全 文 ：硫对大蒜生理生化指标及营养品质的影响
杨凤娟　刘世琦 3 3 　王秀峰　张云起　臧金波
(山东农业大学园艺学院 ,泰安 271018)
【摘要】　采用盆栽试验探讨了硫对大蒜生理生化指标及营养品质的影响. 结果表明 ,土壤硫含量 8141 mg
·kg - 1时 ,大蒜叶片硝酸还原酶、POD 活性、光合色素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率较高 ;可溶性蛋
白质含量及 CA T 活性却是以土壤硫含量为 7192 mg·kg - 1时最高 ;SOD 活性以较低土壤硫含量 6145 mg·
kg - 1时较高. 同时 ,土壤硫含量为 8141 mg·kg - 1时 ,鳞茎中大蒜素、可溶性糖和 Vc 及蒜薹中大蒜素、可溶
性糖和可溶性蛋白质含量分别比对照增加 33167 %、23175 %、68182 %、40195 %、3145 %和 7145 % ;较高土
壤硫含量 9148 mg·kg - 1有利于蒜薹中 Vc 和游离氨基酸及鳞茎中游离氨基酸和可溶性蛋白质含量的提
高 ,分别比对照高出 15117 %、20193 %、6149 %和 8107 %.
关键词 　大蒜 　硫 　生理生化指标 　品质
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 11 - 2095 - 04 　中图分类号 　S633. 1 　文献标识码 　A
Effects of sulfur on physiological and biochemical indices and nutrition quality of garlic. YAN G Fengjuan ,L IU
Shiqi ,WAN G Xiufeng ,ZHAN G Yunqi ,ZAN GJinbo ( College of Horticulture , S handong A gricultural U niver2
sity , Tai’an 271018 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (11) :2095～2098.
The study on the effects of sulfur on physiological and biochemical indices and nutrition quality of garlic showed
that when soil sulfur content was 8141 mg·kg - 1 , the NR and POD activities ,photosynthetic pigment content
and photosynthetic parameter ( Pn , Gs ,E) in garlic leaves were higher. The soluble protein content and CA T ac2
tivity reached maximum when soil sulfur content was 7192 mg·kg - 1 ,while the SOD activity was higher when
soil sulfur content was 6145 mg·kg - 1 . When soil sulfur content was 8141 mg·kg - 1 ,the allicin ,soluble sugar and
Vc contents in bulb and the allicin ,soluble sugar and soluble protein contents in bolt were increased by 33167 % ,
23175 % ,68182 % ,40195 % ,3145 % and 7145 % ,respectively. Higher content of soil sulfur (9148 mg·kg - 1 )
increased the contents of Vc and free amino acid in bolt and those of free amino acid and soluble protein in bulb
by 15117 % ,20193 % ,6149 % and 8107 % ,respectively.
Key words 　Garlic , Sulfur , Physiological and biochemical indices , Nutrition quality.
3 国家农业部“948”资助项目 (20032T14) .3 3 通讯联系人.
2003 - 11 - 10 收稿 ,2004 - 03 - 25 接受.
1 　引 　　言
大蒜 ( A lli um stativ um ) 属于百合科葱属 2 年
生草本植物 ,以鳞茎、蒜薹、嫩叶为主要产品. 其产品
营养丰富 (每 100 g 大蒜中含有硫胺素 0124 g、蛋白
质 414 g[7 ]) ,味道鲜美 ,能增进食欲 ,并有较强杀菌
和提高人体免疫力的作用. 大蒜素广泛应用于医学
及保健食品. 经常食用大蒜素可以降低血脂 ,预防高
血脂病 ,并可阻断亚硝胺的形成 ,在防治癌症方面有
明显疗效. 此外 ,大蒜素对霉菌有明显的抑制作用 ,
是理想的抗菌剂原料. 饲料中添加大蒜素 ,除了可以
作为有效的抗菌剂外 ,还可促进畜禽类的生长发
育[5 ,17 ,23 ,24 ,28 ] .
关于施肥对大蒜生长发育及营养品质影响的研
究 ,多以大量营养元素氮、磷、钾为主. 刘世琦等[12 ] 、
张翔[24 ]等就优化施肥对大蒜产量效应的分析表明 ,
氮素的影响最大 ,钾次之 ,磷最小. 硫是作物生长必
需的营养元素之一 ,在植物体中参于蛋白质合成、光
合作用、呼吸作用、脂类合成、生物固氮、糖代谢等.
在自然环境中 ,特别是土壤中硫含量过低 ,将导致植
物正常生理活动受阻、代谢紊乱 ,甚至枯死 ,导致生
态系统破坏 ,其原因是植物体可利用的硫除少部分
通过叶片对大气 SO2 的直接吸收外 ,主要从土壤中
吸收硫酸盐. 近年来 ,由于农业中无硫或低硫化肥的
广泛应用 ,世界范围内关于作物缺硫的报道越来越
多[19 ] .王庆仁等[20 ]对几种主要农田生态系统的输
入输出通量估算表明 ,供试作物皆存在硫亏缺状况 :
小麦每年 6 kg·hm - 2 、玉米 815 kg·hm - 2 、油菜 24
kg·hm - 2 、水稻 711 kg·hm - 2 . 如何处理好土壤施硫
与作物需硫的平衡是人们越来越关注的问题[18 ] . 马
友华等[14 ]发现 ,烟草地上部分硫含量前期主要受根
际土壤可溶性硫及有机硫的影响. 增施硫肥可提高
作物生物量和产量[6 ] . 而大蒜是一种喜硫作物 ,鳞
应 用 生 态 学 报 　2004 年 11 月 　第 15 卷 　第 11 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Nov. 2004 ,15 (11)∶2095～2098
茎中硫的含量特别高 ,仅次于氮而高于钾. 陈能煜
等[5 ]指出 ,大蒜对硫营养状况极为敏感 ,其硫含量
与大蒜蒜素含量关系密切. 在许多国家和地区 ,施用
硫肥已逐渐成为农业生产中一项必不可少的措施.
本研究旨在通过盆栽试验 ,探讨硫对大蒜生理生化
指标及营养品质的影响 ,以便找出最适的土壤硫含
量 ,为合理施用硫肥提供科学依据.
2 　材料与方法
211 　供试材料
供试品种为苏联蒜. 供试土壤肥力性状为 : 有效氮
78121 mg·g - 1 ,有效磷 23156 mg·g - 1 ,有效钾 94135 mg·
g - 1 ,有机质 0198 mg·g - 1 ,有效硫 6145 mg·kg - 1 .
212 　试验方法
试验于山东农业大学蔬菜标本园进行 ,采用直径 25
cm、高 30 cm 的泥盆 ,每盆装风干土 15 kg ,定植大蒜 4 株. 硫
肥设 5 个水平 ,每个水平重复 5 次 (即每个水平种植 5 盆) .
根据黄界颍[9 ]在作物上施用硫肥的效果与方法 ,施入含硫的
硫磺粉 ,含硫 90 %～100 % ,由于肥效较慢 ,故作为基肥施
用 ,每盆分别施入 0、0125、01375 和 015、01625 g ,用细土拌
匀 ,再与盆土混匀. 测得有效硫含量分别为 6145 ( S1 ) 、7192
(S2) 、8141 (S3) 、8186 (S4) 和 9148 mg·kg - 1 (S5) ,其中 S1 为
对照 ,其余栽培条件一致. 在不同土壤硫水平的基础上 ,对大
蒜生理生化指标及 5 个营养品质指标 (可溶性糖、可溶性蛋
白质、大蒜素、Vc、游离氨基酸) 的含量进行测定分析. 2002
年 9 月 25 日播种 ,4 月 20 日采样对生理生化指标进行测定.
分别取不同盆中的大蒜样品 1 株 ,共 5 株 ,混合均匀 ,3 次重
复 ,每水平均与对照进行两两之间的差异显著性检验. 5 月 8
日采收所有蒜薹 ,每水平混合均匀 ,对 5 个营养指标进行测
定 ;5 月 26 日采收大蒜 ,分别取不同盆中的大蒜各 1 头混
合 ,3 次重复 ,进行品质分析.
213 　测定方法
氮、磷、钾含量测定分别采用凯式定氮法、钼锑抗比色
法、火焰光度法. 有机质含量测定采用重铬酸钾氧化2比色
法.硫用磷酸盐2乙酸浸提2BaSO4 比浊法测定. SOD、POD 和
CA T 活性测定分别采用 Health 法 [8 ] 、Omran 法[16 ]和过氧化
氢分解量法. 光合色素含量采用分光光度法测定 ;光合参数
采用 CIRAS21 光合仪于 4 月 20 号上午 10 :00～10 :30 点进
行测定 ,光强 1 400～1 500μmol·m - 2·s - 1 ,气温 18～19 ℃,
叶温 19～20 ℃,外界 CO2 浓度 400μmol·mol - 1 ,测定部位为
从上数第 4 片叶中间 ,每水平测 5 株 ,即重复 5 次 ,取平均
值. 可溶性糖、可溶性蛋白质、Vc、大蒜素和游离氨基酸含量
测定分别采用蒽酮比色法、考马斯亮蓝法、紫外快速测定法、
苯腙法和茚三酮法.
3 　结果与分析
311 　硫对生理生化指标的影响
31111 取样方法硫对酶活性及可溶性蛋白质含量的
影响 　由表 1 可以看出 ,在 S1～S4 范围内 ,施硫可
极显著提高硝酸还原酶及 POD 活性 ,且其活性随施
硫含量的提高而增强 ;适量的土壤硫含量 S2 (7192
mg·kg - 1)也可极显著提高 CA T 活性及可溶性蛋白
质的含量 ,而其它处理浓度时 ,都显著低于对照. 硫
对 SOD 活性的影响 ,各处理均极显著低于对照.
31112 硫对光合色素含量的影响 　叶绿体是植物光
合作用的主要场所. 由表 2 可以看出 ,在 S3 (8141
mg·kg - 1) 处理浓度时 ,叶绿素 a、叶绿素 b、胡萝卜
素及叶绿素 (a + b)的含量均为最大值 ;在 S1～S3 范
围内 ,色素含量随施硫含量的提高而增加 ,但当处理
浓度超过 S3 时 ,色素含量随施硫量的增加而降低.
由此可见 ,土壤硫含量 8141 mg·kg - 1时较有利于光
合作用.
表 1 　硫对大蒜叶片酶活性及可溶性蛋白质含量的影响
Table 1 Effect of sulfur on enzyme activity and content of soluble protein in garlic leaf
处理
Treatment
硝酸还原酶
NR
(μg·g - 1FW·h)
过氧化物酶
POD
(ΔOD470·min - 1·g - 1FW)
超氧化物歧化酶
SOD
(units·g - 1FW)
过氧化氢酶
CAT
(ΔOD240·min - 1·g - 1FW)
可溶性蛋白质
Soluble protein
(mg·g - 1FW)
S1 60157 5157 167110 41147 28133
S2 61137 6197 3 311333 3 48100 3 3 30190 3 3
S3 80136 3 3 8157 3 3 117117 3 3 15130 3 3 30193 3 3
S4 83194 3 3 9123 3 3 44150 3 3 30183 3 3 28120
S5 67133 3 3 5171 6117 3 3 28174 3 3 25110 3 3
表 2 　硫对大蒜叶片光合色素含量的影响
Table 2 Effect of sulfur on photosynthetic pigment content in garlic leaf
( mg·g - 1FW)
处理
Treatment
叶绿素 a
Chl a
叶绿素 b
Chl b
胡萝卜素
Car
叶绿素 (a + b)
Chl (a + b)
S1 0161 0112 0115 0172
S2 0167 3 3 0114 3 3 0117 3 0180 3
S3 0168 3 3 0114 3 3 0118 3 3 0182 3 3
S4 0162 0112 0116 0175
S5 0150 3 3 0109 3 3 0113 3 3 0159 3 3 31113 硫对光合参数的影响 　由表 3 可以看出 ,蒸腾速率、气孔导度、光合率速均 S3 处理最大 ;在 S1～S3 范围内 ,蒸腾速率、气孔导度、光合速率随施硫量的增加而提高 ;蒸腾速率、气孔导度、光合速率 S3 与S1 差异显著. 胞间 CO2 浓度均显著高于对照 S1 . 土壤硫含量为8141 mg·kg - 1时 ,大蒜叶片光合性能
6902 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
优良 ,有利于大蒜光合物质的积累.
表 3 　硫对大蒜叶片光合参数的影响
Table 3 　Effect of sulfur on photosynthetic parameter in garlic leaf
处理
Treatment
蒸腾速率
E
(mol·m - 2·s - 1)
气孔导度
Gs
(mmol·m - 2·s - 1)
光合速率
Pn
(μmol·m - 2·s - 1)
胞间 CO2
Ci
(μmol·mol - 1)
S1 2112 180150 17155 158100
S2 2134 196150 18100 205150 3
S3 2173 3 219100 3 20135 3 207150 3
S4 2156 210100 3 16195 219150 3 3
S5 2152 199100 16165 225150 3 3
312 　硫对大蒜营养品质的影响 　由图 1a 可见 ,所
有处理大蒜素含量均高于对照 S1 ,蒜薹中分别提高
33155 %、40195 %、35198 %和 24189 % ;而鳞茎中分
别增加 16170 %、33167 %、24151 %和 17145 % ,说明
土壤低硫含量时 ,施用硫肥可显著提高大蒜体内的
大蒜素含量. 当土壤硫含量达到 8141 mg·kg - 1时 ,
较有利于大蒜素形成 ;低于这一浓度 ,随施硫量的增
加 ,大蒜素含量随之提高 ;若再高于这一浓度 ,大蒜
素含量反而降低. 由图 1b 可以看出 ,蒜薹及鳞茎中
游离氨基酸含量均以较高土壤硫含量 S5 (9148 mg·
kg - 1)时较高 ,分别比对照增加 20193 %和 6149 %.
其它处理蒜薹中含量 (S2 除外) 均稍高于对照 S1 ;而
鳞茎中其含量 (S4 除外)也都略高于 S1 ,但差异不显
著.综上所述 ,为提高游离氨基酸含量 ,以较高土壤
硫含量 9148 mg·kg - 1时为好.
图 1 　硫对大蒜素、游离氨基酸含量的影响
Fig. 1 Effect of sulfur on content of allicin and free amino acid1
　　由图 2a 可以看出 ,蒜薹和鳞茎中可溶性糖含量
以 S3 (8141 mg·kg - 1) 处理浓度时较高 ,分别比对照
高出 3145 %和 23175 %. 而较高土壤硫含量 ( ≥S4) ,
可增加鳞茎中可溶性糖含量 ,但使蒜薹中可溶性糖
图 2 　硫对可溶性糖、维生素 C 含量的影响
Fig. 2 Effect of sulfur on content of soluble sugar and Vc1
含量降低. 由此说明为提高鳞茎及蒜薹中可溶性糖
含量 ,土壤硫含量达 8141 mg·kg - 1时较适宜. 由图
2b 可见 ,硫对 Vc 含量的影响与对可溶性糖含量的
影响相似.
　　蒜薹中 Vc 含量以较高硫含量 S5 (91484 mg·
kg - 1)时为好 ,比对照增加 22176 % ;而鳞茎及蒜薹
中 Vc 含量在 S3 处理时分别提高 68182 % 和
8194 % ,其它处理稍高或稍低于对照. 由此可见 ,为
同时提高鳞茎及蒜薹中 Vc 含量 ,土壤硫含量达
8141 mg·kg - 1时较好.
　　由图 3 可以看出 ,各处理对可溶性蛋白质含量的
影响 ,差异不显著. 当土壤硫含量达到 8141 mg·kg - 1
时 ,蒜薹中可溶性蛋白质含量比对照高出 7145 %;而土
壤高浓度硫(9148 mg·kg - 1)时 ,鳞茎中可溶性蛋白质含
量比对照增加 8107 %.由此可见 ,较高土壤硫含量有利
于提高大蒜中可溶性蛋白质含量.
图 3 　硫对可溶性蛋白质含量的影响
Fig. 3 Effect of sulfur on content of soluble protein1
790211 期 　　　　　　　　　　　　　杨凤娟等 :硫对大蒜生理生化指标及营养品质的影响 　　　　　　　　　　　
4 　讨 　　论
硫作为植物生命活动必需的元素之一 ,在植物
细胞结构和生理生化功能中都具有不可替代的作
用. 研究表明 ,适量硫肥可提高大蒜叶片中 POD、
CA T、硝酸还原酶活性及可溶性蛋白质含量 ,这些酶
活性及蛋白质含量的提高保护了叶绿体的完整性 ,
提高了叶绿素含量 ,进而增强了光合作用 ,有利于大
蒜生长发育 ,为后期的营养供应打下良好基础. 这是
因为硫是蛋白质成分的构成元素 ,而且与叶绿素的
形成有密切关系. 在作物体内 ,硫除以硫酸盐存在
外 ,也存在于挥发性物质和维生素中[11 ] . 叶勇等[22 ]
指出 ,硫能促进茶树的基础代谢 ,提高光合强度和叶
绿素含量. 在一定硫水平下能显著提高 NR 活性及
茶氨酸、天门冬氨酸等游离氨基酸含量. SOD 在较
低硫水平下活性较高 ,具体机理尚不清楚.
含硫氨基酸是人类食物蛋白质中重要的品质限
制成分 , 常以氮硫比作为人类食物价值的指
标[2 ,4 ,10 ,15 ] .在油菜[3 ,21 ,27 ] 、大豆[1 ,13 ]中均有报道 ,
施硫能提高蛋白质和油分含量. 本研究结果还表明 ,
在一定土壤含硫水平条件下 ,增施硫肥可增加大蒜
产品中大蒜素、可溶性糖、游离氨基酸、Vc 和可溶性
蛋白质含量 ,在一定程度上提高大蒜的营养品质. 张
翔等[25 ,26 ]指出 ,每 667 m2 增施 6 kg 硫 ,对大蒜增产
效果最佳 ,大蒜辣素含量增加 ,使大蒜具有特殊的辣
香气味 ,对人体具有营养和药用价值. 综上所述 ,硫
肥在大蒜上应用效果显著 ,可大幅度提高大蒜体内
的蛋白质、游离氨基酸及含硫氨基酸含量.
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作者简介 　杨凤娟 ,女 ,1977 年生 ,博士生 ,主要从事蔬菜栽
培生物学研究. E2mail :beautyyfj @163. com
8902 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷