灌水及施肥对沙葱生长、产量和品质的影响

张莹莹,马利利,李正鹏,刘万杰,蒋福祯*

(1.青海大学农林科学院，青海 西宁 810016；2.省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室,青海大学,青海 西宁 810016)

合理施肥是作物提高产量，改善品质的重要措施之一。而在农业生产中，单施化肥会造成养分单一，供肥不平衡，此外，虽然有机肥含有作物生长发育所需的的有机物质[1-2]，但肥效长，养分含量低，不足以满足作物对养分的需求[3]。车艳朋等[4]研究发现，施入适量生物炭可以促进大豆的生长发育。有机无机肥的配施，对土壤中的氮、磷和钾等养分的平衡和作物产量提高方面有一定的作用。顾巍巍等[5]研究不同有机和无机氮量配施中发现，有机无机肥配施能显著提高水稻产量，当有机氮占总氮的比例为30%时水稻产量最高。生物炭常与有机肥配合施用，有机肥提供作物生长的养分，生物炭调节土壤化学性质和物理性质，使养分有利于作物吸收，两者配施对土壤养分和作物生长均有较好的效果[6]。乔志刚等[7]研究发现，化肥配施生物炭后，水稻产量有所增加，并且提高了氮肥的养分利用率。姜玲玲等[8]研究表明，有机无机配施能显著提高番茄产量，改善品质，且二者配施的年限越长，效果越明显。沙葱(Alliummongolicum)是多年生植物[9]，具有抗旱、抗寒、适应性强、易于栽培等特性[10]，叶中含有赖氨酸(Lys)，色氨酸(Trp)，谷氨酸(Glu)等多种氨基酸，以及多种微量元素和矿质营养[11]。对于沙葱而言，地上部的生长是关键，虽然沙葱耐瘠薄能力较强，但由于一年内可以多次刈割，对养分的需求量也较大，合理的灌水是增加产量的基础，充足的肥料对沙葱的生长也十分重要[12]。

综上可知，前人研究以有机无机配比，生物炭和有机肥配比对作物生长的影响为主，而综合考虑有机无机肥及生物炭的配施对作物生长的研究较少。鉴于此，本研究以沙葱为试验材料，在日光温室条件下，通过人工栽培试验，探讨不同灌水量、复合肥、生物炭和有机肥对沙葱生长特性及产量和品质的影响，为沙葱栽培提供理论依据及技术参考。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

本试验在青海省西宁市城北区莫家庄青海大学农林科学院的日光温室内开展，该地区气候冷凉，海拔2 290 m，属高原大陆性半干旱气候。年平均气温5.9 ℃，年平均日照时数2 748 h；年均降水367.5 mm；年均蒸发量为1 729.8 mm。

1.2 试验材料

试验所用沙葱种子购买自甘肃省民勤县，选取大小均匀、饱满的种子作为供试材料，其千粒重3.5019 g，净度98%，贮藏一年的种子。所需复合肥(N ∶P2O5∶K2O =15∶15∶15≥40%)和有机肥(有机质≥45%，N+P2O5+K2O≥5%)由青海大学农林科学院土壤肥料研究所提供，生物炭为玉米秸秆。供试沙土容重为1.6 g/cm3，碱解氮为20.00 mg/kg，速效磷为6.30 mg/kg，速效钾42.00 mg/kg，有机质含量为2.82 g/kg。灌溉用水为自来水。

1.3 试验设计

本试验采用L9(34)正交试验设计，设灌水量、复合肥、生物炭和有机肥四个因素，各因素设3个水平，其中灌水量(A)为0.4Ep、0.6Ep、0.8Ep；复合肥(B)用量为0、375、750 kg/hm2；生物炭(C)用量为0、5、10 t/hm2；有机肥用量为0、3、6 kg/hm2，共9个处理(表1)。每个处理3次重复，共27个小区，小区按随机区组排列，小区面积为2 m×0.3 m，小区之间用砖分隔。于2020年4月中旬播种，以穴播方式播种，穴距为10 cm。第一茬于2020年8月3日收割，之后每35 d刈割一次，每次刈割后，结合灌水，每小区追施磷酸二氢钾73 g(45 kg/hm2)，灌水采用棚内地埋式渗灌系统，灌水周期为7 d。

表1 正交试验因素水平Tab.1 Factor level of orthogonal test

灌水量以棚内20 cm蒸发皿的蒸发量为参照计算灌水量，公式如下：

W=Kcp×A×Ep

式中：W为小区灌水量；Kcp为蒸发皿系数；A为小区面积；Ep两次灌水期内累积蒸发量。

1.4 测定项目及方法

生长指标测定：在每次刈割时，称取各个小区叶鲜重，再将叶鲜重烘干，称取叶干重，各小区叶鲜重、叶干重除以小区穴数得出各小区每簇沙葱的叶鲜重和叶干重。选取生长均匀的植株5簇，测定株高，用烘干法测定根鲜重和干重。

可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝法[13]测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法[14]测定；氨基酸含量利用德国SyKam公司生产的S433D氨基酸分析仪[15]测定。

1.5 数据处理与分析

用Excel 2016和SPSS 23.0进行数据处理和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对沙葱植株叶片鲜重和干重的影响

由图1可知，在四次刈割中，沙葱叶片的鲜重、干重呈先增加后降低的趋势。说明随着刈割次数的增加，其沙葱叶鲜重和干重减少，即刈割对沙葱的再生有一定的抑制作用。在第一茬中，处理A3B3C2D1的叶鲜重和干重显著高于其他处理(P<0.05)；在第二茬中，处理A3B3C2D1叶鲜重也显著高于其他处理(P<0.05)，而在叶干重中处理A3B3C2D1与处理A2B2C3D1有显著差异(P<0.05)，与其他处理无显著差异；在第三茬中，处理A3B3C2D1叶鲜重和干重高于处理A1B1C1D1、A1B2C2D2和A2B2C3D1(P<0.05)；第四茬中叶鲜重和干重在各处理间无显著差异。其中，在前三茬中，每茬中处理A3B3C2D1的叶鲜重和干重达到最大值，鲜重分别为2.45、3.29、2.01 g，干重为0.17、0.17、0.16 g。

图1 不同处理对沙葱叶鲜重、干重的影响Fig.1 Effects of different treatments on fresh weight and dry weight of Allium mongolicum leaves

2.2 不同处理对沙葱植株根鲜重和干重的影响

由图2可知，随着刈割次数的增加，沙葱根鲜重和干重呈逐渐增加的趋势。在第一茬中，处理A3B1C3D2，A3B2C1D3，A3B3C2D1根鲜重显著高于其他处理(P<0.05)，且三者间无显著差异(P>0.05)，根干重处理A3B3C2D1显著高于其他处理，且最大值为0.43 g；在第二茬的根鲜重和根干重中，处理A3B1C3D2、A3B2C1D3、A3B3C2D1显著高于其他处理(P<0.05)，且三者间无显著差异；在第三茬中，处理A3B3C2D1根鲜重显著高于处理A1B1C1D1(P<0.05)，而与其他处理无显著差异，处理A3B3C2D1根干重显著高于其他处理(P<0.05)；在第四茬中，处理A3B2C2D3和A3B3C2D1根鲜重和根干重显著高于处理A1B1C1D1、A1B2C2D2、A3B3C3D3、A2B1C2D3、A2B2C3D1和A2B1C3D2(P<0.05)，与处理A3B1C3D2无显著差异。

图2 不同处理对沙葱根鲜重、干重的影响Fig.2 Effects of different treatments on fresh weight and dry weight of Allium mongolicum root

2.3 不同处理对沙葱株高的影响

株高是构成产量的重要因素，对沙葱株高进行极差分析如表2。由表可知，各因素对沙葱株高影响的主次顺序为灌水量>复合肥>生物炭>有机肥。由表3方差分析可知，灌水量对沙葱株高的影响极显著(P<0.01)，复合肥对沙葱株高的影响显著(P<0.05)，生物炭和有机肥对株高影响不显著，这进一步说明水分和复合肥对沙葱的生长具有重要作用。

表2 株高极差分析Tab.2 Range analysis of plant height

表3 株高方差分析Tab.3 Variance analysis of plant height

2.4 不同处理对产量的影响

由表4中R值得出，各因素对沙葱产量影响的主次顺序为灌水量>复合肥>生物炭>有机肥，在本试验条件下，最佳的试验组合是A3B3C2D1，即灌水量是0.8Ep，复合肥用量为750 kg/hm2，生物炭用量为5 t/hm2，有机肥用量为0。沙葱的产量主要是叶的产量，随着灌水量的增加，产量也随之增加，灌水量水平为0.8Ep时的产量比0.4Ep时高出3倍左右，这说明，水分对沙葱的产量影响最大。随着复合肥用量的增加，其产量增加。生物炭用量为5 t/hm2时，对沙葱的产量增加有一定的促进作用。由表5方差分析可知，灌水量对沙葱产量的影响极显著(P<0.01)，复合肥对沙葱产量的影响显著(P<0.05)。

表4 产量极差分析结果Tab.4 Range analysis of yield

表5 产量方差分析Tab.5 Variance analysis of yield

2.5 不同处理对沙葱品质的影响

品质对蔬菜来说是一个重要指标，在保证高产的同时，高品质同样重要。可溶性蛋白质含量代表其作物抗旱性，可溶性糖含量会影响蔬菜的口感，此外沙葱中的氨基酸含量较高，因此，本研究以这三项指标评价沙葱品质。以各处理中三项指标的含量均值计算(表6)，为兼顾三项指标，运用排队评分法确定最优水肥组合[16]。以可溶性蛋白质含量为例，处理1可溶性蛋白质含量最高，为6.78，计10分，处理3可溶性蛋白质含量最低，为5.86，计1分，其他处理通过差值比例记分，指标得分情况见表7。

表6 各处理品质测定结果Tab.6 Quality test of each treatment

由表7可知，在9个试验处理中，处理4得分最高，表明该处理沙葱品质最佳。对其得分做极差分析，选出试验中品质最佳的处理组合，结果见表8。由表可知，各因素主次顺序为生物炭>灌水量>有机肥>复合肥，组合为A3B1C2D2，即当灌水量为0.8Ep，复合肥为0，生物炭为5 t/hm2和有机肥为3 t/hm2时得分最高，即沙葱的品质在该水平下最佳。

表7 排队评分结果Tab.7 Results of queuing scoring

表8 因素得分极差分析结果Tab.8 Range analysis of factors score

3 讨论与结论

沙葱是沙、旱生植物，其生长对水分敏感程度较高。苗春乐等[17]研究发现，刈割对沙葱叶的再生具有一定的抑制作用，本试验中也得到相似结论，随着刈割次数的增加，其沙葱叶鲜重和干重呈先增加后降低的趋势，但根鲜重和干重随着刈割次数的增加呈逐渐增加的趋势。邱进强等[18]在进行沙葱栽培技术研究中发现，沙葱人工栽培中施肥和灌水对沙葱生长及产量具有重要作用。本试验研究结果也表明，在一定范围内，随着灌水量的增加，株高增加，经济产量也增加。当土壤中添加生物炭，生物炭对作物的根系生长效果明显[19-20]；应金耀等[22]研究发现生物炭和有机肥配合施用，能改善土壤肥力性状，从而促进青菜生长。另外有研究表明生物炭还明显提高了作物的产量和品质，促进有机物质的转化与积累[21]。本试验中，在测定沙葱可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量和氨基酸含量发现，生物炭对品质的影响较为突出，且可促进产量增加。

本研究表明，在四次刈割中，沙葱叶鲜重、干重呈先增加后降低的趋势；根鲜重、干重呈逐渐增加的趋势；在一定的范围内，灌水量的增加有利于沙葱地上部的生长，促进株高的增加；沙葱产量与灌水量和复合肥密切相关，处理A3B3C2D1产量最大，为4 453.98 kg/hm2，即灌水量为0.8Ep，复合肥用量为750 kg/hm2，生物炭用量为5 t/hm2，有机肥用量为0；通过排队评分法分析得出，生物炭对品质的影响最大，在灌水量为0.8Ep，复合肥为0，生物炭为5 t/hm2和有机肥为3 t/hm2时得分最高，即品质最佳。本试验未对沙葱产量和品质进行综合分析，关于综合考虑沙葱产量和品质方面有待于进一步研究。