河南大蒜主产区施用专用肥对大蒜产量和品质的影响

王慢慢 侯翠红 黄玉芳 王好斌 岳松华 汪洋 张书红 叶优良

摘    要：目前，河南省大蒜主产区的蒜农普遍用肥量大、追肥次数多，造成蒜头产量和品质不高。为解决这些问题，依据当地土壤养分吸收状况和大蒜养分需求规律，添加中微量元素，设计大蒜专用肥，并在杞县4个乡镇开展田间试验，测量叶片数、叶面积、干质量、产量、营养品质等指标，以检验专用肥应用效果。结果表明，专用肥处理用肥量显著降低，且只需追肥1次;在全量施肥条件下，专用肥处理总养分投入占农户习惯施肥总投入的61.2%，产量平均提高12.4%，且养分利用效率高，比农户习惯施肥方式能取得更高的产量和经济效益。全量施用专用肥处理相比农户习惯施肥减量处理，总养分投入降低23.4%，养分利用率提高73.2%。同时，专用肥施用显著增加了大蒜的绿叶面积，有助于干物质的积累和蒜头营养品质的改善。

关键词：大蒜;专用肥;产量;品质;经济效益

中图分类号：S633.4 文献标识码：A 文章编号：1673-2871（2020）10-045-06

Abstract： Farmers in the main garlic producing areas in Henan province generally apply a large amounts of fertilizer and a lot of  topdressing， resulting in low yield and quality of garlic. In order to solve these problems， according to local soil nutrient absorption status and garlic nutrient demand law， medium and trace elements were added， garlic special fertilizer was designed， and field experiments were carried out in 4 towns of Qixi county， the green leaf number， leaf area， dry weight， yield and nutritional quality were determined to test the application effect of the special fertilizer. The results showed that the fertilizer consumption was significantly reduced when treated by special fertilizer， and only once topdressing was needed. Under the condition of full fertilization， the total nutrient input of special fertilizer treatment only accounted for 61.2% of the conventional fertilization treatment， and the average yield was increased by 12.4%， the nutrient utilization efficiency was higher， the yield and economic benefits were promoted compared with farmer practice treatments. Compared with the conventional fertilizer treatment， the total nutrient input was reduced by 23.4% and the nutrient utilization rate was increased by 73.2% under the full application of special fertilizer treatment. At the same time， the application of special fertilizer significantly increased the green leaf area of garlic， which was helpful to the accumulation of dry matter and the improvement of nutritional quality of garlic.

Key words： Garlic; Special fertilizer; Production; Quality; Economic benefits

大蒜是世界上栽培面积仅次于洋葱的第二大百合科葱属植物，主要分布于亚洲中西部高原地区，全世界种植面积高达150万hm2，以鳞茎、蒜薹、蒜苗为主要产品[1]。它富含碳水化合物、蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素、大蒜素等，大蒜提取物具有杀菌作用，经常食用可提高免疫力，是我国常食的一种蔬菜和日常所需的重要调味品之一[2]。中国作为世界上最大的大蒜生产和出口国之一，统计显示，中国的大蒜年种植面积达70万hm2左右，占全球大蒜種植面积的60%以上，产量占全球总产量的70%以上[3]，我国大蒜无论从外观还是品质风味上均优于国外大蒜，从国际市场大蒜出口经济效益分析，中国大蒜占据绝对份额，对外出口速度连年增加[4]。河南省杞县、中牟、临颍等地是我国大蒜的主要生产地，其中尤以杞县大蒜最为著名。杞县地处北温暖温带地带，属豫东平原的组成部分，已有2 000多年的大蒜栽培历史，该地大蒜种植面积4万hm2，年产量约80万t，2019年11月15日入选中国农业品牌目录[5]。

大蒜作为经济作物，其经济效益远高于小麦、玉米等粮食作物，为追求良好的经济效益，蒜农往往会选择大量投入肥料的方式来提高作物产量。由于缺乏科学的施肥指导，该地盲目施肥现象严重，农户习惯施用氮、磷、钾比例一样的三元复合肥（如mN︰mP︰mK=18∶18∶18、17∶17∶17和15∶15∶15），较少使用有机肥和生物肥料，忽视中微量元素的投入[6]。不合理施肥使得河南省大蒜肥料利用率一直较低，氮、磷、钾肥利用率分别只有35%、10%、40%左右[7];同时，养分失衡引起土壤质量下降、重茬问题突出、病虫害加剧、大蒜产量和品质不稳定[8-9]、环境污染等问题不断困扰着蒜农，经济效益难以提升[10-11]。

为解决河南省大蒜生产中的施肥问题，河南农业大学联合郑州大学依据河南省土壤养分供应状况、大蒜养分吸收规律，共同研发了大蒜专用肥，旨在提高大蒜产量、改善营养品质、提高肥料利用率、减少环境污染。笔者通过探讨大蒜专用肥在河南省大蒜主产区的应用效果，进一步帮助蒜农减少成本、提高经济效益，同时为减肥增效、农业绿色发展做出贡献。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2018—2019年在河南省大蒜主产区杞县的4个乡镇（陈楼、小岗、平城、西寨）进行，当地以玉米—大蒜轮作为主要耕作方式。杞县年均气温为14.1 ℃，年均降水量722 mm。土壤为潮土，质地为砂壤土，播前取0～30 cm耕层土壤测试基本理化性状，具体参数见表1。

1.2 试验设计

选择当地4个代表性乡镇进行田间试验，大蒜品种为‘济南大青棵（济南商河白桥大蒜种植基地），为中晚熟品种。试验设5个处理：不施肥（CK）、农户习惯（FP1）、农户习惯减施20%（FP2）、大蒜专用肥（SF1）、大蒜专用肥减施20%（SF2）。当地农户习惯施用基肥为氯化钾复合肥（mN︰mP︰mK=18∶18∶18）1 800 kg·hm-2，根据土壤墒情于花芽鳞芽分化期和抽薹期前后灌水1～3次，结合灌水追肥1～2次，追肥氯化钾复合肥（mN∶mP∶mK=18∶18∶18）450 kg·hm-2;大蒜专用肥处理为郑州大学和河南农业大学基于杞县土壤状况和大蒜养分需求规律设计、委托济南乐喜施农业发展有限公司生产的N-P2O5-K2O-MgO-S-Zn-B配比为18-10-17-6-6-0.5-0.1的专用肥，施用量为1 500 kg·hm-2，根据土壤墒情于花芽鳞芽分化期和抽薹期前后灌水1～3次，结合灌水追施尿素1次，追施尿素用量为150 kg·hm-2，此外专用肥处理（SF1和SF2）添加中微量元素Mg、S、Zn、B。各处理设3次重复，随机区组设计，小区面积100 m2，行距为20 cm，株距为12 cm，667 m2播种量为27 792株。2018年10月7日播种，2019年5月20日收获，试验各处理养分投入情况，具体见表2。

1.3 样品采集与测定

在大蒜越冬期、退母期、鳞茎分化期、抽臺期、成熟期，于田间调查绿叶片数、绿叶面积;各小区取20棵大蒜，称量鲜质量。样品于105 ℃下杀青30 min，然后在70 ℃下烘至恒重，称量干质量。

成熟期，各小区取50棵蒜头测产，同时测试鲜蒜的维生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、硝酸盐含量等品质指标。维生素C含量采用分光光度法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝比色法测定，硝酸盐含量采用5%水杨酸-硫酸比色法测定[12-13]。

1.4 数据处理与分析

维生素C含量/（mg·kg-1）= [200×校准曲线抗坏血含量（μg·mL-1）]/[样品鲜质量（g）×测定时吸取样品液体积（mL）]×10;

可溶性糖含量/%= [查表所得糖含量（μg）×稀释倍数]/样品鲜质量（g）×10-6 ;

可溶性蛋白质含量/%=[查得的蛋白质含量（μg）×提取液总体积（mL）]/[样品鲜质量（g）×测定时所用提取液体积（mL）];

硝酸盐含量/（mg·kg-1）=标曲上查得样品硝态氮含量（mg·kg-1）×50×4.43;

肥料贡献率/%=（施肥区产量-无肥区产量）/施肥区产量×100;

肥料农学利用率=（施肥区产量-无肥区产量）/（施N量+施P2O5量+施K2O）;

肥料偏生产力=产量/（施N量+施P2O5量+施K2O）;

节肥潜力/kg= [农户施肥量（kg·hm-2）-当地推荐施肥量（kg·hm-2）]×过量施肥农户比例×区域种植总面积（hm2）。

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0软件对数据进行统计分析，采用Origin 9.0进行绘图。

2 结果与分析

2.1 施肥对大蒜绿叶数和叶面积的影响

与CK相比，施肥显著增加了大蒜各生育期的绿叶数量，除成熟期外各施肥处理间绿叶片数差异并不显著（表3）。同一施肥产品，大蒜抽薹期和成熟期减施20%肥料后绿叶片数均相对减少。处理间绿叶面积差异表现与绿叶片数基本一致，但绿叶面积差异更明显，鳞茎分化期绿叶面积表现为SF1>FP1>SF2>FP2。此外，越冬期，施用专用肥比农户習惯处理绿叶面积更大。

2.2 施肥对大蒜干物质积累的影响

由图1可以看出，大蒜的干质量积累呈“S”型，不同处理变化趋势基本一致。退母期开始，施肥处理的干质量显著高于不施肥处理，此后施肥处理与不施肥处理间的干质量差距逐渐加大。鳞芽分化前，专用肥处理（SF1和SF2）的干物质积累量均高于农户施肥处理（FP1和FP2）;鳞芽分化至成熟阶段，全量施肥处理（SF1和FP1）的干质量高于减量施肥处理（SF2和FP2）。

2.3 施肥对养分利用效率的影响

相比农户习惯，在全量施肥FP1处理条件下，专用肥SF1处理的施用分别提升肥料贡献率31.5%、肥料农学利用率147.3%、肥料偏生产力88.2%;在肥料减施20% FP2处理条件下，专用肥SF2处理的施用分别提升肥料贡献率13.9%、肥料农学利用率95.5%、肥料偏生产力71.5%（表4）。农户习惯施肥条件下，肥料减施20% FP2处理肥料贡献率发生显著降低17.3%，农学利用率变化不明显，而肥料偏生产力表现为显著提高16.2%。专用肥施用条件下，肥料减施20% SF2处理肥料贡献率和农学利用率分别下降28.4%、24.3%，肥料偏生产力则显著增加5.9%。

2.4 施肥对蒜头产量的影响

由图2可知，不施肥时，4个试验点鲜蒜头产量分别为：6.9、24.8、22.9、21.8 t·hm-2，表现为陈楼>小岗>平城>西寨。施肥处理中，除平城的FP2处理与CK差异不显著，4个试验点的施肥处理均显著大于CK。在陈楼、小岗、平城、西寨4个试验点，SF1处理最高，除西寨外，SF1显著高于其他处理，与FP1相比，鲜蒜头产量分别提升了15.3%、9.5%、22.3%、2.6%;SF2处理与FP1差异不显著;SF2处理均高于FP2，但是差异不显著，与FP2相比鲜蒜头产量分别提升了5.0%、2.2%、10.2%、7.2%。

2.5 施肥对蒜头品质的影响

在4个试验点，施肥均可以显著提升蒜头维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白质含量，农户习惯施肥则显著增加了蒜头硝酸盐含量，而专用肥对硝酸盐含量影响较小（表5）。

全量施肥条件下，处理SF1相比处理FP1，蒜头可溶性糖含量均显著提升，可溶性蛋白质含量除小岗点外其他试验点均显著提升，维生素C含量仅平城和西寨显著提高。

相同肥料产品，减施20%后使维生素C和可溶性糖含量均降低，不同地点降幅有差异;可溶性蛋白含量在4个试验地点都发生了显著降低。肥料减施20%条件下，处理SF2相比处理FP2，蒜头可溶性糖含量显著提升，而维生素C和可溶性蛋白质含量仅在平城有显著增加。

2.6 施肥对大蒜经济效益的影响

由表6可以看出，不同处理间养分管理不同导致产值和经济效益不同，各处理产值表现为CK

3 讨 论

3.1 大蒜专用肥的应用效果

市场现有的多数复合肥产品没有充分考虑区域土壤养分供应和作物需肥规律，厂家更愿意设计“万能配方”，全国各地均可施用[14]。区域作物专用肥有很强的针对性和技术操作性，针对特定作物、特定区域生产作物专用肥，通常专用肥效果明显好于普通复混肥料[15]。本研究中，大蒜各生育期不同施肥处理间绿叶片数差异不大，但从越冬期开始专用肥处理的大蒜绿叶面积就已经明显大于农户习惯处理。绿叶面积直接影响了作物对光照的截获量，增加了CO2固定量，从而积累更多的干物质[16]。在本研究中，从磷芽分化期开始专用肥处理的干物质积累量明显高于农户习惯，至成熟期二者间的差值逐渐加大。生长前期干物质积累是作物产量形成的基础，最终蒜头产量以专用肥全量施用处理最大，其次为农户全量施肥处理，肥料减施20%对农户施肥管理影响不大，但专用肥减施20%后，相比于专用肥全量施用产量显著减低。由此可见，传统的农户习惯施肥量过高，具有减肥潜力，而专用肥处理肥料用量已比较合理，不建议继续减少用量。

作为经济作物，除产量外，蒜头品质也受到人们的重视。本研究中，不施肥处理的各项营养指标明显低于其它施肥处理，相比产量，不施肥对品质的影响更大。专用肥施用显著提升了4个试验点蒜头的维生素C、可溶性糖和可溶性蛋白质含量，维生素C含量的提高有助于提高大蒜的抗氧化能力，可溶性糖含量的提高有助于增强作物的多种抗逆性，可溶性蛋白质又与多种酶活相关[17-18]，这3项指标的提升对于提高大蒜产量、品质关系密切。此外，研究发现，与不施肥处理相比，农户习惯施肥提高了蒜头硝酸盐含量，而专用肥施用硝酸盐的含量与不施肥水平相当，维生素C含量的提升与硝酸盐含量的降低对于常食蔬菜大蒜而言意义重大。

3.2 大蒜的节肥增产潜力

大蒜根系浅，根毛少，吸收养分能力弱，但需肥量较多[19]。杞县是河南省大蒜主产区，年平均产量为19.9 t·hm-2，除去蒜薹收益，蒜头收购价在6.0～9.0元·kg-1，远高于小麦的种植收益[20]。在经济效益影响下，农户习惯投入大量肥料、增加追肥次數以获取高产。本研究中，农户习惯用量氮、磷、钾肥都为405 kg·hm-2，而河南省大蒜推荐的最佳施肥量纯N为160～350 kg·hm-2，P2O5 为120～155 kg·hm-2，K2O为133.4 kg·hm-2 [21]，农户氮、磷、钾肥养分投入超标率分别为58.8%、194.5%、203.6%，根据调研结果分析，杞县蒜农氮、磷、钾施用量超过其相应推荐范围的所占比例分别为 56.52%、95.65%、88.41%，可以估算出当地大蒜施肥中N、P2O5、K2O节肥潜力分别为5 539.0 t、10 9041.1 t、9 604.9 t。河南农业大学与郑州大学共同研发的大蒜专用肥产品全生育期氮肥施用量为339 kg·hm-2，磷肥为150 kg·hm-2，钾肥为255 kg·hm-2，除钾素外，氮和磷均在推荐范围内，相对于传统施肥，节肥增产效果显著。同时，因为专用肥设计的过程中发现当地的土壤速效钾含量较低，故提高了专用肥中的钾浓度。前人研究发现，大蒜在整个生育期吸收氮、钾较多，磷较少，每生产1 t大蒜所吸收的N、P2O5、K2O 比例为1∶0.16∶0.61[22]，本研究中的大蒜专用肥处理的N、P2O5、K2O养分投入比例为1∶0.44∶0.75，考虑到磷肥的利用率较低，可以认为该专用肥配方设计以及后期的追肥量都更加科学。在本研究中，农户习惯施肥处理的大蒜肥料贡献率、肥料农学利用率和偏生产力都明显低于专用肥处理，同时专用肥全量施用处理的大蒜肥料贡献率、肥料农学利用率和偏生产力都明显高于农户习惯减量施肥处理，分别提升59.1%、158.4%和61.9%，而过高的施肥量和不适宜的肥料配比是化肥利用率不高的重要原因。

市场上复合肥产品种类繁多，加之大蒜良好的经济效益，蒜农在肥料选择上容易被商家宣传误导，造成巨大损失，生产上迫切需要适合河南省的大蒜专用肥产品。与种植粮食作物相比，种植大蒜经济效益较高，肥料的价格往往不是农民关注的重点，肥料的效果才是关键[23]。本研究中，相比农户常用的18︰18︰18氯化钾复合肥，大蒜专用肥（18-10-17）1 t价格要高200元，这与专用肥中添加微量元素和造粒工艺改进有关。虽然专用肥价格较高，但专用肥处理在鳞茎分化期仅需追施150 kg·hm-2的尿素，最终全量专用肥处理总的养分投入量只占全量农户习惯施肥的61.2%，且全量施用专用肥处理总养分投入只占农户习惯施肥减量施肥处理的76.5%。除用肥量低、只追肥一次等优势外，专用肥处理在大蒜产值提升方面效果十分显著，相比农户习惯施肥，施用专用肥提升了经济效益9.8%～18.3%。

4 结 论

相比农户习惯施肥，专用肥处理用肥量明显降低，仅需追肥1次，专用肥全施总养分投入比农户习惯施肥减量施肥降低23.4%，养分利用效率提高73.2%，且专用肥全施和专用肥减施20%都显著增加了大蒜绿叶面积，帮助大蒜积累更多干物质，最终收获高产和高品质蒜头，同时提高肥料利用效率。

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