添加NBPT下氮肥減施對大蒜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

劉燦玉,樊繼德,陸信娟,趙永強(qiáng),張碧薇,楊峰

添加NBPT下氮肥減施對大蒜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

劉燦玉,樊繼德,陸信娟,趙永強(qiáng),張碧薇,楊峰*

江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 江蘇 徐州 221121

為切實有效地減少大蒜氮肥施用量，提高增產(chǎn)增效，本試驗研究氮肥減量與NBPT配施效果。試驗共設(shè)置6個處理：不施N肥（CK1）、常規(guī)施N（CK2）、減N10%（T1）、減N20%（T2）、減N30%（T3）及減N40%（T4），其中T1~T4均與NBPT配施，NBPT用量為總N的0.5%，研究了NBPT和氮肥配施下，減施氮肥對大蒜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，氮肥配施NBPT，大蒜各生長指標(biāo)隨氮肥減施基本呈先增后降的趨勢，以T2處理較好，顯著增加了單頭鱗莖重和一級鱗莖比例，較CK2增產(chǎn)15.14%。添加NBPT減施氮肥有利于提高可溶性糖和大蒜素含量，纖維素含量隨氮肥減施呈先降后增的趨勢，硝酸鹽含量呈先增后降的趨勢，丙酮酸含量T3較CK2顯著增加；各處理間Vc、可溶性蛋白含量無顯著差異。采用隸屬函數(shù)法對大蒜品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，綜合品質(zhì)排名T3>T4>T2>T1>CK2>CK1。綜上，大蒜栽培可利用NBPT和氮肥配施的方式達(dá)到減氮增效的目的，目前蒜農(nóng)經(jīng)濟(jì)收益以產(chǎn)量效益為主，因此，施氮量減施20%+0.5%NBPT為較優(yōu)施肥方式，大蒜產(chǎn)量較高且品質(zhì)較佳。

大蒜; NBPT; 氮肥減施; 產(chǎn)量; 品質(zhì)

過量施用氮肥可造成肥料利用率降低，經(jīng)濟(jì)效益下降，并且長期施用可增加水體、大氣污染和生態(tài)惡化的風(fēng)險[1,2]。因此，施肥在注重產(chǎn)量的同時，也應(yīng)兼顧環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益[3]?！笆濉逼陂g，我國農(nóng)業(yè)部明確了“一控兩減三基本”的目標(biāo)，大力推進(jìn)化肥減量增效。已有研究表明，NBPT（正丁基硫代磷酰三胺）具有高效無毒、環(huán)境友好等特征，與尿素配施可延緩其水解速率，提高氮肥利用率，對蔬菜增產(chǎn)和養(yǎng)分增效具有積極作用，成為世界農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛且已商業(yè)化的脲酶抑制劑[4-6]。德國通過立法，要求到2020年該國使用的所有尿素肥料需被摻入土壤或用脲酶抑制劑進(jìn)行改良[7]。尿素中添加NBPT可降低高濃度氨對作物種子和幼苗的毒害，進(jìn)而提高產(chǎn)量[8,9]。陳葦＆盧婉芳[10]認(rèn)為，NBPT可改善中高氮水平下水稻生長，提高谷粒產(chǎn)量，減少氨揮發(fā)引起的環(huán)境污染。彭玉凈等[11]亦認(rèn)為，施用NBPT可減緩稻田尿素水解，顯著降低氨揮發(fā)，且水稻產(chǎn)量和吸氮量有所提高。張文學(xué)等[12]研究發(fā)現(xiàn)，雙季稻田中添加1%的NBPT，可將傳統(tǒng)施氮量減少25%。

氮素是大蒜需求量最大的營養(yǎng)元素，通常是大蒜生產(chǎn)中的主要限制因子[13]。當(dāng)前，為追求大蒜產(chǎn)量，盲目加大氮肥用量的現(xiàn)象較為普遍[14]，同時，根據(jù)傳統(tǒng)施肥習(xí)慣，大蒜氮肥部分由尿素提供，尤其是返青期追肥全部由尿素提供，且因覆蓋地膜，尿素只能撒施地表，施用于土壤中的尿素經(jīng)過細(xì)菌脲酶的快速水解，超過50%的氮肥以氨揮發(fā)的方式流失[15]，降低了施用尿素的氮利用率，從而造成蒜農(nóng)經(jīng)濟(jì)損失[6]。與此同時，氨揮發(fā)也可能對環(huán)境產(chǎn)生不利影響，據(jù)報道，2004年金鄉(xiāng)大蒜產(chǎn)區(qū)地下水中硝態(tài)氮平均含量為34.67 mg/L，已超過了V類水硝酸鹽（以N計）（mg/L）>30標(biāo)準(zhǔn)，對地下水產(chǎn)生嚴(yán)重污染[16]。如何切實有效地減少大蒜氮肥施用量，提高增產(chǎn)效果，降低其對環(huán)境的影響已成為亟需解決的問題。為此，前人探究了大蒜氮肥施用的最佳氮素形態(tài)和供應(yīng)水平[14,16,17]。齊建建等[18]認(rèn)為，施用控釋摻混肥可提高大蒜產(chǎn)量和品質(zhì)，達(dá)到增產(chǎn)節(jié)肥效果。于淑芳等[19]研究發(fā)現(xiàn)，80%習(xí)慣施肥養(yǎng)分用量時，高氮控釋配方肥可明顯增加產(chǎn)量和提高蒜頭一級品率等。Kawakami EM等[20]認(rèn)為，確保作物生產(chǎn)可持續(xù)性的一個核心方面是提高氮的利用效率，從而降低氮肥的施肥率仍可保持較高的產(chǎn)量。大量研究表明，尿素配施NBPT可有效延緩其水解過程，提高尿素的利用率，從而最大限度的提高作物產(chǎn)量，即減氮后的產(chǎn)量仍可達(dá)到推薦的尿素施用量水平[20-22]。本文研究添加NBPT條件下減施氮肥對大蒜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為將來生產(chǎn)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設(shè)計

供試三元復(fù)合肥（N:P2O5:K2O=15%:15%:15%）由湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；尿素（N=46%）由陽煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司生產(chǎn)；硫酸鉀（K2O≥51.0%）由國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)；過磷酸鈣（P2O5≥12.0%）由湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；脲酶抑制劑為NBPT，由泰安普天公司購置。

試驗于徐州農(nóng)科院試驗示范基地進(jìn)行。供試大蒜材料為‘徐蒜917’，供試土壤pH 6.28，有機(jī)質(zhì)17.91 g/kg，全氮、有效磷（P2O5）、速效鉀（K2O）含量分別為0.68、34.66、95.13 mg/kg。試驗設(shè)6個處理：不施N肥（CK1）、常規(guī)施N（CK2）、減N10%（T1）、減N20%（T2）、減N30%（T3）、減N40%（T4）。其中，按照徐州當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，常規(guī)施肥方式（CK2）為整地前將750 kg/hm2的三元復(fù)合肥及300 kg/hm2尿素作為基肥一次性均勻撒施于田地，完畢后立即翻耕，返青期撒施225 kg/hm2尿素作為追肥，并立即澆灌適量水，即P、K肥由復(fù)合肥提供，且作為基肥一次性施入，而N肥由復(fù)合肥和尿素共同提供,，分基肥和追肥兩次施入。本試驗中CK1處理P、K肥分別由過磷酸鈣和硫酸鉀提供，作為基肥一次性施入，并且為確保T1~T4與CK2處理P、K肥的一致性，T1~T4處理組復(fù)合肥施入量與CK2相同，N肥的減施折算為所用尿素的減施，且施入方式同CK2，于此同時，T1~T4均與NBPT配合施用，NBPT用量為對應(yīng)處理總N的0.5%，施入前將二者混合均勻，然后同時施入。每小區(qū)面積為30 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)間用50 cm寬、40 cm高的壟加30 cm寬的行隔開，確保施肥后立即澆灌適量水且各小區(qū)單灌單排，其它管理均按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.2 測定項目與方法

根據(jù)《大蒜種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[23]調(diào)查大蒜農(nóng)藝性狀，即鱗莖膨大前期，調(diào)查大蒜從土壤表面基部至葉片最高處的自然高度為株高，大蒜植株垂直投影的最大寬度為株幅，最大葉片基部至葉尖的長度為葉長，最大葉片在展平情況下的最寬處之寬度為葉寬，自土壤表面至植株抽葉口處的距離為假莖高，地上假莖自土壤表面向上1/3處的最大直徑為假莖粗，統(tǒng)計大蒜單株抽出并展開、長度大于2 cm的葉片數(shù)；于2018年5月21日收獲大蒜鱗莖（蒜頭），測定各處理小區(qū)產(chǎn)量和單蒜頭鮮質(zhì)量，并用游標(biāo)卡尺測定鱗莖橫徑和縱徑，統(tǒng)計一級鱗莖比例（%），即鱗莖橫徑大于5 cm的蒜頭個數(shù)占小區(qū)收獲蒜頭總數(shù)的比例。

采用鉬藍(lán)比色法測定Vc含量[24]；采用苯腙法測定大蒜素含量[25]；采用考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量[26]；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[27]；纖維素含量的測定采用比色法[28]；丙酮酸含量的測定采用2,4-二硝基苯腙法[29]；硝酸鹽含量的測定采用水楊酸法[27]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

大蒜鱗莖綜合品質(zhì)評價采用模糊評價隸屬函數(shù)法[30]，參考相關(guān)文獻(xiàn)[29,30]、大蒜商品性價值標(biāo)準(zhǔn)[31]及食用特性，本研究確定了各指標(biāo)的權(quán)重值，見表1。

分別采用Microsoft Excel 2003軟件和DPS 7.5軟件進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)處理和處理間差異顯著性檢驗（Duncan新復(fù)極差法）。

表1 大蒜品質(zhì)各評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥減施對大蒜生長特性的影響

表2顯示，配施NBPT時，氮肥減施對大蒜各生長指標(biāo)的影響基本呈先增后降的趨勢，多表現(xiàn)為以T2處理較好，如T2處理的株幅、假莖高、葉長、葉寬及假莖粗分別較CK2顯著高14.06%、8.50%、7.97%、9.35%和13.72%；施氮處理間株高和葉片數(shù)差異不顯著。

表2 氮肥減施對大蒜生長特性的影響

注：在同列數(shù)據(jù)尾部標(biāo)有相同小寫字母表示不同處理之間差異不顯著（<0.05），下同。

Note: Same small letters in a column mean no significant difference between treatments（<0.05）. The same as below.

2.2 氮肥減施對大蒜鱗莖性狀及產(chǎn)量的影響

由表3可以看出，施用氮肥可顯著提高大蒜單頭鱗莖重、橫徑、一級鱗莖比例及產(chǎn)量。添加NBPT時，施氮處理組間各鱗莖性狀指標(biāo)隨氮肥的減施基本呈先增后降的趨勢，但僅T2單頭鱗莖重、橫徑及一級鱗莖比例顯著高于CK2，分別增加了13.83%、4.58%、11.89%，其它處理與CK2無顯著差異，且T2產(chǎn)量顯著高于CK2，增產(chǎn)約15.14%。此外，氮肥對大蒜鱗莖縱徑影響差異不顯著。

2.3 氮肥減施對大蒜鱗莖營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表4可知，氮肥對大蒜鱗莖品質(zhì)各指標(biāo)影響不同。配施NBPT時，施氮處理間Vc、可溶性蛋白含量無顯著性差異，可溶性糖和大蒜素含量隨氮肥的減施呈遞增趨勢，以T4處理含量最高，分別較CK2顯著增加了31.08%、15.13%，纖維素含量呈先降后增的趨勢，以T2最低，較CK2顯著降低了40.33%，而硝酸鹽含量隨氮肥的減施呈先增后降的趨勢，T2、T3處理均顯著高于CK2，丙酮酸含量僅T3顯著高于CK2，其它處理與CK2無顯著性差異。

表4 氮肥減施對大蒜鱗莖營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.4 氮肥減施對大蒜鱗莖綜合品質(zhì)的影響

根據(jù)隸屬函數(shù)模型建立方法，對大蒜品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并采用隸屬函數(shù)法對大蒜品質(zhì)進(jìn)行綜合評價，隸屬函數(shù)值越大，排名越高，表示大蒜鱗莖綜合品質(zhì)越好。由表5可知，T3排名第一，大蒜鱗莖綜合品質(zhì)最好，T4僅次于T3，排名第二，T2排名第三，且施氮處理組大蒜鱗莖品質(zhì)綜合排名均高于CK1，CK1排名第6，品質(zhì)最差。

表5 大蒜品質(zhì)隸屬函數(shù)評價結(jié)果

3 討 論

目前，關(guān)于添加NBPT對作物產(chǎn)量效應(yīng)的研究結(jié)果存在差異。Li等[32]認(rèn)為，施用NBPT雖然可顯著降低尿素氨揮發(fā)損失，但對冬小麥產(chǎn)量無顯著影響。而劉垚和李光華[33]研究發(fā)現(xiàn)，NBPT可增加玉米單穗重、千粒重和穗粒重，進(jìn)而增產(chǎn)3.14%~8.68%。魯艷紅等[34]研究認(rèn)為，添加NBPT條件下，減氮20%仍可提高水稻產(chǎn)量。張文學(xué)等[12]認(rèn)為，在同樣產(chǎn)量目標(biāo)下，添加1%的NBPT可節(jié)省25%的尿素。本研究中，減氮20%添加0.5%NBPT處理大蒜生長較好，顯著增加了單頭鱗莖重和一級鱗莖比例，較常規(guī)施肥處理產(chǎn)量顯著增加，表明大蒜栽培上，尿素和NBPT配施可以達(dá)到減氮增效的目的，這可能是因為添加NBPT可延緩尿素水解，減少生長前期尿素氮養(yǎng)分的損失，延長尿素肥效，保證大蒜生長中后期土壤有效氮供應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約氮肥和增產(chǎn)的目的[34]，但減氮30%后，產(chǎn)量開始呈下降趨勢，表明保證大蒜產(chǎn)量的前提下添加NBPT，氮肥減施量存在一定的限度。

可溶性糖作為植物進(jìn)行光合作用的產(chǎn)物，是評價蔬菜品質(zhì)必不可少的營養(yǎng)指標(biāo)[4]。本試驗中，添加NBPT下減施氮肥可溶性糖含量顯著增加，這可能是因為NBPT和氮肥配施下，大蒜長勢較好，光合能力強(qiáng)，光合產(chǎn)物積累較多。纖維素作為植物細(xì)胞壁的主要成分之一，其含量的多少關(guān)系到植株細(xì)胞機(jī)械組織發(fā)達(dá)與否，是鑒定其品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)。本研究中，添加NBPT條件下，減氮20%時大蒜鱗莖纖維素含量有所下降，這可能是由于該處理下鱗莖生物產(chǎn)量較高，導(dǎo)致的稀釋效應(yīng)，此結(jié)果尚需進(jìn)一步研究。NBPT和氮肥配施未顯著影響Vc含量，這與串麗敏等[4]的研究結(jié)果一致。已有研究發(fā)現(xiàn)，缺氮可導(dǎo)致植株蛋白質(zhì)水平下降[35]，而添加NBPT對提高可溶性蛋白含量存在正效應(yīng)，棉花葉片可溶性蛋白含量在添加NBPT條件下減氮15%與常規(guī)施氮無顯著性差異[20]，本研究在大蒜上亦證實此結(jié)論。串麗敏等[4]認(rèn)為，常規(guī)施氮下添加NBPT可控制硝酸鹽在油菜體內(nèi)的累積，但在本試驗中，添加0.5%NBPT條件下，減氮20%、30%時大蒜鱗莖硝酸鹽含量反而高于常規(guī)施氮，其原因有待于進(jìn)一步探討。含硫化合物是大蒜特有氣味來源[36]，是衡量大蒜營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)[29]，且大蒜的食療價值主要是大蒜素；丙酮酸作為一種重要的中間代謝物，可間接表示大蒜中有機(jī)硫化物含量的高低[37]。本研究中，添加NBPT條件下，減施氮肥未顯著影響大蒜鱗莖丙酮酸和大蒜素含量，且大蒜素含量略有增加，表明配施NBPT有利于增加大蒜鱗莖大蒜素含量。許建等[30]認(rèn)為，隸屬函數(shù)可降低單一指標(biāo)評價對作物綜合品質(zhì)的評價“失真”，且使用專家打分法確定主要品質(zhì)權(quán)重系數(shù)更符合實際情況。本研究中，添加NBPT下減施氮肥大蒜鱗莖綜合品質(zhì)排名均高于常規(guī)施氮處理，表明NBPT和氮肥配施有利于提高大蒜鱗莖綜合品質(zhì)。

4 結(jié) 論

大蒜栽培利用NBPT和氮肥配施可達(dá)到減氮增效目的，一定范圍內(nèi)可提高大蒜長勢，增加產(chǎn)量和提高鱗莖綜合品質(zhì)，且目前蒜農(nóng)經(jīng)濟(jì)收益以產(chǎn)量效益為主，故以氮肥減施20%+0.5%NBPT為較優(yōu)施肥方式，增加了單頭鱗莖重和一級鱗莖比例，較常規(guī)施肥增產(chǎn)15.14%。

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Effects of Nitrogen Fertilizer Reduction on Garlic Growth, Yield and Quality with NBPT Addition

LIU Can-yu, FAN Ji-de, LU Xin-juan, ZHAO Yong-qiang, ZHANG Bi-wei, YANG Feng*

221121,

In order to effectively reduce the application amount of nitrogen fertilizer in garlic and increase yield and synergism, this experiment studied the effect of nitrogen fertilizer reduction and NBPT combination application, a total of 6 treatments were set up: no N control (CK1), conventional N control (CK2), reduction of N 10% (T1), N 20% (T2), N 30% (T3), 40% (T4). Among them, T1~T4 were applied with the NBPT, and the NBPT dosage was 0.5% of the total N. The effects of nitrogenous fertilizer reduction on growth, yield and quality of garlic under NBPT and nitrogenous fertilizer application were studied. The results showed that nitrogenous fertilizer with NBPT, the growth index of garlic showed a trend of increasing first and then decreasing with the decrease of nitrogenous fertilizer, and the proportion of per bulb weight and primary bulb were significantly increased by T2 treatment, which increased by 15.14% compared with CK2. In addition, when NBPT was added, reducing nitrogen fertilizer was beneficial to increase soluble sugar and Allicin content. Cellulose content decreased first and then increased with the decrease of nitrogen fertilizer, while nitrate content increased first and then decreased, and the pyruvate content increased significantly in T3 compared to in CK2. There was no significant difference in Vc and soluble protein content among the treatments. The comprehensive quality of garlic bulbs was evaluated by the membership function method and ranked: T3>T4>T2>T1>CK2>CK1. In garlic cultivation, the combination of NBPT and nitrogen fertilizer can increase efficiency with the reducing nitrogen, at present, the economic benefit of garlic farmer is mainly based on garlic yield, the application of nitrogen reduction by 20% plus 0.5% NBPT is a better method, and garlic yield is higher and quality is better.

Garlic; NBPT; nitrogen reduction; yield; quality

S633.4

A

1000-2324(2020)03-0398-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2020.03.002

2019-02-14

2019-04-08

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)-重點及面上項目:大蒜良繁體系建立及配套高效栽培技術(shù)研究與應(yīng)用(BE2017304);國家特色蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-24-A-07);金龍湖“緊缺型高層次人才引進(jìn)計劃”

劉燦玉(1988-),女,博士,助理研究員,主要從事蔬菜栽培生理與育種. E-mail:liucanyu@126.com

Author for correspondence. E-mail:xz-yangfeng@163.com