不同种植方式对胡萝卜产量及β-胡萝卜素含量的影响

刘 一，王鹏程，黄连超，林晓强，邓宇虹

（1.仲恺农业工程学院教学科研基地管理中心，广东 广州 510225；2.广州正觉农场，广东 广州 510980；3.江苏小瓢虫生物科技有限公司，江苏 苏州 215153；4. 仲恺农业工程学院农业与生物学院，广东 广州 510225；5.广州医科大学附属第二医院临床营养科，广东 广州 510260）

随着农业技术的发展，现代农业在解决了人类温饱问题的同时，对环境产生了一定影响，人们对农产品质量安全的关注度日益提高。在此背景下，科学家们积极探索健康农业理念，先后提出了有机农 业（Organic Agriculture）、生 态 农 业（Ecological Agriculture）、可持续农业（Sustainable Agriculture）、永续农业（Permaculture）、可恢复型农业（Restoration Agriculture）、自然农业（Natural Agriculture）和自然农法（Natural Farming）等，利用科学技术将农业生产发展与人类发展结合起来。

“自然农法”是由日本著名的农学家冈田茂吉、福冈正信提出，其特点是无肥料（主要指化肥）、无农药、无除草剂、少翻耕[1-2]。有机农业是指在生产中完全或基本不用人工合成肥料、农药、生长调节剂，而用有机肥来满足作物的营养需求。

胡萝卜是常见的食根蔬菜，因其富含β-胡萝卜素[3-4]和多种维生素而深受消费者喜爱。近年来，国内外对不同种植模式下，各种作物产量和品质的变化有较多研究，但关于自然农法、有机种植和常规种植3种种植方式对胡萝卜产质量影响的研究尚未见报道。为此，笔者以高农新黑田五寸人参为供试胡萝卜品种，比较了自然农法、有机种植与常规种植对胡萝卜产量及其β-胡萝卜素含量的影响，为探索健康农业发展路径提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于广东省广州市从化区神岗镇银林村广州正觉农场（23.51°N，113.48°E），年均气温19.5～21.4℃，年均降雨1 800～2 200 mm，年日照时数1 610 h，属典型的南亚热带季风气候。供试土壤为沙壤土，2017年前常年种植常规水稻，2017年初，深翻曝晒后，采用自然农法种植作物，前茬作物为花生，2018年下半年开展试验。试验区土壤有机质25.6 g/kg，速效氮54 mg/kg，速效磷9 mg/kg，速效钾79 mg/kg，pH值5.4。

1.2 试验材料

供试胡萝卜为杂交胡萝卜品种高农新黑田五寸人参。常规种植复合肥在农资市场上购买，N-P2O5-K2O含量为17-17-17。有机种植中的基肥用江苏小瓢虫生物科技有限公司提供的植物源有机肥和菌剂制品PB菌宝，其中有机肥的有机质含量60%，总养分（N+P2O5+K2O）为5%。试验过程中未进行病虫害防治。

1.3 试验设计

试验设3个处理，T0为常规种植（CK），T1为有机种植，T2为自然农法种植，具体技术措施见表1。每个处理3次重复，采用随机区组排列，小区面积4.8 m2（4 m×1.2 m）；小区之间挖20 cm宽深沟隔离，防止串水串肥。撒播种植，于2018年10月4日低温催芽，7日播种，播种后10～15 d出苗，2片真叶时间苗，5片真叶时定苗（播种后25 d左右），行株距10 cm×10 cm，采用喷灌管理肥水，2019年1月20日收获。

1.4 测定项目及方法

田间观察：生长期间观察并记录各个处理性状表现。

产量性状测定：成熟后按小区收获后测定生物产量、胡萝卜肉质根产量，每小区取样10株测定胡萝卜肉质根长、根中部直径、单根重。

β-胡萝卜素含量测定：每个处理的3个重复样品混匀后，按国标GB5009.83—2016采用反相色谱法分离、外标法测定β-胡萝卜素含量。

紧实度计算：紧实度=单根重/（根长×根中部直径），无量纲[5]。

食用性鉴定：β-胡萝卜素含量测定取样后剩余胡萝卜取样切片、榨汁后观察、品尝。

2 结果与分析

2.1 田间观察

试验播种3 d后遇大雨，致使土壤紧实度增加，对出苗产生了一定影响，但自然农法因有覆盖，有机种植则因施用了有机肥，土质较为疏松，所以自然农法和有机栽培的出苗较好；常规栽培虽然出苗不理想，但在中后期生长较快。

2.2 单株指标及产量

由表2可知，与常规种植相比，有机种植的胡萝卜根长略有增加，单根重、直径稍低，紧实度相当；自然农法的胡萝卜单根重、根长、根直径、紧实度都较高，其中紧实度增加11.9%。有机种植、自然农法的产量分别较常规种植降低2.8%和9.8%。

2.3 β-胡萝卜素含量

从表2可以看出，与常规种植相比，有机种植、自然农法种植的胡萝卜中β-胡萝卜素含量分别增加了3.6%和36.1%，这与2017年同期在该农场进行的预试验结果基本一致。

2.4 食用性鉴定

试验结果表明，自然农法和有机种植的胡萝卜颜色鲜艳，肉质紧密，口感甜脆，无常见胡萝卜味，风味显著，适合鲜食或榨汁；常规种植的胡萝卜颜色浅淡，肉质较为松软，味淡，风味较差。

3 讨论与小结

3.1 讨 论

近年来，我国农产品生产能力稳步提高，食物供需基本平衡，居民营养状况显著改善，但仍存在结构性营养不足问题[6]。不同种植方式除了影响作物产量，也会影响作物品质。

按一般理解，有机种植或自然农法种植产量较低，试验中有机种植和自然农法种植胡萝卜产量降幅均不大，分别仅比常规种植低2.8%和9.8%，其原因可能在于以下几个方面。（1）试验地土壤有机质含量2.56%，属于中等水平；有机种植按照常规种植氮磷钾同等养分量施入了植物源有机肥，自然农法虽然没有施用肥料，但用碎草覆盖，两者均使土壤有较好的通透性和保水性，在出苗期遇暴雨的情况下出苗比常规种植好，而在生长期降雨较少的情况下，有较好的产量潜力。吴彬等[7]研究表明，与常规栽培相比，有机栽培能够提高土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量，改良酸性土壤，并显著提高土壤酶活性；沈茂华等[8]的研究显示，与常规栽培相比，有机栽培叶菜增产幅度可达57.1%～377.5%；刘洋等[9]研究表明，4 a有机栽培早稻和晚稻的产量分别只比常规栽培模式低3.0%和4.4%，2 a有机栽培早稻和晚稻的产量分别比常规栽培模式低8.0%和9.1% 。因为有机肥肥效缓慢，此次胡萝卜的生育期只有3个月左右，有机肥的持效性特点尚未发挥。（2）研究表明，与无覆盖水种相比，无覆盖旱种减产18.0%～27.6%，而覆草旱种仅减产1.9%～6.6%，说明覆草对产量的贡献显著[10]；秸秆还田能显著提高水稻产量和稻米中Fe、Zn等营养元素含量[11]；自然农法也具有一定的增产潜力[12]。（3）研究表明，土壤速效氮（硝态氮、铵态氮或碱解氮）在中性、微酸及微碱条件下有效性最高，当pH值低于6.0时，硝化速率明显下降，碱解氮也随土壤pH值下降呈直线下降[13-14]，试验地土壤pH值5.4，为酸性土壤，这可能是影响常规种植胡萝卜产量的因素之一。

表1 不同处理的主要技术措施

表2 不同栽培措施对胡萝卜产量及β-胡萝卜素的影响

研究表明，随着氮肥含量的增加，谷子β-胡萝卜素和叶黄素含量呈下降趋势；过量施用氮肥不利于小麦光合色素类胡萝卜素的形成；高氮水平下花针期花生类胡萝卜素含量呈先增后降趋势[15-16]；低磷肥处理可显著降低小麦中胡萝卜素含量；高磷肥、中等氮肥配合适宜的钾肥和有机肥施用可明显促进胡萝卜素的积累；有机肥的合理使用可以提高柚果实中的胡萝卜素含量[17-18]。欧洲议会2016年“有机农业与有机食品对人类健康的影响”的报告中指出：养分充足时，植物初级代谢旺盛；许多环境胁迫，如土壤养分、病原体、草食压力等都可能会影响植物的化学组分[19]。试验中有机种植和自然农法种植的胡萝卜中β-胡萝卜素含量更高，可能是因为植物源有机肥给作物补充了更全面的养分，自然农法虽然没有另外补充养分，但是土壤固有的养分平衡没有被打破，因此品质更好。也是由于没有施肥，作物生长速度更慢，自然农法种植的胡萝卜紧实度更高。常规种植只补充了氮磷钾，增快了作物的生长速度，但因为养分不全面导致胡萝卜品质下降，也就是所谓的“稀释效应”[6]。

3.2 小 结

对胡萝卜的研究大多集中在产品加工、胡萝卜素提取等加工工艺方面，栽培技术研究则集中在施肥与产量性状关系方面，栽培模式与产量和营养性状关系的研究尚未见报道。研究结果表明，与常规种植比较，无论是自然农法还是有机农业栽培措施，在产量降幅不大的情况下，均可提高胡萝卜中β-胡萝卜素的含量，而且口感良好，这是通过种植措施来改善农产品性状的重要技术措施，有潜在的健康价值和经济价值。

试验仅进行了产量和β-胡萝卜素的研究，对于不同栽培方式对胡萝卜微量元素及其他营养成分的影响有待进一步研究。