北方芦笋不同器官营养元素含量动态变化研究

张英英，施志国，任宝仓，周彦芳，赵玺，吴之涛

(甘肃省农业工程技术研究院/甘肃省特种药源植物种质创新与安全利用重点实验室，甘肃 武威 733006)

芦笋(AsparagusofficinalisL.)，又名石刁柏，是一种多年生宿根性草本植物，含有丰富的蛋白质、维生素和矿物质，还含有多糖、黄酮类化合物、皂角甙等多种活性成分，具有抗氧化、抗肿瘤、提高免疫力等功效，是一种食药兼用型蔬菜，被誉为 “蔬菜之王”[1]。

我国芦笋栽培区域主要分布在山东、山西、河北、河南等地[2，3]。随着芦笋需求量增大，栽培面积逐年上升，种植规模不断扩大。由于南方雨水多、病害严重，影响芦笋产量和品质，而北方地区具有丰富的光热资源，因此种植区域逐步北移[4]。近年来，甘肃黄羊河集团引进优势芦笋品种，采用节水滴灌等高效栽培技术种植芦笋，获得显著的经济效益，无论从口感还是品质方面都具有独特的优势，发展前景广阔，但生产中也存在不少问题[5]。由于甘肃芦笋种植尚处于探索阶段，缺乏芦笋生育期氮、磷、钾及微量元素的实际需求数据，现阶段芦笋栽培中存在盲目施肥、过量施肥和偏施肥(微量元素补充较少)等现象，生产中出现了芦笋产品器官嫩茎畸形和空心等现象。研究表明芦笋属于喜肥作物，对氮、钾需求量较大，对钙、镁、锰、硼等元素也较敏感[4，6]。但甘肃地区芦笋种植中，有关其营养特征与养分吸收规律尚不明确，已经成为制约该地区芦笋产业发展的重要限制因素之一。

当前，有关芦笋的研究主要集中在营养价值、加工、储藏、栽培技术等方面[7-11]，研究区域也多集中在山东、山西、浙江等地区[12-14]，在西北地区，有关芦笋矿质营养与施肥方面的研究较少[4，5]。因此，本试验以西北地区黄羊河集团公司栽培芦笋为对象，研究芦笋产量形成过程中营养元素的吸收与利用特性，提出栽培芦笋营养元素需求量，以便为制定本地区高产优质芦笋标准化栽培技术规程提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省武威市凉州区黄羊河集团芦笋种植示范园区内(N 37°78′67″，E 102°93′69″)，土壤类型为灰漠土。土壤基本理化性质：pH值8.26，有机质含量12.5 g/kg，全氮0.55 g/kg，碱解氮77 mg/kg，有效磷16 mg/kg，速效钾167 mg/kg。供试芦笋品种为4年生“2000-3冠军”，株行距为0.3 m×1.5 m。

1.2 试验设计

试验设3个10 m×20 m小区，每次取样均在这3个点进行，即相当于设3次重复。全生育期肥料用量为N 640 kg/hm2、P2O5242 kg/hm2、K2O 195 kg/hm2。氮肥50%用作基施，其余50%分4次在采收期追施，磷、钾肥全部基施。氮肥为尿素(N 46%), 磷肥为磷酸二铵(N 18%, P2O546%)，钾肥为硫酸钾(K2O 24%)。

1.3 样品采集与分析测定

在芦笋采收前、采收期、采收后对植株进行取样，共采样6次，整株采集，每株分茎(地上部分)、根和鳞芽盘(地下部分)3部分。样品经105℃杀青30 min后，70℃烘干至恒重，粉碎，分别测定茎、根和鳞芽盘中N、P、K及微量元素Zn、Mn、Cu、Fe等含量。

植株氮磷钾元素测定：将烘干至恒重的样品粉碎，过2 mm筛，样品经H2SO4-H2O2消煮，全氮用凯氏滴定法测定，全磷用钒钼黄比色法测定，全钾用火焰光度法测定[15]。

植株微量元素测定：锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)、铁(Fe)用HCl浸提，原子吸收分光光度法测定[15]。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 芦笋不同器官的氮磷钾营养元素含量变化动态

2.1.1 芦笋不同器官氮含量变化动态 芦笋为多年生植物，在9—10月将芦笋地上部全部割除并清理，留2～3株培育成母茎。4—6月为芦笋采收期，采收其嫩茎。从图1可以看出，一个生育周期中，芦笋茎的氮含量均高于根与鳞芽盘，且氮含量变化较大，在1.81%～4.46%之间；根与鳞芽盘氮含量变化较为平缓，在1.29%～1.73%和1.44%～1.97%之间。随着生育期的推进，特别是4—6月采收期，茎、根、鳞芽盘中氮含量总体呈下降趋势，4月茎的氮含量最高达4.46%，此时芦笋处于重要的采收期，商品价值最高。进入7月采收结束后，地下部分的氮含量均有所增加，特别是鳞芽盘氮含量达到1.97%，说明氮向地下部分转移，为下一周期母茎的培育积累氮素。芦笋氮含量总体分布特点为： 茎>鳞芽盘>根，采收期茎中氮含量较高，因此要获得高产，必须保证生育期有较充足的氮素供应，以满足芦笋植株对氮素的需求。

2.1.2 芦笋不同器官磷含量变化动态 芦笋茎中磷含量在采收期(4—6月)均远高于根与鳞芽盘。在整个生育期中4月份茎的磷含量达到最大值，为1.23%。该时期芦笋茎对磷素的需求量最大，大量磷素集中向茎供应，保证芦笋品质提升和获得高产。采收期结束后，茎中磷含量一直处于下降趋势，从1.17%下降至0.17%。因此，芦笋采收期必须适量施加磷肥，以满足对磷的需求。在一个生育周期中，根与鳞芽盘磷含量变化较为平缓，除采收前(2016年9月)外，其余阶段磷含量均表现为根>鳞芽盘。因此要获得高产和保证芦笋的商品性，必须保证生育期有较充足的磷素供应，以满足芦笋植株对磷素的需求。

图2 不同时期芦笋不同器官磷含量变化

2.1.3 芦笋不同器官钾含量变化动态 一个生育周期内，随生育期推进，芦笋茎的钾含量呈现“增—减—增”的变化规律；除根中的钾含量在2016年9月到2017年4月有所增加外，根与鳞芽盘中的钾含量变化规律基本相似，大体呈现“减—增—减”的变化趋势，且整个生育期钾含量均表现为茎>鳞芽盘>根，芦笋茎中的钾含量在采收期(4—6月)均远高于根与鳞芽盘。4月茎的钾含量达到最大值，为3.02%。该时期芦笋茎对钾的需求量最大，大量钾元素集中向茎供应；而收获后，茎中钾含量降低，鳞芽盘与根中钾含量提高，说明钾不断在地下部积累，为培育新的母茎积累钾素，因此，必须保证生育期有较充足的钾素供应，以满足芦笋植株对钾素的需求。

图3 不同时期芦笋不同器官钾含量变化

2.2 芦笋不同器官微量元素含量变化动态

由表1看出，总体上芦笋全株微量元素含量表现为：Fe>Mn>Zn>Cu,且Zn、Cu在茎中的含量高于根与鳞芽盘，即地上部分的含量高于地下部分，而Mn、Fe两种元素的含量则表现为根与鳞芽盘中高于茎，即地下部分含量高于地上部分。

一个生育周期，芦笋茎中Zn含量大体表现为先增后减的变化规律，采收期茎中的Zn含量远高于根与鳞芽盘，在70.36～85.47 mg/kg之间，采收初期(4月)最高。根与鳞芽盘中Zn含量变化较为平缓，变化趋势较小。由此可知，芦笋嫩茎中含有丰富的Zn元素，采收期适当补充锌肥有利于提高芦笋Zn含量，从而改善品质。

芦笋茎、根、鳞芽盘中Cu含量变化规律表现相似，变化趋势较为平缓，大体表现为先增后减，且茎与鳞芽盘中Cu含量高于根。采收初期，芦笋茎中Cu含量达到最大值，为16.67 mg/kg。

一个生育周期内，芦笋不同器官中的Fe含量也表现为根和鳞芽盘远大于茎。采收期茎、根、鳞芽盘中Fe含量整体呈现出递减的变化趋势。茎和鳞芽盘Fe含量最大值出现在采收初期(4月),分别为326.9 mg/kg和833.94 mg/kg；根中Fe含量最大值出现在采收后(7月)，达到878.62 mg/kg。即芦笋地下部分Fe含量远高于地上部分。

芦笋Mn含量的变化规律与Fe元素相似，表现为不同器官中的Mn含量为根和鳞芽盘远大于茎。除2016年9月与2017年9月外，芦笋Mn含量均表现为鳞芽盘>根>茎，其他采样期均表现为根>鳞芽盘>茎。芦笋茎、根中Mn含量均呈现先增后减的变化趋势，茎中Mn含量最大值出现在采收后期(6月)，达到25.62 mg/kg；根中Mn含量最大值出现在采收初期(4月)，达到54.83 mg/kg；而鳞芽盘中变化趋势不明显，最大值出现在母茎培育期(9月)，高达57.13 mg/kg。

表1 不同时期芦笋不同器官微量元素含量变化 (mg/kg)

2.3 芦笋大量元素与微量元素间的相关性分析

由表2可知，芦笋N、P、K三元素之间呈极显著正相关。N与微量元素Zn、Fe、Mn呈极显著正相关，与Cu呈显著正相关关系；P与微量元素Zn、Cu、Mn呈极显著正相关，与Fe呈显著相关关系；K与微量元素Zn呈极显著正相关，与Fe、Mn呈极显著负相关。微量元素Zn与Cu、Fe与Mn均呈极显著正相关，Zn与Fe、Mn呈极显著负相关；Cu与Fe、Mn呈负相关，但未达到显著水平。营养元素间会存在一定的拮抗或协同作用，其中大量元素 N、P、K可能会对芦笋吸收其他营养元素产生较大的促进或抑制。

表2 芦笋大量元素与微量元素间的相关性分析(N=54)

注：“**”表示极显著相关，“*”表示显著相关。

3 讨论与结论

本研究表明，随着生育期的推进，茎、根、鳞芽盘中氮含量总体呈下降趋势。在采收结束后，氮在地下部分的含量均有所增加，说明氮向地下部分转移，为下一周期母茎的培育积累氮素。习嘉民等[17]研究认为各种营养元素主要累积在芦笋母茎中，芦笋器官中各种营养元素含量不同，而母茎、嫩茎、 地下部中均以N含量最高，这与本研究结果一致。张瑞富等[19]研究表明施钾能显著提高绿芦笋产量；于二敏等[6]研究表明氮钾配施显著增加芦笋产量。本研究结果表明茎的磷含量在采收期(4—6月)远高于根与鳞芽盘，大量磷元素集中向茎供应，说明在芦笋采收期中，茎中有充足的磷养分供应是促使芦笋品质提升和获得高产的基本保证。植物体内磷素的增加可以促进氮素的吸收[18]。李保华等[20]研究表明氮磷互作时氮肥对产量的影响更大。马振川等[21]研究认为芦笋嫩茎中N、P、K平均含量最高。本研究中钾含量均表现为茎>鳞芽盘>根，采收期芦笋茎对钾的需求量最大，大量钾元素集中向茎供应，而收获后，茎中钾含量降低，鳞芽盘与根中钾含量提高，说明钾不断在地下部积累，为培育新的母茎积累钾素。因此要获得高产并保证芦笋有较高的商品性，必须保证生育期有较充足的氮、磷、钾供应，以满足芦笋植株对养分的需求。特别是采收前后，重视 N、P、K 肥的施用，利于芦笋根部对养分的吸收与同化物质的积累，可显著改善芦笋品质，增加产量[16，17]。

有研究表明硼、锰、锌、钼等微量元素对芦笋的增产作用显著,并可改善芦笋品质[3]。本研究表明芦笋全株微量元素含量表现为：Fe>Mn>Zn>Cu,且Zn、Cu在茎中的含量均高于根与鳞芽盘，即地上部分的含量高于地下部分，而Mn、Fe两种元素的含量则表现为根与鳞芽盘在不同时期均高于茎，即地下部分含量高于地上部分。芦笋中N、P、K三元素之间呈极显著正相关，N与微量元素Zn、Fe、Mn呈极显著正相关，P与微量元素Zn、Cu、Mn呈极显著正相关，K与微量元素Zn呈极显著正相关，与Fe、Mn呈极显著负相关。植物体内各种营养元素之间的吸收与分配是相互影响、相互促进的，营养元素间会存在一定的拮抗或协同作用[16，18]。因此，在实际生产中，不仅要重视N、P、K肥的合理施用，也应重视微量元素，防止某些营养元素的缺乏成为芦笋产业持续发展的限制因子。