北方蘆筍不同器官營養元素含量動態變化研究

張英英，施志國，任寶倉，周彥芳，趙璽，吳之濤

(甘肅省農業工程技術研究院/甘肅省特種藥源植物種質創新與安全利用重點實驗室，甘肅 武威 733006)

蘆筍(AsparagusofficinalisL.)，又名石刁柏，是一種多年生宿根性草本植物，含有豐富的蛋白質、維生素和礦物質，還含有多糖、黃酮類化合物、皂角甙等多種活性成分，具有抗氧化、抗腫瘤、提高免疫力等功效，是一種食藥兼用型蔬菜，被譽為 “蔬菜之王”[1]。

我國蘆筍栽培區域主要分布在山東、山西、河北、河南等地[2，3]。隨著蘆筍需求量增大，栽培面積逐年上升，種植規模不斷擴大。由于南方雨水多、病害嚴重，影響蘆筍產量和品質，而北方地區具有豐富的光熱資源，因此種植區域逐步北移[4]。近年來，甘肅黃羊河集團引進優勢蘆筍品種，采用節水滴灌等高效栽培技術種植蘆筍，獲得顯著的經濟效益，無論從口感還是品質方面都具有獨特的優勢，發展前景廣闊，但生產中也存在不少問題[5]。由于甘肅蘆筍種植尚處于探索階段，缺乏蘆筍生育期氮、磷、鉀及微量元素的實際需求數據，現階段蘆筍栽培中存在盲目施肥、過量施肥和偏施肥(微量元素補充較少)等現象，生產中出現了蘆筍產品器官嫩莖畸形和空心等現象。研究表明蘆筍屬于喜肥作物，對氮、鉀需求量較大，對鈣、鎂、錳、硼等元素也較敏感[4，6]。但甘肅地區蘆筍種植中，有關其營養特征與養分吸收規律尚不明確，已經成為制約該地區蘆筍產業發展的重要限制因素之一。

當前，有關蘆筍的研究主要集中在營養價值、加工、儲藏、栽培技術等方面[7-11]，研究區域也多集中在山東、山西、浙江等地區[12-14]，在西北地區，有關蘆筍礦質營養與施肥方面的研究較少[4，5]。因此，本試驗以西北地區黃羊河集團公司栽培蘆筍為對象，研究蘆筍產量形成過程中營養元素的吸收與利用特性，提出栽培蘆筍營養元素需求量，以便為制定本地區高產優質蘆筍標準化栽培技術規程提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省武威市涼州區黃羊河集團蘆筍種植示范園區內(N 37°78′67″，E 102°93′69″)，土壤類型為灰漠土。土壤基本理化性質：pH值8.26，有機質含量12.5 g/kg，全氮0.55 g/kg，堿解氮77 mg/kg，有效磷16 mg/kg，速效鉀167 mg/kg。供試蘆筍品種為4年生“2000-3冠軍”，株行距為0.3 m×1.5 m。

1.2 試驗設計

試驗設3個10 m×20 m小區，每次取樣均在這3個點進行，即相當于設3次重復。全生育期肥料用量為N 640 kg/hm2、P2O5242 kg/hm2、K2O 195 kg/hm2。氮肥50%用作基施，其余50%分4次在采收期追施，磷、鉀肥全部基施。氮肥為尿素(N 46%), 磷肥為磷酸二銨(N 18%, P2O546%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 24%)。

1.3 樣品采集與分析測定

在蘆筍采收前、采收期、采收后對植株進行取樣，共采樣6次，整株采集，每株分莖(地上部分)、根和鱗芽盤(地下部分)3部分。樣品經105℃殺青30 min后，70℃烘干至恒重，粉碎，分別測定莖、根和鱗芽盤中N、P、K及微量元素Zn、Mn、Cu、Fe等含量。

植株氮磷鉀元素測定：將烘干至恒重的樣品粉碎，過2 mm篩，樣品經H2SO4-H2O2消煮，全氮用凱氏滴定法測定，全磷用釩鉬黃比色法測定，全鉀用火焰光度法測定[15]。

植株微量元素測定：鋅(Zn)、錳(Mn)、銅(Cu)、鐵(Fe)用HCl浸提，原子吸收分光光度法測定[15]。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 蘆筍不同器官的氮磷鉀營養元素含量變化動態

2.1.1 蘆筍不同器官氮含量變化動態 蘆筍為多年生植物，在9—10月將蘆筍地上部全部割除并清理，留2～3株培育成母莖。4—6月為蘆筍采收期，采收其嫩莖。從圖1可以看出，一個生育周期中，蘆筍莖的氮含量均高于根與鱗芽盤，且氮含量變化較大，在1.81%～4.46%之間；根與鱗芽盤氮含量變化較為平緩，在1.29%～1.73%和1.44%～1.97%之間。隨著生育期的推進，特別是4—6月采收期，莖、根、鱗芽盤中氮含量總體呈下降趨勢，4月莖的氮含量最高達4.46%，此時蘆筍處于重要的采收期，商品價值最高。進入7月采收結束后，地下部分的氮含量均有所增加，特別是鱗芽盤氮含量達到1.97%，說明氮向地下部分轉移，為下一周期母莖的培育積累氮素。蘆筍氮含量總體分布特點為： 莖>鱗芽盤>根，采收期莖中氮含量較高，因此要獲得高產，必須保證生育期有較充足的氮素供應，以滿足蘆筍植株對氮素的需求。

2.1.2 蘆筍不同器官磷含量變化動態 蘆筍莖中磷含量在采收期(4—6月)均遠高于根與鱗芽盤。在整個生育期中4月份莖的磷含量達到最大值，為1.23%。該時期蘆筍莖對磷素的需求量最大，大量磷素集中向莖供應，保證蘆筍品質提升和獲得高產。采收期結束后，莖中磷含量一直處于下降趨勢，從1.17%下降至0.17%。因此，蘆筍采收期必須適量施加磷肥，以滿足對磷的需求。在一個生育周期中，根與鱗芽盤磷含量變化較為平緩，除采收前(2016年9月)外，其余階段磷含量均表現為根>鱗芽盤。因此要獲得高產和保證蘆筍的商品性，必須保證生育期有較充足的磷素供應，以滿足蘆筍植株對磷素的需求。

圖2 不同時期蘆筍不同器官磷含量變化

2.1.3 蘆筍不同器官鉀含量變化動態 一個生育周期內，隨生育期推進，蘆筍莖的鉀含量呈現“增—減—增”的變化規律；除根中的鉀含量在2016年9月到2017年4月有所增加外，根與鱗芽盤中的鉀含量變化規律基本相似，大體呈現“減—增—減”的變化趨勢，且整個生育期鉀含量均表現為莖>鱗芽盤>根，蘆筍莖中的鉀含量在采收期(4—6月)均遠高于根與鱗芽盤。4月莖的鉀含量達到最大值，為3.02%。該時期蘆筍莖對鉀的需求量最大，大量鉀元素集中向莖供應；而收獲后，莖中鉀含量降低，鱗芽盤與根中鉀含量提高，說明鉀不斷在地下部積累，為培育新的母莖積累鉀素，因此，必須保證生育期有較充足的鉀素供應，以滿足蘆筍植株對鉀素的需求。

圖3 不同時期蘆筍不同器官鉀含量變化

2.2 蘆筍不同器官微量元素含量變化動態

由表1看出，總體上蘆筍全株微量元素含量表現為：Fe>Mn>Zn>Cu,且Zn、Cu在莖中的含量高于根與鱗芽盤，即地上部分的含量高于地下部分，而Mn、Fe兩種元素的含量則表現為根與鱗芽盤中高于莖，即地下部分含量高于地上部分。

一個生育周期，蘆筍莖中Zn含量大體表現為先增后減的變化規律，采收期莖中的Zn含量遠高于根與鱗芽盤，在70.36～85.47 mg/kg之間，采收初期(4月)最高。根與鱗芽盤中Zn含量變化較為平緩，變化趨勢較小。由此可知，蘆筍嫩莖中含有豐富的Zn元素，采收期適當補充鋅肥有利于提高蘆筍Zn含量，從而改善品質。

蘆筍莖、根、鱗芽盤中Cu含量變化規律表現相似，變化趨勢較為平緩，大體表現為先增后減，且莖與鱗芽盤中Cu含量高于根。采收初期，蘆筍莖中Cu含量達到最大值，為16.67 mg/kg。

一個生育周期內，蘆筍不同器官中的Fe含量也表現為根和鱗芽盤遠大于莖。采收期莖、根、鱗芽盤中Fe含量整體呈現出遞減的變化趨勢。莖和鱗芽盤Fe含量最大值出現在采收初期(4月),分別為326.9 mg/kg和833.94 mg/kg；根中Fe含量最大值出現在采收后(7月)，達到878.62 mg/kg。即蘆筍地下部分Fe含量遠高于地上部分。

蘆筍Mn含量的變化規律與Fe元素相似，表現為不同器官中的Mn含量為根和鱗芽盤遠大于莖。除2016年9月與2017年9月外，蘆筍Mn含量均表現為鱗芽盤>根>莖，其他采樣期均表現為根>鱗芽盤>莖。蘆筍莖、根中Mn含量均呈現先增后減的變化趨勢，莖中Mn含量最大值出現在采收后期(6月)，達到25.62 mg/kg；根中Mn含量最大值出現在采收初期(4月)，達到54.83 mg/kg；而鱗芽盤中變化趨勢不明顯，最大值出現在母莖培育期(9月)，高達57.13 mg/kg。

表1 不同時期蘆筍不同器官微量元素含量變化 (mg/kg)

2.3 蘆筍大量元素與微量元素間的相關性分析

由表2可知，蘆筍N、P、K三元素之間呈極顯著正相關。N與微量元素Zn、Fe、Mn呈極顯著正相關，與Cu呈顯著正相關關系；P與微量元素Zn、Cu、Mn呈極顯著正相關，與Fe呈顯著相關關系；K與微量元素Zn呈極顯著正相關，與Fe、Mn呈極顯著負相關。微量元素Zn與Cu、Fe與Mn均呈極顯著正相關，Zn與Fe、Mn呈極顯著負相關；Cu與Fe、Mn呈負相關，但未達到顯著水平。營養元素間會存在一定的拮抗或協同作用，其中大量元素 N、P、K可能會對蘆筍吸收其他營養元素產生較大的促進或抑制。

表2 蘆筍大量元素與微量元素間的相關性分析(N=54)

注：“**”表示極顯著相關，“*”表示顯著相關。

3 討論與結論

本研究表明，隨著生育期的推進，莖、根、鱗芽盤中氮含量總體呈下降趨勢。在采收結束后，氮在地下部分的含量均有所增加，說明氮向地下部分轉移，為下一周期母莖的培育積累氮素。習嘉民等[17]研究認為各種營養元素主要累積在蘆筍母莖中，蘆筍器官中各種營養元素含量不同，而母莖、嫩莖、 地下部中均以N含量最高，這與本研究結果一致。張瑞富等[19]研究表明施鉀能顯著提高綠蘆筍產量；于二敏等[6]研究表明氮鉀配施顯著增加蘆筍產量。本研究結果表明莖的磷含量在采收期(4—6月)遠高于根與鱗芽盤，大量磷元素集中向莖供應，說明在蘆筍采收期中，莖中有充足的磷養分供應是促使蘆筍品質提升和獲得高產的基本保證。植物體內磷素的增加可以促進氮素的吸收[18]。李保華等[20]研究表明氮磷互作時氮肥對產量的影響更大。馬振川等[21]研究認為蘆筍嫩莖中N、P、K平均含量最高。本研究中鉀含量均表現為莖>鱗芽盤>根，采收期蘆筍莖對鉀的需求量最大，大量鉀元素集中向莖供應，而收獲后，莖中鉀含量降低，鱗芽盤與根中鉀含量提高，說明鉀不斷在地下部積累，為培育新的母莖積累鉀素。因此要獲得高產并保證蘆筍有較高的商品性，必須保證生育期有較充足的氮、磷、鉀供應，以滿足蘆筍植株對養分的需求。特別是采收前后，重視 N、P、K 肥的施用，利于蘆筍根部對養分的吸收與同化物質的積累，可顯著改善蘆筍品質，增加產量[16，17]。

有研究表明硼、錳、鋅、鉬等微量元素對蘆筍的增產作用顯著,并可改善蘆筍品質[3]。本研究表明蘆筍全株微量元素含量表現為：Fe>Mn>Zn>Cu,且Zn、Cu在莖中的含量均高于根與鱗芽盤，即地上部分的含量高于地下部分，而Mn、Fe兩種元素的含量則表現為根與鱗芽盤在不同時期均高于莖，即地下部分含量高于地上部分。蘆筍中N、P、K三元素之間呈極顯著正相關，N與微量元素Zn、Fe、Mn呈極顯著正相關，P與微量元素Zn、Cu、Mn呈極顯著正相關，K與微量元素Zn呈極顯著正相關，與Fe、Mn呈極顯著負相關。植物體內各種營養元素之間的吸收與分配是相互影響、相互促進的，營養元素間會存在一定的拮抗或協同作用[16，18]。因此，在實際生產中，不僅要重視N、P、K肥的合理施用，也應重視微量元素，防止某些營養元素的缺乏成為蘆筍產業持續發展的限制因子。