紫薯鄂薯12施用2種生物菌肥的效應分析

董 翠，魏昌松，柴沙沙，龔萬能，雷 劍，王連軍，蘇文瑾，楊新筍

（1.湖北省農業科學院糧食作物研究所，湖北省甘薯工程技術研究中心，糧食作物種質創新與遺傳改良湖北省重點實驗室，湖北武漢430064；2.華中農業大學植物科學技術學院，湖北武漢430070；3.枝江市職業教育中心，湖北枝江443200；4.宜昌市農業科學研究院，湖北宜昌443000）

紫薯是甘薯的一個特殊品種類型，兼有糧食作物、經濟作物和藥用作物的特點，除了具有普通甘薯的成分和功能外，還具有多種生理作用，是食品、醫藥、化工、輕工、紡織等工業的重要原料[1]。湖北省西部山區、鄂北崗地以及鄂東南丘陵地帶多黃紅壤，土壤略偏酸性，近年來，由于過量施用N、P肥，使得土壤酸化[2]，加上缺水和高溫限制了主要農作物產業的發展，而甘薯具有高產、穩產、耐高溫、耐旱、耐貧瘠和適宜酸性土壤種植的特性，因而在這些地區發展甘薯產業具有天然優勢。湖北省薯類加工能力較強，全省有60多家規模型甘薯加工企業，其中，涉及紫薯加工的企業有15家，發展紫薯產業對調整農業結構、促進農民增產增收有重要意義[3]。隨著經濟的發展，紫薯作為重要的保健食品和加工原料，將在今后的社會經濟發展中繼續發揮重要作用[4]。

微生物菌肥含有多種高效活性有益微生物菌，自身肥力較低，主要依靠自身含有的大量益生菌的生命活動來活化土壤中的N、P、K，并產生有益的代謝產物，起到直接或間接改良土壤、平衡土壤pH值，提高土壤供肥能力、促進植物生長的作用[5-8]。研究表明，生物菌肥可顯著增強玉米抗倒能力[9]；可使小白菜增產30%～40%，使硝酸鹽的含量降低500～800 mg/kg[10]；可促進黃芪生長及藥效成分的合成與積累[11]；提高油菜產量、有效磷含量[12]。微生物肥料對煙株的生長發育及產質量的形成有促進作用[13]。生物有機肥可促進紅富士樹體生長、產量及品質提升[14]。截至目前，肥料對甘薯生長發育、產量和品質影響的研究主要集中于化學肥料和生物有機肥方面，大量研究表明，N、P、K配合平衡施肥能夠明顯促進甘薯生長，提高光合作用效率，增加產量、改善品質[15-17]；而吳振新等[18]、王汝娟等[19]研究表明，生物有機肥對甘薯也有很好的促產提質效果。生物菌肥在甘薯生產中的應用還比較少，賈崢嶸等[20]研究表明，生物菌肥能顯著提高甘薯的單株結薯數和大中薯率，提高甘薯中蛋白質、維生素C和還原糖的積累量。目前，國家正大力推進農業生產可持續化發展戰略，力爭到2020年實現化肥使用量零增長的目標。因此，在當前形勢下，開展生物菌肥在紫薯生產中部分乃至全部替代化肥的研究很有必要。

本研究以減肥增效為目的，探索生物菌肥對鄂薯12生長、產量和品質的影響，以期能為紫薯高效優質、無公害生產提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗分別在鄂州、枝江和咸寧進行。鄂州試驗田為黏土，前茬作物是綠肥；枝江試驗田為沙土，前茬作物是小麥；咸寧試驗田為黏土，前茬作物是油菜。

1.2 試驗材料

供試甘薯品種為湖北省農業科學院選育的紫色甘薯品種鄂薯12；供試菌肥有固體和液體2種，其中，固體菌肥（G）為“奧地利”土壤調理劑，液體菌肥（Y）為“奧地利”生物菌肥，二者均由臨汾市堯都區汾河生物科技有限公司生產；2種形態的生物菌肥菌種濃度均為每平方米土地施用30億個活性菌。

1.3 試驗設計

試驗為隨機區組設計，每個小區面積20 m2，株距0.2 m，行距0.8 m，分別用2種菌肥處理，以不施肥組作為對照（CK）。3個處理分別為：固態生物菌肥（G），條施，用量30 g/m2，每個小區600 g；液態生物菌肥（Y）：30 mL原液稀釋283倍，穴施，每株穴施100 mL稀釋溶液，用量1.5 mL/m2（原液）；以不施肥為對照（CK）。每個處理設置3個重復。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 生長指標 薯塊開始膨大（栽秧后50 d）后，每隔20 d取1次樣，直到收獲。具體方法：每個處理隨機選擇取樣點，重復3次，每個點選取生長一致的5株，帶薯塊整株挖出。地上部分分為葉片、葉柄和莖，分別測量各部分鮮質量；薯塊清點數量，洗凈、晾干表面水分后測鮮質量。從所取樣品中留樣200 g切段或切片，105℃殺青，80℃下烘干備理化指標檢測。

1.4.2 產量 收獲時，每個小區連續取20株測產，在鄂州試驗田調查單株結薯數、單薯質量、大中薯率、裂薯率、發病株率等。

1.4.3 品質性狀 用留取的樣品粉碎過篩后測定相應部位N、P、K及蔗糖、可溶性總糖、淀粉等營養成分含量。N、P、K以成分含量（g/kg）為準，蔗糖、可溶性總糖、淀粉等以干物質含量百分比為準。

1.5 數據分析

采用Excel 2010和SPSS進行數據處理和分析，多重比較采用Duncan新復極差法。

2 結果與分析

2.1 施用生物菌肥對鄂薯12生長的影響

2.1.1 施用生物菌肥對鄂薯12地上部生長的影響植株地上部分長勢和植株氮含量相關。由圖1可知，不同地點鄂薯12地上部鮮質量的積累趨勢不同。其中，甘薯植株地上部分在鄂州生長最旺，栽秧后50～70 d快速增長，70～110 d進入平緩增長期，110 d以后又恢復快速增長，表明施用菌肥能有效促進地上部分生長，70～110 d菌肥處理要高于CK處理；枝江栽秧后50～90 d地上鮮質量快速增加，90～150 d地上鮮質量幾乎保持不變，菌肥G處理能促進地上部分生長，Y處理與對照差異不明顯；咸寧栽秧后50～70 d地上鮮質量積累比較慢，70～90 d快速增加，90～150 d對照呈現先下降再增長再下降的“S”型曲線，G、Y處理呈現持續的線性增長趨勢，表明菌肥處理能促進地上部分生長。

2.1.2 施用生物菌肥對生長期鄂薯12鮮根質量的影響 植株鉀含量尤其是葉鉀含量對于鄂薯12產量構成非常重要。由圖2可知，鄂薯12塊根開始膨大后鮮質量會持續快速增加，并且積累的速度會越來越快，鄂州在栽種后70～130 d塊根鮮質量增長出現較長的停滯期，地上部分與地下部分生長的關系沒有得到很好的協調，導致根冠比一直徘徊在0.5左右；枝江在栽種后90～130 d出現緩慢增長的趨勢，但同期地上部分也沒有過多增長，130 d以后枝江地下部分養分得到了很好的積累；咸寧沒有明顯的塊根鮮質量增長停滯現象。G處理后期塊根增質量速率明顯高于對照，可能與G處理土壤養分含量較高有關，Y處理只在鄂州表現出優勢。

2.2 施用生物菌肥對鄂薯12產量的影響

由表1、2可知，3個試驗地的3個處理中，Y處理的小區平均產量最高，達到了89.9 kg；其次是G處理，小區平均產量為87.8 kg；CK處理的小區產量最低，平均為76.1 kg；3個處理間的差異未達到顯著性水平。3個處理在枝江的小區產量最高，平均為98.2 kg；其次為鄂州，為91.4 kg；咸寧最低，為64.2 kg；3個地點間，鄂州、枝江與咸寧間有極顯著差異，鄂州與枝江間無顯著差異，咸寧與鄂州、枝江的產量差異主要來源于Y處理的產量差異。

表1 不同試驗點不同處理下鄂薯12小區鮮薯產量比較 kg

表2 3個試驗點3個處理鮮薯小區產量方差分析 kg

由表3可知，施用菌肥可以顯著提高單薯質量和大中薯率，其中，單株結薯數對照較處理提高；單薯質量G處理較CK處理高118.32 g，Y處理較CK處理高149.14 g；大中薯率G、Y處理分別比CK處理高4.26、6.16百分點；另外，在鄂州調查發現，該菌肥抑病作用明顯，對照小區根莖發病率在30%左右，而施用菌肥可將發病率降低10個百分點以上。由于鄂州地上部分后期旺長，且處理較對照旺長明顯，導致處理的裂薯率高于對照。這是在生產中使用菌肥時需要注意的問題。

2.3 施用生物菌肥對鄂薯12收獲期氮磷鉀及糖積累的影響

從表4可以看出，G、CK、Y這3個處理之間鄂薯12塊根的N、P及蔗糖、淀粉沒有顯著性差異，K和可溶性糖含量有顯著性差異。對于K含量來說，Y處理的平均含量最高，為9.43 g/kg；G處理次之，平均為8.87 g/kg；CK處理最低，平均為7.41 g/kg；Y處理與CK處理間有顯著性差異，Y與G、G與CK處理間沒有顯著性差異；相同處理不同地點間有極顯著差異，鄂州施用生物菌肥能極顯著提高鄂薯12塊根中的K含量。可溶性糖含量方面，G處理的平均含量最高，為2.72%；CK處理次之，為2.54%；Y處理最低，為1.80%；G處理與Y處理平均含量之間差異顯著，其他處理之間沒有顯著性差異。對于所有營養成分而言，不同試驗點間塊根的平均含量都有顯著性差異。N含量方面，鄂州與枝江、咸寧間有極顯著性差異，而枝江與咸寧間沒有顯著性差異，其中，鄂州的平均N含量最高，為14.18 g/kg；咸寧次之，平均為5.97 g/kg；枝江最低，平均為5.10 g/kg。P含量方面，3個地點間均有極顯著性差異，其中，鄂州最高，平均為2.97 g/kg；咸寧次之，平均為2.13 g/kg；枝江最低，平均為0.95 g/kg；初步推斷為氮、鉀含量的提高促進了鄂州植株對于磷的吸收，而咸寧土壤結構影響了植株對于磷的吸收。K含量方面，鄂州與枝江、咸寧之間有極顯著性差異，而枝江與咸寧間沒有顯著性差異，其中，鄂州的K平均含量最高，達14.57 g/kg；咸寧、枝江分別為5.89、5.26 g/kg。蔗糖含量方面，枝江的最高，平均為1.70%，咸寧次之，平均為1.34%，鄂州最低，平均為0.99%；枝江與鄂州間達到極顯著性差異，其他地點間沒顯著性差異?？扇苄蕴呛糠矫妫?點之間均有極顯著性差異，其中，枝江最高，平均為3.55%；咸寧次之，平均為2.22%；鄂州最低，平均為1.28%。淀粉含量方面，咸寧最高，平均為69.50%；鄂州次之，平均為69.01%；枝江最低，平均為62.49%；枝江與鄂州、咸寧之間有顯著性差異，其他兩點間沒有顯著差異。

表3 鄂州試驗田不同處理下鄂薯12的甘薯性狀及發病率

表4 收獲期不同試驗地不同處理鄂薯12營養成分含量比較

3 結論與討論

本試驗涉及的2種生物菌肥均可促進鄂薯12植株的生長，而且對鄂薯12在抑病、抗高溫干旱方面均起到了顯著作用，如鄂州在栽秧后90 d正處于8月中旬，高溫干旱導致對照地上部鮮質量出現微弱下降，咸寧在移栽后110 d由于降水減少出現干旱，導致地上部鮮質量下降，而在這2個時期，施用菌肥處理均表現較為平穩。2種菌肥對于鄂薯12的抑病作用明顯，在病害高發區域使用這2種菌肥，可有效降低甘薯發病率，提高商品薯率，進而提高產量和農民收入。

鄂薯12在施用菌肥后，在3個地點表現不一致，在產量方面，枝江最高，鄂州、咸寧次之，可見，相對較高的鉀含量和相對較低的氮含量有利于產量的形成；品質方面，枝江最好，咸寧、鄂州次之。施用菌肥可以顯著提高甘薯塊根鉀含量、可溶性糖含量；同時，試驗中還檢測到施用菌肥能提高鄂薯12葉片中葉綠素含量，凈光合作用速率由15.8μmol/（m2·s）提高到16.5μmol/（m2·s）。鄂薯12在3個地點之間的差異主要源于各地土壤養分狀況及氣候環境的不同，在土壤自身肥力受到限制，且在甘薯生長期內遭遇逆境時，僅施用生物菌肥不能完全滿足鄂薯12生長所需的養分供應，增產提質效果不顯著。另外，田間管理水平也會間接影響甘薯產量和品質的形成。如遇到薯塊膨大后期降水較多時要及時控制地上部分生長，以免由于地上部分旺長導致植株養分分配失衡，影響產量，造成裂薯增多等問題。

2種菌肥在3個地點施用的效應有所不同，在鄂州反應劇烈，表現明顯，鄂州收獲期薯塊中氮磷鉀含量均顯著高于咸寧和枝江，尤其薯塊膨大后期，施用菌肥的植株生長表現出絕對優勢；而在咸寧，由于土壤結構不良，菌肥作用發揮滯后，導致植株前期生長欠佳；在枝江，菌肥功能發揮得當，保證了甘薯高產，說明菌肥恰當發揮作用需要較豐富的水分、適宜的溫度以及良好的土壤結構。因此，生物菌肥在肥力較高的田塊能部分或全部替代傳統化肥，而在較貧瘠的田塊則需要配合施用有機肥或秸稈還田等農藝措施。