不同氮磷钾配比对生姜脱毒苗生长和根茎鲜重的影响

王 辉，杜 慧，何正兴，江宇航，孙玉兰，邹 悦，杨 壮，肖小君*

（1．内江师范学院生命科学学院，四川 内江 641100；2．四川省高等学校特色农业资源研究与利用重点实验室，四川 内江 641100；3．四川省龙日种畜场，四川 红原 624400）

生姜（Zingiber off i cinale Rosc.）属姜科多年生草本作物，具有栽培管理简单、药食两用、经济效益好等特点，近年来已成为我国重要的出口创汇蔬菜，在山东、四川和贵州等省形成规模化种植，出口贸易量占世界总量的70%以上［1］。但是，由于生姜为无性繁殖作物，生产上多以上茬收获的地下根茎切块反复重茬，致使生姜青枯病（俗称姜瘟病）、茎腐病等病原菌不断在根茎中积累；种植病姜后表现出叶片黄化、萎焉、品质退化、产量降低等问题，一般减产30%～50%，重病田块则可高达70%，甚至绝收［2-3］，已成为制约我国生姜产业健康发展的瓶颈。

为预防上述病害的发生，生产上主要采用化学防治、高抗病新品种选育和现有品种脱毒改良3种方式。化学防治上，目前有研究报道用姜瘟净、中生菌素、硫酸多粘菌素B、大蒜油［4-5］以及代森锰锌·精甲霜灵［6］浸种或灌根，对生姜青枯病和姜茎腐病具有一定的预防作用，但均不能达到有效治疗的效果，且施用后对环境污染较大［7-8］。在高抗新品种选育上，目前国内尚未发现有高抗病的生姜品种资源，加之生姜开花结实率低，传统育种方法很难进行［9-10］，因此，靠现有资源和方法选育生姜高抗病新品种任重道远。良种脱毒改良方面，多年来在马铃薯［11-12］、草莓［13］、大蒜［14］等作物上广泛应用，脱毒增产效果显著。生姜脱毒也早在1999年就已经获得成功，在生产上比未脱毒姜种增产50%以上，表现出较明显的增产效应［2］，但国内外研究多集中在品种脱毒技术［15］和商品种栽培中的营养需求方面［16］，对制种过程及制种中的营养需求尚未见报道。因此，本试验在获得大量生姜脱毒苗的基础上，采用L9（34）正交试验设计方法，于2016～2017年间研究了不同N、P、K配比施肥处理对生姜脱毒苗生长及鲜重的影响，旨在揭示生姜制种过程中的需肥情况，为优选原原种繁殖的施肥配方，降低制种成本提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验采用国家地理标志农产品—内江永福生姜脱毒驯化苗为材料，试验过程中使用的肥料主要有CO（NH2）2、K2SO4、（NH4）2HPO4、Ca（H2PO4）2（选用）和KNO3（选用），纯度≥90%。2年试验生姜驯化苗移栽期均为4月20日，收获期均为11月30日。

1.2 试验方法

试验采取无土盆栽，栽培基质为经过消毒的珍珠岩和进口泥炭土（体积比V珍珠岩∶V泥炭土=3∶7）［17］，栽培时选择生长情况相近、驯化成活的生姜脱毒单苗，将其分别栽入塑料盆中，每盆2株，栽入深度依照“浅不露根，深不埋心”的栽培原则。

施肥时依据生姜不同生长阶段对N、P、K的需求量不同，本次试验人为地将生姜脱毒苗生长阶段分为缓苗期（栽后第1～2周）、生长前期（栽后第3～14周）和生长后期（栽后第15～30周）3个阶段（表1）［18］。缓苗期只浇水不作施肥处理，第1组主要优化生长前期的施肥配方，采用L9（34）正交设计［19］，将N、P、K的用量控制在2∶1∶3左右，3个N素水平N1、N2和N3分别是60、120和180 mg·L-1；3个P素 水 平P1、P2和P3分 别是20、60和100 mg·L-1；3个K素 水 平K1、K2和 K3分别是 100、200、300 mg·L-1，具体处理组合详见表2。第1组后期施肥处理见表1。鉴于P的肥效迟缓，前期已施，脱毒苗生长后期对N、K需求量较大，尤其是追施K肥能显著提高生姜根茎产量［18，20］，因此，本着节约成本和减少磷污染考虑，第2组主要针对生姜生长后期N、K的需求量进行设计，3个N素水平N1、N2和N3分别是200、250和 300 mg·L-1；3 个 K 素水平 K1、K2 和K3分别是200、400和600 mg·L-1；具体处理组合详见表2，前期施肥方案见表1，同时以喷施等量清水作前、后期的对照。施肥时采取根部浇灌，每盆150 mL，每周施肥1次；微量元素采用叶面喷施1/10通用浓度［21］，每月1次，在此期间根据盆栽基质干湿适当浇水，并每月防治病虫害1次。

表1 生姜脱毒苗无土盆栽的施肥方案

表2 不同N、P、K配比对生姜脱毒苗生长前期地上部分生长的影响

1.3 农艺性状测定

生长指标测定：在前期处理结束时（第15周）统计第1组各处理平均分枝数、株高、新增叶片数和叶片增长速率（施肥处理前随机测定了50株脱毒驯化苗，其平均分枝数为2，株高为19.58 cm，叶片数为4.33片·株-1）。

生姜鲜重的统计：后期处理结束后，分组分处理分别挖取所有植株，去除叶片和根部，保留根茎，稍微阴干根茎至表面发白，称量各处理的鲜重，并统计各处理姜球数，姜球数为采挖时的分枝数和干枯掉的分枝数的总和。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2003进行统计和作图，采用SPSS 17.0统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同N、P、K配比对生姜脱毒苗生长前期地上部分生长的影响

表2结果表明，处理2（N1P2K2）的分枝数、株高、新增叶片数和叶片增长速率均为最高，平均分枝数达3.7个·株-1，株高为35.6 cm，单株叶片增加16.3片·株-1，测定期间叶片增长速率为1.4片·株-1·周-1；其次为处理1，二者差异不显著，但均显著高于对照。处理8（N3P2K3）较差，其余处理介于二者之间。处理7、8、9植株叶片均出现不同程度的黄化和枯尖，可能是由于施N浓度过高所致。

2.2 不同N、P、K配比对生姜脱毒苗生长前期地下新生根茎鲜重的影响

从表3可知，随着N、P、K施用浓度的增加，生姜脱毒苗生长前期新生根茎鲜重均呈下降趋势，处理1收获鲜重值最大（41.2 g），分别是对照处理的4.0倍和处理8的5.5倍，其余处理介于处理1和8之间（图1a）。极差分析结果表明，影响根茎鲜重的因素主次关系为N＞P＞K，理论最优组合为N1P1K1。

表3 前期L9（34）正交试验结果与极差分析

图1 生姜脱毒苗地下根茎生长情况

表4方差分析结果表明，各养分因素对生长前期根茎鲜重影响的主次关系为N＞P＞K，N因素各水平间对姜苗根茎生长的影响差异显著（P＜0.05）；P、K两因素各水平间对试验结果的影响差异不显著（P＞0.05）。因此，综合表3、4结果认为，影响根茎鲜重的最优组合为N1P1K1。

表4 正交试验的方差分析

2.3 不同N、P、K配比对生姜脱毒苗前期地上部分生长与地下新生根茎鲜重的相关性分析

相关性分析表明，生姜脱毒苗生长前期地上部分生长（分枝数、株高、新增叶片数）与地下根茎鲜重的生长均存在极显著的正相关，相关系数为0.94 ～ 0.97（表 5）。

表5 前期地上部分生长与地下新生根茎鲜重的相关性分析

2.4 不同N、P、K配比对生姜脱毒苗生长后期地下根茎鲜重的影响

从表6可知，随着N、K施用浓度的增加，生姜脱毒苗生长后期根茎鲜重呈不规则变化趋势。其中处理1鲜重值最大，收获鲜姜38.7 g ；CK最小，仅21.6 g，其余处理介于二者之间（图1b）。极差分析结果表明，影响根茎鲜重的因素主次关系为K＞N，理论最优组合为N2K1。

表4生长后期方差分析表明，N、K两因素各水平间对根茎鲜重的影响差异均不显著（P＞0.05），由F值确定的主次关系是K＞N，即在生姜脱毒苗生长后期，K肥对其新生根茎鲜重和姜球数的影响略大于N肥。该结果与极差分析结果一致，但与试验最优组合（N1K1）不符，有待进一步试验。

2.5 2组处理的综合比较

由表3、6可知，除对照外，前期各处理间相对于后期差异显著，前期最优组合的根茎鲜重值（41.2 g）大于后期最优组合鲜重值（38.7 g ），最差组合（处理8）鲜重值仅为7.5 g，小于后期最差组合处理 2（23.8 g）。

表6 后期试验结果与极差分析

3 讨论与结论

生姜栽培期包括幼苗期、发棵期和根茎膨大期3个时期，相关研究表明，3个时期对N、P、K的需求整体上呈现上升趋势［22-25］。本试验所选材料为生姜脱毒驯化苗，生长时期主要分为生长前期（发棵期）和生长后期（根茎膨大期）两个阶段。从试验结果来看，脱毒苗生长前期以喷施较低浓度的N、P、K配比效果较好，生长后期N、K施用浓度相对前期呈上升趋势，这与前人［16，18］研究结果一致。从具体施用浓度及配比来看，脱毒苗生长前期适宜地上部分生长的最优处理是N1P1K1和N1P2K2（表2），植株分枝数、株高、叶片增长速率均表现较高值，且二者差异不显著；影响地下根茎鲜重的最优处理是N1P1K1（表3）。因此，综合地上植株生长情况和地下根茎鲜重认为，脱毒苗生长前期的最优组合为 N1P1K1，即 N 60 mg·L-1、P 20 mg·L-1、K 100 mg·L-1［ρ（N）∶ρ（P）∶ρ（K）=3∶1∶5］，随着施用浓度升高，脱毒苗表现黄化和枯尖现象，这与刘奕清等［17］的研究结果一致。分析认为，施肥前每株脱毒苗有4片以上叶片，已具备一定的光合能力，且生长前期气温相对较低，植株生长较慢，对营养元素的需求相对较少，因此，脱毒苗生长前期应适量少施。生长后期的试验最优组合为 N1K1，即 N 200 mg·L-1、K 200 mg·L-1［ρ（N）∶ρ（K）=1∶1］，脱毒苗根茎鲜重值最高，该结果与理论最优组合N2K1不符，有待进一步验证。

相关性分析表明，生姜脱毒苗前期地上部分生长与地下新生根茎鲜重均呈显著正相关（表5），这与李秀等［1］报道的生姜分枝数与根茎鲜重呈负相关不符，分析原因可能与本试验所选材料为脱毒苗有关。

另外，从表3和表6试验结果可以看出，第1组各处理间根茎鲜重值差异较第2组大，分析原因可能与组培苗出瓶后的N、P、K浓度变化较出瓶前（1/2MS）大所致，而第2组则经过前期相对较长时间的过渡，且1/8MS的营养条件略低于出瓶前，使生姜驯化苗有较长时间适应自然环境；也可能与生长前、后期温度差异有关，对上述结果的解释有待进一步深入探究。

综上，生姜脱毒苗整个生育期内对N、P、K的需求呈上升趋势，生长前期以喷施较低浓度效果较好，N、P、K 最佳施用浓度为 N 60 mg·L-1、P 20 mg·L-1、K 100 mg·L-1［ρ（N）∶ρ（P）∶ρ（K）=3∶1∶5］；生长后期的试验最佳施用浓度是 N 200 mg·L-1、K 200 mg·L-1［ρ（N）∶ρ（K）=1∶1］，理论最佳N、K施用浓度为 N 250 mg·L-1、K 200 mg·L-1［ρ（N）∶ρ（K）=5∶4］。