氮硫配施對青蒜大蒜素含量和品質的影響

張雨萌 程智慧 王曦奧 李夏夏 張思語 高京草

（西北農林科技大學園藝學院，陜西楊凌 712100）

大蒜具有較高的保健價值，其主要功能成分是含硫有機化合物大蒜素。提高大蒜素含量是優質大蒜生產、加工和消費的迫切需求（張濤，2012）。在完整未受損大蒜里并不含有大蒜素，而是含硫化合物蒜氨酸，只有當大蒜受到機械破損后，蒜酶被激活并催化分解蒜氨酸形成大蒜素（康雅，2010）。蒜氨酸是一種易溶于水，不溶于有機物的獨特非蛋白類含硫氨基酸（王德振 等，2019）。大蒜是需氮和需硫較多的蔬菜，氮素和硫素對青蒜（蒜苗）生長有重要作用，單獨施氮肥對蒜苗生長促進作用顯著，適當水平的氮不僅有利于大蒜地上部分的快速生長和地下鱗莖的發育，而且有利于氨基酸的積累和全氮含量的提高，但高氮素處理的蒜苗生長會出現早衰現象；單獨施硫肥時，隨著硫濃度升高可促進葉片和鱗莖蒜氨酸的合成（Bloem et al.，2005），而硫元素缺乏或過量也會影響大蒜碳水化合物代謝和某些酶類的合成（陳能煜 等，2000；王越，2014）。還有研究表明，在氮硫配施時，隨著二者濃度的升高，大蒜幼苗的株高、莖粗、生物量及分配、根系活力等均呈先上升后下降的趨勢（許建 等，2016）。所以，合理施用氮肥硫肥對蒜苗的生長至關重要。前人的研究主要集中在氮硫互作對大蒜生長及代謝的影響，對大蒜素含量的影響研究甚少。本試驗在秋播露地蒜苗越冬前葉面噴施不同濃度的氮和硫，在處理后不同時期采收蒜苗，測定大蒜素、蒜氨酸等營養品質指標，分析氮硫互作對蒜苗品質的影響并篩選適宜配比，為優質蒜苗生產提供氮硫施肥的理論和技術依據。

1 材料與方法

試驗于2018 年9—12 月在陜西省楊凌示范區西北農林科技大學楊凌綜合試驗示范站進行。前茬為大蒜，夏季深翻曬垡，播種前旋地整地，旋地前每667 m施撒三元復合肥（N-P-K 為17-17-17）50 kg、生物有機肥400 kg 作基肥，平畦栽培，畦長4 m，寬4 m。供試品種為陜西大蒜主栽品種G025（陜西早年引種并長期繁殖栽培的蒼山大蒜），試驗大蒜于2018 年9 月1 日播種，每畦種植10 行，株距10 cm。蒜苗4～5 葉期（11 月26 日）實施葉面噴施氮、硫處理。

1.1 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，雙因素分別為氮素、硫素，氮素由硝酸鈉（NaNO）提供，設450、650、850 mg·L（分別記作N1、N2、N3）3 個濃度水平；硫素由硫酸鈉（NaSO）提供，設100、300、500 mg·L（分別記作S1、S2、S3）3個濃度水平，共9 個組合處理，以噴清水為對照。每處理小區長4 m，寬4 m，噴施處理時各小區用泡沫板隔離，每處理3 次重復。蒜苗4～5 葉期葉面噴施1 次，每次噴施至溶液附著葉面并且葉面上溶液可以自然滴下，平均每株噴施約14 mL。分別于噴施后10 d 和20 d 采收冬蒜苗，測定生長指標及葉片和假莖中大蒜素、蒜氨酸、硫元素、可溶性蛋白、可溶性糖的含量。

1.2 測定指標與方法

每小區隨機取10 株，用直尺分別測定株高、葉長、假莖長，用數顯游標卡尺測量假莖粗和葉寬（李錫香和朱德蔚，2006）。

采用高效液相法（HPLC）測定大蒜素含量，色譜柱型號為Diamonsil C18（2）5 μ（150 mm ×4.6 mm）；流動相：乙腈∶水=70∶30；流速：1.0 mL·min；柱溫：30 ℃；柱壓：50 Mpa；檢測波長：220 nm；進樣體積：10 μL。研磨打漿后取0.5 g 加8 mL 無水乙醇，95 ℃恒溫水浴30 min，離心10 min，取1 mL 上清，過0.22 μm 有機濾膜于1.5 mL 棕色進樣瓶中進行測定（張民 等，2009；劉瑩，2014；趙勇強，2018）。

采用高效液相（HPLC）微波滅酶法測定蒜氨酸含量，參考前人方法（王曉明和陳堅，2003；常軍民 等，2004；趙榮梅 等，2008；張民 等，2009）篩選優化測定條件。色譜柱型號為Diamonsil C18（2）5 μ（150 mm × 4.6 mm）；流動相∶甲醇∶水=5∶95；流速：0.8 mL·min；柱溫：30 ℃；柱壓：50 Mpa；檢測波長：214 nm；進樣體積：10 μL。蒜苗假莖與葉片中火微波滅酶2 min后研磨打漿，取0.3 g 加1.8 mL 水，離心10 min，取1 mL 上清，過0.22 μm 水系濾膜于1.5 mL 棕色進樣瓶中進行測定。

采用電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICPAES）測定硫元素含量（蔣天成，2007）。

采用考馬斯亮藍G-250 方法測定可溶性蛋白含量（李合生，2000；周振和周能，2011）。

采用蒽銅比色法測定可溶性糖含量（李合生，2000；張勝珍和馬艷芝，2009）。

1.3 數據處理與統計分析方法

利用Excel 軟件整理數據和做表，用SPSS 17和Statistix 8.1 軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 氮硫組合處理對蒜苗生長的影響

氮硫互作對處理后10 d 蒜苗株高的影響表現為同一個氮水平，隨著硫濃度的升高株高呈先下降后上升的趨勢，組合N3S3 株高最大，較對照高10.0%；N2S3 葉長最長，較對照高5.8%；N2S3 假莖長最大，高于對照25.6%。氮硫組合處理后10 d，不同濃度氮處理對葉寬、假莖粗有極顯著影響；不同濃度硫處理對株高、葉長有極顯著影響，對葉寬、假莖粗有顯著影響；氮硫互作對株高有顯著影響，對葉寬、假莖粗有極顯著影響（表1）。

表1 不同氮硫組合處理后10 d 蒜苗生長情況

不同氮硫組合處理后20 d 蒜苗生長情況見表2。組合N1S3 株高最大，較對照高13.5%；對葉長的影響表現在N1、N2 水平下隨著硫濃度升高葉長呈增加趨勢，在N3 水平下隨著硫濃度升高葉長呈下降趨勢；組合N2S2 假莖粗最大，高于對照10.2%；假莖長表現為對照與處理間沒有顯著性差異。氮硫組合處理后20 d，氮水平對蒜苗株高、葉長、假莖粗有極顯著影響；氮硫互作對葉長有顯著影響，對株高和假莖粗有極顯著影響。

表2 不同氮硫組合處理后20 d 蒜苗生長情況

2.2 氮硫組合處理對蒜苗營養品質的影響

不同氮硫組合處理后10 d，葉片中大蒜素含量較高的組合是N1S3 和N2S1，分別比對照高71.4%和64.3%；假莖中大蒜素含量較高的組合是N2S1，比對照高23.8%；N1S2 葉片中蒜氨酸含量較高，比對照高189.3%；N1S3 假莖中蒜氨酸含量較高，比對照高182.1%；N3S2 葉片和假莖中硫元素含量均較低，N3S3 葉片和假莖中硫元素含量均較高。組合N1S2 和N3S2 葉片中可溶性蛋白含量較高，分別較對照高91.2%和88.2%，N2S1 假莖中可溶性蛋白含量最高，較對照高41.2%；N2S1葉片中可溶性糖含量最高，較對照高19.1%，N2S3假莖中可溶性糖含量最高，較對照高67.0%；假莖中可溶性糖含量普遍高于葉片。氮硫組合處理后10 d，氮和硫濃度及氮硫互作對葉片和假莖中大蒜素、蒜氨酸、硫、可溶性蛋白含量有顯著或極顯著影響。氮和硫濃度及氮硫互作對葉片中可溶性糖含量無顯著影響，對假莖中可溶性糖含量有極顯著影響（表3）。

表3 不同氮硫組合處理后10 d 蒜苗營養品質

由表4 可以看出，不同氮硫組合處理后20 d，組合N1S2 葉片和假莖中大蒜素含量最高，分別比對照高164.7%和100.0%；組合N1S1 葉片中蒜氨酸含量最高，較對照高108.5%，組合N3S1 假莖中蒜氨酸含量最高，較對照高102.2%；組合N1S3 葉片中硫含量最高，較對照高16.0%，組合N1S2 假莖中硫含量最高，較對照高11.8%。組合N3S1 假莖中可溶性蛋白含量最高，較對照高35.7%；N3S3葉片和假莖中可溶性糖含量均較高，分別比對照高54.9%和56.2%。氮硫組合處理后20 d，除了氮濃度對葉片中大蒜素含量無顯著影響外，氮、硫處理和氮硫互作對葉片和假莖中大蒜素、蒜氨酸、硫、可溶性蛋白和可溶性糖含量有極顯著影響。

表4 不同氮硫組合處理后20 d 蒜苗營養品質

3 討論與結論

硫元素與氮元素的同化途徑相似且相互協調，兩途徑間有顯著的交互作用，一個元素供給水平的變化會影響另一元素的同化（張翔 等，1997；孔靈君 等，2013；許建 等，2016）。施氮可以有效提高植物對肥料的利用率，但大劑量的氮會導致硫的缺乏（Jamal et al.，2010），氮硫之間既存在相互促進，又有水平過高時相互抑制的作用（周杰 等，2012）。合理增加施氮量可增加植株丙酮酸含量（Randle，2000；Freeman &Mossadeghi，2010）。施用氮肥和硫肥可以提高玉米籽粒蛋白和氨基酸含量，在高氮條件下施硫也可以明顯改善籽粒營養品質（謝瑞芝 等，2003），同時提升小麥光合同化能力、同化干物質能力和籽粒產量（王麗 等，2016），但過量氮硫肥反而會導致小麥蛋白及各組分含量降低（蒿呈龍，2014）。氮硫互作對大蔥產量和品質也有顯著影響（孔靈君 等，2014），隨著氮硫水平提高，大蔥硫化物含量顯著增加，綜合品質明顯改善（孔靈君 等，2013）。氮硫互作對大蒜株高、莖粗、植株干鮮質量等都有不同促進效果，對葉綠素含量及根系活力也有顯著性影響；隨著氮、硫互作濃度的升高，大蒜幼苗的株高、莖粗、生物量分配及根系活力等均呈先上升后下降的趨勢（許建 等，2016，2017）。前人試驗表明氮硫互作對多種作物的生長都有顯著性影響。

本試驗結果表明，氮素、硫素、氮硫互作對處理后10 d 和20 d 蒜苗生長及大蒜素、蒜氨酸、硫、可溶性蛋白和可溶性糖含量等營養品質有顯著性影響。處理后20 d 蒜苗大蒜素、蒜氨酸含量高于處理后10 d，低氮（450 mg·L）與中硫（300 mg·L）組合可顯著提高葉片和假莖大蒜素含量，高氮（850 mg·L）與低硫（100 mg·L）組合或低氮（450 mg·L）與低硫（100 mg·L）組合可顯著提高蒜氨酸含量。這一結果可為蒜苗生產中氮硫營養管理提供理論依據和技術指導。