氮硫配施对生姜生长和氮素吸收的影响

吴萍萍， 王家嘉， 李录久

(安徽省农业科学院土壤肥料研究所， 安徽养分循环与资源环境省级实验室， 安徽合肥 230031)

氮硫配施对生姜生长和氮素吸收的影响

吴萍萍， 王家嘉， 李录久*

(安徽省农业科学院土壤肥料研究所， 安徽养分循环与资源环境省级实验室， 安徽合肥 230031)

【目的】施肥显著影响生姜的产量及品质，在施氮的基础上合理增施硫肥可通过协调氮代谢的能力，促进干物质的合成与积累，从而提高生姜产量。本文在砂姜黑土区采用田间试验，研究氮硫配施对生姜不同生育期干物质积累、产量及氮素吸收的影响，为提高生姜产量及养分吸收提供理论依据。【方法】试验设置4个N水平(0、300、450、600 kg/hm2)和2个S水平(S 0、50 kg/hm2)，在发棵期、根茎膨大期和收获期取样，测定茎、叶及根茎的干物质量及含氮量。【结果】生姜的茎和叶生长主要集中在前期，根茎膨大期时的茎和叶干物质量分别为5.4_9.3 g/plant和7.0_11.6 g/plant；根茎则在后期快速积累，至收获期时根茎干物质量达20.0_36.8 g/plant。随施氮量的增加，不同生育期茎和叶的干物质量均随之增加。适宜施氮量内，生姜根茎干物质量和产量表现出随施氮量增加而增加的趋势，以N450S50处理最高。相较于N0S0处理和N0S50处理，不同施氮量处理生姜增产率分别在33.1%_74.3%和25.4%_64.2%之间。同一施氮量下，增施硫肥处理的生姜干物质量和产量较高。氮硫配施对生姜根茎、茎和叶氮含量有不同影响。各器官中叶的氮含量在不同生育时期均高于根茎和茎，其中以根茎膨大期较高，为24.3_28.4 g/kg；而根茎和茎的氮含量均在发棵期较高，分别为18.3_24.5和16.3_22.2 g/kg。不同处理中，根茎氮含量在N600S50处理中较高，而茎和叶氮含量则是在N450S50处理中最高。收获期生姜各器官氮累积量表现为根茎>叶>茎，其中N450S50处理的根茎氮累积量高于其他处理，而茎和叶中则是N600S50处理的氮累积量最高。整株氮累积量随施氮量的增加而增加，N450S50处理最高，较N0S0处理和N0S50处理分别上升116.2%和99.0%，过量施氮反而降低氮素累积。增施硫肥能提高氮累积量，增加幅度在8.1%_15.8%之间。【结论】生姜根茎干物质量主要在根茎膨大期积累，实际生产中在这一时期追施氮、钾肥，对于提高生姜根茎生物量，获得高产具有重要作用。氮和硫存在很强的内在联系，适宜施氮量下增施硫肥能够促进同化产物的形成，使养分向生长旺盛部位转移，从而提高生姜干物质积累和产量，促进植株对氮素的吸收。过量施氮或氮硫比例不合理则会导致产量提升受限。

生姜； 氮肥； 硫肥； 干物质量； 产量； 氮累积量

生姜(ZingiberOfficinaleRoscoe)是一种长期种植和大量食用的蔬菜园艺植物，广泛应用于烹调、食品加工及中药材制剂。我国是世界上生姜产量最大的国家，也是主要出口国之一，年出口量占世界总出口量的40%[1]。生姜的生长期长，产量高，对养分需求量大，每生产1000 kg根茎约需纯N 6.34 kg，P2O50.57 kg，K2O 9.27 kg[2]。施肥显著影响生姜的产量及品质。前人对生姜施肥效应进行了相关研究，研究对象多集中在氮、磷、钾肥和有机肥上，其他肥料则涉及较少，其中氮肥施用对生姜产量、品质及养分吸收的影响有较多报道。研究表明，适宜氮肥用量内，生姜生物量及根茎产量随施氮量的增加而提高，过低或过量施氮则有不同程度的降低或增加不显著[2-9]。还有研究指出，随施氮量的增加，幼苗期生姜群体扩展加快，而盛长期过多的氮则不利于生姜生长[4]。

氮肥和硫肥在植物代谢过程中有很强的内在联系，作物对硫的反应往往取决于氮肥的供应量，大量施氮肥会导致硫肥的缺乏，当氮肥供应充足时作物对施硫肥的反应很敏感[10]。硫肥的增产效应在很多作物上有过报道。如彭嘉桂等[11]在莴苣、花椰菜等多种蔬菜上研究发现，增施硫具有不同程度的增产效应。孟赐福等[12]研究表明，土壤有效硫与油菜相对产量间的相关关系达极显著水平。郭亚芬等[13]指出，增施硫肥能使大白菜、菠菜、甜椒、空心菜等多种蔬菜增产4.38%_29.86%。硫参与植物蛋白质的合成，同时硫素代谢关键酶与氮素同化有密切关系，氮和硫同化利用的状况影响植物生长以及产量的形成。可见，合理增施硫肥可通过协调氮代谢的能力、促进物质的合成与积累，从而提高作物产量。为此，本研究选择柴姜作为供试品种，研究不同氮硫配施比例下生姜在不同生育期的生长发育和产量形成，了解氮硫配施对生姜各器官氮含量及氮素吸收的影响，旨在为提高生姜产量及养分的吸收转运提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计

田间试验于2013年在安徽省临泉县农科所实验站内进行。生姜在3月底催芽，4月下旬移栽，11月初收获。供试品种选用当地常见品种柴姜，种植密度为10.5×104株/hm2。供试土壤为砂姜黑土，试验前取0—20 cm耕层土壤分析基本理化性状，其中pH为6.10，有机质11.86 g/kg、全氮1.05 g/kg、碱解氮63.7 mg/kg、速效磷15.8 mg/kg、速效钾137.7 mg/kg、有效硫含量18.6 mg/kg。

试验设7个处理，包括4个氮肥水平和2个硫肥水平，磷、钾肥施用量各处理相同，具体见表1。小区面积20 m2，重复3次，完全随机区组排列。供试肥料分别为尿素(N 46%)、重过磷酸钙(P2O538%)、磷酸二铵(N 18%、P2O546%)、氯化钾 (K2O 60%)和硫酸钙(S 18.6%)，其中氮肥和钾肥分别在基肥、发棵期和根茎膨大期施入，磷肥和硫肥在基肥时一次性施入。田间管理措施按当地常规操作。

1.2 测定项目及方法

在生姜移栽后的100、135和175 d(即发棵期、根茎膨大期和收获期)取样，每小区每次取有代表性植株5株，清洗后分别测定茎、叶及根茎等器官鲜重和干重，在105℃杀酶，85℃下烘干磨碎，测定生姜各器官的全氮含量。生姜收获时，按小区测产(鲜重)。

土壤和植株的测定采用常规分析方法[14]，土壤有机质采用重铬酸钾容量法，全氮用开氏法，碱解氮用碱解扩散法，速效磷用钼锑抗比色法，速效钾用火焰光度法测定，比浊法测定硫含量。生姜植株茎、叶和根茎样品加H2SO4-H2O2消煮至澄清，用开氏定氮法测定全氮含量。

1.3 数据处理

利用Excel软件进行数据统计和作图；采用SPSS统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮硫配施对生姜干物质积累和产量的影响

生姜不同生育期干物质量存在明显差异(表2)。发棵期各器官生长量较小，根茎、茎和叶的干物质量分别在1.5_3.4、2.0_4.0和2.9_5.6 g/plant之间。进入根茎膨大期后，各器官迅速生长，尤其是根茎，较发棵期分别增加311.6%_360.4%，这一时期的根茎干物质量占整个生育期的34.2%_42.2%，生长速率逐渐增加，至收获期时根茎干物质量达20.0_36.8 g/plant，远高于前两个时期。而茎和叶的生长则在后期开始放缓，根茎膨大期和收获期茎和叶的干物质量间差异较小，增幅分别为10.2%_15.9%和1.5%_12.3%。可见生姜茎和叶的生长主要集中在前期，而根茎则在后期快速积累。

表2还表明，施氮处理生姜不同生育期干物质积累量均显著高于对照。不同氮硫配施比例下，随施氮量的增加，不同生育期各器官干物质量均随之增加。以收获期为例，施氮处理根茎、茎和叶较N0S0处理分别提高31.4%_84.1%、22.4%_82.5%和18.5%_75.6%。其中根茎干物质量以N450S50处理最高，发棵期、根茎膨大期和收获期较N600S50处理分别高15.8%、28.1%和19.7%；而茎和叶则在N600S50处理中最高，相比N450S50处理增幅分别在12.9%_19.0%和13.0%_17.0%之间。同一施氮量下，增施硫肥处理的生姜干物质量较高。4种施氮水平下，不同生育期增施硫肥处理的根茎、茎和叶干物质量较不施硫肥处理分别提高1.5%_20.9%、4.3%_17.6%和2.3%_10.9%，增加幅度小于氮肥施用。

适宜施氮量内，生姜产量表现出随施氮量增加而增加的趋势(表2)，N450S50处理的产量最高，与N600S50处理差异显著。相较于N0S0处理和N0S50处理，不同施氮量处理增产率分别在33.1%_74.3%和25.4%_64.2%之间。同一施氮量下，增施硫肥处理的产量略高于不施硫肥处理，增产率在2.1%_11.8%之间，差异均未达5%显著水平。

2.2 氮硫配施对生姜氮含量的影响

生姜不同生育期根茎、茎和叶氮含量间存在明显差异(表3)。各器官中叶的氮含量在不同生育时期均是最高，其中又以根茎膨大期较高，为24.3_28.4 g/kg，其次是发棵期和收获期，分别在23.2_26.8和22.1_26.7 g/kg之间，表现出先增长后降低的趋势。根茎和茎的氮含量均在发棵期较高，分别为18.3_24.5和16.3_22.2 g/kg，随生姜植株生长的进行两者逐渐降低，尤其是根茎，收获期氮含量较发棵期下降33.0%_41.2%，茎氮含量在整个生育期中变化较小，收获期氮含量较发棵期下降27.4%_36.1%，呈现缓慢下降趋势。

从表3还可看出，不同氮硫配施比例对生姜根茎、茎和叶氮含量有不同影响。随施氮量的增加，各生育期根茎、茎和叶的氮含量均有不同程度的提高。根茎氮含量在N600S50处理中最高，发棵期、根茎膨大期和收获期较N0S0处理分别提高33.6%、30.8%和44.0%；而茎和叶则以N450S50处理较高，不同生育期较N0S0处理增幅分别在19.9%_36.3%和15.8%_20.8%之间。同一施氮量下，施硫处理各器官的氮含量均高于不施硫处理，其中施氮量为450 kg/hm2时施硫的增幅高于300 kg/hm2和0 kg/hm2。相比N450S0处理，N450S50处理不同生育期根茎、茎和叶氮含量的增加幅度分别在2.1%_4.5%、3.4%_11.3%和1.2%_4.7%之间。

2.3 氮硫配施对收获期生姜氮素吸收的影响

各处理收获期生姜不同器官氮累积量均表现为根茎>叶>茎(表4)，氮素养分主要积累在根茎中，占整株氮累积量的48.0%_54.9%；其次是叶，为31.6%_36.4%，茎中累积的氮素最少，在13.5%_16.2%之间。

表4表明，随施氮量的增加，收获期生姜根茎、茎和叶的氮累积量均随之增加。与对照N0S0处理相比，施氮处理的整株氮累积量增加幅度在43.2%_116.2%之间。不同施氮水平下，N450S50处理的整株氮累积量最高，达102.0 kg/hm2，较N0S0处理和N0S50处理分别提高116.2%和99.0%；其次是N600S50处理，较N0S0处理和N0S50处理分别增加111.7%和94.8%。生姜各器官中，根茎氮累积量以N450S50处理较高，而茎和叶中则是N600S50处理的氮累积量最高。同一施氮量下，增施硫肥能不同程度地提高生姜植株氮素累积量。施氮量在0、300和450 kg/hm2时，施硫处理的整株氮累积量较不施硫处理增加幅度分别为8.6%、8.1%和15.8%。施氮处理的氮肥利用率在6.8%_11.2%之间，其中N450S50处理最高，其次是N450S0处理。同一施氮量下，施硫处理的氮肥利用率均高于不施硫处理。

3 讨论

3.1 氮硫配施对生姜干物质积累和产量的影响

生姜在进入根茎膨大期后生长迅速，尤其是根茎的发育主要集中在这一时期至收获期，而茎和叶则在发棵期快速生长，至根茎膨大期生长速率减缓。王馨笙等[5]研究也表明，生姜茎和叶的生长量在发棵期分别达70.1%和62.1%，而根茎在膨大期积累的干物质量为76.8%。可见，生姜根茎干物质量主要在根茎膨大期积累，因此实际生产中在这一时期追施氮、钾肥，对于促进同化产物向地下根茎运输，提高生姜根茎生物量，获得高产具有重要作用。

本研究结果表明，不同生育期生姜根茎、茎和叶干物质量随施氮量的增加而增加，生姜产量与氮素吸收密切相关。增施硫肥对生姜植株生长和产量也有促进作用，氮硫配施处理不同生育期的根茎、茎和叶干物质量均高于同一施氮量下不施硫处理，这与以往在其他作物上的报道结果一致。如朱云集等[15]对小麦的研究发现，氮硫互作对籽粒产量的影响达到显著水平，硫对籽粒产量的影响达到极显著水平。孔灵君等[16]在大葱上的研究结果表明，氮、硫均能促进植株生长，氮硫配施的互作效应极为显著，且以氮的增产效果较大。刘存辉等[17]研究指出，随着硫肥用量的增加，玉米植株的干物质积累量和产量增加。增施硫肥可通过协调氮代谢能力、促进物质的合成与积累而提高作物产量，尤其是在高氮条件下[15]。在施氮的基础上增施硫，尤其在缺硫土壤上，能促进营养器官贮藏的氮向籽粒转运，提高植株碳物质的积累[18]；另一方面，硫的使用能促进植株对氮、磷、钾等矿质元素的吸收利用[17]，有利于同化产物的形成，从而增加产量。氮硫配施比例对生姜植株的生长也有影响。本研究中，N450S50处理的产量最高，高于施氮量较高的N600S50处理，可见，过量施氮或氮硫比例不合理会导致产量提升受限。

注(Note): 同列数据后不同字母表示差异达5%显著水平 Values followed by different letters in a column are significantly different among treatments at 5% level.

Zhang等[19]研究指出，相同施硫量下，过量施用氮肥会限制小麦产量的提高。李录久等[6]认为，在一定氮肥用量范围内，生姜根茎产量随施氮量的增加而提高，超过此范围则增加不显著甚至降低，生姜适宜施氮量与土壤肥力、试验条件等有关。本研究中施硫量只有0和50 kg/hm2两种水平，三种施氮量下增施硫肥都表现出增产效应，但这并不意味着施硫量越高产量越高。McCallum等[20]研究发现，田间栽培条件下，由于土壤本身含有一定的氮和硫，因此氮和硫的交互作用对洋葱的产量没有影响，这可能与供试土壤有效含硫量较高有关。马春英等[21]报道指出，不同施硫量水平下，小麦产量随施硫量的增加而提高，且以中硫水平的产量最高。

3.2 氮硫配施对生姜氮素吸收的影响

氮肥施用对生姜氮含量及氮素吸收均有明显影响，但不同器官表现出不同规律。根茎中氮含量随施氮量的增加而增加，而茎和叶中氮含量在N450S50处理中最高，高于施氮量较高的N600S50处理，这可能是由于过量施氮促进生姜地上部茎叶的生长，使得茎叶生物量较高而产生“稀释效应”[6]。从收获期整株氮累积量来看，施氮量为450 kg/hm2时最高，其次是600 kg/hm2，高于300 kg/hm2和不施氮，可见适量施氮有利于氮素养分在生姜植株内的积累和利用，施氮不足或过量施氮会降低氮素吸收。

增施适量的硫可提高生姜植株氮含量及氮素吸收累积。氮和硫都是合成蛋白质和氨基酸的必需成分，两者的代谢紧密相关。植物体内有机硫与总氮量的比值基本稳定，植株按照一定的比例吸收氮和硫用于代谢的需要，因此硫素缺乏会限制氮素有效利用，减少植株对其他营养元素的吸收，而适宜的氮硫肥施用比例则能提高蛋白质含量，改变其组成，有利于作物养分积累和品质改善，提高肥料的利用效率。李金凤等[22]对大豆的研究表明，氮吸收量受硫供应水平的影响。沈学善等[23]研究发现，施硫处理明显提高小麦籽粒氮素的积累转运量。刘勤等[24]指出，烟草叶片中全氮和全硫含量间呈显著正相关。但也有不同报道，如有研究表明，施硫可以增加烟草前期各部位的氮含量，但施硫过多则降低烟草的氮含量[25]，这可能与氮硫施用比例有关。孙羽等[26]也指出，收获时期大豆籽粒全氮含量随施硫量的增加而降低。Coolong 和 Randle[27]发现，氮和硫相互作用影响洋葱对其他营养元素的吸收，高氮供应会降低硫的吸收。Blake-Kalff等[28]认为，氮素的增加使植株的净生长率增大，提高了对硫素的需求，降低了无机硫的含量，从而增大植株硫缺乏的可能，转而使得植株的生长受到抑制，氮利用率下降。此外，氮肥施用时期也影响生姜对氮素的吸收利用，以生姜生长中期追肥利用率最高，而基肥的利用率最低[29]。因此，在生姜的实际生产中应综合考虑氮硫肥的施用比例及时期，根据土壤养分状况和生姜品种等条件确定适宜的氮硫比例，在发棵期和根茎膨大期追施氮肥，同时保证磷、钾肥的供应，促进生姜根茎的生长及对养分的吸收利用。

本研究不同施氮水平下生姜整株氮累积量为47.2_102.0 kg/hm2，相较于其他研究结果较低，如李录久等[6]在临泉县的结果在147.9_269.8 kg/hm2之间。这可能与2013年试验地遭遇长时间干旱有关，使得生姜植株生长受限，同时养分转运也受到影响，这一点从较低的氮肥利用率也可看出。粱太波等[7]报道生姜对氮肥的利用率在23.3%_35.9%之间，李录久等[6]的研究结果为6.8%_30.1%，均高于本研究结果，原因可能在于，一方面生姜根系较浅，存在吸肥能力较弱，根茎膨大期易木质化等现象；另一方面与生姜品种和试验地当年环境气候等因素有关，使得不同报道间生姜对氮素的吸收差异较大。

4 结论

1)在适宜施氮量范围内，随施氮量的增加，不同生育期根茎、茎和叶的干物质量和产量均随之增加，过量施氮则会降低根茎生物量和产量。同一施氮量下，增施硫肥能提高生姜各器官的干物质量和产量。

2)不同氮硫配施比例对生姜根茎、茎和叶氮含量有一定影响，根茎氮含量在N600S50处理中较高，而茎和叶氮含量则是在N450S50处理中最高。收获期生姜各器官吸氮量表现为根茎>叶>茎，整株氮累积量随氮、硫施用量的增加而增加，N450S50处理最高，过量施氮的N600S50处理反而降低生姜对氮素的吸收和利用。

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Effects of nitrogen application combined with sulfur on the growth and nitrogen uptake of ginger

WU Ping-ping, WANG Jia-jia, LI Lu-jiu*

(InstituteofSoilandFertilizer,AnhuiAcademyofAgriculturalSciences/AnhuiProvincialKeyLaboratoryofNutrientRecycling,ResourcesandEnvironment,Hefei230031,China)

【Objectives】 Fertilizer application significantly affects the yield and quality of ginger. Rational sulfur addition based on nitrogen application can promote the synthesis and accumulation of dry matter by coordinating the ability of nitrogen metabolism to increase ginger yield. A field experiment was conducted in shajiang black soil to study the effects of nitrogen application combined with sulfur on dry matter accumulation, yield and nitrogen uptake of ginger at different growth stages, in order to provide a theoretical basis for the increase of ginger yield and nutrient uptake. 【Methods】 The treatments consisted of four nitrogen levels: N 0, 300, 450 and 600 kg/ha and two sulfur levels: S 0 and 50 kg/ha. Gingers were sampled in vigorous growth stage, rhizome expanding stage and harvest stage to measure dry matter weight and nitrogen contents of the stems, leaves and rhizomes. 【Results】 The stems and leaves of ginger mainly grow at early stage. Dry matter weights of the stems and leaves at rhizome expanding stage are 5.4-9.3 g/plant and 7.0-11.6 g/plant, respectively. The rhizomes quickly accumulate at the later stage, reaching 20.0-36.8 g/plant of dry matter weight at harvest stage. With the increase of nitrogen application amount, dry matter weights of the stems and leaves at different growth stages increase. Among suitable nitrogen application amounts, dry matter weights of rhizomes and ginger yields increase with the increase of nitrogen application amounts, and reach the highest in treatment N450S50. Compared with treatment N0S0and N0S50, yield increasing rate of ginger in nitrogen treatments are 33.1%-74.3% and 25.4%-64.2%, respectively. Under the same application amount of nitrogen, higher dry matter weights and ginger yields are achieved through the addition of sulfur fertilizer. Nitrogen and sulfur combined application influences the nitrogen contents in the rhizomes, stems and leaves of ginger. The nitrogen contents in leaves are always higher than those in rhizomes and stems, reaching 24.3-28.4 g/kg at rhizome expanding stage. The highest nitrogen contents of rhizomes and stems are found at vigorous growth stage, reaching 18.3-24.5 g/kg and 16.3-22.2 g/kg, respectively. In different treatments, nitrogen content of rhizomes is highest in treatment N600S50and the highest contents of stems and leaves are found in treatment N450S50. Nitrogen accumulation amount at the harvest stage is in the order of rhizome>leaf>stem. The highest nitrogen accumulation of rhizomes is found in treatment N450S50, and those in stems and leaves are found in treatment N600S50. Nitrogen accumulation in the whole plant increases with the increase of nitrogen application amount, and the highest is found in treatment N450S50with the increase of 116.2% and 99.0%, compared with treatment N0S0and N0S50, respectively. Excessive application of nitrogen fertilizer reduces nitrogen accumulation of ginger. The addition of sulfur fertilizer can increase nitrogen accumulation amount by 8.1%-15.8%. 【Conclusions】Rhizome dry matters of ginger are mainly accumulated at rhizome expanding stage, so nitrogen and potassium topdressing at this period is important to increase ginger yield in practice. There is a strong internal relation between nitrogen and sulfur, suitable nitrogen application combined with sulfur will further increase dry matter accumulation, ginger yield and nitrogen uptake by promoting the formation of assimilation products and transferring the nutrient to vigorous growth sites. Excessive nitrogen application or unsuitable nitrogen and sulfur application proportion will limit yield increase.

ginger; nitrogen fertilizer; sulfur fertilizer; dry matter weight; yield; nitrogen accumulation amount

2014-02-19 接受日期： 2014-05-16

安徽省农科院院长青年创新基金项目(12B1020)； 公益性行业(农业)科研专项(201003016)； “十二五”国家科技计划课题(2012BAD05B0206)； 国际植物营养研究所(IPNI)中国项目部平衡施肥项目资助。

吴萍萍(1982—)， 女， 安徽贵池人， 博士， 主要从事土壤资源环境方面的研究。 E-mail: pingpingwu1982@126.com * 通信作者 Tel: 0551-65149157, E-mail: ljli68@aliyun.com

S632.5; S606+.2

A

1008-505X(2015)01-0251-08