生物刺激素对麻江红蒜生长及产量和品质的影响

王梦丽，韦静静，周世洋，吴庆桃，李茂贵，周蓉，蒋芳玲，吴震*

（1 南京农业大学园艺学院，江苏南京 210095；2 农业农村部华东地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，江苏南京 210095；3 贵州省麻江县农业农村局，贵州麻江 557600）

大蒜（AlliumsativumL.）在我国栽培历史悠久，地方品种众多。麻江红蒜作为贵州省的优良地方品种之一，具有皮红肉白、质脆味辣、营养丰富、形态美观等特点，在当地农业产业振兴中发挥了重要作用。近年来，麻江红蒜栽培面积不断增加，但由于在生产过程中存在施肥不合理等情况，导致麻江红蒜的产量和品质下降（付存念 等，2020）。

生物刺激素是继肥料和农药之后第3 类调节植物生长的一类物质，含有某种活性成分或微生物，可作用于植物叶片或根系，具有促进植物养分吸收、缓解非生物胁迫、加快生长发育进程、提高产量和品质等功效（Jardin，2012；白由路，2017；谢尚强 等，2019）。市场上一般将生物刺激素分为6 类：微生物制剂及提取物、腐殖质、海藻及海藻提取物、蛋白质水解物、甲壳素及壳聚糖高聚物、无机及合成产品（张洪胜，2016）。生物刺激素可起到增产提质的效果，目前已广泛应用于经济作物和粮食作物，在“减肥减药”和“优质高效”等农业可持续发展方面起到重要作用。在番茄上配施40%氨基酸肥，番茄产量比对照提高了40.61%，果实风味物质含量提高并减少了硝酸盐、亚硝酸盐积累（王子宁，2018）；在甜玉米上喷施0.15 g · L-1海藻提取物，使得甜玉米春、秋两季产量分别提高7.11%和8.24%，并增加其籽粒甜度（陈迪文 等，2020）；在水稻上每667 m2根施250 g 海藻精，可加强水稻对营养物质的吸收，促使茎孽数和干物质积累量增加，产量增幅达16.6%（李洋，2019）；在旱作区根施腐殖酸可起到抗旱保苗的作用，不仅可以显著提高谷子出苗率、生物量和抗氧化酶活性，还显著增加谷子生物产量和籽粒产量（米俊珍 等，2021）。虽然生物刺激素已在多种农作物上应用，但在大蒜等鳞茎类蔬菜上的应用效果鲜见报道。通过预试验发现，喷施1 g · L-1海藻精、0.25 g · L-1氨基酸、1 g · L-1甲壳丰、1 g · L-1海精灵4种生物刺激素能不同程度地提高大蒜植株长势。

因此，本试验进一步研究了这4 种生物刺激素的不同喷施浓度和喷施次数对麻江红蒜植株生长及产量和品质的影响，以期为生物刺激素在大蒜增产提质上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为麻江红蒜，属于蒜薹鳞茎兼用型晚熟品种，来自贵州省麻江县红蒜种植户，保存于南京农业大学园艺学院。供试生物刺激素：① 多肽 · 海藻精（以下简称海藻精），属藻类提取物类型。海藻酸≥ 18%，腐植酸≥ 3%，N-P2O5-K2O ≥20%，由山东绿陇生物科技公司提供。② 氨基酸原粉（以下简称氨基酸），属蛋白质水解物类型。以动物皮毛为主要原料，经水解、脱酸、脱盐、喷雾干燥制成，复合氨基酸≥ 30%，有机质≥ 40%，N-P2O5-K2O ≥ 22%，由山东绿陇生物科技公司提供。③ 东岩甲壳丰（以下简称甲壳丰），属甲壳素类型。以虾蟹壳为主要原料，通过脱乙酰基处理产生的壳聚糖制成，有机质≥ 20%，由大连东岩技术开发有限公司提供。④ 海精灵生物刺激剂（以下简称海精灵），属藻类提取物及腐殖质和蛋白质水解物混合类型。含海藻精华素、矿质腐植酸、黄腐酸、氨基酸、海藻多糖、低聚寡糖，由湖南华垦农业发展有限公司提供。

1.2 试验设计

1.2.1 生物刺激素喷施浓度试验 通过预试验设置生物刺激素的喷施浓度，具体如下：T1～T4 分别喷施0.25、0.5、1、2 g · L-1海藻精；T5～T8分别喷施0.125、0.25、0.5、1 g · L-1氨基酸；T9～T12 分别喷施0.25、0.5、1、2 g · L-1甲壳丰；T13～T16 分别喷施0.25、0.5、1、2 g · L-1海精灵；以喷施等量清水为对照，共17 个处理，每个处理3 次重复，小区面积6 m2，随机区组排列。株距13 cm，行距18 cm，排水沟宽0.3 m、深0.3 m。

1.2.2 生物刺激素喷施次数试验 采用双因素设计，即喷施种类（A）和喷施次数（B），喷施种类分别为：A1（海藻精）、A2（氨基酸）、A3（甲壳丰）、A4（海精灵）4 个水平，喷施浓度通过预试验确定，以喷施等量清水为对照，标记为A0。喷施次数（B）分别为：B1（苗期喷施1 次）、B2（苗期和抽薹期各喷施1 次）、B3（苗期、抽薹期和鳞茎膨大期各喷施1 次）3 个水平，以不喷施为对照，标记为B0，具体组合见表1。共16 个处理，每处理3 次重复，共48 个小区，小区面积6 m2，随机区组排列。栽培株行距、排水沟宽度及深度同1.2.1。

表1 生物刺激素喷施次数试验设计

1.3 处理方法

生物刺激素喷施浓度和喷施次数试验均在贵州省麻江县高枧村进行，试验地土壤为黄壤土，pH 5.87，有机质含量26.9 g · kg-1，碱解氮含量12.27 mg · kg-1，有效磷含量8.31 mg · kg-1，速效钾含量100.19 mg · kg-1。试验地于2020 年11 月1 日翻耕并播种，每667 m2基施腐熟鸡粪2 000 kg、三元复合肥（N∶P∶K = 15∶15∶15）100 kg，开沟做畦，覆黑色薄膜，播种后常规田间管理。喷施浓度试验于大蒜苗期（2021 年3 月18 日，返青期）进行，采用细雾喷雾器喷施，直到叶片完全湿润为止，每隔7 d 喷施1 次，共喷施3 次。喷施次数试验分别在苗期（2021 年1 月24 日）、抽薹期（4 月20 日）、鳞茎膨大期（5 月2 日）喷施。于4 月27 日蒜薹弯成钩状、苞瓣明显变大时采摘蒜薹，5 月20 日蒜叶大部分干枯、植株呈柔软状时收获鳞茎。

1.4 测定项目

1.4.1 生长指标 在每个小区随机选择生长势一致的大蒜植株，于抽薹期（4 月20 日）参照李锡香和朱德蔚（2006）的方法，用卷尺和游标卡尺测定株高、假茎长、假茎粗、叶长和叶宽，每个处理6次重复，取平均值。

1.4.2 产量指标 分别在蒜薹、鳞茎收获时测产。蒜薹产量：先统计每个小区的抽薹率，然后每小区选取10 株生长势一致的植株收获蒜薹，测定单薹质量，根据抽薹率及单薹质量计算蒜薹产量，折合成每667 m2产量。鳞茎产量：在每个小区随机选择植株生长势一致的地块（面积1 m2）采收鳞茎，去除地上部假茎以及须根，自然晾干后用电子天平测定单位面积产量（FW），折合成每667 m2产量。计算平均单瓣质量，利用游标卡尺测定鳞茎横径。

1.4.3 品质指标 每处理随机选择6 头已收获鳞茎组成混合样，采用蒽酮比色法测定鳞茎可溶性糖含量（李合生，2000）；采用考马斯亮蓝G-250法测定鳞茎可溶性蛋白含量（邹琦，2000）；采用红菲罗啉比色法测定鳞茎VC 含量（邹琦，2000）；采用UPLC 法用Hclass 型超高效液相色谱仪（Waters Corp，美国）测定鳞茎大蒜素含量（邹琦，2000）。每个处理6 次重复，取平均值。

1.5 数据统计

采用Microsoft Excel 2010、SPSS Statistics 25.0软件进行数据统计与分析，并使用Duncan 新复极差法进行多重比较（P＜ 0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同浓度生物刺激素对麻江红蒜植株生长及产量和品质的影响

2.1.1 对植株生长的影响 由表2 可知，T1、T14的株高较CK 增加了25.30%、17.25%，显著促进红蒜株高的增长。T8 的假茎最长，为35.55 cm，T14、T1 次之，均显著高于CK。T1 的假茎最粗，为11.84 mm；T5 最细，为9.58 mm。各处理间叶宽无显著差异，叶长存在显著差异，其中T14 叶片最长，为46.26 cm；T5 叶片最短，为35.12 cm。综合比较各处理对麻江红蒜生长指标的影响，T1、T8、T14 处理可以显著促进麻江红蒜植株生长。

表2 不同浓度生物刺激素喷施处理对麻江红蒜生长指标的影响

2.1.2 对蒜薹和鳞茎产量的影响 由表3 可知，单薹质量以T14 最高，较CK 提升25.07%，差异达显著水平；T1 次之，较CK 提升21.11%。抽薹率以T9 最高，为72.25%；T4 最低，仅为58.18%，但各处理与CK 相比均无显著差异。蒜薹产量以T14 最高，为175.75 kg · （667 m2）-1，显著高于CK；其次是T1，为153.37 kg · （667 m2）-1。单瓣质量以T1 最高，与CK 相比提升16.71%。各处理的鳞茎横径与CK 差异均不显著（图1）。鳞茎产量以T1、T8、T14 较高， 较CK 提升15.08%～19.42%，均差异显著；T4 鳞茎产量最低，仅549.26 kg · （667 m2）-1。综上，生物刺激素可通过增加单薹质量和单瓣质量来提高麻江红蒜蒜薹和鳞茎的产量，以T1、T8、T14 处理增产效果最好。

图1 不同浓度生物刺激素喷施处理对麻江红蒜鳞茎形态的影响

表3 不同浓度生物刺激素喷施处理对麻江红蒜蒜薹和鳞茎产量的影响

2.1.3 对鳞茎品质的影响 由图2 可知，T1、T8、T14、T16 的可溶性糖含量分别为148.7、148.4、139.9、146.5 mg · g-1，较CK 提升19.17%～26.66%，其余处理与CK 相比无显著差异。可溶性蛋白含量以T5 最高，为25.45 mg · g-1，以T12 最低，为17.18 mg · g-1。VC 含量以T1、T5 显著高于CK，分别为0.38、0.32 mg · g-1，其余处理与CK 相比差异不显著。大蒜素含量以T8 最高，为0.56 mg · g-1，T6、T12 显著低于CK，含量分别为0.33、0.29 mg ·g-1，其余处理与CK 相比无显著差异。

图2 不同浓度生物刺激素喷施处理对麻江红蒜鳞茎品质的影响

2.2 不同生物刺激素喷施次数对麻江红蒜植株生长及产量和品质的影响

2.2.1 对植株生长的影响 由表4 可知，麻江红蒜植株株高和假茎粗均以喷施2 次或3 次生物刺激素提高显著，喷施3 次海藻精（A1B3）、氨基酸（A2B3）、海精灵（A4B3）的假茎长和叶长均明显高于对照（A0B0），与A0B0 相比，各喷施处理叶宽均有不同程度提高，喷施3 次海藻精、氨基酸、海精灵的叶宽均达17 mm 以上。综合比较，以喷施3 次海藻精、氨基酸、海精灵对麻江红蒜植株生长的促进效果较好。

表4 不同生物刺激素喷施次数对麻江红蒜生长指标的影响

2.2.2 对蒜薹和鳞茎产量的影响 由表5 可知，各处理的单薹质量与A0B0 相比均有不同程度增加，其中A2B3（8.20 g）显著高于A0B0；各处理抽薹率与A0B0 无显著性差异；蒜薹产量均以喷施3 次生物刺激素较高，即A1B3、A2B3、A3B3、A4B3的蒜薹产量〔169.82～188.59 kg · （667 m2）-1〕显著高于A0B0。与A0B0 相比，A1B2、A1B3、A2B2、A2B3 和A4B3 的单瓣质量显著增加，但各处理间鳞茎横径无显著差异。生物刺激素喷施1～3 次均可提高鳞茎产量，其中A1B2、A1B3、A2B2、A2B3、A4B3 的鳞茎产量〔679.22～753.24 kg · （667 m2）-1〕显著高于A0B0（图3）。

图3 不同生物刺激素喷施次数对麻江红蒜鳞茎形态的影响

表5 不同生物刺激素喷施次数对麻江红蒜蒜薹和鳞茎产量的影响

2.2.3 对鳞茎品质的影响 由图4 可知各处理鳞茎的可溶性糖含量与A0B0 相比均有不同程度提高，其中A1B1、A3B2 的可溶性糖含量（125.52、125.14 mg · g-1）较高，均与A0B0 差异显著；而A2B2、A2B3 的可溶性糖含量（97.40、95.40 mg ·g-1）较低，与A0B0 差异不显著。可溶性蛋白含量以A1B3、A2B3、A3B2（28.94、31.19、29.15 mg ·g-1）显著高于A0B0；A4B1（21.34 mg · g-1）最低，与A0B0 无显著差异。VC 含量以A1B3、A4B3（0.30、0.31 mg · g-1）显著高于A0B0；A2B3（0.23 mg · g-1）最低，但与A0B0 差异不显著。喷施生物刺激素后大蒜素含量增幅不显著，以A1B3、A3B2、A3B3、A4B3 的大蒜素含量（0.38～0.42 mg ·g-1）较高。

图4 不同生物刺激素喷施次数处理对麻江红蒜鳞茎品质的影响

3 讨论与结论

生物刺激素是一种低剂量使用就可以调节植物生理过程，促进植株生长发育的一类植物促进物质，在作物上的增产提质研究已有大量报道（白由路，2017）。本试验发现，适宜种类和浓度的生物刺激素处理可以促进大蒜植株生长和提高鳞茎产量，前人在番茄（王子宁，2018）、豇豆（王蓓，2016）、白菜（欧阳寿强，2002）等上的研究也证实了这一点。叶片是大蒜重要的光合器官，叶面积越大，同化功能维持时间越长，越有利于鳞茎生长；假茎是重要的营养贮藏器官，其贮藏的养分在大蒜发育后期运输至鳞茎，以促进鳞茎膨大。因此大蒜的形态指标能直观反映植株长势（张振贤，2003）。本试验发现，不同生物刺激素对大蒜植株形态影响不同，海藻精可促进株高、假茎长、假茎粗和叶宽增加，氨基酸则促进假茎长和叶长增加，海精灵促进株高、假茎长和叶宽增加，说明海藻精对大蒜植株长势的促进效果优于氨基酸和海精灵，在鳞茎产量上也得到了证实。这可能是由于生物刺激素功能不同导致的，氨基酸主要通过螯合微量元素促进植物养分吸收（Jesús et al.，2020），而海藻精不仅可以螯合微量元素，还可以扩大光强可利用范围来提高光能利用率（Zhang et al.，2013），海精灵中含有不同种类的生物刺激素，但含量相对较低。也可能是因为生物刺激素中含有的其他成分导致的。

生物刺激素在植物中的作用模式与植物激素类似，超过最适浓度就会产生抑制作用（白由路，2017）。本试验中以喷施0.25 g · L-1海藻精（T1）、1 g · L-1氨基酸（T8）和0.5 g · L-1海精灵（T14）效果最佳，甲壳丰各处理浓度均无增产效果。这可能与甲壳丰的主成分为壳聚糖有关。前人发现壳聚糖可增加黄瓜幼苗茎粗、叶面积和根体积，促进幼苗生长（陈永快 等，2019）；提高辣椒坐果数、单果质量，促进增产（贾圣青 等，2020）。但只有一定分子量的壳聚糖才能对植物生长具有较好的促进作用（杨正涛 等，2018）。本试验中甲壳丰对麻江红蒜生长和鳞茎产量均无显著促进作用，甚至导致产量降低，这可能与不同作物对壳聚糖处理的响应不同有关，也可能是其分子量不适宜导致的。

生物刺激素可以作用于作物从种子萌发到成熟收获的整个生育周期（谢尚强 等，2019），其作用效果除取决于喷施浓度外，还受喷施次数影响。本试验中，喷施次数对麻江红蒜蒜薹和鳞茎的产量存在显著影响，均以喷施3 次增产效果最好，可能是存在叠加效应。这与在冬莴笋（周孟瑜 等，2020）、水稻（曹小闯 等，2020）、草莓（郭宗祥等，2004）、甘蔗（Karthike & Shanmugam，2017）上的研究结果相似。本试验使用的4 种商业化生物刺激素产品均含有少量矿质营养，但由于喷施浓度极低，喷施次数较少，如喷施0.25 g · L-1海藻精相当于每667 m2施用11.11 g 矿质营养，对于大蒜的营养需求来说可忽略不计。

本试验结果表明，喷施0.25 g · L-1海藻精、1 g ·L-1氨基酸和0.5 g · L-1海精灵均可显著提高麻江红蒜鳞茎的可溶性糖含量。这与前人在番茄上喷施海藻提取物，在普通白菜上喷施氨基酸和壳聚糖的研究结果一致（沈欣 等，2017）。可溶性糖含量的增加可归因于增强光合作用的叶绿素含量的增加，因为可溶性糖是植物体内重要的贮藏物质，是光合作用的直接产物（Papenfus et al.，2013；Arafat et al.，2017）。

本试验中喷施3 次海藻精、氨基酸和海精灵可不同程度地改善鳞茎品质，其中喷施3 次氨基酸可显著提高鳞茎可溶性蛋白含量。前人研究表明，植物组织能从外界溶液中吸收多种氨基酸，作为酶和蛋白质的组成成分，调控植物体内生理生化过程，进而提高作物品质（Tegeder，2012）。施用多种氨基酸及氨基酸混合物能显著提高白菜（王峻 等，2020）、黄瓜（李建生 等，2017）、洋葱（韩松竹，2021）等作物的可溶性蛋白含量，与本试验结果一致。

综上，使用生物刺激素可促进麻江红蒜植株生长并达到增产提质目的，其作用效果与生物刺激素处理浓度和喷施次数有关。建议在麻江红蒜苗期喷施0.25 g · L-1海藻精、1 g · L-1氨基酸或0.5 g · L-1海精灵，增产提质效果好。在麻江红蒜全生育期（苗期、抽薹期、鳞茎膨大期）喷施3 次生物刺激素，增产效果更佳。