水肥互作對(duì)蒜苗生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響

楊錄良 齊廣平

摘要：在微壟膜下滴灌種植方式下設(shè)置不同施肥比例與灌水定額試驗(yàn)組合，對(duì)蒜苗生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明，施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理的假莖粗12.36 mm，單株鮮重41.43 g;折合產(chǎn)量最高，為46 094.40 kg/hm2。施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量900 m3/ hm2處理的WUE最大，達(dá)46.05 kg/m3。綜合產(chǎn)量、品質(zhì)等評(píng)價(jià)指標(biāo)，推薦應(yīng)用施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2的灌溉施肥制度。

關(guān)鍵詞：水肥耦合;蒜苗;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S143.7;S633.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2018）12-0003-05

我國(guó)水資源總量豐富，占全球水資源總量的6%，但是由于存在人口基數(shù)大、地域廣闊、區(qū)域氣候條件復(fù)雜等情況，造成我國(guó)人均水資源占有量少、水旱災(zāi)害頻繁、水資源時(shí)空分布不均等現(xiàn)狀[1 ]。農(nóng)業(yè)用水占到總用水量的65%左右，屬于絕對(duì)的用水大戶，但農(nóng)業(yè)灌溉用水過(guò)程中存在超定額灌溉、灌水方式落后、灌溉制度不配套等現(xiàn)象，水資源利用效率不高[2 ]。我國(guó)每年生產(chǎn)和消費(fèi)的化肥量超過(guò)4 500萬(wàn) t，而全國(guó)氮肥利用率僅有30%，灌溉和施肥缺乏系統(tǒng)性，水肥資源利用率低下[3 ]。

水肥耦合效應(yīng)在我國(guó)的研究應(yīng)用起步較早，在20世紀(jì)90年代就研究了滴灌條件下水肥耦合對(duì)棉花、冬小麥、夏玉米等作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，并和常規(guī)技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，證明其具有明顯的節(jié)水節(jié)肥增產(chǎn)效應(yīng)[4 - 5 ]，近年來(lái)，水肥耦合通過(guò)結(jié)合覆膜、起壟等農(nóng)藝措施在不同作物上展開(kāi)了大量的研究，研究領(lǐng)域也逐漸拓展到蔬菜、紫花苜蓿、楸樹(shù)、甜瓜等[6 - 9 ]，并在作物生理特性、營(yíng)養(yǎng)元素分配、土壤微生物活性以及產(chǎn)量和品質(zhì)等多方面的綜合效應(yīng)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，均取得了良好的效果。在氮、磷、鉀施肥配比和灌溉制度方面，葉林等[10 ]在設(shè)施栽培條件下對(duì)薄皮甜瓜各營(yíng)養(yǎng)元素優(yōu)化施肥配比進(jìn)行了定量化研究，提出當(dāng)?shù)⒘?、鉀施用比例?∶1∶1時(shí)，甜瓜產(chǎn)量取得最大值;劉金龍等[11 ]在滴灌水肥一體化條件下，利用主成分分析法對(duì)玉米產(chǎn)量、品質(zhì)都取得最佳值時(shí)的施肥配比進(jìn)行了研究，提出氮磷鉀最優(yōu)比例為1∶0.48∶0.40。

大蒜在我國(guó)種植已有2000多年的歷史[12 - 13 ]。在蒜苗需肥方面，郭會(huì)平等[14 ]通過(guò)不同配比營(yíng)養(yǎng)液對(duì)青蒜苗生長(zhǎng)及生理等影響進(jìn)行了研究，提出了不同大量元素和微量元素混合的無(wú)土栽培方法;李賀等[15 ]、劉景凱等[16 ]對(duì)微量元素鎘、硅對(duì)蒜苗的脅迫響應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。但對(duì)于水肥耦合及施肥制度在蒜苗上的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。我們?cè)诰疤┐ㄋ饷缰鳟a(chǎn)區(qū)，通過(guò)設(shè)置不同的施肥比例與灌水定額相互耦合下，對(duì)蒜苗生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行定量監(jiān)測(cè)研究，以期提出適合本地區(qū)的氮、磷、鉀合理施肥比例及節(jié)水灌溉制度相耦合的灌溉施肥制度，提高灌溉水利用效率及水肥生產(chǎn)效率。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2017年3 — 7月在甘肅省景泰川生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范基地進(jìn)行。北緯35° 48′ 44.75″，東經(jīng)105° 53′ 12.21″，海拔1 861 m，屬于溫帶大陸性氣候，氣候溫和，四季分明。多年平均氣溫12.7 ℃，最高氣溫42.0 ℃，最低氣溫-21.8 ℃。多年平均降水量570.2 mm，年最大降水量1 088.1 mm，年最小降水量220.3 mm。無(wú)霜期198 d，平均大氣濕度45%，日照時(shí)數(shù)3 028 h。≥10 ℃的積溫3 145 ℃;> 0 ℃的積溫3 550 ℃。最大凍土層深115 cm。試驗(yàn)區(qū)以砂土和砂壤土為主，表層土壤平均容重1.35 g/cm3，田間持水量為23.8%。耕層土壤含堿解氮92.0 mg/kg、有效磷13.8 mg/kg、速效鉀125.4 mg/kg、有機(jī)質(zhì)25 g/kg。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地組分如表1所示。

1.2? ?供試材料

供試氮肥為尿素（含 N 46%），中國(guó)石油天然氣股份有限公司生產(chǎn);磷肥為普通過(guò)磷酸鈣（含P2O5≥12%），云南云天化國(guó)際化工股份有限公司生產(chǎn); 鉀肥為農(nóng)用硫酸鉀（含 K2O≥51%），國(guó)投新疆布羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)，指示蒜苗品種為金蒜 3 號(hào)。

1.3? ?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置灌水量和施肥量?jī)梢蛩卣唤M合試驗(yàn)，共計(jì)6個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積16 m2。設(shè)計(jì)方案如表2所示。采用微壟膜下滴灌種植方式，按行距10～15 cm、株距3～5 cm于3月20日播種，預(yù)計(jì)6月10日收獲，全生育期80 d。春播前施入充分腐熟的有機(jī)肥75 000 kg/hm2、尿素300 kg/hm2、普通過(guò)磷酸鈣750 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2。灌水量設(shè)2個(gè)處理，每次分別灌150 m3/hm2和225 m3/hm2 ，灌溉6次，灌水周期根據(jù)天氣變化為7～10 d。生育期施肥3次，分別在幼苗期、五葉期和始薹期，各生育期施肥比例見(jiàn)表3。

1.4? ?測(cè)定項(xiàng)目

1.4.1? ? 土壤含水率? ? ?用土壤墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連續(xù)測(cè)定0～120 cm，每20 cm 為1層的土壤含水率動(dòng)態(tài)，并采用取土烘干稱重法對(duì)其測(cè)定的含水率進(jìn)行校正，觀測(cè)點(diǎn)布置在距離植株20 cm處。

1.4.2? ? 生長(zhǎng)指標(biāo)? ? ?在蒜苗關(guān)鍵生育期分別對(duì)其生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，主要包括株高、假莖長(zhǎng)、假莖粗、單株鮮重。在每小區(qū)隨機(jī)選擇20株蒜苗，用鋼卷尺、游標(biāo)卡尺等對(duì)其生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，隨后挖取帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)其鮮重。

1.4.3? ? 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素? ? ?在成熟期，每小區(qū)在壟上隨機(jī)選擇長(zhǎng)1 m的壟面收獲，每個(gè)處理至少3次重復(fù)，用電子天平測(cè)其重量，根據(jù)小區(qū)的壟面總長(zhǎng)度進(jìn)行產(chǎn)量換算。將鮮樣帶回實(shí)驗(yàn)室置于108 ℃烘箱中殺青30 min，后將溫度調(diào)節(jié)至80 ℃烘干至衡重，測(cè)其干物質(zhì)重，并利用下式計(jì)算灌溉水生產(chǎn)效率：

WUE=Ym / Im

其中WUE為灌溉水生產(chǎn)效率（kg/m3）;Ym為蒜苗實(shí)測(cè)產(chǎn)量（kg/hm2）;Im為灌溉定額（m3/hm2）。

1.4.4? ? 品質(zhì)指標(biāo)? ? ?在成熟期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇10株蒜苗鮮樣帶回實(shí)驗(yàn)室，按不同試驗(yàn)設(shè)計(jì)分類處理，用苯酚法測(cè)定其可溶性糖含量，用滴定法測(cè)定維生素C的含量，考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白質(zhì)的含量，光度分析法測(cè)定氨基酸總量。

1.5? ?數(shù)據(jù)處理及計(jì)算方法

數(shù)據(jù)利用excel繪圖，采用DPS軟件進(jìn)行顯著性分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同處理下的水分垂直分布

從滴灌蒜苗在不同處理下幼苗期、五葉期及始薹期3個(gè)特征生育期灌水前的土壤含水量垂直分布（圖1）可以看出，各次灌水之前的土壤含水率受前次灌水量和作物生長(zhǎng)雙重作用的影響，基本上灌水上限較大的處理在下次灌溉前土壤含水率較高。幼苗期，80 cm以上土壤中處理T4、處理T5、處理T6含水率保持較高水平，其次為處理T3 > 處理T2 > 處理T1，說(shuō)明在蒜苗生長(zhǎng)前期耗水量相差不大，該時(shí)期的土壤含水率主要受土壤蒸發(fā)和灌水定額的影響。五葉期，80 cm以上的土層中，處理T6的土壤含水率最高，這可能與蒜苗快速生長(zhǎng)期的耗水有關(guān)。始薹期總體規(guī)律與五葉期類似，但土壤含水率整體較五葉期小。各時(shí)期土壤含水率在40 cm深處出現(xiàn)最小值，這是因?yàn)樵搶訛樗饷缰饕祷顒?dòng)區(qū)，其生理活動(dòng)消耗大量的水分，但是表層（0～20 cm）處土壤含水率較高，這可能是由于間作表層土壤水分橫向運(yùn)移補(bǔ)了充一定的水分。

2.2? ?不同處理對(duì)蒜苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從表3可知，各處理株高均表現(xiàn)出較為明顯的差異，其中處理T2，即中氮中磷高鉀、高灌水量處理對(duì)蒜苗的增高具有明顯的促進(jìn)作用，株高最矮的是處理T6，較處理T2降低11.2%?？梢?jiàn)蒜苗株高的增長(zhǎng)對(duì)水肥的反應(yīng)較為敏感，灌溉定額和施肥配比對(duì)其能產(chǎn)生較大的影響，較小的灌溉定額對(duì)其生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生明顯的抑制作用。但過(guò)度施肥不僅不能促進(jìn)蒜苗生長(zhǎng)，反而造成養(yǎng)分浪費(fèi)，水肥生產(chǎn)效率不高。處理T2的假莖粗12.36 mm、假莖長(zhǎng)9.2 cm和單株鮮重41.43 g，均表現(xiàn)較為突出，說(shuō)明在適宜的種植密度下，對(duì)蒜苗灌溉施肥進(jìn)行合理優(yōu)化有利于提高其生長(zhǎng)指標(biāo)，為后期收獲產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益奠定基礎(chǔ)。因此，單從生長(zhǎng)指標(biāo)來(lái)看，應(yīng)用處理T2灌溉施肥制度對(duì)促進(jìn)蒜苗生長(zhǎng)和提高水肥生產(chǎn)效率會(huì)起到積極作用。

2.3? ? 不同處理對(duì)產(chǎn)量和WUE的影響

從表4可以看出，不同灌溉定額和施肥制度對(duì)蒜苗的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均有一定的影響，折合產(chǎn)量最高的是處理T2，達(dá)到46 094.40 kg/hm2;其次是處理T1（高水肥投入），為41 449.35 kg/ hm2，比產(chǎn)量最高的處理T2減產(chǎn)10.1%。水分生產(chǎn)效率（WUE）處理T1僅為29.12 kg/m3，處理T2達(dá)34.14 kg/m3，可見(jiàn)高水肥處理不能顯著提高產(chǎn)量，甚至?xí)档彤a(chǎn)量，水分生產(chǎn)效率也不高。折合產(chǎn)量最低的是低水且氮肥較少的處理T6，僅為29 300.40 kg/hm2，比處理T2減產(chǎn)57.3%。水分生產(chǎn)效率最高的處理是處理T5，達(dá)46.05 kg/m3，折合產(chǎn)量為39 305.40 kg/hm2，比處理T2減產(chǎn)14.7%，不利于提高蒜苗單位面積產(chǎn)出和經(jīng)濟(jì)效益的提高，綜合不同處理下蒜苗株高、單株鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)，推薦處理T2作為該地區(qū)蒜苗種植的灌溉施肥制度，不僅有利于提高產(chǎn)量，而且有利于提高水肥生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

2.4? ?不同處理對(duì)蒜苗品質(zhì)的影響

由表5可以看出，不同處理對(duì)蒜苗品質(zhì)的影響較大，特別是在低定額灌水量下，各品質(zhì)指標(biāo)總體較高。在施肥總量相同的條件下，處理T1和處理T4各品質(zhì)指標(biāo)差異較大?？扇苄蕴呛刻幚鞹1僅為1.36%，而處理T4則達(dá)到了2.29%，后者較前者增大68.4%;維生素C含量也表現(xiàn)出與可溶性糖含量相同的規(guī)律，處理T1和處理T4維生素C含量分別為32.1 mg/100 g、36.7 mg/100 g，處理T4比處理T1提高14.3%;可溶性蛋白含量和氨基酸總量處理T4比處理T1分別提高71.1%和13.9%。即在相同施肥處理下，不同灌溉定額對(duì)不同品質(zhì)指標(biāo)的影響并不相同，其中維生素C含量和可溶性蛋白含量表現(xiàn)最為敏感，可溶性糖含量和氨基酸總量次之。其他處理之間也具有相同的規(guī)律。

在相同灌水量下，不同施肥處理對(duì)蒜苗各品質(zhì)指標(biāo)的影響也較大?？扇苄蕴呛恳来螢樘幚鞹4 > 處理T5 > 處理T6，說(shuō)明多施氮肥有助于提高蒜苗可溶性糖的含量，處理T4比處理T6則提高64.8%，可見(jiàn)多施氮肥優(yōu)化蒜苗品質(zhì)的效果明顯。維生素C含量、可溶性蛋白含量及氨基酸總量的規(guī)律和可溶性糖含量相同，可見(jiàn)氮肥對(duì)提高蒜苗品質(zhì)至關(guān)重要。處理T6為磷肥施用較多，但各處理的蒜苗品質(zhì)指標(biāo)均不高，說(shuō)明磷肥對(duì)提高蒜苗品質(zhì)的作用較為有限，這可能與當(dāng)?shù)赝寥乐辛缀枯^為豐富有關(guān)。綜合各水肥耦合處理，整體上大水大肥的處理在提高蒜苗各品質(zhì)指標(biāo)方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。其次為處理T5，即高水中肥。處理T5和處理T6除了可溶性蛋白含量前者比后者增加23.2%外，其余各指標(biāo)均差異不大，說(shuō)明試驗(yàn)區(qū)在一定程度上可以使用處理T5的灌溉施肥制度，既能減少化肥的使用量，也能保證蒜苗品質(zhì)指標(biāo)不產(chǎn)生嚴(yán)重的下降。

3? ?小結(jié)與討論

通過(guò)對(duì)不同水肥耦合處理下蒜苗生長(zhǎng)和綜合產(chǎn)量指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和分析，表明土壤水分受灌溉和騰發(fā)雙重作用的影響，在不同處理下，灌溉和施肥對(duì)蒜苗生長(zhǎng)均有一定的影響，特別是在關(guān)鍵生育期，適宜的水分和養(yǎng)分條件對(duì)促進(jìn)蒜苗生長(zhǎng)和光合干物質(zhì)的積累和分配運(yùn)移具有顯著的影響。株高、假莖粗、假莖長(zhǎng)、單株鮮重是蒜苗地上生物量積累和營(yíng)養(yǎng)體分布的指標(biāo)，也是決定蒜苗終產(chǎn)量的重要指標(biāo)。在施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/ hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理下，株高、假莖粗、假莖長(zhǎng)、單株鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)均優(yōu)于其他處理?？梢?jiàn)合理減控化肥施用量配合合理高效的灌溉水量和灌溉方法，不僅能夠減少化肥的使用量，而且有助于蒜苗干物質(zhì)的積累。

通過(guò)對(duì)蒜苗終產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的測(cè)定發(fā)現(xiàn)，不同處理對(duì)產(chǎn)量影響較大，特別是在低定額灌溉條件下影響尤為突出，利用滴灌結(jié)合等比例施肥泵等水肥一體化設(shè)備，能做到在節(jié)水條件下提高肥料的利用率。試驗(yàn)表明，在蒜苗生長(zhǎng)期，氮素和磷素對(duì)其影響較大，并且這兩種元素具有一定的交互作用，在1 350 m3/hm2的灌水定額配合優(yōu)選施肥制度下，不僅能提高產(chǎn)量，還在水分利用效率（WUE）、經(jīng)濟(jì)效益以及其他生長(zhǎng)指標(biāo)均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。其中施N 300 kg/ hm2、P2O5 225 kg/ hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理的折合產(chǎn)量最高，為46 094.40 kg/hm2。

蒜苗品質(zhì)對(duì)水肥較為敏感。在相同施肥處理下，不同灌溉定額對(duì)不同的品質(zhì)指標(biāo)的影響并不相同，其中維生素C含量和可溶性蛋白含量表現(xiàn)最為敏感，可溶性糖含量和氨基酸總量表現(xiàn)次之，其他處理之間也具有相同的規(guī)律。在相同灌水量處理下，不同施肥處理對(duì)蒜苗各品質(zhì)指標(biāo)的影響也較大，多施氮肥有助于提高蒜苗可溶性糖的含量。綜合產(chǎn)量、品質(zhì)等評(píng)價(jià)指標(biāo)，推薦使用施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理，有利于增加產(chǎn)量和效益，促進(jìn)綠色生態(tài)灌區(qū)建設(shè)和蒜苗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。試驗(yàn)區(qū)在一定程度上可以使用施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量900 m3/hm2的灌溉施肥制度，既能減少化肥的使用量，也能保證蒜苗其品質(zhì)指標(biāo)不產(chǎn)生嚴(yán)重的下降。

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（本文責(zé)編：楊? ? ?杰）