土壤調(diào)理劑對土壤肥力和木薯產(chǎn)量的影響

陶 林，羅興錄，2

（1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530005；2.亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護與利用國家重點實驗室，廣西 南寧 530004）

木薯既是優(yōu)良的淀粉作物，又是重要的生物質(zhì)能源作物。廣西是我國最大的木薯種植基地，種植面積及產(chǎn)量占全國60%以上。木薯產(chǎn)業(yè)是廣西的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，全區(qū)木薯種植面積達26萬hm2左右。因此，隨著木薯生物能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，木薯栽培將成為廣西區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的一個新增長點［1-3］。土壤人類最基本的生產(chǎn)資料和物質(zhì)基礎(chǔ)［4］。但在素有“八山一水一分田”之稱的廣西，土地資源不但非常有限，而且，自然成土和人為破壞等原因?qū)е碌恼系K性土壤比例日益增加，其中包括侵蝕、質(zhì)地不良、結(jié)構(gòu)或耕性差、鹽堿、酸化、有毒物質(zhì)污染、土壤中存在妨礙植物根系生長的不良土層、土壤水分過多或不足、肥力低下或營養(yǎng)元素失衡等。因此，研究土壤調(diào)理劑對木薯的產(chǎn)量和性狀以及土壤的理化性質(zhì)的影響，對木薯的高產(chǎn)高效栽培具有重要的現(xiàn)實意義。

目前，對土壤調(diào)理劑的應(yīng)用研究已有許多報道。魏莎等、陳裕興等對土壤調(diào)理劑在連作切花菊栽培和水稻種植的研究中表明，土壤調(diào)理劑具有調(diào)節(jié)水分供應(yīng)、改良土壤酸堿度與質(zhì)地結(jié)構(gòu)、改善養(yǎng)分的供應(yīng)狀況等作用［5-6］。周金波等對不同土壤調(diào)理劑在黃瓜生長和土壤理化性質(zhì)的影響研究發(fā)現(xiàn)，土壤調(diào)理劑能促進黃瓜生長，增強黃瓜抗逆性，提高黃瓜產(chǎn)量［7］。魏嵐等向酸性土壤中施加土壤調(diào)理劑用于改良酸性土壤，降低酸性土壤的活性鋁的毒害作用，并有助于提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)［8］。李建平等的研究表明“免深耕”土壤調(diào)理劑對改善煙田土壤物理性狀有較明顯的效果，土壤團粒結(jié)構(gòu)得到改善，透氣性增強［9］。楊振超等研究了土壤調(diào)理劑對溫室西葫蘆生長發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。表明施用土壤調(diào)理劑的植株抗逆性增強.產(chǎn)量和品質(zhì)顯著提高，土壤理化性狀及有機質(zhì)的分解及養(yǎng)分的釋放有所改善［10］。張雁等研究了BGA土壤調(diào)理劑對小麥生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響，表明BGA土壤調(diào)理劑改善了土壤理化性狀，增強了土壤蓄水保肥能力［11］。

木薯植株高大，生物量大，產(chǎn)量高，如果不合理施肥，培肥地力，會使土壤肥力下降，制約木薯產(chǎn)量提高。因此，如何保持和提高木薯地的土壤肥力，使木薯持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，是目前木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要研究解決的一個重要問題。黃潔等、王澤平等對木薯的土壤理化性狀的研究己證實土壤水分是影響作物生長的一個重要生態(tài)因子，土壤干旱缺水或水分過多均會嚴重影響木薯的正常生長，從而影響產(chǎn)量［12-13］。劉仁根等、林萱等對木薯施用BGA土壤調(diào)理劑的研究表明，BGA土壤調(diào)理劑對木薯生長、產(chǎn)量及品質(zhì)能產(chǎn)生積極的影響，BGA土壤調(diào)理劑和復(fù)合肥混施的方式可以明顯提高木薯干物率和淀粉含量［14-15］。

近年來，隨著土壤調(diào)理劑的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用，其作為一種新型土壤改良劑廣泛應(yīng)用在修復(fù)改善土壤的過程中，是修復(fù)退化土壤的主要措施之一，其作用主要有改善土質(zhì)，使酸化、鹽化、板結(jié)、施肥過度的土壤恢復(fù)活力，緩解克服土壤連作障礙，提高土壤保水性并改善土壤吸附性能等［16-18］。土壤調(diào)理劑在玉米、果樹等應(yīng)用有顯著效果，但是在木薯上應(yīng)用研究較少。本研究主要目的是通過研究土壤調(diào)理劑對木薯生長發(fā)育的影響，為木薯地土壤改良提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試木薯品種為新選048，供試土壤調(diào)理劑為山東豐邁科技有限公司的綠色有機產(chǎn)品專用土壤調(diào)理劑，產(chǎn)品主要技術(shù)指標（以干基計）：總養(yǎng)分N + P2O5+ K2O≥3.0%，有機質(zhì)含量（OM）≥2.0%，限量元素含量Hg≤5 mg/kg，As≤10 mg/kg，Cd≤10 mg/kg，Pd≤50 mg/kg，Cr≤ 50 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2016年4月至2017年1月在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)場試驗基地進行，試驗地土壤肥力中下等水平，土壤pH 5.5，有機質(zhì)含量17.52 g/kg，堿解氮含量68.5mg/kg，速效磷含量20.8 mg/kg，速效鉀含量104.67 mg/kg。試驗設(shè)土壤調(diào)理劑 0（CK）、450（A）、900（B）、1 350 kg/hm2（C）4個處理，每個處理3次重復(fù)，隨機排列，小區(qū)面積70 m2，種植規(guī)格為100 cm×70 cm。

1.3 栽培管理

木薯種植前，按試驗設(shè)計稱取每小區(qū)所需的土壤調(diào)理劑，將土壤調(diào)理劑施在木薯種植穴的土壤中，并與土壤混攪均勻，然后種植木薯。種植后60 d進行第1次追肥，施尿素112.5 kg/ hm2、復(fù)合肥（N∶P2O5∶K20=15∶15∶15）150 kg/hm2、氯化鉀 112.5 kg/ hm2，結(jié)合中耕培土；種植后120 d進行第2次追肥，施尿素75 kg/hm2、復(fù)合肥（N∶P2O5∶K20=15∶15∶15）225 kg/hm2、氯化鉀150 kg/hm2，并結(jié)合中耕培土。其他田間管理與常規(guī)一致。

1.4 測定指標及方法

在木薯發(fā)芽期間調(diào)查發(fā)芽種莖數(shù)，計算發(fā)芽率。運用SPAD-502葉綠素儀在木薯每個生長時期測定木薯葉片葉綠素SPAD值。在木薯每個生長時期采集葉片樣品測定木薯葉片可溶性糖含量，測定方法參照張憲政《作物生理研究》中的蒽酮比色法［19］。在木薯每個生長時期測量株高、莖粗、葉面積指數(shù)等農(nóng)藝性狀。在木薯成熟收獲期測定塊根數(shù)、塊根長、塊根粗等產(chǎn)量性狀及塊根產(chǎn)量。在木薯塊根形成期之后參照南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主編的《土壤農(nóng)化分析》中的Ba（OH）2滴定法測定木薯塊根淀粉含量。參照南京農(nóng)業(yè)大學(xué)主編的《土壤農(nóng)化分析》測定土壤堿解氮、速效磷、速效鉀，其中堿解氮用擴散法測定，速效磷用鉬藍比色法測定，速效鉀用醋酸銨-火焰光度法測定［20］。

試驗數(shù)據(jù)運用DPS、Excel等軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤調(diào)理劑對木薯發(fā)芽率的影響

從表1可以看出，施用土壤調(diào)理劑的木薯發(fā)芽率比未施用土壤調(diào)理劑高，其中處理A的提高并不明顯，處理B、C木薯發(fā)芽率的提高較為明顯，分別比CK提高4.59個百分點和15.23個百分點。處理A與CK差異不顯著，處理B、C與CK差異顯著。可見，土壤調(diào)理劑能通過改善土壤條件為木薯發(fā)芽提供更好的環(huán)境條件，從而提高木薯的發(fā)芽率。

2.2 土壤調(diào)理劑對木薯葉片葉綠素SPAD值和可溶性糖含量的影響

由表2可知，處理A、B、C木薯苗期葉片葉綠素SPAD值與CK差異極顯著，處理A木薯葉片葉綠素SPAD值比CK提高8.36%，處理B比CK提高7.79%，處理C比CK提高10.6%。在塊根形成期、塊根膨大期、木薯葉片生長中期處理A、B、C木薯葉片葉綠素SPAD值與CK差異不大，但是均比CK有所提高，變化比較平穩(wěn)。在工藝成熟期，CK木薯葉片葉綠素SPAD值明顯下降，出現(xiàn)葉片早衰。

可見，土壤調(diào)理劑在木薯苗期能促進木薯發(fā)芽和葉片發(fā)育，較早長出新葉，形成葉片葉綠素，從而較早進行光合作用。在木薯生長中后期，施用土壤調(diào)理劑的木薯葉片葉綠素SPAD值變化相對穩(wěn)定，可見土壤調(diào)理劑有利于植株的氮素營養(yǎng)吸收，為木薯中后期塊根的生長發(fā)芽提供光合保障。

從表2可以看出，各處理每個時期葉片可溶性糖含量差異并不顯著，但是施用土壤調(diào)理劑后的B、C處理葉片可溶性糖含量比對照葉片可溶性糖含量高。木薯葉片可溶性糖含量也隨著木薯塊根生長開始慢慢增加，這與木薯塊根淀粉積累產(chǎn)生的生長規(guī)律一致。苗期木薯塊根未形成，葉片可溶性糖含量基本用于地上部分營養(yǎng)需求，隨著塊根的生長發(fā)育，葉片可溶性糖含量隨之升高。

表2 土壤調(diào)理劑對木薯葉片葉綠素SPAD值和可溶性糖含量的影響

2.3 土壤調(diào)理劑對土壤含水量和物理性狀的影響

由表3可知，在木薯生長的各個時期，施用土壤調(diào)理劑的A、B、C處理比對照土壤含水量大，表明土壤調(diào)理劑能一定程度上提高土壤的保水性。其中處理A對土壤含水量的提高最小，處理B、C對土壤含水量的提高相對較大，說明提高土壤調(diào)理劑用量能相對提高土壤含水能力，從而提高土壤對水分的保持，保證木薯對水分的需要。苗期時，處理A與CK差異不顯著，處理B、C與CK差異顯著。處理A、B、C能在一定程度上降低土壤容重，優(yōu)化土壤的物理性狀，其中處理C降低土壤容重效果最為明顯，4個時期的平均降幅達到13.24%，處理B平均降幅為9.76%，處理A平均降幅為5.61%，4個處理之間差異不顯著。3個施用土壤調(diào)理劑處理的土壤孔隙度都大于對照，其中處理B、C提升幅度相對較大，而處理A提高不明顯，說明土壤孔隙度的提高與土壤調(diào)理劑的施用量在一定范圍內(nèi)呈正相關(guān)。其中處理C在所有處理中對土壤孔隙度的提高最大，4個時期平均提高幅度達到16.61%。

表3 土壤調(diào)理劑對土壤含水量和物理性狀的影響

2.4 土壤調(diào)理劑對土壤化學(xué)性狀的影響

由表4可知，施用土壤調(diào)理劑能增加土壤堿解氮的含量，各處理土壤堿解氮含量大小排序為處理C＞B＞A＞CK，其中處理A土壤堿解氮含量比對照增加7.00%，處理B土壤堿解氮含量比對照增加11.77%，處理C土壤堿解氮含量比對照增加21.81%，處理B、C與對照差異顯著，處理A與對照差異不顯著。

施用土壤調(diào)理劑能增加土壤速效磷的含量，各處理土壤速效磷含量大小排序為處理C＞B＞A＞CK，處理C土壤速效磷含量與對照差異顯著，處理A、B土壤速效磷含量與對照差異不顯著。其中，處理C土壤速效磷含量比對照提高46.11%。

各處理土壤速效鉀含量大小排序為處理C＞B＞CK＞A，其中處理B、C土壤速效鉀含量比CK有一定程度的提高，處理B土壤速效鉀含量比CK提高19.20%，處理C土壤速效鉀含量比CK提高36.87%。處理A與CK差異不顯著，處理B、C與CK差異顯著。

由表4可知，施用土壤調(diào)理劑能增加土壤有機質(zhì)含量，各處理土壤有機質(zhì)含量大小排序為處理C＞B＞A＞CK，其中處理A土壤有機質(zhì)含量比CK提高3.77%，處理B土壤有機質(zhì)含量比CK提高17.52%，處理C土壤有機質(zhì)含量CK提高37.27%，處理A與CK差異不顯著，處理B、C與CK差異顯著。

表4 土壤調(diào)理劑對土壤化學(xué)性狀的影響

2.5 土壤調(diào)理劑對木薯莖葉生長的影響

從表5可以看出，在木薯成長的各個時期，施用土壤調(diào)理劑的木薯株高均大于未施用土壤調(diào)理劑的對照，可見土壤調(diào)理劑能為木薯生長發(fā)育提供更好的土壤條件。在苗期，各處理木薯株高的大小排列為處理C＞B＞A＞CK，處理A、B、C株高比CK分別高24.38%、25.52%、46.62%。在塊根形成期，處理A、B、C株高比CK分別高7.1%、23.13%、26.03%。在木薯生長的后兩個時期，木薯株高也有差異但不明顯。可見，土壤調(diào)理劑對于木薯株高的生長發(fā)育影響很大，在苗期到塊根形成期之間尤為明顯。

在木薯生長的各個時期，施用土壤調(diào)理劑的木薯莖粗都大于未施用土壤調(diào)理劑的對照，在苗期，各處理莖粗大小順序為處理C＞B＞A＞CK。處理A、B、C的莖粗比CK分別高13.41%、27.11%、34.76%，差異明顯，表明土壤調(diào)理劑能有效促進木薯苗期莖部的生長。在塊根形成期，處理A、B、C莖粗比CK分別提高3.22%、9.27%、15.38%，相比于苗期，塊根形成期的差異相對小一些。在塊根膨大期，處理B、C木薯莖粗與CK差距更明顯，分別提高34.35%和36.15%。由此可見，在所有處理中，處理C對于木薯莖粗的生長較為明顯。

從表5可以看出，每個時期施用土壤調(diào)理劑的木薯葉片葉面積指數(shù)都大于未施用土壤調(diào)理劑的對照，處理A、B、C木薯葉片葉面積增長速度相對較快。在苗期，處理A、B、C葉面積指數(shù)比CK分別增長17.72%、25.32%、36.71%，葉面積指數(shù)在塊根膨大期達到頂峰，并在工藝成熟期之后衰減，在塊根膨大期，處理A、B、C葉面積指數(shù)比CK分別增長9.4%、18.83%、29.87%。施用土壤調(diào)理劑能促進木薯葉片的生長，提高木薯在生長發(fā)育時期的葉片葉面積指數(shù)，其中處理C效果較顯著。

表5 土壤調(diào)理劑對木薯莖葉生長的影響

2.6 土壤調(diào)理劑對木薯塊根生長的影響

從表6可以看出，施用土壤調(diào)理劑的木薯在塊根形成期、塊根膨大期和工藝成熟期的塊根數(shù)量都大于不施用土壤調(diào)理劑的對照。其中，木薯塊根數(shù)量的大小排序為處理C＞B＞A＞CK。工藝成熟期是最終的木薯塊根產(chǎn)量測產(chǎn)期，在工藝成熟期，處理A、B、C塊根數(shù)量比CK分別增長19.08%、42.16%、47.37%，其中處理C對塊根數(shù)量的影響最大。

施用土壤調(diào)理劑的木薯在3個時期相對于對照都有不同程度的提高，其中在工藝成熟期，木薯塊根長的大小排序為處理C＞B＞A＞CK。處理A、B、C塊根長比CK分別增長20.01%、37.35%、39.63%。處理C對塊根數(shù)量的影響最大。

表6 土壤調(diào)理劑對木薯塊根生長的影響

在塊根形成期和塊根膨大期，處理A木薯塊根直徑略低于CK，處理B、C木薯塊根直徑略大于CK。其中在塊根形成期，處理B、C木薯塊根直徑比CK分別提高12.19%、23.02%；在塊根膨大期，處理B、C木薯塊根直徑比CK分別提高1.6%，23.04%；在工藝成熟期，處理A、B、C木薯塊根直徑均大于CK，處理A、B、C木薯塊根直徑比CK分別提高3.78%、9.7%、20.04%。

2.7 土壤調(diào)理劑對木薯塊根產(chǎn)量、淀粉含量和淀粉產(chǎn)量的影響

由表7可知，施用土壤調(diào)理劑的木薯單株產(chǎn)量和每公頃產(chǎn)量都有所提高，不同用量的土壤調(diào)理劑對于木薯產(chǎn)量的影響不一樣，在單株產(chǎn)量上，工藝成熟期各處理單株產(chǎn)量大小排序為處理C＞B＞A＞CK。其中，處理A、B、C 木薯單株產(chǎn)量比CK分別提高11.16%、23.55%和34.3%。在塊根形成期和塊根膨大期，處理A、B、C木薯淀粉含量均高于CK，其中處理C木薯塊根淀粉含量最高，在木薯形成和膨大的時候，淀粉積累最快，明顯高于其他處理，這與木薯莖葉在前期的生長速度優(yōu)于其他處理不無關(guān)系，可見是地上部分的生長帶動了塊根的提早成熟和淀粉含量的形成。在工藝成熟期，名處理木薯塊根淀粉含量差異不顯著，各處理木薯塊根淀粉含量大小排列為處理C＞B＞CK＞A，木薯塊根生長到一定時間后，淀粉含量并無大的差別。

表7 土壤調(diào)理劑對木薯塊根產(chǎn)量、淀粉含量和淀粉產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 土壤調(diào)理劑能改善土壤生態(tài)環(huán)境，提高木薯發(fā)芽率

在廣西木薯的種植特點是需要耐旱耐瘠，主要原因是受到主要糧食產(chǎn)物的耕地制約，大部分木薯的種植地被選擇在山地、丘陵等肥力不佳、干旱貧瘠的土地上，所以如何保證木薯發(fā)芽生長尤為重要［21］。

土壤調(diào)理劑能增加土壤中堿解氮、速效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量，對比不施用調(diào)理劑，土壤各項養(yǎng)分含量均有所上升。此外，施用土壤調(diào)理劑后改善了土壤物理性狀，從而改善了土壤生態(tài)環(huán)境，加速了有機質(zhì)的分解及養(yǎng)分的釋放，在苗期和木薯中后期為木薯生長提供良好的生長條件［22］。

本研究結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑能在一定程度上改善土壤肥力、降低土壤容重，提高土壤孔隙度和保水能力，從而提高木薯發(fā)芽率。其中施用土壤調(diào)理劑1 350 kg/hm2對于提高土壤養(yǎng)分含量、改善土壤生態(tài)環(huán)境和對木薯發(fā)芽率的提高最為明顯。

3.2 土壤調(diào)理劑能促進木薯莖葉生長，優(yōu)化木薯農(nóng)藝性狀

莖葉生長是木薯生長發(fā)育的重要部分，只有莖粗、葉片數(shù)量等地上部分生長達到一定水平，木薯的塊根才開始生長發(fā)育，地上部分主要負責(zé)為塊根生長提供呼吸作用和光合作用，為塊根生長提供保障。所以土壤調(diào)理劑對于木薯生長的土壤生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化，使木薯在苗期得到更有效的養(yǎng)分供給，施用土壤調(diào)理劑的木薯相對于對照更早進入塊根形成期，從而提早塊根的生長發(fā)育時間，讓木薯得到更多養(yǎng)分供給，提高產(chǎn)量。

本研究結(jié)果表明，施用土壤調(diào)理劑后，木薯在株高、莖粗和葉面積指數(shù)上均優(yōu)于對照，其中在苗期和塊根形成期，施用土壤調(diào)理劑的木薯在株高、莖粗方面增長速率較快，使得木薯塊根早于對照生長。土壤調(diào)理劑能提供更好的氮素供給環(huán)境，有益于木薯葉面積指數(shù)、葉綠素含量和可溶性糖的形成，促進木薯光合作用，在苗期為木薯地上部分提供營養(yǎng)，在塊根形成期之后，為塊根生長機理提供營養(yǎng)保障。

3.3 土壤調(diào)理劑能促進木薯塊根伸長增粗，一定程度提高木薯產(chǎn)量

木薯是塊根淀粉作物，收獲的產(chǎn)品主要是塊根。而木薯塊根的分化、發(fā)育和淀粉積累，與土壤的緊實度、通氣性有非常密切的關(guān)系。有研究表明，土壤緊實、通氣不良，肥力不佳等土壤條件，不僅會使木薯塊根分化、發(fā)育受到抑制，而且塊根淀粉積累也會受到一定程度影響，施用土壤調(diào)理劑能一定程度改善木薯種植地的土壤理化性狀，提高土壤肥力，提高木薯產(chǎn)量［23］。

本研究結(jié)果表明，施用土壤調(diào)理劑能促進木薯塊根的伸長增粗，有益于改善木薯塊根農(nóng)藝性狀，能一定程度提高塊根數(shù)量、塊根長度和直徑，影響單株產(chǎn)量，其中施用土壤調(diào)理劑1 350 kg/hm2對于木薯塊根產(chǎn)量性狀和產(chǎn)量方面的提高在所有處理中較為明顯。由此可見，施用土壤調(diào)理劑是改良木薯地土壤，提高木薯產(chǎn)量的有效途徑。

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