刘灿玉,樊继德,陆信娟,赵永强,张碧薇,杨峰

添加NBPT下氮肥减施对大蒜生长、产量及品质的影响

刘灿玉,樊继德,陆信娟,赵永强,张碧薇,杨峰*

江苏徐淮地区徐州农业科学研究所, 江苏 徐州 221121

为切实有效地减少大蒜氮肥施用量，提高增产增效，本试验研究氮肥减量与NBPT配施效果。试验共设置6个处理：不施N肥（CK1）、常规施N（CK2）、减N10%（T1）、减N20%（T2）、减N30%（T3）及减N40%（T4），其中T1~T4均与NBPT配施，NBPT用量为总N的0.5%，研究了NBPT和氮肥配施下，减施氮肥对大蒜生长、产量及品质的影响。结果表明，氮肥配施NBPT，大蒜各生长指标随氮肥减施基本呈先增后降的趋势，以T2处理较好，显著增加了单头鳞茎重和一级鳞茎比例，较CK2增产15.14%。添加NBPT减施氮肥有利于提高可溶性糖和大蒜素含量，纤维素含量随氮肥减施呈先降后增的趋势，硝酸盐含量呈先增后降的趋势，丙酮酸含量T3较CK2显著增加；各处理间Vc、可溶性蛋白含量无显著差异。采用隶属函数法对大蒜品质进行综合评价，综合品质排名T3>T4>T2>T1>CK2>CK1。综上，大蒜栽培可利用NBPT和氮肥配施的方式达到减氮增效的目的，目前蒜农经济收益以产量效益为主，因此，施氮量减施20%+0.5%NBPT为较优施肥方式，大蒜产量较高且品质较佳。

大蒜; NBPT; 氮肥减施; 产量; 品质

过量施用氮肥可造成肥料利用率降低，经济效益下降，并且长期施用可增加水体、大气污染和生态恶化的风险[1,2]。因此，施肥在注重产量的同时，也应兼顾环境和经济效益[3]。“十二五”期间，我国农业部明确了“一控两减三基本”的目标，大力推进化肥减量增效。已有研究表明，NBPT（正丁基硫代磷酰三胺）具有高效无毒、环境友好等特征，与尿素配施可延缓其水解速率，提高氮肥利用率，对蔬菜增产和养分增效具有积极作用，成为世界农业领域应用最广泛且已商业化的脲酶抑制剂[4-6]。德国通过立法，要求到2020年该国使用的所有尿素肥料需被掺入土壤或用脲酶抑制剂进行改良[7]。尿素中添加NBPT可降低高浓度氨对作物种子和幼苗的毒害，进而提高产量[8,9]。陈苇＆卢婉芳[10]认为，NBPT可改善中高氮水平下水稻生长，提高谷粒产量，减少氨挥发引起的环境污染。彭玉净等[11]亦认为，施用NBPT可减缓稻田尿素水解，显著降低氨挥发，且水稻产量和吸氮量有所提高。张文学等[12]研究发现，双季稻田中添加1%的NBPT，可将传统施氮量减少25%。

氮素是大蒜需求量最大的营养元素，通常是大蒜生产中的主要限制因子[13]。当前，为追求大蒜产量，盲目加大氮肥用量的现象较为普遍[14]，同时，根据传统施肥习惯，大蒜氮肥部分由尿素提供，尤其是返青期追肥全部由尿素提供，且因覆盖地膜，尿素只能撒施地表，施用于土壤中的尿素经过细菌脲酶的快速水解，超过50%的氮肥以氨挥发的方式流失[15]，降低了施用尿素的氮利用率，从而造成蒜农经济损失[6]。与此同时，氨挥发也可能对环境产生不利影响，据报道，2004年金乡大蒜产区地下水中硝态氮平均含量为34.67 mg/L，已超过了V类水硝酸盐（以N计）（mg/L）>30标准，对地下水产生严重污染[16]。如何切实有效地减少大蒜氮肥施用量，提高增产效果，降低其对环境的影响已成为亟需解决的问题。为此，前人探究了大蒜氮肥施用的最佳氮素形态和供应水平[14,16,17]。齐建建等[18]认为，施用控释掺混肥可提高大蒜产量和品质，达到增产节肥效果。于淑芳等[19]研究发现，80%习惯施肥养分用量时，高氮控释配方肥可明显增加产量和提高蒜头一级品率等。Kawakami EM等[20]认为，确保作物生产可持续性的一个核心方面是提高氮的利用效率，从而降低氮肥的施肥率仍可保持较高的产量。大量研究表明，尿素配施NBPT可有效延缓其水解过程，提高尿素的利用率，从而最大限度的提高作物产量，即减氮后的产量仍可达到推荐的尿素施用量水平[20-22]。本文研究添加NBPT条件下减施氮肥对大蒜生长、产量及品质的影响，以期为将来生产中的应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

供试三元复合肥（N:P2O5:K2O=15%:15%:15%）由湖北新洋丰肥业股份有限公司生产；尿素（N=46%）由阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司生产；硫酸钾（K2O≥51.0%）由国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司生产；过磷酸钙（P2O5≥12.0%）由湖北新洋丰肥业股份有限公司生产；脲酶抑制剂为NBPT，由泰安普天公司购置。

试验于徐州农科院试验示范基地进行。供试大蒜材料为‘徐蒜917’，供试土壤pH 6.28，有机质17.91 g/kg，全氮、有效磷（P2O5）、速效钾（K2O）含量分别为0.68、34.66、95.13 mg/kg。试验设6个处理：不施N肥（CK1）、常规施N（CK2）、减N10%（T1）、减N20%（T2）、减N30%（T3）、减N40%（T4）。其中，按照徐州当地施肥习惯，常规施肥方式（CK2）为整地前将750 kg/hm2的三元复合肥及300 kg/hm2尿素作为基肥一次性均匀撒施于田地，完毕后立即翻耕，返青期撒施225 kg/hm2尿素作为追肥，并立即浇灌适量水，即P、K肥由复合肥提供，且作为基肥一次性施入，而N肥由复合肥和尿素共同提供,，分基肥和追肥两次施入。本试验中CK1处理P、K肥分别由过磷酸钙和硫酸钾提供，作为基肥一次性施入，并且为确保T1~T4与CK2处理P、K肥的一致性，T1~T4处理组复合肥施入量与CK2相同，N肥的减施折算为所用尿素的减施，且施入方式同CK2，于此同时，T1~T4均与NBPT配合施用，NBPT用量为对应处理总N的0.5%，施入前将二者混合均匀，然后同时施入。每小区面积为30 m2，3次重复，随机区组排列，小区间用50 cm宽、40 cm高的垄加30 cm宽的行隔开，确保施肥后立即浇灌适量水且各小区单灌单排，其它管理均按常规方法进行。

1.2 测定项目与方法

根据《大蒜种质资源描述规范和数据标准》[23]调查大蒜农艺性状，即鳞茎膨大前期，调查大蒜从土壤表面基部至叶片最高处的自然高度为株高，大蒜植株垂直投影的最大宽度为株幅，最大叶片基部至叶尖的长度为叶长，最大叶片在展平情况下的最宽处之宽度为叶宽，自土壤表面至植株抽叶口处的距离为假茎高，地上假茎自土壤表面向上1/3处的最大直径为假茎粗，统计大蒜单株抽出并展开、长度大于2 cm的叶片数；于2018年5月21日收获大蒜鳞茎（蒜头），测定各处理小区产量和单蒜头鲜质量，并用游标卡尺测定鳞茎横径和纵径，统计一级鳞茎比例（%），即鳞茎横径大于5 cm的蒜头个数占小区收获蒜头总数的比例。

采用钼蓝比色法测定Vc含量[24]；采用苯腙法测定大蒜素含量[25]；采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量[26]；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[27]；纤维素含量的测定采用比色法[28]；丙酮酸含量的测定采用2,4-二硝基苯腙法[29]；硝酸盐含量的测定采用水杨酸法[27]。

1.3 数据处理

大蒜鳞茎综合品质评价采用模糊评价隶属函数法[30]，参考相关文献[29,30]、大蒜商品性价值标准[31]及食用特性，本研究确定了各指标的权重值，见表1。

分别采用Microsoft Excel 2003软件和DPS 7.5软件进行试验数据处理和处理间差异显著性检验（Duncan新复极差法）。

表1 大蒜品质各评价指标的权重系数

2 结果与分析

2.1 氮肥减施对大蒜生长特性的影响

表2显示，配施NBPT时，氮肥减施对大蒜各生长指标的影响基本呈先增后降的趋势，多表现为以T2处理较好，如T2处理的株幅、假茎高、叶长、叶宽及假茎粗分别较CK2显著高14.06%、8.50%、7.97%、9.35%和13.72%；施氮处理间株高和叶片数差异不显著。

表2 氮肥减施对大蒜生长特性的影响

注：在同列数据尾部标有相同小写字母表示不同处理之间差异不显著（<0.05），下同。

Note: Same small letters in a column mean no significant difference between treatments（<0.05）. The same as below.

2.2 氮肥减施对大蒜鳞茎性状及产量的影响

由表3可以看出，施用氮肥可显著提高大蒜单头鳞茎重、横径、一级鳞茎比例及产量。添加NBPT时，施氮处理组间各鳞茎性状指标随氮肥的减施基本呈先增后降的趋势，但仅T2单头鳞茎重、横径及一级鳞茎比例显著高于CK2，分别增加了13.83%、4.58%、11.89%，其它处理与CK2无显著差异，且T2产量显著高于CK2，增产约15.14%。此外，氮肥对大蒜鳞茎纵径影响差异不显著。

2.3 氮肥减施对大蒜鳞茎营养品质的影响

由表4可知，氮肥对大蒜鳞茎品质各指标影响不同。配施NBPT时，施氮处理间Vc、可溶性蛋白含量无显著性差异，可溶性糖和大蒜素含量随氮肥的减施呈递增趋势，以T4处理含量最高，分别较CK2显著增加了31.08%、15.13%，纤维素含量呈先降后增的趋势，以T2最低，较CK2显著降低了40.33%，而硝酸盐含量随氮肥的减施呈先增后降的趋势，T2、T3处理均显著高于CK2，丙酮酸含量仅T3显著高于CK2，其它处理与CK2无显著性差异。

表4 氮肥减施对大蒜鳞茎营养品质的影响

2.4 氮肥减施对大蒜鳞茎综合品质的影响

根据隶属函数模型建立方法，对大蒜品质指标数据进行标准化处理，并采用隶属函数法对大蒜品质进行综合评价，隶属函数值越大，排名越高，表示大蒜鳞茎综合品质越好。由表5可知，T3排名第一，大蒜鳞茎综合品质最好，T4仅次于T3，排名第二，T2排名第三，且施氮处理组大蒜鳞茎品质综合排名均高于CK1，CK1排名第6，品质最差。

表5 大蒜品质隶属函数评价结果

3 讨 论

目前，关于添加NBPT对作物产量效应的研究结果存在差异。Li等[32]认为，施用NBPT虽然可显著降低尿素氨挥发损失，但对冬小麦产量无显著影响。而刘垚和李光华[33]研究发现，NBPT可增加玉米单穗重、千粒重和穗粒重，进而增产3.14%~8.68%。鲁艳红等[34]研究认为，添加NBPT条件下，减氮20%仍可提高水稻产量。张文学等[12]认为，在同样产量目标下，添加1%的NBPT可节省25%的尿素。本研究中，减氮20%添加0.5%NBPT处理大蒜生长较好，显著增加了单头鳞茎重和一级鳞茎比例，较常规施肥处理产量显著增加，表明大蒜栽培上，尿素和NBPT配施可以达到减氮增效的目的，这可能是因为添加NBPT可延缓尿素水解，减少生长前期尿素氮养分的损失，延长尿素肥效，保证大蒜生长中后期土壤有效氮供应，进而达到节约氮肥和增产的目的[34]，但减氮30%后，产量开始呈下降趋势，表明保证大蒜产量的前提下添加NBPT，氮肥减施量存在一定的限度。

可溶性糖作为植物进行光合作用的产物，是评价蔬菜品质必不可少的营养指标[4]。本试验中，添加NBPT下减施氮肥可溶性糖含量显著增加，这可能是因为NBPT和氮肥配施下，大蒜长势较好，光合能力强，光合产物积累较多。纤维素作为植物细胞壁的主要成分之一，其含量的多少关系到植株细胞机械组织发达与否，是鉴定其品质好坏的重要指标。本研究中，添加NBPT条件下，减氮20%时大蒜鳞茎纤维素含量有所下降，这可能是由于该处理下鳞茎生物产量较高，导致的稀释效应，此结果尚需进一步研究。NBPT和氮肥配施未显著影响Vc含量，这与串丽敏等[4]的研究结果一致。已有研究发现，缺氮可导致植株蛋白质水平下降[35]，而添加NBPT对提高可溶性蛋白含量存在正效应，棉花叶片可溶性蛋白含量在添加NBPT条件下减氮15%与常规施氮无显著性差异[20]，本研究在大蒜上亦证实此结论。串丽敏等[4]认为，常规施氮下添加NBPT可控制硝酸盐在油菜体内的累积，但在本试验中，添加0.5%NBPT条件下，减氮20%、30%时大蒜鳞茎硝酸盐含量反而高于常规施氮，其原因有待于进一步探讨。含硫化合物是大蒜特有气味来源[36]，是衡量大蒜营养品质的重要指标[29]，且大蒜的食疗价值主要是大蒜素；丙酮酸作为一种重要的中间代谢物，可间接表示大蒜中有机硫化物含量的高低[37]。本研究中，添加NBPT条件下，减施氮肥未显著影响大蒜鳞茎丙酮酸和大蒜素含量，且大蒜素含量略有增加，表明配施NBPT有利于增加大蒜鳞茎大蒜素含量。许建等[30]认为，隶属函数可降低单一指标评价对作物综合品质的评价“失真”，且使用专家打分法确定主要品质权重系数更符合实际情况。本研究中，添加NBPT下减施氮肥大蒜鳞茎综合品质排名均高于常规施氮处理，表明NBPT和氮肥配施有利于提高大蒜鳞茎综合品质。

4 结 论

大蒜栽培利用NBPT和氮肥配施可达到减氮增效目的，一定范围内可提高大蒜长势，增加产量和提高鳞茎综合品质，且目前蒜农经济收益以产量效益为主，故以氮肥减施20%+0.5%NBPT为较优施肥方式，增加了单头鳞茎重和一级鳞茎比例，较常规施肥增产15.14%。

[1] Li LM, Zhu ZL, Wen QX,. Nitrogen in soils of China [J]. Developments in Plant & Soil Sciences, 1997,74:239-279

[2] 全智,秦红灵,李明德,等.氮肥优化减施对土壤氮磷累积及蔬菜产量品质的影响[J].水土保持学报,2011,25(3):103-107,112

[3] 易琼,张秀芝,何萍,等.氮肥减施对稻-麦轮作体系作物氮素吸收、利用和土壤氮素平衡的影响[J].植物营养与肥 料学报,2010,16(5):1069-1077

[4] 串丽敏,赵同科.脲酶抑制剂NBPT对油菜生长及品质的影响[J].水土保持学报,2012,26(5):268-271

[5] Sanz CA, Sánchez ML, García TL,. Gaseous emissions of N2O and NO and NO3- leaching from urea applied with urease and nitrification inhibitors to a maize () crop [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2012,149:64-73

[6] Cantarella H, Otto R, Soares JR,. Agronomic efficiency of NBPT as a urease inhibitor: A review [J]. Journal of Advanced Research, 2018,13:19-27

[7] Ramspacher A. Assessment of the global market for slow and controlled release, stabilized and water-soluble fertilizers. Presentaton at IFA strategic forum 2017 [C]. Paris: IFA-International Fertilizer Association, 2017

[8] Qi XL, Wu W, Shah F,. Ammonia volatilization from urea-application influenced germination and early seedling growth of dry direct-seeded rice [J]. The Scientific World Journal, 2012,2012:1-7

[9] Grant CA, Derksen DA, McLaren D,. Nitrogen fertilizer and urease inhibitor effects on canola seed quality in a one-pass seeding and fertilizing system [J]. Field Crop Research, 2011,121(2):201-208

[10] 陈苇,卢婉芳.稻田脲酶抑制剂对15N-尿素去向的影响[J].核农学报,1997,11(3):151-156

[11] 彭玉净,田玉华,尹斌.添加脲酶抑制剂NBPT对麦秆还田稻田氨挥发的影响[J].中国生态农业学报,2012,20(1):19-23

[12] 张文学,孙刚,何萍,等.双季稻田添加脲酶抑制剂NBPT氮肥的最高减量潜力研究[J].植物营养与肥料学报,2014(4):821-830

[13] 刘世琦,许莉,齐连东.大蒜生产关键技术问答[M].北京:中国农业出版社,2007

[14] 何舞,刘红耀,朱端卫,等.不同肥料施用对大蒜生长、品质和氮代谢的影响[J].华中农业大学学报,2009,28(2):179-182

[15] Cruchaga S, Artola E, Lasa B,. Short term physiological implications of NBPT application on the N metabolism of Pisum sativum and Spinacea oleracea [J]. Journal of Plant Physiology, 2011,168(4):330-336

[16] 张文君,刘兆辉,江丽华,等.氮素对大蒜产量影响和氮素供应目标值的研究[J].中国农学通报,2008,24(7):254-259

[17] 柏林,李大霞.不同用量氮肥对大蒜生长发育的影响[J].蔬菜,2015(1):30-33

[18] 齐建建,刘世琦,张自坤,等.控释掺混肥对大蒜鳞茎产量、品质和氮素利用率的影响[J].中国蔬菜,2009(8):42-47

[19] 于淑芳,杨力,崔荣宗,等.控释BB肥对大蒜生长发育及产量的影响[J].山东农业科学,2009(4):74-75

[20] Kawakami EM, Oosterhuis DM, Snider JL,. Physiological and yield responses of field-grown cotton to application of urea with the urease inhibitor NBPT and the nitrification inhibitor DCD [J]. European Journal of Agronomy, 2012,43:147-154

[21] Sanz-Cobena A, Misselbrook T, Camp V,. Effect of water addition and the urease inhibitor NBPT on the abatement of ammonia emission from surface applied urea [J]. Atmospheric Environment, 2011,45(8):1517-1524

[22] Mira AB, Cantarella H, Souza-Netto GJM,. Optimizing urease inhibitor usage to reduce ammonia emission following urea application over crop residues [J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2017,248:105-112

[23] 李锡香,朱德蔚.大蒜种质资源描述规范和数据标准[M].北京:中国农业出版社,2006:10-14

[24] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2006

[25] 张丽霞,张国强.大蒜素含量的测定方法研究[J].湖北农业科学,2009,48(3):713-714

[26] 王月福,于振文,李尚霞,等.氮素营养水平对冬小麦氮代谢关键酶活性变化和籽粒蛋白质含量的影响[J].作物学报,2002,28(6):743-748

[27] 赵世杰,史国安,董新纯.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业科学技术出版社,2002:84-85

[28] 牛森.作物品质分析[M].北京:农业出版社,1992:64-65

[29] 孔灵君,徐坤,王磊,等.氮硫互作对越冬大葱生长及品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2013,19(5):1272-1278

[30] 许建,贾凯,朱君芳,等.适宜的氮硫配施提高基质栽培大蒜鳞茎品质[J].农业工程学报,2017,33(4):203-208

[31] Moon W, Lee BY. Influence of short day treatment on the growth and levels endogenous growth substances in garlic plants (L.) [J]. Hanguk Wonye Hakhoe Chi Journal of the Korean Society for Horticultural Science, 1980:109-118

[32] Li Q,Yang A, Wang Z,. Effect of a new urease inhibitor on ammonia volatilization and nitrogen utilization in wheat in north and northwest China [J]. Field Crops Research, 2015,175:96-105

[33] 刘垚,李光华.脲酶抑制剂（NBPT）对玉米产量及农艺性状的影响[J].耕作与栽培,2016(6):48-49

[34] 鲁艳红,聂军,廖育林,等.氮素抑制剂对双季稻产量、氮素利用效率及土壤氮平衡的影响[J].植物营养与肥料学 报,2018(1):95-104

[35] Ding L, Wang K, Jiang G,Effects of nitrogen deficiency on photosynthetic traits of maize hybrids released in different years [J]. Annals of Botany, 2005,96:925-930

[36] Kodera Y, Suzuki A, Imada O,. Physical, chemical, and biological properties of S-allylcysteine, an amino acid derived from garlic [J]. Journal of agricultural and food chemistry, 2002,50(3):622-632

[37] Randle WM, Kopsell DA, Kopsell DE,. Field sampling short-day onions for bulb pungency [J]. Hort Technology, 1998,8(3):329-332

Effects of Nitrogen Fertilizer Reduction on Garlic Growth, Yield and Quality with NBPT Addition

LIU Can-yu, FAN Ji-de, LU Xin-juan, ZHAO Yong-qiang, ZHANG Bi-wei, YANG Feng*

221121,

In order to effectively reduce the application amount of nitrogen fertilizer in garlic and increase yield and synergism, this experiment studied the effect of nitrogen fertilizer reduction and NBPT combination application, a total of 6 treatments were set up: no N control (CK1), conventional N control (CK2), reduction of N 10% (T1), N 20% (T2), N 30% (T3), 40% (T4). Among them, T1~T4 were applied with the NBPT, and the NBPT dosage was 0.5% of the total N. The effects of nitrogenous fertilizer reduction on growth, yield and quality of garlic under NBPT and nitrogenous fertilizer application were studied. The results showed that nitrogenous fertilizer with NBPT, the growth index of garlic showed a trend of increasing first and then decreasing with the decrease of nitrogenous fertilizer, and the proportion of per bulb weight and primary bulb were significantly increased by T2 treatment, which increased by 15.14% compared with CK2. In addition, when NBPT was added, reducing nitrogen fertilizer was beneficial to increase soluble sugar and Allicin content. Cellulose content decreased first and then increased with the decrease of nitrogen fertilizer, while nitrate content increased first and then decreased, and the pyruvate content increased significantly in T3 compared to in CK2. There was no significant difference in Vc and soluble protein content among the treatments. The comprehensive quality of garlic bulbs was evaluated by the membership function method and ranked: T3>T4>T2>T1>CK2>CK1. In garlic cultivation, the combination of NBPT and nitrogen fertilizer can increase efficiency with the reducing nitrogen, at present, the economic benefit of garlic farmer is mainly based on garlic yield, the application of nitrogen reduction by 20% plus 0.5% NBPT is a better method, and garlic yield is higher and quality is better.

Garlic; NBPT; nitrogen reduction; yield; quality

S633.4

A

1000-2324(2020)03-0398-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2020.03.002

2019-02-14

2019-04-08

现代农业-重点及面上项目:大蒜良繁体系建立及配套高效栽培技术研究与应用(BE2017304);国家特色蔬菜产业技术体系(CARS-24-A-07);金龙湖“紧缺型高层次人才引进计划”

刘灿玉(1988-),女,博士,助理研究员,主要从事蔬菜栽培生理与育种. E-mail:liucanyu@126.com

Author for correspondence. E-mail:xz-yangfeng@163.com