氮磷鉀配比對紅皮大蒜產量與經濟性狀的影響

李德文，王少銘，羅莉斯，侯穎輝，冷家歸，李晉華，汪志燚

(1.貴州省農業科學院 香料研究所，貴州 貴陽 550006； 2.貴州省農業科學院 油料研究所，貴州 貴陽 550006)

0 引言

【研究意義】大蒜是百合科蔥屬二年生草本植物，是藥食兼用蔬菜，也是重要的調味品。中國大蒜種植面積和年產量位于世界第一，是世界最大的大蒜出口國[1]。貴州省大蒜種植面積2.8萬hm2左右，約占全國大蒜種植面積的3.6%，屬于全國主產區之一[2]，主要分布在麻江、威寧、道真、務川、七星關區、萬山區等地，品種類型有紅皮大蒜、紫皮大蒜和白皮大蒜，以種植紅皮大蒜面積最大。氮磷鉀是大蒜生長發育過程中不可或缺的必需營養元素，合理配施氮磷鉀肥不僅提高蒜頭產量，還在一定程度上增強大蒜對各類脅迫的抗耐性。在大蒜生產中，種植戶偏施氮肥而不施或少施磷鉀肥，致使土壤中氮、磷、鉀的有效含量嚴重失衡，大多數呈現水堿氮含量偏高而有效磷鉀含量低的情況[3]，既造成了大量氮營養流失，增加生產成本，又制約了大蒜蒜頭產量的提高。因此，研究氮磷鉀肥在大蒜生產中的合理施用具有重要的現實意義。【前人研究進展】不同大蒜品種對氮磷鉀需求比例有所不同，適當增施氮磷鉀肥可以增加大蒜產量，而缺失氮磷鉀肥會降低大蒜產量[4-6]。崔艷秋等[7]研究表明，金鄉大蒜生長過程中，吸氮最多，鉀次之，磷最少，氮、鉀吸收高峰在鱗莖膨大期，磷吸收高峰在蒜薹伸長期，其吸收比例為N∶P2O5∶K2O=1∶0.36∶0.70。劉紅耀等[8]研究認為，增施氮、磷、鉀均可促進四川二水早的蒜苗植株長高、葉片增大、葉片數增多，以N∶P2O5∶K2O=1∶0.4∶0.5配比最佳。【研究切入點】在不同生態氣候和土壤環境條件下，不同大蒜品種以及種植管理方式對氮磷鉀需求比例有所不同。針對貴州省貴陽市生態區及其相似區域紅皮大蒜氮磷鉀配方施肥相關研究未見報道。【擬解決的關鍵問題】于2017—2018年度在貴陽市花溪區開展紅皮大蒜氮磷鉀肥料試驗，主要研究氮磷鉀不同施用量及配比對紅皮大蒜蒜頭產量和主要經濟性狀的影響，以期為紅皮大蒜在貴陽生態區及其相似區域高產栽培提供施肥參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試大蒜品種為紅皮大蒜，是從地方品種麻江紅蒜中系選2代的大蒜種，由貴州省農業科學院油料研究所提供。選擇蒜瓣整齊、無病斑、無損傷的蒜頭作種蒜，淘汰夾瓣蒜。試驗肥料為尿素(含N 46.4%)、鈣鎂磷肥(含P2O512%)、農用硫酸鉀(含K2O 51%)，均為市購。

1.2 試驗地概況

試驗設在貴州省貴陽市花溪區貴州省農業科學院科研試驗地，平均海拔1 100 m，屬于亞熱帶濕潤溫和型氣候，年均氣溫15.3℃，年均相對濕度77%，年均總降水量1 129.5 mm。試驗地前作生姜，黃壤土。土壤有機質含量16.60 g/kg、堿解氮含量146.36 mg/kg、有效磷含量25.60 mg/kg、速效鉀含量256.00 mg/kg、pH 5.24。從土壤理化性質可看出，土壤偏酸性，有機質和堿解氮含量中等，有效磷和速效鉀含量豐富。

1.3 試驗設計

采用“3414”試驗設計，設N、P、K 3個因素，每個因素設4個水平(其中0水平為不施肥，2水平為當地最佳施肥量的近似值，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5)，共14個處理(表1)，其中2水平的施肥水平為N 15 kg/667m2、P2O56 kg/667m2、K2O 15 kg/667m2。2次重復，隨機區組排列，小區面積20 m2，小區間走道寬0.5 m，直播，種植密度33 000株/667m2，行距0.2 m、株距0.1 m，四周種植保護行。磷、鉀肥一次性作基肥施用；氮肥作追肥，分別在幼苗期、返青期和抽薹期按氮肥總量的30%、40%、30%比例施用。

表1 紅皮大蒜“3414”肥效試驗各處理施肥水平和施肥量

1.4 試驗過程

大蒜于2017年9月30日播種。按0.4 m開溝，將全部磷鉀肥施入溝內并與表土充分混勻，每溝種植2排大蒜。選取頂芽未受傷的蒜瓣按預定行株距垂直插入土中，微露尖端，覆蓋細土2 cm。2017年10月8日出苗，分別在2017年11月5日幼苗期、2018年2月10日蒜苗返青期和2018年4月5日抽薹初期追施尿素，中耕除草2次，澆水2次，病蟲害防治與常規栽培相同。

2017年12月25日每小區選擇10株蒜苗考種，2018年4月14日選擇10株蒜薹考種。2018年5月30日收獲蒜頭，待蒜頭晾曬干，剪去蒜梗和根須后稱重測產，并取樣10個蒜頭考種。考種記載標準參照《大蒜種質資源描述規范和數據標準》[9]。

1.5 數據統計分析

采用Excel 2010和測土配方施肥3414試驗分析器SG2.2[10]進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮磷鉀配比處理紅皮大蒜的主要經濟性狀

從表2可知，紅皮大蒜的蒜苗、蒜薹和蒜頭的主要經濟性狀均以不施肥處理(N0P0K0)最低，表明增施氮磷鉀肥對紅皮大蒜主要經濟性狀有影響。當磷、鉀肥均處于最佳水平時，蒜苗的葉片數和假莖粗隨氮肥用量的增加而增加；而蒜苗假莖長、單株重、蒜薹和蒜頭性狀均是先增加后減少，且都在N2P2K2處理達最大。當氮、鉀肥均處于最佳水平時，蒜苗葉片數、單株重、蒜薹、鱗莖高、鱗莖橫莖和鱗莖干重均是先增后減，且都在N2P2K2處理達最大。當氮、磷肥均處于最佳水平時，增施鉀肥有利于增加蒜苗假莖長、蒜薹重量、鱗莖高和鱗莖重量，最大施鉀處理(N2P2K3)的假莖長、蒜薹重、鱗莖高和鱗莖重分別比缺鉀處理(N2P2K0)增加0.9 cm、1.75 g、3.16 cm和2.5 g。表明，適宜氮肥施用量有利于促進紅皮大蒜的生長，增加植株葉片數和假莖粗，蒜薹抽出時間快，后期功能葉片向下提供營養給蒜頭；氮肥施用量過多，大蒜蒜苗期營養體生長旺盛，抽薹期馬尾蒜較多，導致蒜薹產量和品質下降，同時馬尾蒜消耗大量營養使得蒜瓣發育不充實，夾瓣蒜、小瓣蒜較多，蒜頭產量反而下降。氮磷鉀肥合理配施有利于紅皮大蒜苗期的生長，在抽薹后延緩植株葉片衰老，提供充足營養，促進鱗莖膨大，實現蒜薹和蒜頭產量均增加的雙重目標。

表2 大蒜肥效試驗的主要經濟性狀

2.2 不同氮磷鉀配比處理紅皮大蒜的蒜頭和蒜薹產量

2.2.1 蒜頭產量 從表3看出，不同處理間紅皮大蒜的蒜頭產量存在差異。紅皮大蒜蒜頭產量以N2P2K3處理的最高，達632.42 kg/667m2；其次是N2P1K2處理，為623.98 kg/667m2；第3是N2P3K2處理，為621.95 kg/667m2；第4是N2P2K2處理，為620.94 kg/667m2。這4個處理的蒜頭產量均在620 kg/667m2以上，4個處理間差異不顯著，但均與N1P2K2、N0P2K2、N0P0K0處理存在顯著差異。

表3 大蒜肥效試驗各處理的產量

不施肥處理(N0P0K0)蒜頭產量為440.22 kg/667m2，缺氮處理(N0P2K2)蒜頭產量484.75 kg/667m2，缺磷處理(N2P0K2)蒜頭產量599.3 kg/667m2，缺鉀處理(N2P2K0)蒜頭產量566.11 kg/667m2，分別比N2P2K2處理(當地最佳施肥量的近似值)減產180.72 kg/667m2、136.19 kg/667m2、21.64 kg/667m2、54.83 kg/667m2，減產率依次為29.1%、21.9%、3.5%、8.8%。說明，缺氮對紅皮大蒜蒜頭產量的影響最大，其次是缺鉀，而缺磷的影響相對較小，氮磷鉀肥配合施用能夠明顯提高紅皮大蒜的蒜頭產量水平。

2.2.2 蒜薹產量 蒜薹產量以N2P2K3最高，為294.15 kg/667m2，其次是N2P2K2，為282.81 kg/667m2，第三是N3P2K2，產量為278.81 kg/667m2。表明，高肥力水平可促進蒜薹產量的提高。

2.3 不同氮磷鉀配比處理紅皮大蒜的經濟效益

從表4看出，N2P2K3處理的總產值(蒜頭產值和蒜薹產值)和純收入均最高，分別為6 530.11元/667m2和3 396.11元/667m2，純收入比N0P0K0處理增加1 503.85元/667m2；其次是N2P2K2處理，總產值和純收入分別為6 381.57元/667m2和3 317.57元/667m2，純收入比N0P0K0處理增加1 425.31元/667m2；雖然N2P3K2處理的總產值超過N2P1K2處理，但其純收入沒有N2P1K2處理的純收入高，這2個處理的純收入均超過3 200元/667m2；而N0P0K0處理的純收入為1 892.26元/667m2。當磷、鉀肥施用量處于2水平時，增施氮肥有利于提高紅皮大蒜的總產值和純收入，但是氮肥施用過量，單位面積內的總產值和純收入反而降低。在本試驗地土壤有效磷和速效鉀含量豐富條件下，增施鉀肥對單位面積內總產值和純收入的影響明顯大于施磷效果。因此，采取控氮增鉀施肥措施有利于提高紅皮大蒜的總產值和純收入。

表4 大蒜肥效試驗各處理的經濟效益

2.4 蒜頭產量與氮磷鉀的施肥數學模型

將產量結果進行回歸分析，得出紅皮大蒜蒜頭產量(y)與氮磷鉀(NPK)肥施用量的回歸數學模型：y=441.38+15.65N+4.77P+3.3K+0.034NP+0.108NK+0.09PK-0.53N2-0.568P2-0.122K2。對回歸方程進行檢驗，相關系數R2=0.98，F=26.82>F0.05(6)，達顯著水平。說明，回歸模型與實際吻合較好，可對其進行優化分析。在產量回歸數學模型中，氮磷鉀3因素中任意固定其中2個在“2”水平，變化另1個因素得單因素子模型：氮肥的子模型為y=479.702+17.474N-0.53N2，磷肥的子模型為y=603.23+6.63P-0.568P2，鉀肥的子模型為y=568.112+5.46K-0.122K2。通過對子模型中常數項系數進行比較，不施氮肥紅皮大蒜蒜頭產量最低，其次是鉀肥和磷肥；一次項系數的大小反映施肥的增產效應，順序為氮>磷>鉀；二次項系數為負數，表明施肥并不是越多越好，當施用量超過一定量時紅皮大蒜蒜頭產量反而下降。

各單因子最大施用量分別為純N 17.39 kg/667m2、P2O56.59 kg/667m2、K2O 23.67 kg/667m2，紅皮大蒜蒜頭產量可達632.17 kg/667m2。在考慮肥料和蒜頭價格情況下，通過對回歸數學模型求導，得出紅皮大蒜在貴陽生態區的最佳施肥方案為純N 16.17 kg/667m2、P2O55.17 kg/667m2、K2O 17.77 kg/667m2，即N∶P2O5∶K2O=3∶1∶3.5時，紅皮大蒜可獲得630 kg/667m2蒜頭產量水平。

3 討論

大蒜是喜肥作物，整個生育期需要較多的養分，尤其對氮鉀需求量大，其次為磷。三者中缺少任一種元素都會使大蒜生長發育不良，導致減產[11-13]。施肥量及土壤氮磷鉀的豐缺程度影響大蒜對氮、磷、鉀素的利用率[14-15]。氮素是大蒜生長發育所必需的大量營養元素，施用氮肥能大幅度提高蒜薹和蒜頭產量，施鉀表現為單個鱗莖重增加和蒜頭品質改善。大蒜需氮鉀營養較多，但磷素營養也不可忽視。在一定施磷水平下，磷可促進氮鉀營養的吸收。大蒜缺磷表現為植株矮小、根系短少、葉片狹窄、葉色暗綠，下部葉片比供磷充足的大蒜植株提早枯黃，從而降低產量。只有平衡供給大蒜各種營養，才能獲得高產優質的蒜頭產品。研究表明，缺氮對紅皮大蒜蒜頭產量的影響最大，其次是缺鉀，而缺磷的影響相對較小。適宜氮肥施用量有利于促進紅皮大蒜的生長，增加植株葉片數和假莖粗，蒜薹抽出時間快，后期功能葉片向下提供營養給蒜頭；氮肥施用量過多，大蒜苗期營養體生長旺盛，抽薹期馬尾蒜較多，導致蒜薹產量和品質下降，同時馬尾蒜消耗大量營養使得蒜瓣發育不充實，夾瓣蒜、小瓣蒜較多，蒜頭產量反而下降，單位面積內的產值和純收入反而降低。在本試驗地土壤有效磷和速效鉀含量豐富條件下，增施鉀肥對單位面積內蒜頭產值和純收入的影響明顯大于施磷效果。因此，采取控氮增鉀施肥措施有利于提高紅皮大蒜蒜頭的產值和純收入。

大蒜根系較淺，根毛極少且細弱，根系吸收能力較差，對水肥反應敏感，具有喜濕、喜肥和耐肥的特點。大蒜的鱗芽和花芽分化期是大蒜生長發育的關鍵時期，根系生長增強，加速對土壤營養的吸收。從花芽分化結束到蒜薹采收是營養生長與生殖生長并進時期，生長量最大，需肥水量也最多，是大蒜肥水管理的關鍵時期。由于每種營養元素的吸收高峰不同，合理控制每種肥料基肥和追肥比例是獲得大蒜高產的必要條件。在大蒜返青期及抽薹期施肥量各占總量的40%和30%，即抽薹期的施肥量不能太多，特別注意控制氮肥用量。如遇蒜地土壤濕度偏低，有條件的地方應抽水漫灌蒜地或隔1周澆水1次，確保肥料的充分吸收。

4 結論

氮磷鉀肥合理配施有利于紅皮大蒜苗期生長，在抽薹后延緩植株葉片衰老，提供充足的營養，促進鱗莖的膨大，實現蒜薹和蒜頭產量均增加的雙重目標。紅皮大蒜在貴陽生態區及相似區域的最佳施肥方案為純N 16.17 kg/667m2、P2O55.17 kg/667m2、K2O 17.77 kg/667m2，即N∶P2O5∶K2O=3∶1∶3.5時，紅皮大蒜可獲得630 kg/667m2蒜頭產量水平，純收入達3 300元/667m2。