氮硫配施对青蒜大蒜素含量和品质的影响

张雨萌 程智慧 王曦奥 李夏夏 张思语 高京草

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

大蒜具有较高的保健价值，其主要功能成分是含硫有机化合物大蒜素。提高大蒜素含量是优质大蒜生产、加工和消费的迫切需求（张涛，2012）。在完整未受损大蒜里并不含有大蒜素，而是含硫化合物蒜氨酸，只有当大蒜受到机械破损后，蒜酶被激活并催化分解蒜氨酸形成大蒜素（康雅，2010）。蒜氨酸是一种易溶于水，不溶于有机物的独特非蛋白类含硫氨基酸（王德振 等，2019）。大蒜是需氮和需硫较多的蔬菜，氮素和硫素对青蒜（蒜苗）生长有重要作用，单独施氮肥对蒜苗生长促进作用显著，适当水平的氮不仅有利于大蒜地上部分的快速生长和地下鳞茎的发育，而且有利于氨基酸的积累和全氮含量的提高，但高氮素处理的蒜苗生长会出现早衰现象；单独施硫肥时，随着硫浓度升高可促进叶片和鳞茎蒜氨酸的合成（Bloem et al.，2005），而硫元素缺乏或过量也会影响大蒜碳水化合物代谢和某些酶类的合成（陈能煜 等，2000；王越，2014）。还有研究表明，在氮硫配施时，随着二者浓度的升高，大蒜幼苗的株高、茎粗、生物量及分配、根系活力等均呈先上升后下降的趋势（许建 等，2016）。所以，合理施用氮肥硫肥对蒜苗的生长至关重要。前人的研究主要集中在氮硫互作对大蒜生长及代谢的影响，对大蒜素含量的影响研究甚少。本试验在秋播露地蒜苗越冬前叶面喷施不同浓度的氮和硫，在处理后不同时期采收蒜苗，测定大蒜素、蒜氨酸等营养品质指标，分析氮硫互作对蒜苗品质的影响并筛选适宜配比，为优质蒜苗生产提供氮硫施肥的理论和技术依据。

1 材料与方法

试验于2018 年9—12 月在陕西省杨凌示范区西北农林科技大学杨凌综合试验示范站进行。前茬为大蒜，夏季深翻晒垡，播种前旋地整地，旋地前每667 m施撒三元复合肥（N-P-K 为17-17-17）50 kg、生物有机肥400 kg 作基肥，平畦栽培，畦长4 m，宽4 m。供试品种为陕西大蒜主栽品种G025（陕西早年引种并长期繁殖栽培的苍山大蒜），试验大蒜于2018 年9 月1 日播种，每畦种植10 行，株距10 cm。蒜苗4～5 叶期（11 月26 日）实施叶面喷施氮、硫处理。

1.1 试验设计

试验采用双因素随机区组设计，双因素分别为氮素、硫素，氮素由硝酸钠（NaNO）提供，设450、650、850 mg·L（分别记作N1、N2、N3）3 个浓度水平；硫素由硫酸钠（NaSO）提供，设100、300、500 mg·L（分别记作S1、S2、S3）3个浓度水平，共9 个组合处理，以喷清水为对照。每处理小区长4 m，宽4 m，喷施处理时各小区用泡沫板隔离，每处理3 次重复。蒜苗4～5 叶期叶面喷施1 次，每次喷施至溶液附着叶面并且叶面上溶液可以自然滴下，平均每株喷施约14 mL。分别于喷施后10 d 和20 d 采收冬蒜苗，测定生长指标及叶片和假茎中大蒜素、蒜氨酸、硫元素、可溶性蛋白、可溶性糖的含量。

1.2 测定指标与方法

每小区随机取10 株，用直尺分别测定株高、叶长、假茎长，用数显游标卡尺测量假茎粗和叶宽（李锡香和朱德蔚，2006）。

采用高效液相法（HPLC）测定大蒜素含量，色谱柱型号为Diamonsil C18（2）5 μ（150 mm ×4.6 mm）；流动相：乙腈∶水=70∶30；流速：1.0 mL·min；柱温：30 ℃；柱压：50 Mpa；检测波长：220 nm；进样体积：10 μL。研磨打浆后取0.5 g 加8 mL 无水乙醇，95 ℃恒温水浴30 min，离心10 min，取1 mL 上清，过0.22 μm 有机滤膜于1.5 mL 棕色进样瓶中进行测定（张民 等，2009；刘莹，2014；赵勇强，2018）。

采用高效液相（HPLC）微波灭酶法测定蒜氨酸含量，参考前人方法（王晓明和陈坚，2003；常军民 等，2004；赵荣梅 等，2008；张民 等，2009）筛选优化测定条件。色谱柱型号为Diamonsil C18（2）5 μ（150 mm × 4.6 mm）；流动相∶甲醇∶水=5∶95；流速：0.8 mL·min；柱温：30 ℃；柱压：50 Mpa；检测波长：214 nm；进样体积：10 μL。蒜苗假茎与叶片中火微波灭酶2 min后研磨打浆，取0.3 g 加1.8 mL 水，离心10 min，取1 mL 上清，过0.22 μm 水系滤膜于1.5 mL 棕色进样瓶中进行测定。

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICPAES）测定硫元素含量（蒋天成，2007）。

采用考马斯亮蓝G-250 方法测定可溶性蛋白含量（李合生，2000；周振和周能，2011）。

采用蒽铜比色法测定可溶性糖含量（李合生，2000；张胜珍和马艳芝，2009）。

1.3 数据处理与统计分析方法

利用Excel 软件整理数据和做表，用SPSS 17和Statistix 8.1 软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 氮硫组合处理对蒜苗生长的影响

氮硫互作对处理后10 d 蒜苗株高的影响表现为同一个氮水平，随着硫浓度的升高株高呈先下降后上升的趋势，组合N3S3 株高最大，较对照高10.0%；N2S3 叶长最长，较对照高5.8%；N2S3 假茎长最大，高于对照25.6%。氮硫组合处理后10 d，不同浓度氮处理对叶宽、假茎粗有极显著影响；不同浓度硫处理对株高、叶长有极显著影响，对叶宽、假茎粗有显著影响；氮硫互作对株高有显著影响，对叶宽、假茎粗有极显著影响（表1）。

表1 不同氮硫组合处理后10 d 蒜苗生长情况

不同氮硫组合处理后20 d 蒜苗生长情况见表2。组合N1S3 株高最大，较对照高13.5%；对叶长的影响表现在N1、N2 水平下随着硫浓度升高叶长呈增加趋势，在N3 水平下随着硫浓度升高叶长呈下降趋势；组合N2S2 假茎粗最大，高于对照10.2%；假茎长表现为对照与处理间没有显著性差异。氮硫组合处理后20 d，氮水平对蒜苗株高、叶长、假茎粗有极显著影响；氮硫互作对叶长有显著影响，对株高和假茎粗有极显著影响。

表2 不同氮硫组合处理后20 d 蒜苗生长情况

2.2 氮硫组合处理对蒜苗营养品质的影响

不同氮硫组合处理后10 d，叶片中大蒜素含量较高的组合是N1S3 和N2S1，分别比对照高71.4%和64.3%；假茎中大蒜素含量较高的组合是N2S1，比对照高23.8%；N1S2 叶片中蒜氨酸含量较高，比对照高189.3%；N1S3 假茎中蒜氨酸含量较高，比对照高182.1%；N3S2 叶片和假茎中硫元素含量均较低，N3S3 叶片和假茎中硫元素含量均较高。组合N1S2 和N3S2 叶片中可溶性蛋白含量较高，分别较对照高91.2%和88.2%，N2S1 假茎中可溶性蛋白含量最高，较对照高41.2%；N2S1叶片中可溶性糖含量最高，较对照高19.1%，N2S3假茎中可溶性糖含量最高，较对照高67.0%；假茎中可溶性糖含量普遍高于叶片。氮硫组合处理后10 d，氮和硫浓度及氮硫互作对叶片和假茎中大蒜素、蒜氨酸、硫、可溶性蛋白含量有显著或极显著影响。氮和硫浓度及氮硫互作对叶片中可溶性糖含量无显著影响，对假茎中可溶性糖含量有极显著影响（表3）。

表3 不同氮硫组合处理后10 d 蒜苗营养品质

由表4 可以看出，不同氮硫组合处理后20 d，组合N1S2 叶片和假茎中大蒜素含量最高，分别比对照高164.7%和100.0%；组合N1S1 叶片中蒜氨酸含量最高，较对照高108.5%，组合N3S1 假茎中蒜氨酸含量最高，较对照高102.2%；组合N1S3 叶片中硫含量最高，较对照高16.0%，组合N1S2 假茎中硫含量最高，较对照高11.8%。组合N3S1 假茎中可溶性蛋白含量最高，较对照高35.7%；N3S3叶片和假茎中可溶性糖含量均较高，分别比对照高54.9%和56.2%。氮硫组合处理后20 d，除了氮浓度对叶片中大蒜素含量无显著影响外，氮、硫处理和氮硫互作对叶片和假茎中大蒜素、蒜氨酸、硫、可溶性蛋白和可溶性糖含量有极显著影响。

表4 不同氮硫组合处理后20 d 蒜苗营养品质

3 讨论与结论

硫元素与氮元素的同化途径相似且相互协调，两途径间有显著的交互作用，一个元素供给水平的变化会影响另一元素的同化（张翔 等，1997；孔灵君 等，2013；许建 等，2016）。施氮可以有效提高植物对肥料的利用率，但大剂量的氮会导致硫的缺乏（Jamal et al.，2010），氮硫之间既存在相互促进，又有水平过高时相互抑制的作用（周杰 等，2012）。合理增加施氮量可增加植株丙酮酸含量（Randle，2000；Freeman &Mossadeghi，2010）。施用氮肥和硫肥可以提高玉米籽粒蛋白和氨基酸含量，在高氮条件下施硫也可以明显改善籽粒营养品质（谢瑞芝 等，2003），同时提升小麦光合同化能力、同化干物质能力和籽粒产量（王丽 等，2016），但过量氮硫肥反而会导致小麦蛋白及各组分含量降低（蒿呈龙，2014）。氮硫互作对大葱产量和品质也有显著影响（孔灵君 等，2014），随着氮硫水平提高，大葱硫化物含量显著增加，综合品质明显改善（孔灵君 等，2013）。氮硫互作对大蒜株高、茎粗、植株干鲜质量等都有不同促进效果，对叶绿素含量及根系活力也有显著性影响；随着氮、硫互作浓度的升高，大蒜幼苗的株高、茎粗、生物量分配及根系活力等均呈先上升后下降的趋势（许建 等，2016，2017）。前人试验表明氮硫互作对多种作物的生长都有显著性影响。

本试验结果表明，氮素、硫素、氮硫互作对处理后10 d 和20 d 蒜苗生长及大蒜素、蒜氨酸、硫、可溶性蛋白和可溶性糖含量等营养品质有显著性影响。处理后20 d 蒜苗大蒜素、蒜氨酸含量高于处理后10 d，低氮（450 mg·L）与中硫（300 mg·L）组合可显著提高叶片和假茎大蒜素含量，高氮（850 mg·L）与低硫（100 mg·L）组合或低氮（450 mg·L）与低硫（100 mg·L）组合可显著提高蒜氨酸含量。这一结果可为蒜苗生产中氮硫营养管理提供理论依据和技术指导。