不同有機肥用量對芋頭生長、食味品質和土壤肥力的影響

王 安，孫劍霞，常慶濤，謝吉先，吳 薇

（1江蘇省農業科學院泰州農科所，江蘇泰州 225300；2靖江市經濟作物指導站，江蘇泰州 214500）

0 引言

江蘇省是中國芋頭主產區之一，常年芋頭種植面積達到1.33 萬hm2，種植區域主要集中在沿江地區的泰州市、南通市、常州市等地區，該地區獨特的環境氣候、悠久的農耕習俗和種植歷史，形成了一批具有區域特色的國家地理標志品牌，如靖江香沙芋、泰興香荷芋、如皋香堂芋、金壇紅香芋等[1-3]。江蘇省芋頭種植面積最大的是泰州市，全市芋頭種植面積約0.67萬hm2，占全省芋頭種植面積的50%左右[4]，然而，近年來芋頭種植過程中，普遍出現無機肥料施用量偏高和不合理施肥等現象，雖在一定程度上促進了芋頭產量的提高，但同時也引發了芋頭營養失調、品質下降和土壤養分下降等問題，隨著國內畜禽養殖產業的快速發展，產生了大量畜禽糞便因得不到有效利用與管理，導致糞便及其所含重金屬污染地表水、地下水和土壤，這已成為農村地區主要面源污染源[5]，亦是制約優質芋頭產業可持續發展的主要因素之一。

研究表明施用有機肥是改良土壤、增加土壤肥力和提高作物產量的重要措施之一，是農業生態修復系統中養分物質不斷循環的重要環節[6]。幾乎一切含有有機物質并能提供多種營養的物質都可以稱為有機肥，中國有機肥資源豐富，種類繁多，主要來源于作物有機體秸稈資源和畜禽糞便等[7]。隨著目前中國鄉村振興背景下現代高效農業的快速發展，農作物秸稈資源量必將得到了進一步的提高，有機肥來源亦將出現不斷增加的趨勢。有機肥的施用可以為作物提供全面的養分元素，增加作物的抗逆性，改善土壤微生物區系，顯著增加細菌、放線菌等有益菌數量，在增加作物產量的同時改善作物的口感品質[8]。有機肥在實現農作物“高產”、“優質”兩大目標上起到了重要作用[9-11]，刁生鵬等[12]最新試驗研究表明有機肥用量33750 kg/hm2對玉米灌漿期葉面積指數影響達到顯著水平，為4.58，較對照高8.3%，干物質積累量513 g/株，較對照高8.2%，趙景景[13]在研究蘋果葉片光合過程中發現不同土壤有機質水平處理中，以土壤中7%有機質含量處理的蘋果葉片光合速率、葉綠素a、葉綠素b 處于較高水平，表明土壤有機質可以提高蘋果樹的光合作用，促進光合產物的轉運積累。此外，有機肥對土壤養分亦有顯著影響，丁英等[14]在有機肥對土壤速效養分定位研究中發現，有機肥處理與無肥對照處理相比，土壤有機質、全氮、堿解氮、速效氮、速效磷、速效鉀含量均提高60%以上；田小明等[15]連續3年對盆栽棉花進行有機肥用量試驗，結果表明有機肥處理土壤有機質量和活性有機質組分較不施肥處理均有不同程度的增加。目前，國內學者對番茄、辣椒、黃瓜等設施蔬菜做了大量的研究工作，分析有機肥施用對其植株生長發育、產量及品質影響作用機制[16-18]。而在芋頭作物方面，有機肥用量對植株生長發育、食味品質及肥料利用效率等方向的研究未有報道過。為此，筆者結合泰州地區不同土壤類型，在泰州（粘性土）、泰興（沙壤土）對當地主推芋頭品種——‘香荷芋’進行有機肥不同用量試驗，研究芋頭植株生長發育和土壤養分等對有機肥施用的響應機制，以期為泰州地區不同土壤類型芋頭科學施肥技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

于2017 年在泰州市農業科學院和泰興市農業科學院試驗基地進行，前者土壤類型為黏土，前茬作物為水稻，土壤耕作層(0～20 cm)含有機質15.24 g/kg，堿解氮92.04 mg/kg，有效鉀105.84 mg/kg、有效磷6.21 mg/kg，后者土壤類型為沙壤土，前茬作物亦為水稻，土壤耕作層(0～20 cm)含有機質14.67 g/kg，堿解氮81.21 mg/kg，有效鉀89.75 mg/kg、有效磷6.01 mg/kg。試驗選擇均勻飽滿、頂芽充實、無機械損傷和蟲洞、單個重約15 g的“泰興香荷芋”子芋做種芋，供試有機肥由泰州市高港區潤馨肥料有限公司提供，主要來源于中藥渣高溫發酵，養分含量分別為：碳38%；全氮3%；全磷1.2%；全鉀1.28%，試驗設CK處理（對照，45%NPK復合肥）和T1 處理（有機肥用量15 t/hm2）、T2 處理（有機肥用量30 t/hm2）、T3處理（有機肥用量45 t/hm2）共3種不同有機肥用量，分別于播種前、地下塊莖膨大初期（8 葉期）按照1:1 比例施用，芋頭播種采用寬畦雙行播種，畦寬1 m，畦高0.3 m，溝寬0.3 m，小區面積23.4 m2，每畦種植2行，行距0.3 m，株距0.37 m。小區四周設1 m寬保護行。除草、病蟲害防治等田間管理按照泰興香荷芋高產優質栽培技術要求進行。

1.2 測定指標

1.2.1 性狀指標測定 于芋頭生長關鍵時期6 葉期、12葉期、各選取3株長勢較為一致的芋頭植株，分別調查各小區芋頭株高、葉面積指數。其中，葉面積指數測定采用打孔法，選擇芋葉片主脈1/2 處為中心打孔(10 cm×10 cm)，測定單位面積重量折算全田植株葉片葉面積指數。

1.2.2 產量指標測定 成熟期測量各小區芋頭母芋、子孫芋理論產量和實際產量。理論產量測定方法為：各小區選取長勢較為一致的10 株植株，測定單株母芋、子孫芋產量后，按密度折算成理論產量，實際產量為各小區實收母芋、子孫芋產量與理論測產植株、取樣株、缺失株產量之和。其中，取樣株及缺失株產量按單株理論測產結果折算。

1.2.3 食味品質測定 組織10名測試人員，對各處理子芋進行食味品質鑒定，食味指標設6 個指標，具體為：硬度（硬10分、適中6分、軟2分，共3個等級）、糯性（糯8分、適中6分、不糯4分，共3個等級）、沙性（沙10分、適中8 分、不沙6 分，共3 個等級）、粘液（多10 分、中8分、少6 分，共3 個等級）、口感（好10 分、中8 分、差6分，共3個等級）和香味（濃10分、適中8分、淡6分、無2分和異味-4分共5個等級）。測試人員分別品嘗清蒸子芋后，按各指標等級填寫指標分值，進一步計算各指標的加權得分，即為該處理的食味品質各項指標值。

1.2.4 土壤養分測定 于成熟期采集各小區土壤0～20 cm表土混合樣品，按照魯如坤[19]的測定方法對土壤有機質及堿解氮、有效磷、有效鉀含量進行測定。

1.3 數據分析

采用Excel 2007、SPSS16.0 對數據進行統計學分析，用Duncan 法進行顯著性測驗，采用GraphPad Prism5進行圖表制作、編輯。

2 結果與分析

2.1 有機肥對芋頭株高、葉面積等農藝性狀的影響

圖1結果表明：泰州、泰興兩點不同有機肥用量處理芋頭株高在6 葉期、12 葉期均有顯著差異(P＜0.05)。其中，泰州、泰興兩點T2、T3 處理芋頭株高均顯著高于CK處理，T1處理6葉期株高與CK相比無顯著差異，泰興點T1處理12葉期株高平均為68.3 cm，顯著高于CK的61.3 cm。另外，相關性分析結果表明：泰州、泰興點6葉期、12葉期不同有機肥用量與芋頭株高相關系數分別為0.85、0.91、0.82、0.94，均達到了極顯著正相關(P＜0.01)，以上結果表明隨著生育期的推進，有機肥在一定程度上促進了芋頭植株生長；葉面積指數方面，泰興T3 處理6 葉期葉面積指數顯著高于CK、T1、T2處理，CK、T1、T2處理間則無顯著差異，T3處理12 葉期葉面積指數與CK 相比，差異達到顯著水平，與T1、T2 處理差異不顯著。泰州各處理6 葉期葉面積指數變幅為0.22(CK)～0.26(T3)，差異未達顯著水平，12 葉期各處理間葉面積指數達到顯著差異水平。總體上，不同有機肥處理對芋頭葉面積指數影響不顯著，表明其與有機肥用量無顯著相關性。

2.2 有機肥用量對芋頭產量的影響

由表1可知，泰州、泰興不同有機肥用量對香荷芋子孫芋理論產量、實際產量表現趨勢一致，理論產量、實際產量高低順序均為T3＞T2＞T1＞CK。其中，T3處理泰州、泰興子孫芋理論產量分別為19876、20121 kg/hm2，均顯著高于T2、T1、CK處理，CK處理子孫芋理論產量最低，分別僅有15468、16012 kg/hm2，均低于其他有機肥處理；實際產量方面，泰州、泰興點T3處理與T2處理子孫芋實際產量間均無顯著差異，泰州點子孫芋實際產量以T2 處理最高，為18978 kg/hm2，泰興點則以T3處理最高，為19548 kg/hm2，而CK處理子孫芋實際產量均最低，泰州、泰興點分別為14879、15971 kg/hm2，均顯著低于有機肥處理。

表1 不同處理芋頭子孫芋理論產量、實際產量差異性 kg/hm2

2.3 有機肥用量對芋頭食味品質的影響

食味品質指標是衡量芋頭綜合品質的重要因素之一。表2 表明：硬度方面，各處理硬度表現為適中偏硬，硬度值均高于6，泰州點不同處理硬度差異不明顯，泰興點有機肥處理(T1～T3)硬度值均高于CK 處理；泰州、泰興點各處理均表現為糯性適中，兩點不同處理間糯性值差異不明顯；沙性方面，各處理表現為適中偏沙，沙性值均高于8（泰州點T1處理除外），泰興點不同處理沙性總體上高于泰州點，可能跟兩點不同土壤類型有關；各處理粘液偏少，粘液值均低于CK 處理；泰興各處理粘液量均低于泰州點對應各處理；口感和香味指標方面，兩點CK處理指標值均表現為最低，表明不施有機肥會降低芋頭食味品質，兩點有機肥處理均表現出有機肥用量越多，口感越好，香味越濃的趨勢。相關性分析結果亦表明，有機肥用量與口感值、指標值呈極顯著相關性，相關系數分別達到0.89、0.86，進一步表明有機肥處理能顯著提高芋頭子芋食味品質。

表2 不同處理芋頭子芋食味品質綜合比較

2.4 有機肥用量對土壤養分的影響

不同有機肥處理對土壤有機質含量、堿解氮、有效磷和有效鉀含量的影響是不同的。表3可知，泰州、泰興點有機肥處理土壤有機質含量均顯著高于CK 處理，表明施用有機肥能顯著增加土壤有機質含量，但不同有機肥用量對土壤有機質含量影響無顯著差異；堿解氮方面，兩點堿解氮含量均為CK處理最低，分別為120.48、101.21 mg/kg，均顯著低于有機肥處理，泰州點堿解氮含量以T3處理最高，為179.42 mg/kg，與T1、T2處理差異達到顯著水平，泰興點堿解氮含量亦為T3處理最高，為150 mg/kg，與T1 處理差異達到顯著水平，但與T2處理未達顯著水平；有效磷方面，泰州、泰興點各有機肥處理間有效磷含量差異未達顯著水平，與CK 相比，泰州點各有機肥處理有效磷含量均顯著提高，泰興點T2、T3 有機肥處理有效磷含量顯著高于CK；泰州點各處理有效鉀含量以T1 處理最高，為174 mg/kg，CK 處理其次，為170 mg/kg，顯著高于T3處理，但與T2處理差異未達顯著水平，泰興點CK有效鉀含量最高，為172 mg/kg，僅顯著高于T3 處理的140 mg/kg，T1、T2處理間有效鉀差異未達顯著水平。

表3 不同處理土壤肥力差異性分析

3 結論和討論

基肥和膨大肥是芋頭種植過程中最重要的施肥環節，對芋頭植株生長發育尤其后期影響至關重要，已有研究表明，有機肥能顯著增加芋頭單株子芋產量和數量[20]。同時，有機肥與無機肥的配合施用也能對產量提高起到促進作用。本課題組前期研究表明，有機肥處理增產效果高于無機肥處理，有機肥和無機復合肥配合施用對芋頭產量增產效果最好，平均增產21.22%[21]。本研究結果表明，有機肥處理能顯著提高芋頭植株株高，泰州、泰興點T2、T3 處理6 葉期、12 葉期株高均顯著高于CK 處理。另外，同處理不同點相比，泰州點T1 處理6 葉期株高為30.9 cm，高于泰興點對應處理的29.25 cm，泰州點6葉期、12葉期各處理株高均低于泰興點對應各處理，可能跟兩地不同土壤類型有關，泰興點土壤為沙性土，土質相對疏松，透水透氣性好，芋頭根系吸收養分的能力更為明顯，植株生長更旺。目前，關于有機肥對芋頭根系吸收養分影響作用機制的研究較少，有待進一步研究；葉面積是形成產量物質基礎的重要因素之一，本文研究表明：有機肥處理對芋頭生育后期葉面積指數有顯著影響，泰州、泰興點有機肥處理葉面積指數均顯著高于對照處理，且各處理葉面積指數大小與產量變化趨勢相一致。前人研究亦表明，芋頭生產可通過肥水管理農藝措施進行調節葉面積指數，以達到提高產量的目的[22-23]。

有機質是土壤供應植株養分的重要來源之一，土壤中有機質依靠分解產生有機酸，通過酸溶作用促進礦物風化和養分釋放，還可通過絡合（螯合）作用增加養分有效性[24-5]。氮、磷、鉀是植株生長發育需求最基本的營養元素，是構成植株生理代謝的結構性物質重要組成部分。芋頭生長過程中需要大量的營養元素，尤其對鉀元素的需求量最大[26]，但由于土壤中有機質、氮、磷、鉀含量較少，很難滿足芋頭正常生理代謝的需求。本研究表明，兩點有機肥處理土壤有機質含量顯著高于對照處理，兩點有機質含量分別提高32.31%、35.84%，與丁英等[27]的研究結果較為相似，其通過長期比較了無機肥對照、常規化肥和有機肥對土壤培肥作用的影響，發現有機肥處理組土壤有機質含量在6 年后開始呈現顯著差異，到2010年有機肥處理土壤有機質含量較對照處理平均提高64.8%。陳乃祥等[28]研究表明，有機肥替代10%、20%、30%化肥處理種植水稻前后土樣有機質含量分別提高了18.83%、20.18%和17.94%。同時，土壤有機質含量的升高，對促進芋頭產量提高起到了極顯著作用，相關性分析表明，泰州、泰興點土壤有機質含量與子孫芋理論產量相關系數分別為0.91、0.87，均達到極顯著水平。有機肥在提高了土壤有機質含量的同時，還對土壤氮、磷、鉀含量變化產生了不同作用，施用有機肥對增加土壤中堿解氮、有效磷含量有顯著效果，有機肥處理較之于CK 處理堿解氮、有效磷平均含量分別提高了30%和60%，對土壤有效鉀含量影響則有不同程度的下降或上升，可能跟兩地不同土壤類型相關，其作用機制將是下一步研究方向。