齊小芳 李夏夏 劉中笑 程智慧

（1 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100；2 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

大蒜既是一種保健蔬菜，也是重要的調(diào)味品和醫(yī)藥原料，不但深受世界各地人民的喜愛，還被醫(yī)學(xué)和藥學(xué)界所重視（Lanzotti，2006；Marta et al.，2007）。研究表明，除了大眾熟知的大蒜素及相關(guān)的含硫物質(zhì)和微量元素硒，大蒜還富含稀有元素鍺，是一種價(jià)格低廉的有機(jī)鍺源（邱培琳，1998；壽紅霞 等，2000；康雅，2010；方勇 等，2012）。

鍺是一種稀有金屬元素，符號為Ge，原子序數(shù)32，于1886 年由德國化學(xué)家Clemens Winkler 發(fā)現(xiàn)（Kang et al.，2011；葉霖 等，2019）。近年來研究發(fā)現(xiàn)了多種有機(jī)鍺化合物的活性態(tài)，其中最常見的是Ge-132，其在細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答中起作用，通過激活身體自身免疫系統(tǒng)，誘導(dǎo)干擾素和殺傷性T 細(xì)胞的產(chǎn)生并且增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞（NK 細(xì)胞）活性，用來破壞腫瘤細(xì)胞等無功能或功能失常的細(xì)胞；有機(jī)鍺還具有清除自由基、抑制突變、修飾順式二醇介導(dǎo)的細(xì)胞間信號傳導(dǎo)的作用，表現(xiàn)出抗癌抗腫瘤的效果（楊成峰 等，1997；McMahon et al.，2006；Li et al.，2012；Nakamura et al.，2015）。鍺的生物活性主要來自其獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)，利于清除動物或植物體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，避免各細(xì)胞器受到自由基攻擊（Goodman，1988）。

盡管有機(jī)鍺具有多種生理活性，但在進(jìn)行有機(jī)鍺的化學(xué)合成時(shí)通常需要使用無機(jī)形態(tài)的反應(yīng)物，其具有急性或慢性毒性作用（Sumi et al.，2010），所以關(guān)于有機(jī)鍺的生物轉(zhuǎn)化合成研究意義重大。如果能通過適宜的栽培技術(shù)，生產(chǎn)富含鍺的大蒜產(chǎn)品，賦予大蒜更多的保健功能，對大蒜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民增收也具有重要的意義。本試驗(yàn)在大蒜返青期葉面噴施不同次數(shù)和濃度的鍺溶液，探究對大蒜鍺積累及其產(chǎn)品器官營養(yǎng)品質(zhì)和生長狀態(tài)的影響，以期為合理開發(fā)富鍺大蒜提供生產(chǎn)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用來自西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院大蒜種植資源圃的早熟大蒜品種G110，紅皮，蒜頭辛辣味較濃，蒜薹產(chǎn)量高。種植前挑選完整飽滿、大小一致的蒜瓣備用。以二氧化鍺為外源鍺（山東西亞化學(xué)工業(yè)有限公司，純度為99.9%）；大蒜素測定用標(biāo)準(zhǔn)品為二烯丙基二硫化物（DADS，美國SIGMA-ALDRICH 集團(tuán)Fluka 分公司，純度80%）、二烯丙基三硫化物（DATS，上海源葉生物科技有限公司，純度98%）。

1.2 試驗(yàn)方法

2018 年8 月30 日在陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)綜合試驗(yàn)示范站田間播種大蒜，株距7 cm，行距20 cm。供試土壤的基本理化性質(zhì)：pH 7.7，有機(jī)質(zhì)1.7 mg·kg-1、堿解氮58.5 mg·kg-1、速效磷12.6 mg ·kg-1、速效鉀376.0 mg·kg-1、鍺元素1.6 mg·kg-1、硒元素0.1 mg·kg-1、硫元素210.0 mg·kg-1。

采用雙因素（鍺濃度和噴施次數(shù)）隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，鍺（GeO2）濃度分別為0（CK）、3、6、9、12 mg·L-1，噴施次數(shù)設(shè)1、2、3 次，3 次重復(fù)，每小區(qū)種植60 株。從返青期開始噴施鍺處理，每升溶液添加30 滴吐溫-80 以增加液滴附著性，每次噴施以葉片表面均勻沾上溶液并將向葉鞘滑落為度，并用隔板隔擋防止影響其他處理。多次噴施的處理，每次噴施間隔10 d，蒜薹采收前10 d 停止噴施。具體噴施時(shí)間為：1 次（2019 年3 月27 日）、2 次（2019 年3 月17 日、3 月27 日）和3 次（2019年3 月7 日、3 月17 日、3 月27 日）。

1.3 測定指標(biāo)及方法

于商品蒜薹采收期，每小區(qū)隨機(jī)選取代表性植株10 株，分別用卷尺測量從地面至總苞膨大處的絕對長度（即蒜薹可食部分），即為蒜薹長度（cm），按商品蒜薹采收方法采收蒜薹，稱重為單薹質(zhì)量（g），并用游標(biāo)卡尺測定蒜薹由青轉(zhuǎn)白處的橫徑即為蒜薹粗（cm）。

采收成熟鱗莖，于通風(fēng)處風(fēng)干2 周后（含水量約為65%），各小區(qū)隨機(jī)選取10 頭分別稱重為單頭質(zhì)量（g），并用游標(biāo)卡尺測定蒜頭的橫徑和縱莖即為鱗莖橫徑（mm）和鱗莖縱莖（mm）。

鱗莖采收后自然風(fēng)干2 周，采用高效液相色譜法測定大蒜素含量，以樣品中含有的DADS和DATS 之和表示樣品中大蒜素含量（張民 等，2009；劉瑩，2014；趙勇強(qiáng)，2018）；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250 法測定（李合生，2000）；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定（李合生，2000）。鍺元素含量參照GB 5009.268—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測定》采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定（黃曉純，2019），采用濕法消煮進(jìn)行前處理，提取液交由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所測試中心測定。除鍺元素含量以干樣測定，其他營養(yǎng)品質(zhì)含量均為鮮樣測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)使用IBM SPSS Statistics 25 進(jìn)行方差分析，采用最小顯著差異法（least significant difference，LSD）進(jìn)行多重比較，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉面施鍺對大蒜蒜薹和鱗莖鍺積累的影響

2.1.1 蒜薹鍺積累 方差分析結(jié)果表明噴施次數(shù)和噴施濃度及二者互作對蒜薹中鍺含量均具有極顯著影響（表1）。噴施1 次時(shí)，蒜薹鍺含量隨著噴施濃度的升高而升高，葉面噴施1 次12 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹鍺含量達(dá)到27.00 μg·kg-1，與對照相比提高了66.9%；噴施2 次和3 次時(shí)，隨著噴施濃度升高蒜薹鍺含量呈先上升、后下降的趨勢。噴施次數(shù)的影響因噴施濃度不同而不同，在低濃度（3 mg·L-1）噴施時(shí)，噴施次數(shù)對蒜薹鍺含量影響較??；使用6 mg·L-1和12 mg·L-1GeO2溶液噴施時(shí)，噴施2 次時(shí)蒜薹鍺含量最高；而使用9 mg·L-1GeO2溶液處理時(shí)，噴施3 次后蒜薹鍺含量最高。所有處理組合中，噴施2 次6 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹鍺含量最高，為50.31 μg·kg-1。

表1 葉面噴施不同濃度和次數(shù)鍺對蒜薹和鱗莖鍺含量的影響

2.1.2 鱗莖鍺積累 對于鱗莖鍺積累而言，GeO2噴施濃度對鱗莖鍺含量具有極顯著影響，噴施次數(shù)和互作效應(yīng)對鱗莖鍺含量的影響均不顯著（表1）。噴施次數(shù)相同時(shí)，隨著GeO2處理濃度的升高，鱗莖鍺含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。噴施1 次和2次時(shí)，鱗莖鍺含量均在9 mg·L-1GeO2處理時(shí)達(dá)到最高；噴施3 次時(shí)，鱗莖鍺含量在6 mg·L-1GeO2處理時(shí)達(dá)到最高。當(dāng)噴施濃度相同時(shí)，噴施次數(shù)對鱗莖鍺含量的影響沒有一致性規(guī)律。使用3 mg·L-1GeO2處理時(shí)，噴施1 次、2 次和3 次的鱗莖鍺含量差異不顯著，分別為0.83、0.71 μg·kg-1和1.98 μg·kg-1。使用6 mg·L-1和12 mg·L-1GeO2處理時(shí)，鱗莖鍺含量均在噴施2 次時(shí)達(dá)到最高；使用9 mg·L-1GeO2處理時(shí)，鱗莖鍺含量隨著噴施次數(shù)增加而下降。所有處理組合中，葉面噴施1 次9 mg·L-1GeO2時(shí)鱗莖鍺含量最高，為4.02 μg·kg-1。

2.2 葉面施鍺對蒜薹和鱗莖營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.2.1 蒜薹營養(yǎng)品質(zhì) 噴施次數(shù)、噴施濃度及二者互作對蒜薹可溶性蛋白含量均具有極顯著影響（表2）。葉面噴施1 次GeO2溶液時(shí)，蒜薹中可溶性蛋白含量隨著處理濃度的升高整體有增加的趨勢；噴施2 次和3 次時(shí)，可溶性蛋白含量隨著處理濃度的升高有下降的趨勢，且均在3 mg·L-1處理時(shí)達(dá)到最高。當(dāng)噴施濃度相同時(shí)，隨著噴施次數(shù)的增加蒜薹可溶性蛋白含量有逐漸降低的趨勢。所有處理組合中，噴施1 次12 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹可溶性蛋白含量最高，為6.16 mg·g-1。

噴施次數(shù)、噴施濃度及二者互作對蒜薹可溶性糖含量均具有極顯著影響（表2）。當(dāng)噴施次數(shù)相同時(shí)，GeO2處理與對照相比可溶性糖含量大部分有降低的趨勢。當(dāng)噴施濃度相同時(shí)，噴施次數(shù)對蒜薹可溶性糖含量的影響不具有一致性。6、12 mg ·L-1GeO2處理下隨著噴施次數(shù)的增加蒜薹可溶性糖含量先降低后升高，而3、9 mg·L-1GeO2處理下可溶性糖含量表現(xiàn)為先升高后降低。所有處理組合中，噴施3 次6 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹可溶性糖含量最高，為151.48 mg·g-1。

2.2.2 鱗莖營養(yǎng)品質(zhì) 噴施次數(shù)、噴施濃度及二者互作對鱗莖大蒜素含量均不具顯著影響（表2）。當(dāng)噴施次數(shù)不變時(shí)，噴施濃度對鱗莖大蒜素含量的影響沒有一致性規(guī)律可循，當(dāng)處理濃度相同時(shí)，噴施次數(shù)亦如此。所有處理組合中，葉面噴施3 次6 mg·L-1GeO2時(shí)鱗莖大蒜素含量最高，為12.69 mg·g-1。

表2 葉面噴施不同濃度和次數(shù)鍺對蒜薹和鱗莖營養(yǎng)品質(zhì)的影響

噴施次數(shù)和噴施濃度對鱗莖可溶性蛋白含量均具有極顯著影響，但二者互作對其沒有顯著影響（表2）。當(dāng)噴施次數(shù)不變時(shí)，隨著處理濃度的升高鱗莖可溶性蛋白含量表現(xiàn)出先下降后升高的趨勢。噴施濃度相同時(shí)，鱗莖可溶性蛋白含量表現(xiàn)出隨噴施次數(shù)的增加而升高的趨勢。在所有處理中，葉面噴施3 次9 mg·L-1GeO2后，鱗莖中的可溶性蛋白含量最高，為22.25 mg·g-1。

噴施次數(shù)及二者互作對鱗莖可溶性糖含量有顯著或極顯著影響，噴施濃度對其無顯著影響（表2）。噴施1 次后，除9 mg·L-1GeO2處理下的鱗莖可溶性糖含量高于對照，其余處理與對照相比鱗莖可溶性糖含量均有所降低。噴施2 次和3 次的情況下，所有處理的鱗莖可溶性糖含量均低于對照。噴施濃度相同時(shí)，低濃度（3、6 mg·L-1）處理下鱗莖可溶性糖含量有隨著噴施次數(shù)的增加而升高的趨勢，高濃度（9、12 mg·L-1）處理下鱗莖可溶性糖含量隨著噴施次數(shù)的增加先升高后降低。所有處理組合中，葉面噴施2 次12 mg·L-1GeO2鱗莖中的可溶性糖含量最高，為118.42 mg·g-1。

2.3 葉面施鍺對蒜薹和鱗莖農(nóng)藝性狀的影響

2.3.1 蒜薹農(nóng)藝性狀 噴施次數(shù)極顯著影響蒜薹長度，對蒜薹粗和單薹質(zhì)量影響不顯著；GeO2濃度及二者互作對蒜薹長度、蒜薹粗和單薹質(zhì)量均無顯著影響（表3）。

對于蒜薹長度而言，相同噴施次數(shù)下，噴施1次時(shí)的蒜薹長度在高濃度（9、12 mg·L-1）處理時(shí)與對照相比有降低趨勢；噴施2 次和3 次時(shí)，噴施濃度對蒜薹長度的影響不顯著。噴施次數(shù)產(chǎn)生的影響因噴施濃度不同而不同，相同濃度噴施不同次數(shù)后，蒜薹長度上下波動，沒有一致性規(guī)律。所有處理組合中，噴施3 次6 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹最長，為68.35 cm。

對于蒜薹粗和單薹質(zhì)量而言，所有處理組合與對照相比均無顯著性差異。所有處理組合中，噴施1 次12 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹最粗，為6.78 mm；噴施2次6 mg·L-1GeO2時(shí)，單薹質(zhì)量最大，為14.38 g。

2.3.2 鱗莖農(nóng)藝性狀 噴施次數(shù)和GeO2濃度對大蒜鱗莖橫徑、縱莖和單頭質(zhì)量均沒有顯著影響；二者互作對單頭質(zhì)量有極顯著影響，但對鱗莖橫徑和鱗莖縱莖影響不顯著（表4）。

表3 葉面噴施不同濃度和次數(shù)鍺對蒜薹農(nóng)藝性狀的影響

對于鱗莖橫徑而言，所有處理組合與對照相比均無顯著差異。對于鱗莖縱莖而言，除了噴施1 次9 mg·L-1GeO2的處理顯著高于噴施2 次3 mg·L-1的處理，其余處理組合及對照間均無顯著性差異。

相同噴施次數(shù)下，隨著噴施濃度的升高大蒜單頭質(zhì)量的變化沒有一致性規(guī)律。噴施濃度不變時(shí)，低濃度（3、6 mg·L-1）GeO2處理隨著噴施次數(shù)的增加單頭質(zhì)量先增加后降低，高濃度（9、12 mg ·L-1）噴施時(shí)則表現(xiàn)出先降低后增加。

所有處理組合中，葉面噴施1 次9 mg·L-1GeO2后鱗莖橫徑和縱莖均最大，分別為43.19 mm和29.06 mm，葉面噴施2 次3 mg·L-1GeO2后單頭質(zhì)量最大，為23.52 g。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，大蒜返青期葉面噴施1～3次6～12 mg·L-1鍺溶液能明顯提高蒜薹和鱗莖中的鍺含量，蒜薹中鍺含量高于鱗莖。于愛潔等（2019）利用10 mg·L-1鍺溶液浸麥富鍺法培養(yǎng)的麥苗有機(jī)鍺和全鍺含量均比不添加鍺溶液的空白對照提高1 倍以上。夏永香（2012）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)葉面噴施3 次12 mg·L-1鍺最有利于金蒜3 號大蒜蒜薹和鱗莖對鍺元素的吸收。土壤中施加鍺源后，能夠迅速地被水稻吸收運(yùn)往地上部分（李桂珠和許運(yùn)新，2007；李明堂 等，2007）。這些研究均表明，植物根系和地上部都可以吸收鍺元素并在器官或產(chǎn)品中積累鍺元素。

葉面噴施不同濃度和次數(shù)的GeO2對大蒜蒜薹和鱗莖營養(yǎng)品質(zhì)也有一定影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施次數(shù)極顯著影響蒜薹、鱗莖的可溶性糖和可溶性蛋白含量，噴施濃度極顯著影響蒜薹可溶性糖、可溶性蛋白含量及鱗莖可溶性蛋白含量；另外，二者互作對蒜薹可溶性糖、可溶性蛋白含量及鱗莖可溶性糖含量有顯著影響。且葉面噴施1 次GeO2溶液時(shí)，蒜薹中可溶性蛋白含量隨著處理濃度的升高整體表現(xiàn)增加的趨勢。研究表明，鍺可以促進(jìn)植物合成可溶性糖，這可能與鍺提高了葉片的光合能力，或者鍺直接參與了光合作用過程有關(guān)（王朵和吳國良，2009）。魏明等（2010）發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)基中添加濃度為4.0 mg·L-1的GeO2時(shí)，珠芽原球莖中細(xì)胞內(nèi)可溶性糖和可溶性蛋白的含量高于不添加GeO2的對照組。這可能表明適量的鍺可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成，通過提高植物細(xì)胞的生理活性促進(jìn)糖類的合成，進(jìn)一步促進(jìn)碳和氮的利用。

葉面施鍺對大蒜蒜薹和鱗莖的形態(tài)、質(zhì)量影響較小。本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施濃度對蒜薹長度、蒜薹粗、單薹質(zhì)量、鱗莖橫徑、縱莖、單頭質(zhì)量均無顯著影響，噴施次數(shù)僅對蒜薹長度有極顯著影響，對其余性狀均無顯著影響。

總之，返青期葉面噴施不同濃度（3、6、9、12 mg·L-1）和次數(shù)（1、2、3 次）GeO2溶液，對蒜薹和鱗莖鍺含量有顯著影響。此期葉面噴施1 次9 mg·L-1GeO2時(shí)鱗莖鍺含量達(dá)到最高，為4.02 μg ·kg-1；葉面噴施1 次12 mg·L-1GeO2時(shí)蒜薹鍺含量達(dá)到27.00 μg·kg-1，與對照相比提高了66.9%，并可獲得較高的蒜薹可溶性蛋白含量；因此，于大蒜返青期葉面噴施1 次9～12 mg·L-1GeO2溶液可用于富鍺大蒜栽培，同時(shí)可顯著提高蒜薹可溶性蛋白含量，而對蒜薹和鱗莖的農(nóng)藝性狀無顯著影響。

盡管有機(jī)鍺是有益于人類健康的大蒜功能成分，但目前還缺乏人類鍺元素?cái)z入指南，富鍺產(chǎn)品的生產(chǎn)仍處在研究階段，消費(fèi)尚需慎重。