷酸钙（P2O5≥12.0%）由湖北新洋丰肥业股份有限公司生产，硫酸钾（K2O≥51.0%）由国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产。

随机区组排列，3次重复，试验小区面积30 m2，种植密度为417000株/hm2。小区间采用土埂加覆塑料薄膜的方法进行防窜水窜肥处理，土埂宽30 cm、高30 cm。提前测定单位面积玉米秸秆收获量，按照秸秆全量还田的标准将粉碎后的秸秆与肥料均匀撒入相对应的小区，即秸秆还田处理玉米秸秆使用量为9744.9 kg/hm2，人工翻耕入土，生长期常规管理。

1.2 测定项目与方法

大蒜农艺性状于鳞茎膨大期进行调查，各处理小区随机抽样10株，调查项目为株高、株幅、叶长、叶宽、假茎高、假茎粗，以样本平均值为小区实测值。大蒜采收晾干后，随机抽样10个鳞茎测定鳞茎高、鳞茎横径与单头鳞茎重，以平均值作为实测值。以上指标调查参照《大蒜种质资源描述规范和数据标准》［13］进行。

鲜重（g）：每小区随机挖取5株，尽量保全近地表20 cm土层主要根系，测量大蒜植株包括根系的重量。

小区产量（kg）：小区鳞茎单独收获、晾干后单独称重。

采用收获时鳞茎鲜样测定大蒜鳞茎的品质。根据张丽霞等［14］方法测定大蒜素含量；采用高俊凤［15］钼蓝比色法测定维生素C含量；参照Saladin 等［16］方法测定游离氨基酸含量；根据王月福等［17］方法测定可溶性蛋白含量；参照赵世杰等［18］方法测定可溶性糖含量。

1.3 数据处理

采用模糊评价隶属函数法［19，20］对大蒜鳞茎综合品质进行评价，各指标的权重值的确定参考相关文献［21，22］，具体见表1。

表1 大蒜品质各评价指标的权重系数

采用Microsoft Excel 2003软件和DPS 7.5软件进行数据处理和处理间差异显著性检验（Duncan新复极差法）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对大蒜形态指标、鲜重的影响

不同处理对大蒜形态指标，鲜重的影响如表2所示，不同处理对大蒜的形态指标影响各不相同。S+1/3K处理在株高、叶长、假茎高、假茎粗方面都显著高于CK与+K处理（P＜0.05）；且S+1/3K处理的地上部形态指标与施钾量更高的S+2/3K、S+K相比差异不显著，甚至S+1/3K处理的假茎粗显著高于S+2/3K处理。大蒜植株鲜重以+S处理最高，显著高于CK、S+2/3K、S+K处理，但与S+1/3K处理无显著差异。说明S+1/3K处理地上部长势较旺盛，生长量也处于较高水平。

表2 不同处理对大蒜形态指标、鲜重的影响

2.2 不同处理对鳞茎性状及大蒜产量的影响

不同处理对大蒜产量及相关主要性状的影响如表3所示，鳞茎纵径、鳞茎横径、单头鳞茎重、小区产量以S+1/3K处理处于最高水平，且显著高于对照（P＜0.05）。S+1/3K处理小区产量与CK、+K、+S、S+2/3K、S+K处理相比，分别提高了17.00%、12.76%、8.10%、9.03%、2.64%。说明在本试验条件下，S+1/3K处理有利于促进大蒜鳞茎的生长并提高大蒜产量。

表3 不同处理对大蒜产量及相关主要性状的影响

2.3 不同处理对大蒜鳞茎品质的影响

不同处理对大蒜鳞茎营养品质的影响如表4所示，鳞茎大蒜素的含量表现为秸秆还田处理高于秸秆不还田处理。+S处理大蒜素含量显著高于CK与+K处理，同时，S+1/3K、S+2/3K、S+K处理的鳞茎大蒜素含量与CK、+K相比较都有不同程度的提高。说明，秸秆还田的栽培方式可促进大蒜鳞茎内大蒜素含量的提高。秸秆还田与钾肥用量对大蒜鳞茎维生素C含量无显著影响。+K处理的游离氨基酸、可溶性蛋白含量最高。CK的可溶性糖含量最高，且显著高于所有秸秆还田处理。

表4 不同处理对大蒜鳞茎营养品质的影响

2.4 不同处理对大蒜鳞茎综合品质的影响

大蒜鳞茎综合品质是对大蒜营养指标的综合评价。大蒜鳞茎综合品质评价采用的是隶属函数法。表5为根据隶属函数模型对大蒜营养品质数据进行标准化处理的结果，表6为大蒜品质隶属函数评价结果。隶属函数值排名即为大蒜鳞茎综合品质排名。排名越靠前综合品质越好，从表6可以得出不同处理大蒜鳞茎综合品质排名为：+S＞+K＞S+2/3K＞S+1/3K＞CK＞S+K

表5 大蒜品质各评价指标数值标准化结果

表6 大蒜品质隶属函数评价结果

3 讨论

3.1 不同供钾条件下秸秆还田对大蒜生长与与产量的影响

钾元素对促进作物生长，提高作物产量有明显的作用，适宜的钾肥有利于促进大蒜地上部的生长，提高大蒜的产量与商品性［23］。但钾素过高则会降低产品的产量［24］。玉米秸秆内的钾素通过秸秆还田方式可以在一定程度上提高土壤速效钾含量［25］，因此采用秸秆还田的栽培方法可部分替代化学钾肥的施用量［26］。本研究结果也证实了这一观点。在本试验条件下，秸秆还田配施1/3钾肥处理的株高、叶宽、假茎高、假茎粗处于最高水平。说明秸秆还田配施1/3钾肥有利于促进大蒜的生长。大蒜的株高、叶宽与单株产量显著正相关，其中叶宽为影响单株产量的主要因素［27］。基于形态指标与产量性状的相关性，说明了秸秆还田配施1/3钾肥有可能获得较高的产量；结合鲜重指标说明，秸秆还田配施1/3钾肥处理地上部生长旺盛，而最终产量也高于其他处理。试验结果表明，大蒜生产可通过玉米秸秆还田的方法减少部分化学钾肥施用，在本试验条件下秸秆还田配施1/3钾肥处理产量最高，效果最佳。

3.2 不同供钾条件下秸秆还田对大蒜品质的影响

秸秆还田通过改善土壤结构，提高土壤有机质含量，提高土壤微生物种群丰度［28］等途径改良作物的生长环境，从而达到促进作物的生长，改善产品品质的目的。本试验结果表明，玉米秸秆还田有利于提高大蒜鳞茎内的大蒜素含量。鳞茎大蒜素含量的提高可能由于玉米秸秆还田增加土壤有机质含量，而增加土壤有机质含量有利于提高大蒜鳞茎内大蒜素含量［29］。前人研究发现，秸秆还田可提高果实可溶性蛋白、游离氨基酸［30］、维生素C与可溶性糖［31］含量。但在本试验中，玉米秸秆还田仅对大蒜鳞茎内大蒜素含量有一定的提升作用，这可能与还田秸秆的种类与种植作物的不同有关。试验结果表明，施钾量与是否秸秆还田对大蒜鳞茎Vc含量无影响，而不同处理大蒜鳞茎内游离氨基酸、可溶性蛋白与可溶性糖含量未表现与施钾量、秸秆还田具有一定的相关性。单一的营养指标无法合理评价大蒜鳞茎综合品质，采用隶属函数法进行评价更符合实际情况［32］。本研究通过将大蒜素、维生素C、游离氨基酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量分别确定相对应的权重因子，对不同处理的大蒜鳞茎品质进行综合评价认为，秸秆还田处理的鳞茎品质表现最佳，单施钾肥处理排名第二。