木薯酒精渣-復合肥配施對木薯產量的影響初探

林洪鑫,張志華,袁展汽,肖運萍,汪瑞清,呂豐娟

(江西省農業科學院 土壤肥料與資源環境研究所/農業農村部 長江中下游作物生理生態與耕作重點實驗室,江西 南昌 330200)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是大戟科木薯屬熱帶作物,是世界三大薯類作物之一,國內主要分布在廣西、海南、廣東、云南、福建、江西和湖南等省份。木薯干片是我國生產酒精的重要原料,在加工酒精之后產生大量的酒精渣,若不進行妥當處理,將造成資源浪費和環境污染。不合理施用化肥是造成農業面源污染的重要原因之一。隨著國家對生態環境保護的日趨重視,有機肥替代化肥已成為現代農業研究的熱點。魏益華等[1]研究認為,動物性廢棄物中重金屬含量和超標率明顯高于植物性廢棄物,其中豬糞中的重金屬屬于重度污染,牛糞中的重金屬為輕度污染,植物性廢棄物中的重金屬尚處于安全水平。木薯酒精渣中有機質含量達66.57%[2],全氮、全鉀和全磷含量分別為1.17%、0.464%和0.083%[2],還含多種植物生長所需的微量元素[3],且重金屬含量低[3]。木薯酒精渣可作為種植食用菌的營養基質[2,4-7],可加工發酵成醪液菌肥[4]或有機肥[8]。有研究表明,木薯酒精厭氧發酵液可作為香蕉生產的優良液體肥料和土壤改良劑[9]。前人對有機肥-無機肥配施的合理比例進行了較多研究。在兼顧玉米產量和品質的條件下,以30%為適宜的有機肥等氮替代化肥比例培肥土壤[10];水稻以50%有機-無機肥配施比例的產量最高[11];油菜籽粒產量隨有機肥施用量的增加逐漸下降,以10%有機氮替代化肥氮為宜[12];稻田化肥-有機肥的配比采用7∶3較為適當[13];腐熟秸稈替代化肥的比例宜控制在50%以下[14]。還有研究表明,有機肥部分替代化肥能提高養分積累量和肥料利用率,顯著提高土壤養分含量,調節土壤微生物結構,改善作物根際土壤理化性狀[15]。有機-無機肥配施對提高水稻產量和降低氮肥環境負效應的綜合效應最佳[16]。前人在水稻、油菜等作物上的有機無機肥配施研究較多,而對紅壤旱地木薯有機無機肥配施的研究較少。本試驗在木薯生產中設計了木薯酒精渣-復合肥不同配施比例,以有機物料“木薯酒精渣”替代不同比例的復合肥,以期達到農業廢棄物合理利用和化肥減量施用的目的,為資源有效利用和木薯高產栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在江西省撫州市東鄉區圩上橋鎮紅壤開發管理委員會國家木薯產業技術體系南昌綜合試驗站試驗基地(N28°11′26″,E116°30′17″)內進行。試驗地土壤為低丘紅壤,其基礎土壤理化性質為pH值4.90,有機質18.6 g/kg,全氮1.34 g/kg,全磷1.19 g/kg,全鉀12.3 g/kg,堿解氮99.7 mg/kg,速效磷79.6 mg/kg,速效鉀105.7 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試木薯品種為華南205。木薯酒精渣購于江西佳佳福生物科技股份有限公司,其氮含量為0.45%。復合肥(史丹利,15-15-15)為從本地農資市場采購。

1.3 試驗設計

試驗共設5個處理,分別為M0F100(100%復合肥)、M25F75(25%木薯酒精渣+75%復合肥)、M50F50(50%木薯酒精渣+50%復合肥)、M75F25(75%木薯酒精渣+25%復合肥)、M100F0(100%木薯酒精渣)。木薯酒精渣-復合肥不同配施比例處理詳見表1。每個處理3次重復,共15個小區,隨機區組排列,小區面積為50 m2(5 m×10 m),每小區種植60株(種植5行,每行12株),種植行距1.0 m,種植株距0.8 m。各小區的木薯酒精渣和復合肥全部作為基肥,各處理施氮量均為168.75 kg/hm2；配施木薯酒精渣處理不補充磷、鉀肥。木薯于2018年3月23日種植,于11月30日收獲。其他栽培方式同木薯常規栽培方法。

表1 木薯酒精渣-復合肥配施比例

1.4 測定指標及方法

1.4.1 木薯產量及其構成 于木薯塊根成熟期,每小區選擇5株代表性植株,考察單株薯數、單株薯重和單株莖葉重,稱量每小區實收的木薯新鮮塊根和成熟期取樣的木薯塊根的鮮重,然后根據成熟期的木薯實際株數折算鮮薯產量;收獲指數=薯重/(薯重+莖葉重)。

1.4.2 塊根的形態性狀 用米尺測定所有塊根的長度,取平均值,即薯長。用游標卡尺測量所有塊根中部的粗度,取平均值,即薯徑。

1.4.3 植株的形態性狀 用卷尺測定植株的垂直高度,即株高。用游標卡尺測定植株距地10 cm的基部直徑,即莖徑。

1.5 統計分析

采用Excel、DPS 7.05對試驗數據進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯產量的影響

由圖1可見：隨著木薯酒精渣施用比例的提高,木薯產量呈下降趨勢；與單施復合肥處理(M0F100)相比,M25F75和M50F50處理的產量無顯著變化,而M75F25和M100F0處理的產量顯著下降。綜合木薯產量和化肥減施效果來看,本試驗以25%和50%的木薯酒精渣施用比例較好。

圖1 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯產量的影響

2.2 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯產量構成的影響

從表2可以看出：隨著木薯酒精渣施用比例的提高,每株薯數呈先增加后下降的趨勢,其中M25F75處理的每株薯數最多,而M100F0處理的最少；M0F100處理的每株薯重最高,而M75F25和M100F0處理的每株薯重較低；M100F0處理的每株莖葉重顯著低于其他4個處理；M0F100和M25F75處理的收獲指數較低,而M50F50、M75F25和M100F0處理的收獲指數較高。可見,增施木薯酒精渣可以提高木薯的收獲指數。

表2 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯產量構成的影響

2.3 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯株高和莖徑的影響

隨著木薯酒精渣施用比例的提高,木薯株高和莖徑均呈下降趨勢。以M0F100處理的株高和莖徑最高(粗),而以M75F25處理的株高和莖徑最矮(細)。M75F25處理的株高顯著矮于M100F0和M25F75處理。M75F25處理的莖徑顯著細于M0F100處理(圖2)。

圖2 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯株高和莖徑的影響

2.4 木薯酒精渣-復合肥配施對薯長和薯徑的影響

從圖3可以看出：隨著木薯酒精渣施用比例的提高,木薯的薯長呈增長趨勢；M100F0處理的薯長顯著長于M0F100處理的,而在其他處理間無顯著差異；在25%～100%木薯酒精渣施用比例范圍內,木薯薯徑隨木薯酒精渣施用比例的提高而變粗；木薯的薯徑以M0F100處理的最粗；M0F100和M100F0處理的薯徑顯著粗于M25F75處理,而在其他處理間無顯著差異。

圖3 木薯酒精渣-復合肥配施對木薯薯長和薯徑的影響

2.5 指標間的相關性

木薯指標間的相關分析結果(表3)表明：每株薯重與木薯產量呈顯著正相關(r=0.6062*)；株高、莖徑、薯徑、單株薯數、薯長、每株莖葉重以及收獲指數均與木薯產量無顯著相關性；每株莖葉重與收獲指數呈極顯著負相關(r=-0.7319**)；每株薯數與每株薯重呈顯著正相關(r=0.6048*)；木薯的薯徑、株高與莖徑呈顯著或極顯著正相關(r=0.5420*、0.7154**)。

表3 木薯指標間的相關系數

3 討論與結論

增施有機肥對于提高木薯產量和改善土壤具有重要的意義。岑忠用等認為,施用生物有機肥明顯提高了木薯塊根產量[17],增強了抗衰老特性[18],降低了土壤容重,提高了土壤的脲酶活性、轉化酶活性以及速效氮、速效磷和速效鉀含量[19],而且提高了木薯葉片氮、磷、鉀含量[20]。羅興錄等的研究結果顯示,施用生物有機肥降低了土壤容重,增加了土壤通氣性,提高了土壤孔隙度、有機質含量和氮磷鉀含量[21],同樣也促進了木薯莖葉生長、體內生理代謝以及同化物向地下部運輸和積累,提高了木薯葉片葉綠素含量和光合強度,增強了植株抗衰老生理機能[22]。韋茂貴等[23]研究認為,施用生物有機肥可以改善土壤物理性狀,增加土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀含量,促進木薯生長,提高木薯塊根產量。據曾黎明等報道,施用生物有機肥提高了木薯葉片葉綠素b含量、葉綠素總量、可溶性糖含量、凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度[24],提高了土壤有機質、速效K含量和微生物數量,增強了土壤轉化酶活性,提高了鮮薯產量和淀粉產量[25]。本試驗研究發現,在等氮條件下,隨著木薯酒精渣施用比例的提高,木薯產量、株高和莖徑均呈下降趨勢。在等氮條件下,提高木薯酒精渣的施用比例,會降低復合肥的施用比例,木薯酒精渣中的鉀素明顯不足，而木薯是喜鉀作物,因此提高木薯酒精渣的施用比例會導致木薯產量略有下降。還有研究[26]表明,在推薦施用量偏小的情況下,施用松土榮和木薯增產王對木薯的鮮薯產量、淀粉含量、淀粉產量均無顯著影響。可見,只有合理配施有機肥才能促進木薯產量的提高。本試驗只進行了1年，所獲結果有待通過開展多年定位或多點試驗加以進一步驗證。