氮素形態配比對基質栽培韭菜產量、品質及礦質元素含量的影響

陳震 王麗雪 高俊杰 劉中良 閆偉強 谷端銀 秦華偉

摘要：為研究酰胺態氮、銨態氮及硝態氮3種氮素形態配比對基質栽培韭菜產量、品質和礦質元素含量的影響，在等量氮素的前提下設置11個處理，即酰胺態氮、銨態氮、硝態氮配施比例分別為0-0-0（CK1）、100%-0-0（CK2）、0-100%-0（T1）、0-0-100%（T2）、50%-10%-40%（T3）、50%-20%-30%（T4）、50%-30%-20%（T5）、50%-40%-10%（T6）、50%-50%-0（T7）、50%-0-50%（T8）、0-50%-50%（T9）。結果表明，T3處理的韭菜春季產量最高（9 578.26 kg/667 m2），較CK2增產5.67%;T4處理的韭菜秋季產量最高（4 370.47 kg/667 m2），相較于CK2增產14.84%。韭菜葉片中維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸、大蒜素的含量均隨著銨態氮配施比例的增加呈現先升高后降低的趨勢，硝酸鹽含量則隨銨態氮配施比例的增加呈現逐漸降低的趨勢，T4處理下韭菜的綜合品質較好。T1處理（100%銨態氮）下韭菜植株中全磷含量最高，T4處理的全氮、全鉀等礦質元素含量最高;T4處理的氮肥偏生產力和農學效率最高。綜上，適宜的氮素形態配施比例能夠改善基質栽培韭菜的品質，提高產量和氮肥農學效率，促進礦質元素的吸收，且以T4處理效果最優。

關鍵詞：氮素形態;韭菜;產量;品質;礦質元素

中圖分類號：S633.306 ??文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）02-0097-05

收稿日期：2021-04-15

基金項目：山東省現代農業產業體系蔬菜創新團隊土壤與肥料崗位專家項目（編號：SDAIT-05-09）。

作者簡介：陳 震（1990—），男，山東曲阜人，碩士，助理農藝師，主要從事設施蔬菜無土栽培生理研究，E-mail：chenzhen990@163.com;共同第一作者：王麗雪（1997—），女，山東聊城人，碩士，主要從事蔬菜栽培生理研究，E-mail：2024069664@qq.com。

通信作者：高俊杰，博士，研究員，主要從事蔬菜栽培生理研究。E-mail：sdau0525@foxmail.com。

氮素在植物生長發育過程中起著重要的調節作用，是參與合成植物蛋白質、核酸、氨基酸和葉綠素等代謝產物的重要礦質元素之一[1]。土壤中可被植物直接吸收的無機氮素形態主要為硝態氮（NO-3-N）和銨態氮（NH+4-N），而生產實踐中人們常用酰胺態氮[（NH2）2CO-N、尿素等]作為外援氮素施用來降低成本。由于植物對不同形態氮素的吸收利用形式不同，外界氮素形態的含量和組成會密切影響植物的生長發育及產量、品質等的形成[2]。賀曉輝等的研究表明，在施氮總量相同的情況下，不同的氮素施用比例對煙葉內在化學品質產生影響[3];裴文梅等研究發現，不同硝銨比處理能夠顯著影響甘草的藥用成分含量[4];盧穎琳等的研究表明，不同形態氮素顯著影響番茄幼苗對微量營養元素的吸收[5]。董海榮等研究發現，混合態氮素營養對于棉花根系和葉片中可溶性蛋白的合成具有十分重要的作用[6]。郭傳友等的研究表明，在彩椒的苗期和發棵期混施銨態氮和硝態氮能夠促進植株對氮素的吸收和利用[7]。

韭菜原產于中國，作為蔬菜被栽培已有3 000多年的歷史[8]。傳統的土壤栽培韭菜容易受到韭蛆、薊馬、灰霉病、疫病等病蟲害的危害，生產者為保障種植收益往往過量施用化肥、農藥[9]，而采用無土栽培方式種植韭菜則具有病蟲害少、產量高、凈菜率高、種植場地靈活等優點[10]。臧金波的研究表明，水培和沙培韭菜的根系活力、分蘗數及揮發性芳香物質含量明顯高于土壤栽培，且硝酸鹽含量明顯降低[11];王利英等研究發現，使用蛭石草炭栽培韭菜與土壤栽培相比產量提高，硝酸鹽含量降低[12]。有機生態型無土栽培可以有效降低投資成本，緩解環境污染壓力[13]，符合農業綠色發展理念。

本研究在前期研究篩選出的韭菜優質高產有機基質配方下[14]，以實際生產中常用的酰胺態氮為基礎，按不同比例配施硝態氮和銨態氮，以探究不同氮素形態配比對韭菜生長發育和產量品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試韭菜品種為平韭四號，稻殼、菌渣、牛糞在使用前均進行渥堆腐熟處理，處理期為3個月。腐熟完成后按菌渣、稻殼、牛糞、河沙體積比為 3 ∶3 ∶1 ∶1 混合均勻，制成栽培基質，基質理化性狀為：容重0.61 g/cm3，總孔隙度68.75%，pH值8.51，持水能力197.92%。

1.2 試驗設計

試驗于泰安市農業科學研究院蔬菜試驗基地開展。2019年4月8日直播育苗，9月2日移栽至塑料大棚，定植于栽培槽中，栽培槽寬1.2 m，長 3.1 m，深20 cm，槽距40 cm，槽內填充已制作完成的栽培基質。韭菜定植行距為25 cm，每穴10株，穴距為15 cm，韭菜苗移栽前統一剪根去梢，留根長3 cm，留梢長8 cm，不同處理以葉片與葉鞘交接處為準，按相同深度栽平栽實。移栽當年不收獲，于次年2月底收割清理殘株，3月初施入肥料。每茬韭菜長至35～40 cm時進行收割，全年共收割5次，春季2次，秋季3次，每收割1次追1次肥，4月8日收割第1次。

韭菜目標產量按10 t/667 m2計算，總施肥量為：氮肥36.9 kg/667 m2，P2O5 8.5 kg/667 m2，K2O 31.3 kg/667 m2[15]，磷肥、鉀肥分別由過磷酸鈣和硫酸鉀提供，氮肥以實際生產中常用的酰胺態氮（尿素）為基礎，按不同比例配施硝態氮（硝酸鈣）和銨態氮（碳酸氫銨），試驗設計如表1所示，共設置3次重復，各重復內處理采用隨機排列。

1.3 測定項目及方法

春季分別于2020年4月8日、5月11日和6月8日收割測產，秋季分別于9月30日和12月9日收割測產。產量由各小區產量換算得到。按以下公式計算氮肥偏生產力、氮肥農學效率：氮肥偏生產力=施氮區產量/氮肥施用量;氮肥農學效率=（施氮區產量-不施氮產量）/氮肥施用量。

于各處理間隨機取樣，截取植株相同部位測定品質，采用蒽酮比色法[16]測定可溶性糖含量，采用2，6-二氯酚靛酚比色法[17]測定維生素C含量，游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法[16]測定，硝酸鹽含量采用水楊酸比色法[18]測定。隨機選取各處理間完整植株，分離地上部和地下部，分別進行烘干、研磨、過篩，采用凱氏定氮法測定植株全氮含量，采用鉬銻抗比色法測定植株全磷含量，采用火焰光度法測定植株全鉀含量。

1.4 數據處理

試驗數據采用Microsoft Excel 2012、SPSS 24.0軟件進行整理分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮素形態配比對韭菜產量的影響

由圖1可知，將酰胺態氮半量（T7）或全量（T2）替換為硝態氮不能起到增產的作用。適宜配比的酰胺態氮、銨態氮和硝態氮混施（T3、T4）則有助于韭菜增產;而增加銨態氮肥施用比例（T1、T5、T6、T7、T9處理）會導致產量會降低，當只施用銨態氮肥時（T1）產量下降最多（P<0.05）。T3、T4處理的韭菜春季產量較高，其中最高的是T3處理（9 578.26 kg/667 m2），較CK1處理增產23.33%，較CK2處理增產5.67%;其次是T4處理（9 558.09 kg/667 m2），較CK1處理增產23.07%，較CK2處理增產5.45%;T1處理產量較CK2下降7.86%。

由圖2可知，不同處理下秋季基質韭菜的產量與春季呈現相同趨勢。T3和T4處理韭菜的秋季產量較高，產量最高的是T4處理（4 370.47 kg/667 m2），相較于CK1增產65.44%，相較于CK2增產14.84%，其次是T3處理（4 343.57 kg/667 m2），相較于CK1增產64.42%，相較于CK2增產14.13%。T1處理產量較CK2減產17.31%。

2.2 不同氮素形態配比對韭菜品質的影響

由圖3可知，不同氮素形態適宜配比能夠提高韭菜品質。韭菜葉片中維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸、大蒜素的含量隨著銨態氮配施比例的增加均呈現先升高后降低的趨勢（T2～T7處理），硝酸鹽含量則隨銨態氮配施比例的增加呈現先降低后升高的趨勢。

由圖3-A可知，T5處理的韭菜葉片中維生素C含量最高（1.34 mg/g），比CK1增加28.85%，比CK2增加5.51%，與T4、T3處理差異不顯著。由圖3-B可知，韭菜葉片中可溶性糖含量由高到低依次為3種氮素形態配比處理（T4、T3、T5、T6處理）、2種氮素形態配比處理（T8、T9、T7處理）和單一氮素形態處理（CK2、T1、T2處理），其中T4處理韭菜葉片中可溶性糖含量最高（19.47 mg/g），比CK1增加149.30%，比CK2增加108.46%。

由圖3-C可知，銨態氮肥的加入有助于提高韭菜葉片中可溶性蛋白含量。當銨態氮肥配施比例在10%～40%時提升效果顯著，其中T4處理的韭菜葉片中可溶性蛋白含量最高（1.47 mg/g），相較于CK1增加48.48%，相較于CK2提高40%。

由圖3-D可知，T4處理的韭菜葉片游離氨基酸含量最高（1.24 mg/g），其次是T3和T5處理，2種氮素形態配比的處理之間未達到顯著差異。

由圖3-E可知，葉片中硝酸鹽含量隨硝態氮配施比例的減小而先降低后升高（T2～T7處理），韭菜葉片中硝酸鹽含量最高的為T2處理（0.63 mg/g），含量最低的為T1處理（0.50 mg/g）。

由圖3-F可知，T4處理的韭菜葉片大蒜素含量最高（0.33%），顯著高于其他處理，相較于CK1處理增加了65%，比CK2處理提高了50%。

2.3 不同氮素形態配比對韭菜礦質元素含量的影響

由表2可知，適宜配比的不同氮素形態處理有利于提高韭菜葉片中的氮、鉀含量。其中，T4處理下韭菜葉片中全氮和全鉀的含量最高，分別較CK2增加11.35%和11.60%。韭菜葉片中磷含量隨著銨態氮施用比例的增加而提高（T7處理除外），在T1（100%銨態氮）處理下，葉片磷含量最高（0.47%），相較于CK2增加8.29%。

由表3可知，不同處理下韭菜根系中全氮、全磷、全鉀的含量與葉片呈現相同趨勢，T4處理下根系中全氮、全鉀含量最高，T1處理下根系中的全磷含量最高。

2.4 不同氮素形態配比對韭菜氮肥偏生產力和農學效率的影響

通過計算（表4）可知，T4處理的氮肥偏生產力最高（377.47 kg/kg），其次是T3處理（377.29 kg/kg），T1處理的氮肥偏生產力最低（311.60 kg/kg）。T4處理的氮肥農學效率最高（95.41 kg/kg），其次是T3處理（95.23 kg/kg），T1處理的氮肥偏生產力最低（29.55 kg/kg）。

3 結論與討論

本研究表明，多種氮素形態配施處理能夠顯著提高基質栽培韭菜的產量，與前人在其他作物上取得的研究結論[19-21]一致。本研究單一施用酰胺態氮處理下的韭菜產量與單一施用硝態氮處理沒有顯著差異，表明單純將尿素替換為價格相對昂貴的硝態氮肥料并不能起到增產效果，將酰胺態氮與硝態氮配比施用后則起到了增產效果，且用銨態氮部分替代硝態氮時增產效果更加明顯，這一結論與盧鳳剛等在韭菜上的研究結論[22]相一致。從植物代謝的角度看，雖然吸收和同化硝酸鹽所需的能量多于銨，但除了少數喜銨植物外，單獨供給銨態氮反而會抑制植物生長[23]。有研究表明，過量施用銨態氮會導致植物根系發育不良，根系活力下降[24]。本研究銨態氮施用比例在30%～50%時，韭菜產量呈現出降低趨勢， 當完全使用銨態氮進行氮素營養供應時，韭菜減產顯著，研究結論與前人[22]相同。

在本試驗酰胺態氮 ∶銨態氮 ∶硝態氮=5 ∶2 ∶3 處理下，韭菜的可溶性糖、可溶性蛋白、游離氨基酸、大蒜素的含量均最高，酰胺態氮 ∶銨態氮 ∶硝態氮=5 ∶3 ∶2時，韭菜維生素C含量最高，表明不同氮素形態的適宜配比處理能夠改善韭菜品質，與前人研究結論[25-27]趨勢一致。但取得最佳品質的具體氮素形態比例不同，可能是由供試品種、氣候條件和栽培方式等不同引起的。除作物種類、品種和施氮量外，氮素形態同樣是影響植株體內硝酸鹽含量的重要因素。有研究表明，肥料中硝態氮施用過多會導致蔬菜中硝酸鹽含量增加[28]。在本試驗中，使用適量的酰胺態氮和銨態氮替代硝態氮可以顯著降低韭菜葉片中硝酸鹽的含量，且隨著銨態氮施用比例的增加，韭菜葉片中硝酸鹽含量逐漸降低，這與前人在番茄[29]和菠菜[30]上的研究結論一致。

有研究表明，氮素形態對植株吸收礦質元素有明顯影響[31]，銨態氮、硝態氮與酰胺態氮的組合施用能促進菘藍對礦質元素的吸收[32]。筆者發現，適宜比例的3種形態氮素混施能夠提高韭菜地上部和地下部全氮、全鉀等礦質元素的含量，當酰胺態氮、銨態氮、硝態氮三者比例為5 ∶2 ∶3時，全氮、全鉀含量最高。韭菜體內全磷含量隨著銨態氮施用比例的增加而增加，單一銨態氮處理下，韭菜體內全磷含量最高，與前人在煙草中取得的研究結論[33]一致。

綜上所述，酰胺態氮、銨態氮和硝態氮肥混合施用，有利于提高基質栽培韭菜的產量、品質和礦質元素含量，其中在酰胺態氮、銨態氮、硝態氮配施比例分別為50%、20%、30%處理下，氮肥偏生產力和農學效率最高，韭菜增產效果明顯，品質較好（設施基質栽培韭菜適宜的氮素形態配比。

參考文獻：

[1]時 怡，梁博文，胡俊峰，等. 不同形態及濃度氮素對矮砧紅富士蘋果幼樹生長和氮素吸收、運轉的影響[J]. 河南農業科學，2020，49（9）：112-119.

[2]劉秀杰，宮占元.植物氮素吸收利用研究進展[J]. 現代化農業，2012（8）：20-21.

[3]賀曉輝，賀凌霄，徐世曉.不同氮素形態配比對香料煙的影響[J]. 中國農學通報，2018，34（32）：43-48.

[4]裴文梅，張參俊，王景安.不同氮形態及配比對甘草生長及品質的影響[J]. 中國農學通報，2011，27（28）：184-187.

[5]盧穎林，李慶余，徐新娟，等. 不同形態氮素對番茄幼苗體內營養元素含量的影響[J]. 中國農學通報，2010，26（21）：122-130.

[6]董海榮，李金才，李存東.不同形態外源氮素營養對棉花苗期氮素代謝的影響[J]. 河北農業大學學報，2009，32（3）：17-20.

[7]郭傳友，余慶波.不同形態氮素營養對彩椒生理特性的影響[J]. 安徽師范大學學報（自然科學版），2003，26（1）：55-58.

[8]尹守恒，劉宏敏.韭菜[M]. 鄭州：河南科學技術出版社，2007.

[9]高希武，馬 軍.害蟲的化學防治與作物抗蟲性[J]. 中國農業大學學報，1998，3（1）：75-82.

[10]蔣偉杰. 韭菜無土栽培技術[M]. 北京：金盾出版社，1998.

[11]臧金波.無土栽培對韭菜生理特性、產量品質及韭蛆發生的影響[D]. 泰安：山東農業大學，2004.

[12]王利英，郭雪梅.兩種無土栽培基質在韭菜生產上的應用[J]. 天津農業科學，2001，7（1）：43-45.

[13]郭世榮.無土栽培學[M]. 北京：中國農業出版社，2003.

[14]張艷艷，劉中良，焦 娟，等. 不同配方基質對韭菜根系活力、氮素利用及產量和品質的影響[J]. 山東農業科學，2019，51（2）：87-90.

[15]徐俊恒.主要蔥蒜類蔬菜的需肥特點[J]. 河南農業，2008（21）：25.

[16]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.

[17]趙世杰，蒼 晶.植物生理學實驗指導[M]. 北京：中國農業出版社，2016

[18]謝紅偉.水楊酸比色法測定水中硝酸鹽氮的含量[J]. 貴州農業科學，1999，27（3）：40-41.

[19]牛振明，張國斌，劉趙帆，等. 氮素形態及配比對甘藍養分吸收、產量以及品質的影響[J]. 草業學報，2013，22（6）：68-76.

[20]孫敏紅.不同氮素形態對枳橙幼苗氮素吸收、轉運及分子機理研究[D]. 長沙：湖南農業大學，2017：79-80.

[21]胡喜巧，楊文平，黃 玲，等. 氮素形態及配比對紅花苗菜產量和品質的影響[J]. 西北農業學報，2016，25（7）：1041-1049.

[22]盧鳳剛，郭麗娟，陳貴林，等. 不同氮素形態及配比對韭菜產量和品質的影響[J]. 河北農業大學學報，2006，29（1）：27-30.

[23]陳曉亞，湯章城.植物生理與分子生物學[M].3版.北京：高等教育出版社，2007.

[24]Schortemeyer M，Feil B，Stamp P.Root morphology and nitrogen uptake of maize simultaneously supplied with ammonium and nitrate in a split-root system[J]. Annals of Botany，1993，72（2）：107-115.

[25]畢兆東，王世金，程青青，等. 不同氮肥及配比對韭菜產量和品質的影響[J]. 東北農業大學學報，2010，41（11）：37-41.

[26]畢兆東，張 寧，金志霞，等. 不同氮肥對韭菜生長和品質的影響[J]. 長江蔬菜，2010（24）：55-57.

[27]杜紅艷，于平彬，季延海，等. 不同NO-3 ∶NH+4營養液對水培韭菜生長生理指標和品質的影響[J]. 北方園藝，2014（19）：49-52.

[28]龐明德，喬麗霞.蔬菜中硝酸鹽含量的控制措施[J]. 長江蔬菜，2004（11）：7-8.

[29]尹艷莉，楊 彥，趙興杰，等. 干旱條件下不同氮素形態配比對番茄產量和品質的影響[J]. 山西農業科學，2017，45（11）：1791-1793.

[30]張春蘭，高祖明，張耀棟，等. 氮素形態和 NO-3-N 與NH+4-N 配比對菠菜生長和品質的影響[J]. 南京農業大學學報，1990，13（3）：70-74.

[31]陳 磊，朱月林，楊立飛，等. 氮素形態配比對菜用大豆籽粒膨大過程中氮碳同化的影響[J]. 西北植物學報，2010，30（2）：323-329.

[32]唐曉清，肖云華，王康才，等. 氮素營養對苗期菘藍葉中硝酸還原酶活性與礦質元素吸收的影響[J]. 西北植物學報，2013，33（9）：1851-1858.

[33]楊秋云，王國峰，黃向東，等. 氮素形態和氮水平對煙草氮、磷、鉀、氯積累分配的影響[J]. 河南農業科學，2011，40（8）：104-109.