陈震 王丽雪 高俊杰 刘中良 闫伟强 谷端银 秦华伟

摘要：为研究酰胺态氮、铵态氮及硝态氮3种氮素形态配比对基质栽培韭菜产量、品质和矿质元素含量的影响，在等量氮素的前提下设置11个处理，即酰胺态氮、铵态氮、硝态氮配施比例分别为0-0-0（CK1）、100%-0-0（CK2）、0-100%-0（T1）、0-0-100%（T2）、50%-10%-40%（T3）、50%-20%-30%（T4）、50%-30%-20%（T5）、50%-40%-10%（T6）、50%-50%-0（T7）、50%-0-50%（T8）、0-50%-50%（T9）。结果表明，T3处理的韭菜春季产量最高（9 578.26 kg/667 m2），较CK2增产5.67%;T4处理的韭菜秋季产量最高（4 370.47 kg/667 m2），相较于CK2增产14.84%。韭菜叶片中维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、大蒜素的含量均随着铵态氮配施比例的增加呈现先升高后降低的趋势，硝酸盐含量则随铵态氮配施比例的增加呈现逐渐降低的趋势，T4处理下韭菜的综合品质较好。T1处理（100%铵态氮）下韭菜植株中全磷含量最高，T4处理的全氮、全钾等矿质元素含量最高;T4处理的氮肥偏生产力和农学效率最高。综上，适宜的氮素形态配施比例能够改善基质栽培韭菜的品质，提高产量和氮肥农学效率，促进矿质元素的吸收，且以T4处理效果最优。

关键词：氮素形态;韭菜;产量;品质;矿质元素

中图分类号：S633.306   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）02-0097-05

收稿日期：2021-04-15

基金项目：山东省现代农业产业体系蔬菜创新团队土壤与肥料岗位专家项目（编号：SDAIT-05-09）。

作者简介：陈 震（1990—），男，山东曲阜人，硕士，助理农艺师，主要从事设施蔬菜无土栽培生理研究，E-mail：chenzhen990@163.com;共同第一作者：王丽雪（1997—），女，山东聊城人，硕士，主要从事蔬菜栽培生理研究，E-mail：2024069664@qq.com。

通信作者：高俊杰，博士，研究员，主要从事蔬菜栽培生理研究。E-mail：sdau0525@foxmail.com。

氮素在植物生长发育过程中起着重要的调节作用，是参与合成植物蛋白质、核酸、氨基酸和叶绿素等代谢产物的重要矿质元素之一[1]。土壤中可被植物直接吸收的无机氮素形态主要为硝态氮（NO-3-N）和铵态氮（NH+4-N），而生产实践中人们常用酰胺态氮[（NH2）2CO-N、尿素等]作为外援氮素施用来降低成本。由于植物对不同形态氮素的吸收利用形式不同，外界氮素形态的含量和组成会密切影响植物的生长发育及产量、品质等的形成[2]。贺晓辉等的研究表明，在施氮总量相同的情况下，不同的氮素施用比例对烟叶内在化学品质产生影响[3];裴文梅等研究发现，不同硝铵比处理能够显著影响甘草的药用成分含量[4];卢颖琳等的研究表明，不同形态氮素显著影响番茄幼苗对微量营养元素的吸收[5]。董海荣等研究发现，混合态氮素营养对于棉花根系和叶片中可溶性蛋白的合成具有十分重要的作用[6]。郭传友等的研究表明，在彩椒的苗期和发棵期混施铵态氮和硝态氮能够促进植株对氮素的吸收和利用[7]。

韭菜原产于中国，作为蔬菜被栽培已有3 000多年的历史[8]。传统的土壤栽培韭菜容易受到韭蛆、蓟马、灰霉病、疫病等病虫害的危害，生产者为保障种植收益往往过量施用化肥、农药[9]，而采用无土栽培方式种植韭菜则具有病虫害少、产量高、净菜率高、种植场地灵活等优点[10]。臧金波的研究表明，水培和沙培韭菜的根系活力、分蘖数及挥发性芳香物质含量明显高于土壤栽培，且硝酸盐含量明显降低[11];王利英等研究发现，使用蛭石草炭栽培韭菜与土壤栽培相比产量提高，硝酸盐含量降低[12]。有机生态型无土栽培可以有效降低投资成本，缓解环境污染压力[13]，符合农业绿色发展理念。

本研究在前期研究筛选出的韭菜优质高产有机基质配方下[14]，以实际生产中常用的酰胺态氮为基础，按不同比例配施硝态氮和铵态氮，以探究不同氮素形态配比对韭菜生长发育和产量品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试韭菜品种为平韭四号，稻壳、菌渣、牛粪在使用前均进行渥堆腐熟处理，处理期为3个月。腐熟完成后按菌渣、稻壳、牛粪、河沙体积比为 3 ∶3 ∶1 ∶1 混合均匀，制成栽培基质，基质理化性状为：容重0.61 g/cm3，总孔隙度68.75%，pH值8.51，持水能力197.92%。

1.2 试验设计

试验于泰安市农业科学研究院蔬菜试验基地开展。2019年4月8日直播育苗，9月2日移栽至塑料大棚，定植于栽培槽中，栽培槽宽1.2 m，长 3.1 m，深20 cm，槽距40 cm，槽内填充已制作完成的栽培基质。韭菜定植行距为25 cm，每穴10株，穴距为15 cm，韭菜苗移栽前统一剪根去梢，留根长3 cm，留梢长8 cm，不同处理以叶片与叶鞘交接处为准，按相同深度栽平栽实。移栽当年不收获，于次年2月底收割清理残株，3月初施入肥料。每茬韭菜长至35～40 cm时进行收割，全年共收割5次，春季2次，秋季3次，每收割1次追1次肥，4月8日收割第1次。

韭菜目标产量按10 t/667 m2计算，总施肥量为：氮肥36.9 kg/667 m2，P2O5 8.5 kg/667 m2，K2O 31.3 kg/667 m2[15]，磷肥、鉀肥分别由过磷酸钙和硫酸钾提供，氮肥以实际生产中常用的酰胺态氮（尿素）为基础，按不同比例配施硝态氮（硝酸钙）和铵态氮（碳酸氢铵），试验设计如表1所示，共设置3次重复，各重复内处理采用随机排列。

1.3 测定项目及方法

春季分别于2020年4月8日、5月11日和6月8日收割测产，秋季分别于9月30日和12月9日收割测产。产量由各小区产量换算得到。按以下公式计算氮肥偏生产力、氮肥农学效率：氮肥偏生产力=施氮区产量/氮肥施用量;氮肥农学效率=（施氮区产量-不施氮产量）/氮肥施用量。

于各处理间随机取样，截取植株相同部位测定品质，采用蒽酮比色法[16]测定可溶性糖含量，采用2，6-二氯酚靛酚比色法[17]測定维生素C含量，游离氨基酸含量采用茚三酮显色法[16]测定，硝酸盐含量采用水杨酸比色法[18]测定。随机选取各处理间完整植株，分离地上部和地下部，分别进行烘干、研磨、过筛，采用凯氏定氮法测定植株全氮含量，采用钼锑抗比色法测定植株全磷含量，采用火焰光度法测定植株全钾含量。

1.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2012、SPSS 24.0软件进行整理分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮素形态配比对韭菜产量的影响

由图1可知，将酰胺态氮半量（T7）或全量（T2）替换为硝态氮不能起到增产的作用。适宜配比的酰胺态氮、铵态氮和硝态氮混施（T3、T4）则有助于韭菜增产;而增加铵态氮肥施用比例（T1、T5、T6、T7、T9处理）会导致产量会降低，当只施用铵态氮肥时（T1）产量下降最多（P<0.05）。T3、T4处理的韭菜春季产量较高，其中最高的是T3处理（9 578.26 kg/667 m2），较CK1处理增产23.33%，较CK2处理增产5.67%;其次是T4处理（9 558.09 kg/667 m2），较CK1处理增产23.07%，较CK2处理增产5.45%;T1处理产量较CK2下降7.86%。

由图2可知，不同处理下秋季基质韭菜的产量与春季呈现相同趋势。T3和T4处理韭菜的秋季产量较高，产量最高的是T4处理（4 370.47 kg/667 m2），相较于CK1增产65.44%，相较于CK2增产14.84%，其次是T3处理（4 343.57 kg/667 m2），相较于CK1增产64.42%，相较于CK2增产14.13%。T1处理产量较CK2减产17.31%。

2.2 不同氮素形态配比对韭菜品质的影响

由图3可知，不同氮素形态适宜配比能够提高韭菜品质。韭菜叶片中维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、大蒜素的含量随着铵态氮配施比例的增加均呈现先升高后降低的趋势（T2～T7处理），硝酸盐含量则随铵态氮配施比例的增加呈现先降低后升高的趋势。

由图3-A可知，T5处理的韭菜叶片中维生素C含量最高（1.34 mg/g），比CK1增加28.85%，比CK2增加5.51%，与T4、T3处理差异不显著。由图3-B可知，韭菜叶片中可溶性糖含量由高到低依次为3种氮素形态配比处理（T4、T3、T5、T6处理）、2种氮素形态配比处理（T8、T9、T7处理）和单一氮素形态处理（CK2、T1、T2处理），其中T4处理韭菜叶片中可溶性糖含量最高（19.47 mg/g），比CK1增加149.30%，比CK2增加108.46%。

由图3-C可知，铵态氮肥的加入有助于提高韭菜叶片中可溶性蛋白含量。当铵态氮肥配施比例在10%～40%时提升效果显著，其中T4处理的韭菜叶片中可溶性蛋白含量最高（1.47 mg/g），相较于CK1增加48.48%，相较于CK2提高40%。

由图3-D可知，T4处理的韭菜叶片游离氨基酸含量最高（1.24 mg/g），其次是T3和T5处理，2种氮素形态配比的处理之间未达到显著差异。

由图3-E可知，叶片中硝酸盐含量随硝态氮配施比例的减小而先降低后升高（T2～T7处理），韭菜叶片中硝酸盐含量最高的为T2处理（0.63 mg/g），含量最低的为T1处理（0.50 mg/g）。

由图3-F可知，T4处理的韭菜叶片大蒜素含量最高（0.33%），显著高于其他处理，相较于CK1处理增加了65%，比CK2处理提高了50%。

2.3 不同氮素形态配比对韭菜矿质元素含量的影响

由表2可知，适宜配比的不同氮素形态处理有利于提高韭菜叶片中的氮、钾含量。其中，T4处理下韭菜叶片中全氮和全钾的含量最高，分别较CK2增加11.35%和11.60%。韭菜叶片中磷含量随着铵态氮施用比例的增加而提高（T7处理除外），在T1（100%铵态氮）处理下，叶片磷含量最高（0.47%），相较于CK2增加8.29%。

由表3可知，不同处理下韭菜根系中全氮、全磷、全钾的含量与叶片呈现相同趋势，T4处理下根系中全氮、全钾含量最高，T1处理下根系中的全磷含量最高。

2.4 不同氮素形态配比对韭菜氮肥偏生产力和农学效率的影响

通过计算（表4）可知，T4处理的氮肥偏生产力最高（377.47 kg/kg），其次是T3处理（377.29 kg/kg），T1处理的氮肥偏生产力最低（311.60 kg/kg）。T4处理的氮肥农学效率最高（95.41 kg/kg），其次是T3处理（95.23 kg/kg），T1处理的氮肥偏生产力最低（29.55 kg/kg）。

3 结论与讨论

本研究表明，多种氮素形态配施处理能够显著提高基质栽培韭菜的产量，与前人在其他作物上取得的研究结论[19-21]一致。本研究单一施用酰胺态氮处理下的韭菜产量与单一施用硝态氮处理没有显著差异，表明单纯将尿素替换为价格相对昂贵的硝态氮肥料并不能起到增产效果，将酰胺态氮与硝态氮配比施用后则起到了增产效果，且用铵态氮部分替代硝态氮时增产效果更加明显，这一结论与卢凤刚等在韭菜上的研究结论[22]相一致。从植物代谢的角度看，虽然吸收和同化硝酸盐所需的能量多于铵，但除了少数喜铵植物外，单独供给铵态氮反而会抑制植物生长[23]。有研究表明，过量施用铵态氮会导致植物根系发育不良，根系活力下降[24]。本研究铵态氮施用比例在30%～50%时，韭菜产量呈现出降低趋势， 当完全使用铵态氮进行氮素营养供应时，韭菜减产显著，研究结论与前人[22]相同。

在本试验酰胺态氮 ∶铵态氮 ∶硝态氮=5 ∶2 ∶3 处理下，韭菜的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸、大蒜素的含量均最高，酰胺态氮 ∶铵态氮 ∶硝态氮=5 ∶3 ∶2时，韭菜维生素C含量最高，表明不同氮素形态的适宜配比处理能够改善韭菜品质，与前人研究结论[25-27]趋势一致。但取得最佳品质的具体氮素形态比例不同，可能是由供试品种、气候条件和栽培方式等不同引起的。除作物种类、品种和施氮量外，氮素形态同样是影响植株体内硝酸盐含量的重要因素。有研究表明，肥料中硝态氮施用过多会导致蔬菜中硝酸盐含量增加[28]。在本试验中，使用适量的酰胺态氮和铵态氮替代硝态氮可以显著降低韭菜叶片中硝酸盐的含量，且随着铵态氮施用比例的增加，韭菜叶片中硝酸盐含量逐渐降低，这与前人在番茄[29]和菠菜[30]上的研究结论一致。

有研究表明，氮素形态对植株吸收矿质元素有明显影响[31]，铵态氮、硝态氮与酰胺态氮的组合施用能促进菘蓝对矿质元素的吸收[32]。笔者发现，适宜比例的3种形态氮素混施能够提高韭菜地上部和地下部全氮、全钾等矿质元素的含量，当酰胺态氮、铵态氮、硝态氮三者比例为5 ∶2 ∶3时，全氮、全钾含量最高。韭菜体内全磷含量随着铵态氮施用比例的增加而增加，单一铵态氮处理下，韭菜体内全磷含量最高，与前人在烟草中取得的研究结论[33]一致。

综上所述，酰胺态氮、铵态氮和硝态氮肥混合施用，有利于提高基质栽培韭菜的产量、品质和矿质元素含量，其中在酰胺态氮、铵态氮、硝态氮配施比例分别为50%、20%、30%处理下，氮肥偏生产力和农学效率最高，韭菜增产效果明显，品质较好（设施基质栽培韭菜适宜的氮素形态配比。

参考文献：

[1]时 怡，梁博文，胡俊峰，等. 不同形态及浓度氮素对矮砧红富士苹果幼树生长和氮素吸收、运转的影响[J]. 河南农业科学，2020，49（9）：112-119.

[2]刘秀杰，宫占元.植物氮素吸收利用研究进展[J]. 现代化农业，2012（8）：20-21.

[3]賀晓辉，贺凌霄，徐世晓.不同氮素形态配比对香料烟的影响[J]. 中国农学通报，2018，34（32）：43-48.

[4]裴文梅，张参俊，王景安.不同氮形态及配比对甘草生长及品质的影响[J]. 中国农学通报，2011，27（28）：184-187.

[5]卢颖林，李庆余，徐新娟，等. 不同形态氮素对番茄幼苗体内营养元素含量的影响[J]. 中国农学通报，2010，26（21）：122-130.

[6]董海荣，李金才，李存东.不同形态外源氮素营养对棉花苗期氮素代谢的影响[J]. 河北农业大学学报，2009，32（3）：17-20.

[7]郭传友，余庆波.不同形态氮素营养对彩椒生理特性的影响[J]. 安徽师范大学学报（自然科学版），2003，26（1）：55-58.

[8]尹守恒，刘宏敏.韭菜[M]. 郑州：河南科学技术出版社，2007.

[9]高希武，马 军.害虫的化学防治与作物抗虫性[J]. 中国农业大学学报，1998，3（1）：75-82.

[10]蒋伟杰. 韭菜无土栽培技术[M]. 北京：金盾出版社，1998.

[11]臧金波.无土栽培对韭菜生理特性、产量品质及韭蛆发生的影响[D]. 泰安：山东农业大学，2004.

[12]王利英，郭雪梅.两种无土栽培基质在韭菜生产上的应用[J]. 天津农业科学，2001，7（1）：43-45.

[13]郭世荣.无土栽培学[M]. 北京：中国农业出版社，2003.

[14]张艳艳，刘中良，焦 娟，等. 不同配方基质对韭菜根系活力、氮素利用及产量和品质的影响[J]. 山东农业科学，2019，51（2）：87-90.

[15]徐俊恒.主要葱蒜类蔬菜的需肥特点[J]. 河南农业，2008（21）：25.

[16]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.

[17]赵世杰，苍 晶.植物生理学实验指导[M]. 北京：中国农业出版社，2016

[18]谢红伟.水杨酸比色法测定水中硝酸盐氮的含量[J]. 贵州农业科学，1999，27（3）：40-41.

[19]牛振明，张国斌，刘赵帆，等. 氮素形态及配比对甘蓝养分吸收、产量以及品质的影响[J]. 草业学报，2013，22（6）：68-76.

[20]孙敏红.不同氮素形态对枳橙幼苗氮素吸收、转运及分子机理研究[D]. 长沙：湖南农业大学，2017：79-80.

[21]胡喜巧，杨文平，黄 玲，等. 氮素形态及配比对红花苗菜产量和品质的影响[J]. 西北农业学报，2016，25（7）：1041-1049.

[22]卢凤刚，郭丽娟，陈贵林，等. 不同氮素形态及配比对韭菜产量和品质的影响[J]. 河北农业大学学报，2006，29（1）：27-30.

[23]陈晓亚，汤章城.植物生理与分子生物学[M].3版.北京：高等教育出版社，2007.

[24]Schortemeyer M，Feil B，Stamp P.Root morphology and nitrogen uptake of maize simultaneously supplied with ammonium and nitrate in a split-root system[J]. Annals of Botany，1993，72（2）：107-115.

[25]毕兆东，王世金，程青青，等. 不同氮肥及配比对韭菜产量和品质的影响[J]. 东北农业大学学报，2010，41（11）：37-41.

[26]毕兆东，张 宁，金志霞，等. 不同氮肥对韭菜生长和品质的影响[J]. 长江蔬菜，2010（24）：55-57.

[27]杜红艳，于平彬，季延海，等. 不同NO-3 ∶NH+4营养液对水培韭菜生长生理指标和品质的影响[J]. 北方园艺，2014（19）：49-52.

[28]庞明德，乔丽霞.蔬菜中硝酸盐含量的控制措施[J]. 长江蔬菜，2004（11）：7-8.

[29]尹艳莉，杨 彦，赵兴杰，等. 干旱条件下不同氮素形态配比对番茄产量和品质的影响[J]. 山西农业科学，2017，45（11）：1791-1793.

[30]张春兰，高祖明，张耀栋，等. 氮素形态和 NO-3-N 与NH+4-N 配比对菠菜生长和品质的影响[J]. 南京农业大学学报，1990，13（3）：70-74.

[31]陈 磊，朱月林，杨立飞，等. 氮素形态配比对菜用大豆籽粒膨大过程中氮碳同化的影响[J]. 西北植物学报，2010，30（2）：323-329.

[32]唐晓清，肖云华，王康才，等. 氮素营养对苗期菘蓝叶中硝酸还原酶活性与矿质元素吸收的影响[J]. 西北植物学报，2013，33（9）：1851-1858.

[33]杨秋云，王国峰，黄向东，等. 氮素形态和氮水平对烟草氮、磷、钾、氯积累分配的影响[J]. 河南农业科学，2011，40（8）：104-109.