添加NBPT下氮肥減施對大蒜生長、產量及品質的影響

劉燦玉,樊繼德,陸信娟,趙永強,張碧薇,楊峰

添加NBPT下氮肥減施對大蒜生長、產量及品質的影響

劉燦玉,樊繼德,陸信娟,趙永強,張碧薇,楊峰*

江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所, 江蘇 徐州 221121

為切實有效地減少大蒜氮肥施用量，提高增產增效，本試驗研究氮肥減量與NBPT配施效果。試驗共設置6個處理：不施N肥（CK1）、常規施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、產量及品質的影響。結果表明，氮肥配施NBPT，大蒜各生長指標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。采用隸屬函數法對大蒜品質進行綜合評價，綜合品質排名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到減氮增效的目的，目前蒜農經濟收益以產量效益為主，因此，施氮量減施20%+0.5%NBPT為較優施肥方式，大蒜產量較高且品質較佳。

大蒜; NBPT; 氮肥減施; 產量; 品質

過量施用氮肥可造成肥料利用率降低，經濟效益下降，并且長期施用可增加水體、大氣污染和生態惡化的風險[1,2]。因此，施肥在注重產量的同時，也應兼顧環境和經濟效益[3]。“十二五”期間，我國農業部明確了“一控兩減三基本”的目標，大力推進化肥減量增效。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，對蔬菜增產和養分增效具有積極作用，成為世界農業領域應用最廣泛且已商業化的脲酶抑制劑[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，進而提高產量[8,9]。陳葦＆盧婉芳[10]認為，NBPT可改善中高氮水平下水稻生長，提高谷粒產量，減少氨揮發引起的環境污染。彭玉凈等[11]亦認為，施用NBPT可減緩稻田尿素水解，顯著降低氨揮發，且水稻產量和吸氮量有所提高。張文學等[12]研究發現，雙季稻田中添加1%的NBPT，可將傳統施氮量減少25%。

氮素是大蒜需求量最大的營養元素，通常是大蒜生產中的主要限制因子[13]。當前，為追求大蒜產量，盲目加大氮肥用量的現象較為普遍[14]，同時，根據傳統施肥習慣，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過細菌脲酶的快速水解，超過50%的氮肥以氨揮發的方式流失[15]，降低了施用尿素的氮利用率，從而造成蒜農經濟損失[6]。與此同時，氨揮發也可能對環境產生不利影響，據報道，2004年金鄉大蒜產區地下水中硝態氮平均含量為34.67 mg/L，已超過了V類水硝酸鹽（以N計）（mg/L）>30標準，對地下水產生嚴重污染[16]。如何切實有效地減少大蒜氮肥施用量，提高增產效果，降低其對環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和供應水平[14,16,17]。齊建建等[18]認為，施用控釋摻混肥可提高大蒜產量和品質，達到增產節肥效果。于淑芳等[19]研究發現，80%習慣施肥養分用量時，高氮控釋配方肥可明顯增加產量和提高蒜頭一級品率等。Kawakami EM等[20]認為，確保作物生產可持續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量，即減氮后的產量仍可達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、產量及品質的影響，以期為將來生產中的應用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

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

試驗于徐州農科院試驗示范基地進行。供試大蒜材料為‘徐蒜917’，供試土壤pH 6.28，有機質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6個處理：不施N肥（CK1）、常規施N（CK2）、減N10%（T1）、減N20%（T2）、減N30%（T3）、減N40%（T4）。其中，按照徐州當地施肥習慣，常規施肥方式（CK2）為整地前將750 kg/hm2的三元復合肥及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肥由復合肥提供，且作為基肥一次性施入，而N肥由復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。每小區面積為30 m2，3次重復，隨機區組排列，小區間用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單灌單排，其它管理均按常規方法進行。

1.2 測定項目與方法

根據《大蒜種質資源描述規范和數據標準》[23]調查大蒜農藝性狀，即鱗莖膨大前期，調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，統計大蒜單株抽出并展開、長度大于2 cm的葉片數；于2018年5月21日收獲大蒜鱗莖（蒜頭），測定各處理小區產量和單蒜頭鮮質量，并用游標卡尺測定鱗莖橫徑和縱徑，統計一級鱗莖比例（%），即鱗莖橫徑大于5 cm的蒜頭個數占小區收獲蒜頭總數的比例。

采用鉬藍比色法測定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 數據處理

大蒜鱗莖綜合品質評價采用模糊評價隸屬函數法[30]，參考相關文獻[29,30]、大蒜商品性價值標準[31]及食用特性，本研究確定了各指標的權重值，見表1。

分別采用Microsoft Excel 2003軟件和DPS 7.5軟件進行試驗數據處理和處理間差異顯著性檢驗（Duncan新復極差法）。

表1 大蒜品質各評價指標的權重系數

2 結果與分析

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的影響基本呈先增后降的趨勢，多表現為以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：在同列數據尾部標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、一級鱗莖比例及產量。添加NBPT時，施氮處理組間各鱗莖性狀指標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產量顯著高于CK2，增產約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品質的影響

由表4可知，氮肥對大蒜鱗莖品質各指標影響不同。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品質的影響

2.4 氮肥減施對大蒜鱗莖綜合品質的影響

根據隸屬函數模型建立方法，對大蒜品質指標數據進行標準化處理，并采用隸屬函數法對大蒜品質進行綜合評價，隸屬函數值越大，排名越高，表示大蒜鱗莖綜合品質越好。由表5可知，T3排名第一，大蒜鱗莖綜合品質最好，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綜合排名均高于CK1，CK1排名第6，品質最差。

表5 大蒜品質隸屬函數評價結果

3 討 論

目前，關于添加NBPT對作物產量效應的研究結果存在差異。Li等[32]認為，施用NBPT雖然可顯著降低尿素氨揮發損失，但對冬小麥產量無顯著影響。而劉垚和李光華[33]研究發現，NBPT可增加玉米單穗重、千粒重和穗粒重，進而增產3.14%~8.68%。魯艷紅等[34]研究認為，添加NBPT條件下，減氮20%仍可提高水稻產量。張文學等[12]認為，在同樣產量目標下，添加1%的NBPT可節省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，較常規施肥處理產量顯著增加，表明大蒜栽培上，尿素和NBPT配施可以達到減氮增效的目的，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，進而達到節約氮肥和增產的目的[34]，但減氮30%后，產量開始呈下降趨勢，表明保證大蒜產量的前提下添加NBPT，氮肥減施量存在一定的限度。

可溶性糖作為植物進行光合作用的產物，是評價蔬菜品質必不可少的營養指標[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，光合產物積累較多。纖維素作為植物細胞壁的主要成分之一，其含量的多少關系到植株細胞機械組織發達與否，是鑒定其品質好壞的重要指標。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量較高，導致的稀釋效應，此結果尚需進一步研究。NBPT和氮肥配施未顯著影響Vc含量，這與串麗敏等[4]的研究結果一致。已有研究發現，缺氮可導致植株蛋白質水平下降[35]，而添加NBPT對提高可溶性蛋白含量存在正效應，棉花葉片可溶性蛋白含量在添加NBPT條件下減氮15%與常規施氮無顯著性差異[20]，本研究在大蒜上亦證實此結論。串麗敏等[4]認為，常規施氮下添加NBPT可控制硝酸鹽在油菜體內的累積，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施氮，其原因有待于進一步探討。含硫化合物是大蒜特有氣味來源[36]，是衡量大蒜營養品質的重要指標[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]認為，隸屬函數可降低單一指標評價對作物綜合品質的評價“失真”，且使用專家打分法確定主要品質權重系數更符合實際情況。本研究中，添加NBPT下減施氮肥大蒜鱗莖綜合品質排名均高于常規施氮處理，表明NBPT和氮肥配施有利于提高大蒜鱗莖綜合品質。

4 結 論

大蒜栽培利用NBPT和氮肥配施可達到減氮增效目的，一定范圍內可提高大蒜長勢，增加產量和提高鱗莖綜合品質，且目前蒜農經濟收益以產量效益為主，故以氮肥減施20%+0.5%NBPT為較優施肥方式，增加了單頭鱗莖重和一級鱗莖比例，較常規施肥增產15.14%。

[1] Li LM, Zhu ZL, Wen QX,. Nitrogen in soils of China [J]. Developments in Plant & Soil Sciences, 1997,74:239-279

[2] 全智,秦紅靈,李明德,等.氮肥優化減施對土壤氮磷累積及蔬菜產量品質的影響[J].水土保持學報,2011,25(3):103-107,112

[3] 易瓊,張秀芝,何萍,等.氮肥減施對稻-麥輪作體系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影響[J].植物營養與肥 料學報,2010,16(5):1069-1077

[4] 串麗敏,趙同科.脲酶抑制劑NBPT對油菜生長及品質的影響[J].水土保持學報,2012,26(5):268-271

[5] Sanz CA, Sánchez ML, García TL,. Gaseous emissions of N2O and NO and NO3- leaching from urea applied with urease and nitrification inhibitors to a maize () crop [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2012,149:64-73

[6] Cantarella H, Otto R, Soares JR,. Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: A review [J]. Journal of Advanced Research, 2018,13:19-27

[7] Ramspacher A. Assessment of the global market for slow and controlled release, stabilized and water-soluble fertilizers. Presentaton at IFA strategic forum 2017 [C]. Paris: IFA-International Fertilizer Association, 2017

[8] Qi XL, Wu W, Shah F,. Ammonia volatilization from urea-application influenced germination and early seedling growth of dry direct-seeded rice [J]. The Scientific World Journal, 2012,2012:1-7

[9] Grant CA, Derksen DA, McLaren D,. Nitrogen fertilizer and urease inhibitor effects on canola seed quality in a one-pass seeding and fertilizing system [J]. Field Crop Research, 2011,121(2):201-208

[10] 陳葦,盧婉芳.稻田脲酶抑制劑對15N-尿素去向的影響[J].核農學報,1997,11(3):151-156

[11] 彭玉凈,田玉華,尹斌.添加脲酶抑制劑NBPT對麥稈還田稻田氨揮發的影響[J].中國生態農業學報,2012,20(1):19-23

[12] 張文學,孫剛,何萍,等.雙季稻田添加脲酶抑制劑NBPT氮肥的最高減量潛力研究[J].植物營養與肥料學報,2014(4):821-830

[13] 劉世琦,許莉,齊連東.大蒜生產關鍵技術問答[M].北京:中國農業出版社,2007

[14] 何舞,劉紅耀,朱端衛,等.不同肥料施用對大蒜生長、品質和氮代謝的影響[J].華中農業大學學報,2009,28(2):179-182

[15] Cruchaga S, Artola E, Lasa B,. Short term physiological implications of NBPT application on the N metabolism of Pisum sativum and Spinacea oleracea [J]. Journal of Plant Physiology, 2011,168(4):330-336

[16] 張文君,劉兆輝,江麗華,等.氮素對大蒜產量影響和氮素供應目標值的研究[J].中國農學通報,2008,24(7):254-259

[17] 柏林,李大霞.不同用量氮肥對大蒜生長發育的影響[J].蔬菜,2015(1):30-33

[18] 齊建建,劉世琦,張自坤,等.控釋摻混肥對大蒜鱗莖產量、品質和氮素利用率的影響[J].中國蔬菜,2009(8):42-47

[19] 于淑芳,楊力,崔榮宗,等.控釋BB肥對大蒜生長發育及產量的影響[J].山東農業科學,2009(4):74-75

[20] Kawakami EM, Oosterhuis DM, Snider JL,. Physiological and yield responses of field-grown cotton to application of urea with the urease inhibitor NBPT and the nitrification inhibitor DCD [J]. European Journal of Agronomy, 2012,43:147-154

[21] Sanz-Cobena A, Misselbrook T, Camp V,. Effect of water addition and the urease inhibitor NBPT on the abatement of ammonia emission from surface applied urea [J]. Atmospheric Environment, 2011,45(8):1517-1524

[22] Mira AB, Cantarella H, Souza-Netto GJM,. Optimizing urease inhibitor usage to reduce ammonia emission following urea application over crop residues [J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2017,248:105-112

[23] 李錫香,朱德蔚.大蒜種質資源描述規范和數據標準[M].北京:中國農業出版社,2006:10-14

[24] 高俊鳳.植物生理學實驗指導[M].北京:高等教育出版社,2006

[25] 張麗霞,張國強.大蒜素含量的測定方法研究[J].湖北農業科學,2009,48(3):713-714

[26] 王月福,于振文,李尚霞,等.氮素營養水平對冬小麥氮代謝關鍵酶活性變化和籽粒蛋白質含量的影響[J].作物學報,2002,28(6):743-748

[27] 趙世杰,史國安,董新純.植物生理學實驗指導[M].北京:中國農業科學技術出版社,2002:84-85

[28] 牛森.作物品質分析[M].北京:農業出版社,1992:64-65

[29] 孔靈君,徐坤,王磊,等.氮硫互作對越冬大蔥生長及品質的影響[J].植物營養與肥料學報,2013,19(5):1272-1278

[30] 許建,賈凱,朱君芳,等.適宜的氮硫配施提高基質栽培大蒜鱗莖品質[J].農業工程學報,2017,33(4):203-208

[31] Moon W, Lee BY. Influence of short day treatment on the growth and levels endogenous growth substances in garlic plants (L.) [J]. Hanguk Wonye Hakhoe Chi Journal of the Korean Society for Horticultural Science, 1980:109-118

[32] Li Q,Yang A, Wang Z,. Effect of a new urease inhibitor on ammonia volatilization and nitrogen utilization in wheat in north and northwest China [J]. Field Crops Research, 2015,175:96-105

[33] 劉垚,李光華.脲酶抑制劑（NBPT）對玉米產量及農藝性狀的影響[J].耕作與栽培,2016(6):48-49

[34] 魯艷紅,聶軍,廖育林,等.氮素抑制劑對雙季稻產量、氮素利用效率及土壤氮平衡的影響[J].植物營養與肥料學 報,2018(1):95-104

[35] Ding L, Wang K, Jiang G,Effects of nitrogen deficiency on photosynthetic traits of maize hybrids released in different years [J]. Annals of Botany, 2005,96:925-930

[36] Kodera Y, Suzuki A, Imada O,. Physical, chemical, and biological properties of S-allylcysteine, an amino acid derived from garlic [J]. Journal of agricultural and food chemistry, 2002,50(3):622-632

[37] Randle WM, Kopsell DA, Kopsell DE,. Field sampling short-day onions for bulb pungency [J]. Hort Technology, 1998,8(3):329-332

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

現代農業-重點及面上項目:大蒜良繁體系建立及配套高效栽培技術研究與應用(BE2017304);國家特色蔬菜產業技術體系(CARS-24-A-07);金龍湖“緊缺型高層次人才引進計劃”

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