化肥减量配施生物有机肥和灌溉量对大蒜产量和品质的影响

张 丹

（河南农业职业学院，河南 中牟 451450）

大蒜（Allium sativumL）起源于中亚和西亚，是世界上栽培面积仅次于洋葱的第二大百合科葱属植物，主要食用器官是膨大的肉质茎，且蒜薹、蒜苗亦可作为蔬菜食用[1]。大蒜中含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、大蒜素、糖类等营养成分，其中，大蒜素具有抗菌谱广、杀菌力强等特点，也可增进食欲，经常食用可提高免疫力。我国是世界上主要大蒜生产国和供应国，据统计，我国大蒜种植面积78万hm2，占世界大蒜栽培面积的2/3，年产量1 157.8 万t[2]。目前，我国大蒜种植区域分布广泛，以山东、河南等省为主。河南省大蒜主产区主要集中在中牟县和杞县。

影响大蒜产量和品质的因素有很多，最重要的是肥和水。合理的施肥与灌溉是大蒜增产的重要途径之一。水肥既相互促进，又互相制约，科学合理的灌溉施肥，才能实现大蒜的高产、优质。目前，大蒜生产过程中普遍存在化肥施用过量的问题，导致肥料利用率降低、土壤酸化、肥力下降、土壤板结、土壤退化等问题，并降低大蒜品质[3-4]。使用生物有机肥替代部分化肥，可以改良土壤结构、提高土壤肥力和作物产量、改善作物品质[5-25]。目前，减氮、施生物有机肥及水肥互作研究主要集中于小麦、玉米、马铃薯、番茄等[8-25]，在大蒜上的研究较少[23-25]，对于生物有机肥替代部分化肥及水肥耦合在大蒜上的研究更是鲜有报道。为此，以牟蒜1 号为试验材料，研究化肥减量配施生物有机肥对蒜薹、蒜头产量和品质的影响，确定最佳的肥料组合，并在此基础上探讨灌溉量对蒜头产量和品质的影响，确定最佳的水肥管理措施，为大蒜生产中的水肥管理提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2018 年9 月—2020 年6 月在河南省农业高新科技园（114°4′425″E、34°44′115″N）内进行，该区年均降水量632 mm，年均温度14.4 ℃。试验地土壤为轻质壤土，土壤中砂粒占52.16%、黏粒占35.24%、粉粒占12.60%，耕层（0～20 cm）土壤含有机质23.91 g/kg、碱解氮40.89 mg/kg、速效磷39.80 mg/kg、速效钾78.65 mg/kg，土壤肥力中等。

供试大蒜品种为牟蒜1号。供试生物有机肥由内蒙古沃丰农业发展有限公司生产，含有机质65%、氮磷钾8%、有效活菌数≥1.0亿cfu/g；化肥为史丹利复合肥（N∶P2O5∶K2O为15∶15∶15）。

1.2 试验设计

肥料试验设置生物有机肥（O）和化肥（F）2个因素，生物有机肥施用量分别为3 000 kg/hm2（O1）、5 000 kg/hm2（O2）和8 000 kg/hm2（O3）；化肥设置3个施用量，分别是当地传统施用量675 kg/hm2（F3）、当地传统施用量减施20%（540 kg/hm2，F1）、当地传统施用量减施10%（607 kg/hm2，F2）。共9个处理，每个处理重复3 次，采用随机区组排列，小区面积为6.7 m×10 m。生物有机肥在播种前作为基肥一次性施用，化肥在幼苗期、始薹期和鳞茎膨大期分3 次平均施入，大蒜种植行、株距分别为20、15 cm，其他管理同当地大田管理。

在最佳的生物有机肥和化肥处理基础上，设置灌水量（I），分别为800 m3/hm2（I1）和1 600 m3/hm2（I2），每个处理重复3 次，小区周围留宽30 cm、高20 cm 的土埂，以防止小区间串水，其他措施同肥料试验。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量 蒜薹收获后直接称质量，计算蒜薹产量；蒜头收获后，风干，称质量，计算蒜头产量。

1.3.2 品质 每个处理采取样株30 株测定蒜薹和蒜头大蒜素、维生素C（Vc）、可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸盐含量[26]。其中，大蒜素含量采用定硫法测定，Vc 含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定，硝酸盐含量采用离子选择电极法测定[26]。

1.3.3 土壤养分含量 蒜头收获后7 d 取0～20 cm耕层土样，测定土壤养分含量。其中，有机质含量采用重铬酸钾稀释热法测定，碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定，速效钾含量采用火焰光度计法测定[27]。

1.4 数据处理

试验数据处理及统计分析使用SPSS 22 软件进行，采用LSD法对试验数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施生物有机肥对大蒜产量、品质及土壤养分含量的影响

2.1.1 大蒜产量 由表1 可知，随着生物有机肥施用量增加，蒜薹和蒜头的产量均先增加后降低，以O2 处理最高，O1 处理最低，说明适量施用生物有机肥可以增加蒜薹和蒜头的产量，过量施用生物有机肥反而会降低蒜薹和蒜头的产量。随着化肥施用量的增加，蒜薹和蒜头的产量在不同生物有机肥施用量条件下的变化趋势不同。在O1 条件下，随着化肥施用量的增加，蒜薹和蒜头的产量均显著增加；在O2 和O3 条件下，随着化肥施用量的增加，蒜薹和蒜头的产量均减少。总体来看，蒜薹和蒜头的产量均以O2F1 处理最高，显著高于其他处理，分别较其他处理提高2.79%～28.28%、1.84%～21.44%；O1F1 处理最低，显著低于其他处理。综上，适当减施化肥配施生物有机肥可以提高蒜薹和蒜头的产量，以O2F1处理最优。

表1 化肥减量配施生物有机肥对蒜薹和蒜头产量的影响Tab.1 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on yields of garlic sprout and garlic kg/hm2

2.1.2 大蒜品质 由表2—3可知，随着生物有机肥施用量增加，蒜头和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量逐渐增加，硝酸盐含量逐渐降低，说明增施生物有机肥可以降低蒜头和蒜薹的硝酸盐含量，提高品质；随着化肥施用量的增加，蒜头和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量逐渐降低，硝酸盐含量逐渐增加，说明减施化肥可以降低蒜头和蒜薹的硝酸盐含量，提高品质。综合来看，蒜头和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量均以O3F1 处理最高，O3F2、O2F1 处理次之，总体上三者差异不显著；蒜头和蒜薹的硝酸盐含量均以O3F1 处理最低，O3F2、O2F1 处理次之。综上，化肥减量配施生物有机肥可以提高蒜薹和蒜头的品质，以O3F1处理最优，O3F2、O2F1处理较优。

表2 化肥减量配施生物有机肥对蒜薹品质的影响Tab.2 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on quality of garlic sprout

表3 化肥减量配施生物有机肥对蒜头品质的影响Tab.3 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on quality of garlic

2.1.3 土壤养分含量 由表4 可以看出，经过化肥减量配施生物有机肥处理后，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量均较处理前增加。随着生物有机肥施用量增加，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著增加，说明施用生物有机肥可以提高土壤养分含量；随着化肥施用量增加，土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量变化不显著。综上，施用生物有机肥对大蒜田有机质的积累和速效养分转化具有积极作用，对大蒜田地力恢复、保证丰产意义重大。

表4 化肥减量配施生物有机肥对土壤养分含量的影响Tab.4 Effect of reduced application of chemical fertilizer combined with application of bio-organic fertilizer on soil nutrient content

2.2 灌溉量对大蒜产量和品质的影响

根据前面研究结果，综合考虑大蒜产量、品质等指标，发现总体上O2F1处理最优。因此，在O2F1处理基础上进行灌溉量试验，探讨灌溉量对大蒜产量和品质的影响。

由图1可知，随着灌溉量增加，蒜头产量显著升高，I2O2F1 处理较I1O2F1 处理提高4.4%。由表5可知，随着灌溉量增加，大蒜素、Vc、硝酸盐含量显著降低，降幅分别为10.40%、4.19%、9.38%；可溶性糖、可溶性蛋白含量显著增加，增幅分别为5.52%、3.83%。综合考虑，蒜头产量和品质以I2O2F1 处理最优。

图1 灌溉量对蒜头产量的影响Fig.1 Effect of irrigation amount on garlic yield

表5 灌溉量对蒜头品质的影响Tab.5 Effect of irrigation amount on garlic quality

3 结论与讨论

施肥是提高作物产量的重要农业措施之一，大蒜在整个生长发育过程中对养分需求量较大，合理施肥可以促进大蒜产量、品质的提高。生产中化肥施用过量造成各种土壤和环境问题。生物有机肥可以改善土壤质地结构，一定范围内增施生物有机肥可提高大蒜和蒜薹产量。本研究结果表明，随着生物有机肥施用量增加，蒜薹和蒜头的产量均先增加后降低，以O2 处理最高，O1 处理最低，说明适量施用生物有机肥可以增加蒜薹和蒜头的产量，过量施用对蒜头和蒜薹增产作用不大，这与张桂荣[28]在鲁西南平原地区的研究结果一致。生物有机肥代替部分化肥可提高作物产量[29]。本研究结果表明，当生物有机肥施用量≥5 000 kg/hm2时，随着化肥施用量的增加，蒜薹和蒜头的产量均减少，蒜薹和蒜头的产量以O2F1处理最高、O1F1处理最低，说明适当减施化肥配施生物有机肥可以提高蒜薹和蒜头的产量，这与张敏等[29]的研究结果相似。

研究表明，施用生物有机肥可改善作物品质[30-31]。本研究结果表明，随着生物有机肥施用量增加，蒜头和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量逐渐增加，硝酸盐含量逐渐降低，说明增施生物有机肥可以降低蒜头和蒜薹的硝酸盐含量，提高品质。综合来看，蒜头和蒜薹的大蒜素、可溶性糖、可溶性蛋白、Vc 含量均以O3F1 处理最高，O3F2、O2F1 处理次之，总体上三者差异不显著；蒜头和蒜薹的硝酸盐含量均以O3F1处理最低，O3F2、O2F1处理次之。综上，化肥减量配施生物有机肥可以提高蒜薹和蒜头的品质，以O3F1 处理最优，O3F2、O2F1处理较优。

综合考虑蒜头和蒜薹的产量和品质，以O2F1处理最优。在O2F1 处理基础上进行灌溉量试验，结果表明，I2O2F1 处理蒜头产量较I1O2F1 处理提高4.4%，大蒜素、Vc、硝酸盐含量较I1O2F1 处理显著降低10.40%、4.19%、9.38%，可溶性糖、可溶性蛋白含量较I1O2F1 处理显著增加5.52%、3.83%。综合考虑大蒜产量和品质，以I2O2F1处理最优。