基于全程營養解決方案防治大蒜連作障礙問題的研究

侯文通王慶菊劉振香陳劍秋，3*

（1金正大生態工程集團股份有限公司，山東臨沭 276700；2養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，山東臨沭 276700；3農業農村部植物營養與新型肥料創制重點實驗室，山東臨沭 276700）

山東省金鄉縣是我國著名的“大蒜之鄉”，全縣5.3萬hm2（80萬畝）耕地，大蒜種植面積常年保持在4萬hm2（60萬畝）以上，平均種植時間為20～25 a。以金鄉為中心，向周邊輻射的縣區大蒜種植面積高達13.3萬hm2（200萬畝）（劉素慧，2011）。大蒜經濟效益高，蒜農舍得投入。為了實現更高產，蒜農在化肥用量上逐漸增加，這種方法在最初幾年內確實取得了一定的效果。但是，隨著種植年限的增加，單一靠增施化肥不僅不能有效增加大蒜產量；相反，產量有不斷下降的趨勢。

研究發現15～20 a的長期連作對大蒜生長有抑制作用（尉輝，2011），連作15～20 a后，連作障礙明顯，造成土壤微生物種群結構的失調（Berendsen et al.，2012；Qiu et al.，2014），土壤酶活性下降甚至失活（劉素慧 等，2010）。大蒜連作障礙極易導致生長中病害的發生，如葉枯病和根腐病等（張博，2008）。另外，大量使用化肥會使土壤含鹽量增加，加劇土壤次生鹽漬化的發生，導致根系吸水吸肥和攝取養分的能力下降（王玫和張紅，2018；尹彥舒等，2018）。發生連作障礙的地塊，具體表現為：年后大蒜返青處于旺盛生長期，特別是第2次澆水后，蒜苗開始出現黃化死苗問題，蒜薹拔過之后，黃化速度加快，有些地塊蒜苗甚至直接撲倒在地，蒜頭未能足夠膨大植株就已早衰死亡，根系無活力，極易拔出，減產嚴重。

已有許多緩解大蒜連作障礙的探索。王立河等（2015）通過平衡營養的方法，在習慣施肥的基礎上添加微量元素或者腐植酸類有機肥，對于緩解大蒜連作障礙有顯著效果；張夢琦等（2017）使用根際促生菌DD3，對大蒜根腐病病原真菌ACCC37402和大蒜葉枯病病原真菌D14011-1具有45%的抑菌率，達到增產目的；根際促生菌配合使用生物有機肥或者復合微生物菌劑對改善大蒜苗期生長狀況、促進根系發育、減輕重茬病害、增加大蒜產量有顯著的作用（王桂華 等，2010；楊曉輝和李峰，2013）。金誠謙等（2008）對大蒜播種鱗芽朝向對大蒜產量的影響也進行了研究。但大蒜連作障礙是大蒜本身營養問題以及土壤問題綜合所致，從施肥角度兼顧平衡營養，生物有機肥防病可能表現更優秀的效果。本試驗根據金鄉當地土壤問題以及大蒜本身需求特點，試圖采用全程施肥即大蒜全程營養解決方案，肥料投入種類包含大蒜專用控釋肥、高塔硝硫基肥、微生物菌肥、水溶肥、葉面肥等，比習慣用肥N、P、K總投入量減少24.0%～33.8%，從而達到預防大蒜黃苗早衰、緩解連作障礙和增產增收的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗土壤

試驗于2017年9月至2018年5月在山東省金鄉縣羊山鎮鹿灣村進行，大蒜已連作25 a且連作問題嚴重。該地塊屬于砂質潮土，土壤養分狀況為：有機質含量0.98%，堿解氮80 mg·kg-1，有效磷31.6 mg·kg-1，速效鉀 202.5 mg·kg-1，pH 為 8.5。

1.2 供試肥料和蒜種

大蒜全程營養解決方案中涉及的產品均由金正大生態工程集團股份有限公司生產，習慣施肥為金鄉縣市場主流大蒜施肥產品。蒜種為農戶自留種，為金鄉白皮大蒜。

1.3 試驗設計

試驗共設3個施肥方案。全程營養解決方案，基肥：親土1號大蒜專用控釋肥（N-P2O5-K2O為 18-8-20）100 kg·（667 m2）-1， 生 物 有 機 肥80 kg·（667 m2）-1，撒施后翻耕。追肥：① 4月初，高塔硝硫基肥（N-P2O5-K2O為21-7-13）15 kg·（667 m2）-1，益菌優根液體微生物菌劑 2.5 L·（667 m2）-1，隨水沖施；② 4月中旬，克堿活土水溶肥（N-P2O5-K2O 為 12-8-40）5 kg·（667 m2）-1， 隨水沖施。葉面肥：大蒜剛返青噴施富朗抗春寒葉面肥1次，用量60 mL·（667 m2）-1；4月上中旬噴施富朗生物能葉面肥2次，每次60 mL·（667 m2）-1。習慣施肥1，基肥：硫酸鉀復合肥（N-P2O5-K2O為17-17-17）150 kg·（667 m2）-1，生物有機肥40 kg·（667 m2）-1，撒施后翻耕。追肥：4月初，硝基肥（N-P2O5-K2O 為 15-5-20）20 kg·（667 m2）-1，隨水沖施。習慣施肥2，基肥：控釋肥（N-P2O5-K2O為 16-10-20）160 kg·（667 m2）-1，撒施后翻耕；無追肥。習慣施肥1和2基本涵蓋了當地大蒜施肥習慣，其他管理措施均一致。試驗地共0.1 hm2（1.5畝），每個處理334 m2。各施肥方案有效N、P、K投入量以及肥料投入成本見表1。

表1 不同施肥方案有效N、P、K投入量及肥料投入成本 667 m2

1.4 測定項目與方法

分別在越冬期（12月1日）、返青期（翌年3月1日）、蒜薹伸長期（4月1日），隨機破壞性連續選取10株大蒜苗，測定大蒜株高（從莖盤到葉片最高位置）、莖粗（莖盤位置）、葉長（最上部完全展開葉）、葉寬（最上部完全展開葉中間位置）和根系數量（長度＞1 cm的新鮮根系）。蒜薹收獲時測定抽薹率以及蒜薹產量：隨機測定連續50株大蒜的有效抽薹數，計算抽薹率，每個處理3次重復；每個處理全部收獲測定蒜薹產量。蒜頭收獲時測定倒伏率以及蒜頭產量：隨機選擇連續的50株大蒜測定倒伏率，每個處理3次重復；每個處理全部收獲測定蒜頭產量。蒜薹收獲時隨機選擇連續的50株大蒜調查葉枯病發病率，蒜頭收獲時隨機選擇連續的50株大蒜調查根腐病發病率，每個處理3次重復。

1.5 數據處理

數據采用Excel 2010軟件進行分析，采用DPS統計軟件進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施肥方案對大蒜地上部長勢及根系的影響

由圖1可知，越冬期和返青期，不同施肥方案對大蒜株高的影響不顯著；蒜薹伸長期，全程營養解決方案的大蒜株高顯著高于習慣施肥1，與習慣施肥2差異不顯著。越冬期，不同施肥方案對大蒜莖粗的影響不顯著；返青期，全程營養解決方案和習慣施肥2的大蒜莖粗顯著高于習慣施肥1；蒜薹伸長期，全程營養解決方案的大蒜莖粗顯著高于習慣施肥1和習慣施肥2。越冬期，不同施肥方案對大蒜葉長的影響不顯著；返青期，全程營養解決方案和習慣施肥2的大蒜葉長顯著高于習慣施肥1；蒜薹伸長期，全程營養解決方案的大蒜葉長顯著高于習慣施肥1，與習慣施肥2差異不顯著。越冬期，不同施肥方案對大蒜葉寬的影響不顯著；返青期和蒜薹伸長期，全程營養解決方案的大蒜葉寬顯著高于習慣施肥1和習慣施肥2。不同施肥方案對大蒜根系數量影響較大，越冬期、返青期和蒜薹伸長期，全程營養解決方案的大蒜根系數量均顯著高于習慣施肥1和習慣施肥2。

圖1 不同施肥方案對大蒜長勢及根系的影響

2.2 不同施肥方案對大蒜倒伏率及抽薹率的影響

由圖2可知，不同施肥方案對大蒜倒伏率和蒜薹抽薹率有顯著影響。全程營養解決方案的大蒜倒伏率為50%，比習慣施肥1和習慣施肥2均顯著降低30個百分點。全程營養解決方案的蒜薹抽薹率為58%，比習慣施肥1和習慣施肥2分別顯著提高26個百分點和23個百分點。抽薹率和倒伏率呈現負相關關系，即抽薹率高則倒伏率降低。

圖2 不同施肥方案對大蒜倒伏率及蒜薹抽薹率的影響

2.3 不同施肥方案對大蒜病害發生的影響

葉枯病和根腐病分別是大蒜上典型的地上部和地下部病害。由表2可知，全程營養解決方案顯著降低了葉枯病和根腐病的發病率：全程營養解決方案的葉枯病發病率為31.9%，較習慣施肥1和習慣施肥2分別降低了21.7個百分點和35.8個百分點；根腐病發病率為8.9%，較習慣施肥1和習慣施肥2分別降低了14.7個百分點和18.8個百分點。

表2 不同施肥方案對大蒜葉枯病和根腐病發病率的影響

2.4 不同施肥方案對大蒜產量的影響

全程營養解決方案的蒜薹每667 m2產量為192 kg，較習慣施肥1（88 kg）和習慣施肥2（77 kg）分別增產118.18%和148.28%；蒜頭每667 m2產量為1 537 kg，較習慣施肥1（1 321 kg）和習慣施肥2（1 347 kg）分別增產16.35%和14.11%。

2.5 不同施肥方案的經濟效益分析

由表3可知，全程營養解決方案由于蒜薹和蒜頭產量的增加，帶來了較高的經濟效益。雖然投入成本增加，但全程營養解決方案最終實現凈收入2 735元·（667 m2）-1，分別比習慣施肥1和習慣施肥2每667 m2增收581元和495元。

表3 不同施肥方案的經濟效益分析元·（667 m2）-1

3 討論

大蒜通過蒜種進行繁殖，播種后主要通過蒜瓣里的營養完成前期的生長；隨著蒜苗的生長，蒜瓣營養逐漸消耗完，此時根系已經比較發達，開始大量吸收土壤中的營養維持大蒜生長（楊鳳娟 等，2006），營養是否充足、根系數量多少直接影響著大蒜后期長勢以及是否早衰。本試驗結果表明，不同施肥方案對于越冬期的大蒜地上部，包括株高、莖粗、葉寬和葉長沒有顯著影響，這符合大蒜前期主要靠蒜種獲取營養的規律。雖然地上部無顯著影響，但是根系卻出現顯著變化。全程營養解決方案的根系數量顯著多于2種習慣施肥，這主要與底肥中生物有機肥的添加有關。土壤檢測結果表明，該地塊有機質為9.8 g·kg-1，嚴重偏低，不利于作物根系的生長，添加有機肥對于改善土壤環境有積極效果，同時肥料中含有微生物（枯草芽孢桿菌），改善了土壤微生物環境（邱莉萍 等，2004；劉素慧 等，2010；孫權 等，2010），因此根系自然優于習慣施肥。

隨著天氣轉熱，大蒜返青進入快速生長期，此時營養主要靠根系獲取，根系數量決定了大蒜的長勢。返青期和蒜薹伸長期全程營養解決方案的根系數量均顯著多于2種習慣施肥。因為根系的差異以及施肥的差異，地上部也產生了較大變化。返青期，全程營養解決方案在莖粗、葉長和葉寬等指標上顯著優于習慣施肥1，同時葉寬也顯著優于習慣施肥2。蒜薹伸長期，全程營養解決方案在株高、莖粗、葉長和葉寬等指標上顯著優于習慣施肥1，在莖粗和葉寬等指標上也顯著優于習慣施肥2。全程營養解決方案和習慣施肥2的大蒜長勢優于習慣施肥1，主要是因為選擇控釋肥作為底肥（齊建建等，2009）。因為大蒜生長前期對營養需求少，后期需求多，習慣施肥1使用復合肥作為底肥，即使用量較大，但流失較多（趙營 等，2015；侯紅乾 等，2018），不能滿足后期大蒜營養需求量，因此后期長勢弱于全程營養解決方案和習慣施肥2；相反，全程營養解決方案和習慣施肥2使用控釋肥，減少了前期營養的流失，滿足了后期需求，因此長勢要好。大蒜生長不僅要營養供應充足，與生存環境也有很大關系。全程營養解決方案采用有機肥無機肥相結合，既滿足營養需求又能改善根系生存環境，從而達到根系好、長勢好的目的。本試驗結果表明，全程營養解決方案的大蒜葉枯病發病率低，這主要得益于大蒜長勢好、根系旺盛，抗病能力增強。另外，生物有機肥的添加，在改善土壤結構的同時，增加了有益微生物的數量，從而降低了根腐病發病的數量（張夢琦 等，2017）。

大蒜株型細高，后期主要通過中間抽生的蒜薹支撐大蒜站立。本試驗中，抽薹率和倒伏率呈現負相關關系，即抽薹率高則倒伏率降低。蒜薹生長除了大量元素的營養供應外，對微量元素也有較大需求（王應君和王淑珍，2007），全程營養解決方案通過3次葉面肥的噴施，及時有效地補充了微量元素的缺乏，促進了蒜薹的生長，從而減輕了大蒜倒伏現象。營養全面且充分，是全程營養解決方案蒜薹產量高的原因。倒伏減少，葉部病害減少，光合面積增加，營養生長良好；根系發達，根部病害少，可以更多、時間更長地吸收營養，是全程營養解決方案大蒜不早衰，產量高于習慣施肥的原因。

4 結論

綜合以上結果可以得出，全程營養解決方案雖然比當地習慣施肥每667 m2多投入100～160元，但可以有效促進大蒜生長、減少病害的發生，從而提高大蒜的產量，最終實現每667 m2增收495～581元。所以該全程營養解決方案可以實現增產增收，適宜在山東金鄉地區進行推廣。