河南大蒜主產區施用專用肥對大蒜產量和品質的影響

王慢慢 侯翠紅 黃玉芳 王好斌 岳松華 汪洋 張書紅 葉優良

摘 ? ?要：目前，河南省大蒜主產區的蒜農普遍用肥量大、追肥次數多，造成蒜頭產量和品質不高。為解決這些問題，依據當地土壤養分吸收狀況和大蒜養分需求規律，添加中微量元素，設計大蒜專用肥，并在杞縣4個鄉鎮開展田間試驗，測量葉片數、葉面積、干質量、產量、營養品質等指標，以檢驗專用肥應用效果。結果表明，專用肥處理用肥量顯著降低，且只需追肥1次;在全量施肥條件下，專用肥處理總養分投入占農戶習慣施肥總投入的61.2%，產量平均提高12.4%，且養分利用效率高，比農戶習慣施肥方式能取得更高的產量和經濟效益。全量施用專用肥處理相比農戶習慣施肥減量處理，總養分投入降低23.4%，養分利用率提高73.2%。同時，專用肥施用顯著增加了大蒜的綠葉面積，有助于干物質的積累和蒜頭營養品質的改善。

關鍵詞：大蒜;專用肥;產量;品質;經濟效益

中圖分類號：S633.4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-2871（2020）10-045-06

Abstract： Farmers in the main garlic producing areas in Henan province generally apply a large amounts of fertilizer and a lot of ?topdressing， resulting in low yield and quality of garlic. In order to solve these problems， according to local soil nutrient absorption status and garlic nutrient demand law， medium and trace elements were added， garlic special fertilizer was designed， and field experiments were carried out in 4 towns of Qixi county， the green leaf number， leaf area， dry weight， yield and nutritional quality were determined to test the application effect of the special fertilizer. The results showed that the fertilizer consumption was significantly reduced when treated by special fertilizer， and only once topdressing was needed. Under the condition of full fertilization， the total nutrient input of special fertilizer treatment only accounted for 61.2% of the conventional fertilization treatment， and the average yield was increased by 12.4%， the nutrient utilization efficiency was higher， the yield and economic benefits were promoted compared with farmer practice treatments. Compared with the conventional fertilizer treatment， the total nutrient input was reduced by 23.4% and the nutrient utilization rate was increased by 73.2% under the full application of special fertilizer treatment. At the same time， the application of special fertilizer significantly increased the green leaf area of garlic， which was helpful to the accumulation of dry matter and the improvement of nutritional quality of garlic.

Key words： Garlic; Special fertilizer; Production; Quality; Economic benefits

大蒜是世界上栽培面積僅次于洋蔥的第二大百合科蔥屬植物，主要分布于亞洲中西部高原地區，全世界種植面積高達150萬hm2，以鱗莖、蒜薹、蒜苗為主要產品[1]。它富含碳水化合物、蛋白質、氨基酸、維生素、微量元素、大蒜素等，大蒜提取物具有殺菌作用，經常食用可提高免疫力，是我國常食的一種蔬菜和日常所需的重要調味品之一[2]。中國作為世界上最大的大蒜生產和出口國之一，統計顯示，中國的大蒜年種植面積達70萬hm2左右，占全球大蒜種植面積的60%以上，產量占全球總產量的70%以上[3]，我國大蒜無論從外觀還是品質風味上均優于國外大蒜，從國際市場大蒜出口經濟效益分析，中國大蒜占據絕對份額，對外出口速度連年增加[4]。河南省杞縣、中牟、臨潁等地是我國大蒜的主要生產地，其中尤以杞縣大蒜最為著名。杞縣地處北溫暖溫帶地帶，屬豫東平原的組成部分，已有2 000多年的大蒜栽培歷史，該地大蒜種植面積4萬hm2，年產量約80萬t，2019年11月15日入選中國農業品牌目錄[5]。

大蒜作為經濟作物，其經濟效益遠高于小麥、玉米等糧食作物，為追求良好的經濟效益，蒜農往往會選擇大量投入肥料的方式來提高作物產量。由于缺乏科學的施肥指導，該地盲目施肥現象嚴重，農戶習慣施用氮、磷、鉀比例一樣的三元復合肥（如mN︰mP︰mK=18∶18∶18、17∶17∶17和15∶15∶15），較少使用有機肥和生物肥料，忽視中微量元素的投入[6]。不合理施肥使得河南省大蒜肥料利用率一直較低，氮、磷、鉀肥利用率分別只有35%、10%、40%左右[7];同時，養分失衡引起土壤質量下降、重茬問題突出、病蟲害加劇、大蒜產量和品質不穩定[8-9]、環境污染等問題不斷困擾著蒜農，經濟效益難以提升[10-11]。

為解決河南省大蒜生產中的施肥問題，河南農業大學聯合鄭州大學依據河南省土壤養分供應狀況、大蒜養分吸收規律，共同研發了大蒜專用肥，旨在提高大蒜產量、改善營養品質、提高肥料利用率、減少環境污染。筆者通過探討大蒜專用肥在河南省大蒜主產區的應用效果，進一步幫助蒜農減少成本、提高經濟效益，同時為減肥增效、農業綠色發展做出貢獻。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2018—2019年在河南省大蒜主產區杞縣的4個鄉鎮（陳樓、小崗、平城、西寨）進行，當地以玉米—大蒜輪作為主要耕作方式。杞縣年均氣溫為14.1 ℃，年均降水量722 mm。土壤為潮土，質地為砂壤土，播前取0～30 cm耕層土壤測試基本理化性狀，具體參數見表1。

1.2 試驗設計

選擇當地4個代表性鄉鎮進行田間試驗，大蒜品種為‘濟南大青棵（濟南商河白橋大蒜種植基地），為中晚熟品種。試驗設5個處理：不施肥（CK）、農戶習慣（FP1）、農戶習慣減施20%（FP2）、大蒜專用肥（SF1）、大蒜專用肥減施20%（SF2）。當地農戶習慣施用基肥為氯化鉀復合肥（mN︰mP︰mK=18∶18∶18）1 800 kg·hm-2，根據土壤墑情于花芽鱗芽分化期和抽薹期前后灌水1～3次，結合灌水追肥1～2次，追肥氯化鉀復合肥（mN∶mP∶mK=18∶18∶18）450 kg·hm-2;大蒜專用肥處理為鄭州大學和河南農業大學基于杞縣土壤狀況和大蒜養分需求規律設計、委托濟南樂喜施農業發展有限公司生產的N-P2O5-K2O-MgO-S-Zn-B配比為18-10-17-6-6-0.5-0.1的專用肥，施用量為1 500 kg·hm-2，根據土壤墑情于花芽鱗芽分化期和抽薹期前后灌水1～3次，結合灌水追施尿素1次，追施尿素用量為150 kg·hm-2，此外專用肥處理（SF1和SF2）添加中微量元素Mg、S、Zn、B。各處理設3次重復，隨機區組設計，小區面積100 m2，行距為20 cm，株距為12 cm，667 m2播種量為27 792株。2018年10月7日播種，2019年5月20日收獲，試驗各處理養分投入情況，具體見表2。

1.3 樣品采集與測定

在大蒜越冬期、退母期、鱗莖分化期、抽臺期、成熟期，于田間調查綠葉片數、綠葉面積;各小區取20棵大蒜，稱量鮮質量。樣品于105 ℃下殺青30 min，然后在70 ℃下烘至恒重，稱量干質量。

成熟期，各小區取50棵蒜頭測產，同時測試鮮蒜的維生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量、硝酸鹽含量等品質指標。維生素C含量采用分光光度法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍比色法測定，硝酸鹽含量采用5%水楊酸-硫酸比色法測定[12-13]。

1.4 數據處理與分析

維生素C含量/（mg·kg-1）= [200×校準曲線抗壞血含量（μg·mL-1）]/[樣品鮮質量（g）×測定時吸取樣品液體積（mL）]×10;

可溶性糖含量/%= [查表所得糖含量（μg）×稀釋倍數]/樣品鮮質量（g）×10-6 ;

可溶性蛋白質含量/%=[查得的蛋白質含量（μg）×提取液總體積（mL）]/[樣品鮮質量（g）×測定時所用提取液體積（mL）];

硝酸鹽含量/（mg·kg-1）=標曲上查得樣品硝態氮含量（mg·kg-1）×50×4.43;

肥料貢獻率/%=（施肥區產量-無肥區產量）/施肥區產量×100;

肥料農學利用率=（施肥區產量-無肥區產量）/（施N量+施P2O5量+施K2O）;

肥料偏生產力=產量/（施N量+施P2O5量+施K2O）;

節肥潛力/kg= [農戶施肥量（kg·hm-2）-當地推薦施肥量（kg·hm-2）]×過量施肥農戶比例×區域種植總面積（hm2）。

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0軟件對數據進行統計分析，采用Origin 9.0進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 施肥對大蒜綠葉數和葉面積的影響

與CK相比，施肥顯著增加了大蒜各生育期的綠葉數量，除成熟期外各施肥處理間綠葉片數差異并不顯著（表3）。同一施肥產品，大蒜抽薹期和成熟期減施20%肥料后綠葉片數均相對減少。處理間綠葉面積差異表現與綠葉片數基本一致，但綠葉面積差異更明顯，鱗莖分化期綠葉面積表現為SF1>FP1>SF2>FP2。此外，越冬期，施用專用肥比農戶習慣處理綠葉面積更大。

2.2 施肥對大蒜干物質積累的影響

由圖1可以看出，大蒜的干質量積累呈“S”型，不同處理變化趨勢基本一致。退母期開始，施肥處理的干質量顯著高于不施肥處理，此后施肥處理與不施肥處理間的干質量差距逐漸加大。鱗芽分化前，專用肥處理（SF1和SF2）的干物質積累量均高于農戶施肥處理（FP1和FP2）;鱗芽分化至成熟階段，全量施肥處理（SF1和FP1）的干質量高于減量施肥處理（SF2和FP2）。

2.3 施肥對養分利用效率的影響

相比農戶習慣，在全量施肥FP1處理條件下，專用肥SF1處理的施用分別提升肥料貢獻率31.5%、肥料農學利用率147.3%、肥料偏生產力88.2%;在肥料減施20% FP2處理條件下，專用肥SF2處理的施用分別提升肥料貢獻率13.9%、肥料農學利用率95.5%、肥料偏生產力71.5%（表4）。農戶習慣施肥條件下，肥料減施20% FP2處理肥料貢獻率發生顯著降低17.3%，農學利用率變化不明顯，而肥料偏生產力表現為顯著提高16.2%。專用肥施用條件下，肥料減施20% SF2處理肥料貢獻率和農學利用率分別下降28.4%、24.3%，肥料偏生產力則顯著增加5.9%。

2.4 施肥對蒜頭產量的影響

由圖2可知，不施肥時，4個試驗點鮮蒜頭產量分別為：6.9、24.8、22.9、21.8 t·hm-2，表現為陳樓>小崗>平城>西寨。施肥處理中，除平城的FP2處理與CK差異不顯著，4個試驗點的施肥處理均顯著大于CK。在陳樓、小崗、平城、西寨4個試驗點，SF1處理最高，除西寨外，SF1顯著高于其他處理，與FP1相比，鮮蒜頭產量分別提升了15.3%、9.5%、22.3%、2.6%;SF2處理與FP1差異不顯著;SF2處理均高于FP2，但是差異不顯著，與FP2相比鮮蒜頭產量分別提升了5.0%、2.2%、10.2%、7.2%。

2.5 施肥對蒜頭品質的影響

在4個試驗點，施肥均可以顯著提升蒜頭維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質含量，農戶習慣施肥則顯著增加了蒜頭硝酸鹽含量，而專用肥對硝酸鹽含量影響較小（表5）。

全量施肥條件下，處理SF1相比處理FP1，蒜頭可溶性糖含量均顯著提升，可溶性蛋白質含量除小崗點外其他試驗點均顯著提升，維生素C含量僅平城和西寨顯著提高。

相同肥料產品，減施20%后使維生素C和可溶性糖含量均降低，不同地點降幅有差異;可溶性蛋白含量在4個試驗地點都發生了顯著降低。肥料減施20%條件下，處理SF2相比處理FP2，蒜頭可溶性糖含量顯著提升，而維生素C和可溶性蛋白質含量僅在平城有顯著增加。

2.6 施肥對大蒜經濟效益的影響

由表6可以看出，不同處理間養分管理不同導致產值和經濟效益不同，各處理產值表現為CK

3 討 論

3.1 大蒜專用肥的應用效果

市場現有的多數復合肥產品沒有充分考慮區域土壤養分供應和作物需肥規律，廠家更愿意設計“萬能配方”，全國各地均可施用[14]。區域作物專用肥有很強的針對性和技術操作性，針對特定作物、特定區域生產作物專用肥，通常專用肥效果明顯好于普通復混肥料[15]。本研究中，大蒜各生育期不同施肥處理間綠葉片數差異不大，但從越冬期開始專用肥處理的大蒜綠葉面積就已經明顯大于農戶習慣處理。綠葉面積直接影響了作物對光照的截獲量，增加了CO2固定量，從而積累更多的干物質[16]。在本研究中，從磷芽分化期開始專用肥處理的干物質積累量明顯高于農戶習慣，至成熟期二者間的差值逐漸加大。生長前期干物質積累是作物產量形成的基礎，最終蒜頭產量以專用肥全量施用處理最大，其次為農戶全量施肥處理，肥料減施20%對農戶施肥管理影響不大，但專用肥減施20%后，相比于專用肥全量施用產量顯著減低。由此可見，傳統的農戶習慣施肥量過高，具有減肥潛力，而專用肥處理肥料用量已比較合理，不建議繼續減少用量。

作為經濟作物，除產量外，蒜頭品質也受到人們的重視。本研究中，不施肥處理的各項營養指標明顯低于其它施肥處理，相比產量，不施肥對品質的影響更大。專用肥施用顯著提升了4個試驗點蒜頭的維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質含量，維生素C含量的提高有助于提高大蒜的抗氧化能力，可溶性糖含量的提高有助于增強作物的多種抗逆性，可溶性蛋白質又與多種酶活相關[17-18]，這3項指標的提升對于提高大蒜產量、品質關系密切。此外，研究發現，與不施肥處理相比，農戶習慣施肥提高了蒜頭硝酸鹽含量，而專用肥施用硝酸鹽的含量與不施肥水平相當，維生素C含量的提升與硝酸鹽含量的降低對于常食蔬菜大蒜而言意義重大。

3.2 大蒜的節肥增產潛力

大蒜根系淺，根毛少，吸收養分能力弱，但需肥量較多[19]。杞縣是河南省大蒜主產區，年平均產量為19.9 t·hm-2，除去蒜薹收益，蒜頭收購價在6.0～9.0元·kg-1，遠高于小麥的種植收益[20]。在經濟效益影響下，農戶習慣投入大量肥料、增加追肥次數以獲取高產。本研究中，農戶習慣用量氮、磷、鉀肥都為405 kg·hm-2，而河南省大蒜推薦的最佳施肥量純N為160～350 kg·hm-2，P2O5 為120～155 kg·hm-2，K2O為133.4 kg·hm-2 [21]，農戶氮、磷、鉀肥養分投入超標率分別為58.8%、194.5%、203.6%，根據調研結果分析，杞縣蒜農氮、磷、鉀施用量超過其相應推薦范圍的所占比例分別為 56.52%、95.65%、88.41%，可以估算出當地大蒜施肥中N、P2O5、K2O節肥潛力分別為5 539.0 t、10 9041.1 t、9 604.9 t。河南農業大學與鄭州大學共同研發的大蒜專用肥產品全生育期氮肥施用量為339 kg·hm-2，磷肥為150 kg·hm-2，鉀肥為255 kg·hm-2，除鉀素外，氮和磷均在推薦范圍內，相對于傳統施肥，節肥增產效果顯著。同時，因為專用肥設計的過程中發現當地的土壤速效鉀含量較低，故提高了專用肥中的鉀濃度。前人研究發現，大蒜在整個生育期吸收氮、鉀較多，磷較少，每生產1 t大蒜所吸收的N、P2O5、K2O 比例為1∶0.16∶0.61[22]，本研究中的大蒜專用肥處理的N、P2O5、K2O養分投入比例為1∶0.44∶0.75，考慮到磷肥的利用率較低，可以認為該專用肥配方設計以及后期的追肥量都更加科學。在本研究中，農戶習慣施肥處理的大蒜肥料貢獻率、肥料農學利用率和偏生產力都明顯低于專用肥處理，同時專用肥全量施用處理的大蒜肥料貢獻率、肥料農學利用率和偏生產力都明顯高于農戶習慣減量施肥處理，分別提升59.1%、158.4%和61.9%，而過高的施肥量和不適宜的肥料配比是化肥利用率不高的重要原因。

市場上復合肥產品種類繁多，加之大蒜良好的經濟效益，蒜農在肥料選擇上容易被商家宣傳誤導，造成巨大損失，生產上迫切需要適合河南省的大蒜專用肥產品。與種植糧食作物相比，種植大蒜經濟效益較高，肥料的價格往往不是農民關注的重點，肥料的效果才是關鍵[23]。本研究中，相比農戶常用的18︰18︰18氯化鉀復合肥，大蒜專用肥（18-10-17）1 t價格要高200元，這與專用肥中添加微量元素和造粒工藝改進有關。雖然專用肥價格較高，但專用肥處理在鱗莖分化期僅需追施150 kg·hm-2的尿素，最終全量專用肥處理總的養分投入量只占全量農戶習慣施肥的61.2%，且全量施用專用肥處理總養分投入只占農戶習慣施肥減量施肥處理的76.5%。除用肥量低、只追肥一次等優勢外，專用肥處理在大蒜產值提升方面效果十分顯著，相比農戶習慣施肥，施用專用肥提升了經濟效益9.8%～18.3%。

4 結 論

相比農戶習慣施肥，專用肥處理用肥量明顯降低，僅需追肥1次，專用肥全施總養分投入比農戶習慣施肥減量施肥降低23.4%，養分利用效率提高73.2%，且專用肥全施和專用肥減施20%都顯著增加了大蒜綠葉面積，幫助大蒜積累更多干物質，最終收獲高產和高品質蒜頭，同時提高肥料利用效率。

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