楊錄良 齊廣平

摘要：在微壟膜下滴灌種植方式下設(shè)置不同施肥比例與灌水定額試驗組合，對蒜苗生長、產(chǎn)量和品質(zhì)指標進行定量監(jiān)測。結(jié)果表明，施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理的假莖粗12.36 mm，單株鮮重41.43 g;折合產(chǎn)量最高，為46 094.40 kg/hm2。施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量900 m3/ hm2處理的WUE最大，達46.05 kg/m3。綜合產(chǎn)量、品質(zhì)等評價指標，推薦應(yīng)用施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2的灌溉施肥制度。

關(guān)鍵詞：水肥耦合;蒜苗;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號：S143.7;S633.9? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1001-1463（2018）12-0003-05

我國水資源總量豐富，占全球水資源總量的6%，但是由于存在人口基數(shù)大、地域廣闊、區(qū)域氣候條件復(fù)雜等情況，造成我國人均水資源占有量少、水旱災(zāi)害頻繁、水資源時空分布不均等現(xiàn)狀[1 ]。農(nóng)業(yè)用水占到總用水量的65%左右，屬于絕對的用水大戶，但農(nóng)業(yè)灌溉用水過程中存在超定額灌溉、灌水方式落后、灌溉制度不配套等現(xiàn)象，水資源利用效率不高[2 ]。我國每年生產(chǎn)和消費的化肥量超過4 500萬 t，而全國氮肥利用率僅有30%，灌溉和施肥缺乏系統(tǒng)性，水肥資源利用率低下[3 ]。

水肥耦合效應(yīng)在我國的研究應(yīng)用起步較早，在20世紀90年代就研究了滴灌條件下水肥耦合對棉花、冬小麥、夏玉米等作物生長和產(chǎn)量的影響，并和常規(guī)技術(shù)進行了對比分析，證明其具有明顯的節(jié)水節(jié)肥增產(chǎn)效應(yīng)[4 - 5 ]，近年來，水肥耦合通過結(jié)合覆膜、起壟等農(nóng)藝措施在不同作物上展開了大量的研究，研究領(lǐng)域也逐漸拓展到蔬菜、紫花苜蓿、楸樹、甜瓜等[6 - 9 ]，并在作物生理特性、營養(yǎng)元素分配、土壤微生物活性以及產(chǎn)量和品質(zhì)等多方面的綜合效應(yīng)進行了分析評價，均取得了良好的效果。在氮、磷、鉀施肥配比和灌溉制度方面，葉林等[10 ]在設(shè)施栽培條件下對薄皮甜瓜各營養(yǎng)元素優(yōu)化施肥配比進行了定量化研究，提出當?shù)?、磷、鉀施用比例?∶1∶1時，甜瓜產(chǎn)量取得最大值;劉金龍等[11 ]在滴灌水肥一體化條件下，利用主成分分析法對玉米產(chǎn)量、品質(zhì)都取得最佳值時的施肥配比進行了研究，提出氮磷鉀最優(yōu)比例為1∶0.48∶0.40。

大蒜在我國種植已有2000多年的歷史[12 - 13 ]。在蒜苗需肥方面，郭會平等[14 ]通過不同配比營養(yǎng)液對青蒜苗生長及生理等影響進行了研究，提出了不同大量元素和微量元素混合的無土栽培方法;李賀等[15 ]、劉景凱等[16 ]對微量元素鎘、硅對蒜苗的脅迫響應(yīng)進行了試驗研究。但對于水肥耦合及施肥制度在蒜苗上的應(yīng)用研究鮮有報道。我們在景泰川蒜苗主產(chǎn)區(qū)，通過設(shè)置不同的施肥比例與灌水定額相互耦合下，對蒜苗生長、產(chǎn)量和品質(zhì)指標進行定量監(jiān)測研究，以期提出適合本地區(qū)的氮、磷、鉀合理施肥比例及節(jié)水灌溉制度相耦合的灌溉施肥制度，提高灌溉水利用效率及水肥生產(chǎn)效率。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗區(qū)概況

試驗于2017年3 — 7月在甘肅省景泰川生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗示范基地進行。北緯35° 48′ 44.75″，東經(jīng)105° 53′ 12.21″，海拔1 861 m，屬于溫帶大陸性氣候，氣候溫和，四季分明。多年平均氣溫12.7 ℃，最高氣溫42.0 ℃，最低氣溫-21.8 ℃。多年平均降水量570.2 mm，年最大降水量1 088.1 mm，年最小降水量220.3 mm。無霜期198 d，平均大氣濕度45%，日照時數(shù)3 028 h?！?0 ℃的積溫3 145 ℃;> 0 ℃的積溫3 550 ℃。最大凍土層深115 cm。試驗區(qū)以砂土和砂壤土為主，表層土壤平均容重1.35 g/cm3，田間持水量為23.8%。耕層土壤含堿解氮92.0 mg/kg、有效磷13.8 mg/kg、速效鉀125.4 mg/kg、有機質(zhì)25 g/kg。試驗區(qū)土壤質(zhì)地組分如表1所示。

1.2? ?供試材料

供試氮肥為尿素（含 N 46%），中國石油天然氣股份有限公司生產(chǎn);磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O5≥12%），云南云天化國際化工股份有限公司生產(chǎn); 鉀肥為農(nóng)用硫酸鉀（含 K2O≥51%），國投新疆布羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司生產(chǎn)，指示蒜苗品種為金蒜 3 號。

1.3? ?試驗設(shè)計

設(shè)置灌水量和施肥量兩因素正交組合試驗，共計6個處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積16 m2。設(shè)計方案如表2所示。采用微壟膜下滴灌種植方式，按行距10～15 cm、株距3～5 cm于3月20日播種，預(yù)計6月10日收獲，全生育期80 d。春播前施入充分腐熟的有機肥75 000 kg/hm2、尿素300 kg/hm2、普通過磷酸鈣750 kg/hm2、硫酸鉀225 kg/hm2。灌水量設(shè)2個處理，每次分別灌150 m3/hm2和225 m3/hm2 ，灌溉6次，灌水周期根據(jù)天氣變化為7～10 d。生育期施肥3次，分別在幼苗期、五葉期和始薹期，各生育期施肥比例見表3。

1.4? ?測定項目

1.4.1? ? 土壤含水率? ? ?用土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)連續(xù)測定0～120 cm，每20 cm 為1層的土壤含水率動態(tài)，并采用取土烘干稱重法對其測定的含水率進行校正，觀測點布置在距離植株20 cm處。

1.4.2? ? 生長指標? ? ?在蒜苗關(guān)鍵生育期分別對其生長指標進行測定，主要包括株高、假莖長、假莖粗、單株鮮重。在每小區(qū)隨機選擇20株蒜苗，用鋼卷尺、游標卡尺等對其生長指標進行測量，隨后挖取帶回實驗室測其鮮重。

1.4.3? ? 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素? ? ?在成熟期，每小區(qū)在壟上隨機選擇長1 m的壟面收獲，每個處理至少3次重復(fù)，用電子天平測其重量，根據(jù)小區(qū)的壟面總長度進行產(chǎn)量換算。將鮮樣帶回實驗室置于108 ℃烘箱中殺青30 min，后將溫度調(diào)節(jié)至80 ℃烘干至衡重，測其干物質(zhì)重，并利用下式計算灌溉水生產(chǎn)效率：

WUE=Ym / Im

其中WUE為灌溉水生產(chǎn)效率（kg/m3）;Ym為蒜苗實測產(chǎn)量（kg/hm2）;Im為灌溉定額（m3/hm2）。

1.4.4? ? 品質(zhì)指標? ? ?在成熟期，每個小區(qū)隨機選擇10株蒜苗鮮樣帶回實驗室，按不同試驗設(shè)計分類處理，用苯酚法測定其可溶性糖含量，用滴定法測定維生素C的含量，考馬斯亮藍染色法測定可溶性蛋白質(zhì)的含量，光度分析法測定氨基酸總量。

1.5? ?數(shù)據(jù)處理及計算方法

數(shù)據(jù)利用excel繪圖，采用DPS軟件進行顯著性分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同處理下的水分垂直分布

從滴灌蒜苗在不同處理下幼苗期、五葉期及始薹期3個特征生育期灌水前的土壤含水量垂直分布（圖1）可以看出，各次灌水之前的土壤含水率受前次灌水量和作物生長雙重作用的影響，基本上灌水上限較大的處理在下次灌溉前土壤含水率較高。幼苗期，80 cm以上土壤中處理T4、處理T5、處理T6含水率保持較高水平，其次為處理T3 > 處理T2 > 處理T1，說明在蒜苗生長前期耗水量相差不大，該時期的土壤含水率主要受土壤蒸發(fā)和灌水定額的影響。五葉期，80 cm以上的土層中，處理T6的土壤含水率最高，這可能與蒜苗快速生長期的耗水有關(guān)。始薹期總體規(guī)律與五葉期類似，但土壤含水率整體較五葉期小。各時期土壤含水率在40 cm深處出現(xiàn)最小值，這是因為該層為蒜苗主要根系活動區(qū)，其生理活動消耗大量的水分，但是表層（0～20 cm）處土壤含水率較高，這可能是由于間作表層土壤水分橫向運移補了充一定的水分。

2.2? ?不同處理對蒜苗生長指標的影響

從表3可知，各處理株高均表現(xiàn)出較為明顯的差異，其中處理T2，即中氮中磷高鉀、高灌水量處理對蒜苗的增高具有明顯的促進作用，株高最矮的是處理T6，較處理T2降低11.2%?？梢娝饷缰旮叩脑鲩L對水肥的反應(yīng)較為敏感，灌溉定額和施肥配比對其能產(chǎn)生較大的影響，較小的灌溉定額對其生長會產(chǎn)生明顯的抑制作用。但過度施肥不僅不能促進蒜苗生長，反而造成養(yǎng)分浪費，水肥生產(chǎn)效率不高。處理T2的假莖粗12.36 mm、假莖長9.2 cm和單株鮮重41.43 g，均表現(xiàn)較為突出，說明在適宜的種植密度下，對蒜苗灌溉施肥進行合理優(yōu)化有利于提高其生長指標，為后期收獲產(chǎn)量和經(jīng)濟效益奠定基礎(chǔ)。因此，單從生長指標來看，應(yīng)用處理T2灌溉施肥制度對促進蒜苗生長和提高水肥生產(chǎn)效率會起到積極作用。

2.3? ? 不同處理對產(chǎn)量和WUE的影響

從表4可以看出，不同灌溉定額和施肥制度對蒜苗的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均有一定的影響，折合產(chǎn)量最高的是處理T2，達到46 094.40 kg/hm2;其次是處理T1（高水肥投入），為41 449.35 kg/ hm2，比產(chǎn)量最高的處理T2減產(chǎn)10.1%。水分生產(chǎn)效率（WUE）處理T1僅為29.12 kg/m3，處理T2達34.14 kg/m3，可見高水肥處理不能顯著提高產(chǎn)量，甚至?xí)档彤a(chǎn)量，水分生產(chǎn)效率也不高。折合產(chǎn)量最低的是低水且氮肥較少的處理T6，僅為29 300.40 kg/hm2，比處理T2減產(chǎn)57.3%。水分生產(chǎn)效率最高的處理是處理T5，達46.05 kg/m3，折合產(chǎn)量為39 305.40 kg/hm2，比處理T2減產(chǎn)14.7%，不利于提高蒜苗單位面積產(chǎn)出和經(jīng)濟效益的提高，綜合不同處理下蒜苗株高、單株鮮重等生長指標，推薦處理T2作為該地區(qū)蒜苗種植的灌溉施肥制度，不僅有利于提高產(chǎn)量，而且有利于提高水肥生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟效益。

2.4? ?不同處理對蒜苗品質(zhì)的影響

由表5可以看出，不同處理對蒜苗品質(zhì)的影響較大，特別是在低定額灌水量下，各品質(zhì)指標總體較高。在施肥總量相同的條件下，處理T1和處理T4各品質(zhì)指標差異較大。可溶性糖含量處理T1僅為1.36%，而處理T4則達到了2.29%，后者較前者增大68.4%;維生素C含量也表現(xiàn)出與可溶性糖含量相同的規(guī)律，處理T1和處理T4維生素C含量分別為32.1 mg/100 g、36.7 mg/100 g，處理T4比處理T1提高14.3%;可溶性蛋白含量和氨基酸總量處理T4比處理T1分別提高71.1%和13.9%。即在相同施肥處理下，不同灌溉定額對不同品質(zhì)指標的影響并不相同，其中維生素C含量和可溶性蛋白含量表現(xiàn)最為敏感，可溶性糖含量和氨基酸總量次之。其他處理之間也具有相同的規(guī)律。

在相同灌水量下，不同施肥處理對蒜苗各品質(zhì)指標的影響也較大?？扇苄蕴呛恳来螢樘幚鞹4 > 處理T5 > 處理T6，說明多施氮肥有助于提高蒜苗可溶性糖的含量，處理T4比處理T6則提高64.8%，可見多施氮肥優(yōu)化蒜苗品質(zhì)的效果明顯。維生素C含量、可溶性蛋白含量及氨基酸總量的規(guī)律和可溶性糖含量相同，可見氮肥對提高蒜苗品質(zhì)至關(guān)重要。處理T6為磷肥施用較多，但各處理的蒜苗品質(zhì)指標均不高，說明磷肥對提高蒜苗品質(zhì)的作用較為有限，這可能與當?shù)赝寥乐辛缀枯^為豐富有關(guān)。綜合各水肥耦合處理，整體上大水大肥的處理在提高蒜苗各品質(zhì)指標方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。其次為處理T5，即高水中肥。處理T5和處理T6除了可溶性蛋白含量前者比后者增加23.2%外，其余各指標均差異不大，說明試驗區(qū)在一定程度上可以使用處理T5的灌溉施肥制度，既能減少化肥的使用量，也能保證蒜苗品質(zhì)指標不產(chǎn)生嚴重的下降。

3? ?小結(jié)與討論

通過對不同水肥耦合處理下蒜苗生長和綜合產(chǎn)量指標的監(jiān)測和分析，表明土壤水分受灌溉和騰發(fā)雙重作用的影響，在不同處理下，灌溉和施肥對蒜苗生長均有一定的影響，特別是在關(guān)鍵生育期，適宜的水分和養(yǎng)分條件對促進蒜苗生長和光合干物質(zhì)的積累和分配運移具有顯著的影響。株高、假莖粗、假莖長、單株鮮重是蒜苗地上生物量積累和營養(yǎng)體分布的指標，也是決定蒜苗終產(chǎn)量的重要指標。在施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/ hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理下，株高、假莖粗、假莖長、單株鮮重等生長指標均優(yōu)于其他處理?？梢姾侠頊p控化肥施用量配合合理高效的灌溉水量和灌溉方法，不僅能夠減少化肥的使用量，而且有助于蒜苗干物質(zhì)的積累。

通過對蒜苗終產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的測定發(fā)現(xiàn)，不同處理對產(chǎn)量影響較大，特別是在低定額灌溉條件下影響尤為突出，利用滴灌結(jié)合等比例施肥泵等水肥一體化設(shè)備，能做到在節(jié)水條件下提高肥料的利用率。試驗表明，在蒜苗生長期，氮素和磷素對其影響較大，并且這兩種元素具有一定的交互作用，在1 350 m3/hm2的灌水定額配合優(yōu)選施肥制度下，不僅能提高產(chǎn)量，還在水分利用效率（WUE）、經(jīng)濟效益以及其他生長指標均表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。其中施N 300 kg/ hm2、P2O5 225 kg/ hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理的折合產(chǎn)量最高，為46 094.40 kg/hm2。

蒜苗品質(zhì)對水肥較為敏感。在相同施肥處理下，不同灌溉定額對不同的品質(zhì)指標的影響并不相同，其中維生素C含量和可溶性蛋白含量表現(xiàn)最為敏感，可溶性糖含量和氨基酸總量表現(xiàn)次之，其他處理之間也具有相同的規(guī)律。在相同灌水量處理下，不同施肥處理對蒜苗各品質(zhì)指標的影響也較大，多施氮肥有助于提高蒜苗可溶性糖的含量。綜合產(chǎn)量、品質(zhì)等評價指標，推薦使用施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量1 350 m3/hm2處理，有利于增加產(chǎn)量和效益，促進綠色生態(tài)灌區(qū)建設(shè)和蒜苗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。試驗區(qū)在一定程度上可以使用施N 300 kg/hm2、P2O5 225 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2+灌水量900 m3/hm2的灌溉施肥制度，既能減少化肥的使用量，也能保證蒜苗其品質(zhì)指標不產(chǎn)生嚴重的下降。

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（本文責(zé)編：楊? ? ?杰）