不同種植方式對胡蘿卜產量及β-胡蘿卜素含量的影響

劉 一，王鵬程，黃連超，林曉強，鄧宇虹

（1.仲愷農業工程學院教學科研基地管理中心，廣東 廣州 510225；2.廣州正覺農場，廣東 廣州 510980；3.江蘇小瓢蟲生物科技有限公司，江蘇 蘇州 215153；4. 仲愷農業工程學院農業與生物學院，廣東 廣州 510225；5.廣州醫科大學附屬第二醫院臨床營養科，廣東 廣州 510260）

隨著農業技術的發展，現代農業在解決了人類溫飽問題的同時，對環境產生了一定影響，人們對農產品質量安全的關注度日益提高。在此背景下，科學家們積極探索健康農業理念，先后提出了有機農 業（Organic Agriculture）、生 態 農 業（Ecological Agriculture）、可持續農業（Sustainable Agriculture）、永續農業（Permaculture）、可恢復型農業（Restoration Agriculture）、自然農業（Natural Agriculture）和自然農法（Natural Farming）等，利用科學技術將農業生產發展與人類發展結合起來。

“自然農法”是由日本著名的農學家岡田茂吉、福岡正信提出，其特點是無肥料（主要指化肥）、無農藥、無除草劑、少翻耕[1-2]。有機農業是指在生產中完全或基本不用人工合成肥料、農藥、生長調節劑，而用有機肥來滿足作物的營養需求。

胡蘿卜是常見的食根蔬菜，因其富含β-胡蘿卜素[3-4]和多種維生素而深受消費者喜愛。近年來，國內外對不同種植模式下，各種作物產量和品質的變化有較多研究，但關于自然農法、有機種植和常規種植3種種植方式對胡蘿卜產質量影響的研究尚未見報道。為此，筆者以高農新黑田五寸人參為供試胡蘿卜品種，比較了自然農法、有機種植與常規種植對胡蘿卜產量及其β-胡蘿卜素含量的影響，為探索健康農業發展路徑提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于廣東省廣州市從化區神崗鎮銀林村廣州正覺農場（23.51°N，113.48°E），年均氣溫19.5～21.4℃，年均降雨1 800～2 200 mm，年日照時數1 610 h，屬典型的南亞熱帶季風氣候。供試土壤為沙壤土，2017年前常年種植常規水稻，2017年初，深翻曝曬后，采用自然農法種植作物，前茬作物為花生，2018年下半年開展試驗。試驗區土壤有機質25.6 g/kg，速效氮54 mg/kg，速效磷9 mg/kg，速效鉀79 mg/kg，pH值5.4。

1.2 試驗材料

供試胡蘿卜為雜交胡蘿卜品種高農新黑田五寸人參。常規種植復合肥在農資市場上購買，N-P2O5-K2O含量為17-17-17。有機種植中的基肥用江蘇小瓢蟲生物科技有限公司提供的植物源有機肥和菌劑制品PB菌寶，其中有機肥的有機質含量60%，總養分（N+P2O5+K2O）為5%。試驗過程中未進行病蟲害防治。

1.3 試驗設計

試驗設3個處理，T0為常規種植（CK），T1為有機種植，T2為自然農法種植，具體技術措施見表1。每個處理3次重復，采用隨機區組排列，小區面積4.8 m2（4 m×1.2 m）；小區之間挖20 cm寬深溝隔離，防止串水串肥。撒播種植，于2018年10月4日低溫催芽，7日播種，播種后10～15 d出苗，2片真葉時間苗，5片真葉時定苗（播種后25 d左右），行株距10 cm×10 cm，采用噴灌管理肥水，2019年1月20日收獲。

1.4 測定項目及方法

田間觀察：生長期間觀察并記錄各個處理性狀表現。

產量性狀測定：成熟后按小區收獲后測定生物產量、胡蘿卜肉質根產量，每小區取樣10株測定胡蘿卜肉質根長、根中部直徑、單根重。

β-胡蘿卜素含量測定：每個處理的3個重復樣品混勻后，按國標GB5009.83—2016采用反相色譜法分離、外標法測定β-胡蘿卜素含量。

緊實度計算：緊實度=單根重/（根長×根中部直徑），無量綱[5]。

食用性鑒定：β-胡蘿卜素含量測定取樣后剩余胡蘿卜取樣切片、榨汁后觀察、品嘗。

2 結果與分析

2.1 田間觀察

試驗播種3 d后遇大雨，致使土壤緊實度增加，對出苗產生了一定影響，但自然農法因有覆蓋，有機種植則因施用了有機肥，土質較為疏松，所以自然農法和有機栽培的出苗較好；常規栽培雖然出苗不理想，但在中后期生長較快。

2.2 單株指標及產量

由表2可知，與常規種植相比，有機種植的胡蘿卜根長略有增加，單根重、直徑稍低，緊實度相當；自然農法的胡蘿卜單根重、根長、根直徑、緊實度都較高，其中緊實度增加11.9%。有機種植、自然農法的產量分別較常規種植降低2.8%和9.8%。

2.3 β-胡蘿卜素含量

從表2可以看出，與常規種植相比，有機種植、自然農法種植的胡蘿卜中β-胡蘿卜素含量分別增加了3.6%和36.1%，這與2017年同期在該農場進行的預試驗結果基本一致。

2.4 食用性鑒定

試驗結果表明，自然農法和有機種植的胡蘿卜顏色鮮艷，肉質緊密，口感甜脆，無常見胡蘿卜味，風味顯著，適合鮮食或榨汁；常規種植的胡蘿卜顏色淺淡，肉質較為松軟，味淡，風味較差。

3 討論與小結

3.1 討 論

近年來，我國農產品生產能力穩步提高，食物供需基本平衡，居民營養狀況顯著改善，但仍存在結構性營養不足問題[6]。不同種植方式除了影響作物產量，也會影響作物品質。

按一般理解，有機種植或自然農法種植產量較低，試驗中有機種植和自然農法種植胡蘿卜產量降幅均不大，分別僅比常規種植低2.8%和9.8%，其原因可能在于以下幾個方面。（1）試驗地土壤有機質含量2.56%，屬于中等水平；有機種植按照常規種植氮磷鉀同等養分量施入了植物源有機肥，自然農法雖然沒有施用肥料，但用碎草覆蓋，兩者均使土壤有較好的通透性和保水性，在出苗期遇暴雨的情況下出苗比常規種植好，而在生長期降雨較少的情況下，有較好的產量潛力。吳彬等[7]研究表明，與常規栽培相比，有機栽培能夠提高土壤有機質、全氮、速效磷和速效鉀含量，改良酸性土壤，并顯著提高土壤酶活性；沈茂華等[8]的研究顯示，與常規栽培相比，有機栽培葉菜增產幅度可達57.1%～377.5%；劉洋等[9]研究表明，4 a有機栽培早稻和晚稻的產量分別只比常規栽培模式低3.0%和4.4%，2 a有機栽培早稻和晚稻的產量分別比常規栽培模式低8.0%和9.1% 。因為有機肥肥效緩慢，此次胡蘿卜的生育期只有3個月左右，有機肥的持效性特點尚未發揮。（2）研究表明，與無覆蓋水種相比，無覆蓋旱種減產18.0%～27.6%，而覆草旱種僅減產1.9%～6.6%，說明覆草對產量的貢獻顯著[10]；秸稈還田能顯著提高水稻產量和稻米中Fe、Zn等營養元素含量[11]；自然農法也具有一定的增產潛力[12]。（3）研究表明，土壤速效氮（硝態氮、銨態氮或堿解氮）在中性、微酸及微堿條件下有效性最高，當pH值低于6.0時，硝化速率明顯下降，堿解氮也隨土壤pH值下降呈直線下降[13-14]，試驗地土壤pH值5.4，為酸性土壤，這可能是影響常規種植胡蘿卜產量的因素之一。

表1 不同處理的主要技術措施

表2 不同栽培措施對胡蘿卜產量及β-胡蘿卜素的影響

研究表明，隨著氮肥含量的增加，谷子β-胡蘿卜素和葉黃素含量呈下降趨勢；過量施用氮肥不利于小麥光合色素類胡蘿卜素的形成；高氮水平下花針期花生類胡蘿卜素含量呈先增后降趨勢[15-16]；低磷肥處理可顯著降低小麥中胡蘿卜素含量；高磷肥、中等氮肥配合適宜的鉀肥和有機肥施用可明顯促進胡蘿卜素的積累；有機肥的合理使用可以提高柚果實中的胡蘿卜素含量[17-18]。歐洲議會2016年“有機農業與有機食品對人類健康的影響”的報告中指出：養分充足時，植物初級代謝旺盛；許多環境脅迫，如土壤養分、病原體、草食壓力等都可能會影響植物的化學組分[19]。試驗中有機種植和自然農法種植的胡蘿卜中β-胡蘿卜素含量更高，可能是因為植物源有機肥給作物補充了更全面的養分，自然農法雖然沒有另外補充養分，但是土壤固有的養分平衡沒有被打破，因此品質更好。也是由于沒有施肥，作物生長速度更慢，自然農法種植的胡蘿卜緊實度更高。常規種植只補充了氮磷鉀，增快了作物的生長速度，但因為養分不全面導致胡蘿卜品質下降，也就是所謂的“稀釋效應”[6]。

3.2 小 結

對胡蘿卜的研究大多集中在產品加工、胡蘿卜素提取等加工工藝方面，栽培技術研究則集中在施肥與產量性狀關系方面，栽培模式與產量和營養性狀關系的研究尚未見報道。研究結果表明，與常規種植比較，無論是自然農法還是有機農業栽培措施，在產量降幅不大的情況下，均可提高胡蘿卜中β-胡蘿卜素的含量，而且口感良好，這是通過種植措施來改善農產品性狀的重要技術措施，有潛在的健康價值和經濟價值。

試驗僅進行了產量和β-胡蘿卜素的研究，對于不同栽培方式對胡蘿卜微量元素及其他營養成分的影響有待進一步研究。