3種典型有機肥對魔芋土壤養分吸收量和品質的影響

洪永忠，王世華，楊國盟，徐勝光，馬煥錦，李 宇，潘春妹，范志偉

(1.昆明學院農學與生命科學學院/云南省高校生物炭工程研究中心，云南昆明 650214；2.云南省鎮雄縣雨河鎮農業農村和集體經濟發展中心，云南鎮雄 657200；3.曲靖職業技術學院，云南曲靖 655000)

魔芋為天南星科(Araceae)魔芋屬()多年生單子葉植物，球莖中富含葡甘聚糖，在食用、藥用及保健品開發等方面有諸多應用，并因此廣泛種植于我國秦嶺以南的山區。據不完全統計，近年來魔芋規模化種植面積已逾10多萬hm，工農業總產值達數百億元。

由于有機肥具有增加土壤有機質和改善土壤理化性質等優點，因而已在魔芋等各類作物栽培中被廣泛應用。就不同有機肥對土壤養分的影響而言，前人已有較多研究，例如陳曉萍等研究發現，蠶沙有機肥比羊糞有機肥提高土壤有機質、有效磷和速效鉀含量效果更好；原寒等研究的結果表明，腐熟牛糞有機肥相對于腐熟兔糞和大豆發酵有機肥提高土壤中有機碳、全氮、全磷和全鉀含量。但是已有研究卻少有關注不同有機肥對植株的土壤有機質和氮磷鉀元素吸收量的影響。同時，也尚未有研究關注不同有機肥對魔芋品質指標即葡甘聚糖含量和黏度值的影響。

針對上述問題，本研究以花魔芋和蠶沙、雞糞和羊糞3種典型有機肥為材料，通過觀測魔芋根際土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，以及魔芋葡甘聚糖含量和產量，研究了蠶沙等3種典型有機肥對魔芋的土壤養分吸收量和魔芋品質的影響差異，為揭示有機肥對魔芋養分利用和品質形成的影響機制奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年在云南省昆明市呈貢區瑞雪農草莓園(102°83′E，24°85′N，海拔1 913.8 m)進行；試驗地年均溫14.7 ℃，年蒸發量2 384 mm，年日照時數2 200 h，無霜期285 d，常年平均降水量為 960 mm，主要集中在6—10月；試驗地土壤為山地紅壤，pH值為7.2，有機質含量為3.2%，含全氮0.18%、全磷1.45 g/kg、全鉀9.31 g/kg。

1.2 試驗設計

供試魔芋品種為在云南實際生產中廣泛應用的花魔芋(K.Koch)。有機肥由云南千州生物有限公司提供，其中雞糞有機肥有機質含量為25.5%，氮磷鉀元素含量分別為1.63%、1.54%和0.85%，羊糞有機肥有機質含量為26.0%，氮磷鉀元素含量分別為0.90%、0.50%、0.45%，蠶沙中有機質含量為36.0%，氮磷鉀元素含量分別為2.20%、0.65%、0.30%。

試驗設雞糞(T1)、羊糞(T2)和蠶沙(T3)有機肥3個處理，3次重復，隨機區組布局。各處理種植密度為25 000株/hm，株行距均為50 cm×80 cm。之所以選擇以上3種典型有機肥作為試驗材料，是因為農業生產中雞糞數量較多且含大量病原物和各種寄生蟲，需考慮如何合理化利用，羊糞的有機質含量較高，蠶沙則具有活化土壤磷鉀元素效應。

1.3 種植管理

起壟開溝雙行播種，壟高和壟寬分別為30 cm和100 cm，溝深和溝寬分別為30 cm和50 cm。播種和收獲時間分別為2021年5月4日和12月9日。為了準確探究不同有機肥是否影響魔芋對土壤養分的吸收量，施用有機肥時遵循了各處理有機質含量一致的原則。具體是，以5 737.50 kg/hm的有機質施入量為基準，雞糞、羊糞和蠶沙有機肥施用量分別為22 500、22 067.31、15 937.50 kg/hm，后期不再追肥。不同處理的有機肥施用量不同以及不同有機肥的氮磷鉀元素含量不一致，會導致不同處理的氮磷鉀元素施入量不一致，因此播種時加施尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀等化學肥料，以保證各處理氮磷鉀元素施入量一致。采用滴灌與噴灌相結合的方式，視天氣狀況每10～15 d澆1次水；除草、病蟲害防治與種植地區生產實踐一致。

1.4 觀測指標與方法

2021年12月9日收獲魔芋時，用抖根法采集每個處理的5株魔芋植株根際土壤。土壤有機質含量測定采用重鉻酸鉀外加熱法，土壤堿解氮測定采用擴散法，土壤有效磷測定采用NaHCO浸提-鉬銻抗比色法，土壤速效鉀測定采用乙酸銨浸提-原子吸收火焰光度計法。魔芋塊莖全氮測定采用杜氏法，全磷測定采用酸溶-鉬銻比色法，全鉀測定采用火焰光度計法法。采用NY/T 494—2010《魔芋粉》所規定的方法測定魔芋葡甘聚糖含量和黏度值。魔芋收獲時，每個處理隨機選取15株稱量塊莖鮮質量，并按25 000株/hm的種植密度折合公頃產量。

1.5 數據處理

采用SPSS26.0對數據進行統計分析，Duncan’s法進行差異顯著性分析，顯著水平均為=0.05，使用Origin 2021作圖。

2 結果與分析

2.1 不同有機肥對魔芋根際土壤有機質的影響

土壤有機質是指土壤中以碳、氮、氫、氧元素為主，以及少量硫、磷和金屬元素組成的有機化合物，其含量多少是衡量土壤肥力的重要指標。由圖1可知，T1、T2和T3各處理根際土壤有機質含量分別為2.70%、2.10%和1.72%，T3處理較T1處理顯著降低36.47%，T2處理較T1處理顯著降低22.31%，T2處理與T3處理無顯著差異。

2.2 不同有機肥對魔芋根際土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的影響

由圖2可知，T1、T2、T3各處理堿解氮含量分別為80.76、72.01、58.10 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著降低28.10%和19.30%，T2處理較T1處理顯著降低10.80%；T1、T2和T3各處理有效磷含量分別為4.23、3.04、2.16 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著降低48.99%和28.92%，T2處理較T1處理顯著降低28.23%；T1、T2、T3各處理土壤速效鉀含量分別為161.48、150.08、84.71 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著降低47.54%和43.04%，T1處理與T2處理差異已達邊緣顯著。

2.3 不同有機肥對魔芋球莖氮磷鉀含量的影響

由圖3可知，T1、T2、T3各處理魔芋球莖的全氮含量分別為14 300、16 433、16 866 mg/kg，T2處理和T3處理較T1處理分別顯著提高14.91%和17.95%，T2處理與T3處理無顯著差異；T1、T2、T3各處理魔芋球莖的全磷含量分別為343.08、392.36、566.54 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著提高65.21%和44.44%，T1處理與T2處理無顯著差異；T1、T2、T3各處理魔芋球莖的全鉀含量分別為 17 726.89、18 741.08、20 480.36 mg/kg，T3處理較T1處理顯著提高15.53%，T2處理與其余處理無顯著差異。

2.4 不同有機肥對魔芋球莖葡甘聚糖含量和黏度值的影響

葡甘聚糖是魔芋球莖所含的中性高分子多糖，具有良好的吸水性、成膜性、膠凝性和保濕性等特殊生理功能，其含量高低以及其水溶膠黏度是評價魔芋品質最重要的指標。由圖4可知，T1、T2和T3各處理的魔芋葡甘聚糖含量分別為24.88%、31.57%和26.75%，T2處理較T1和T3處理分別顯著提高26.89%和18.02%，T3處理與T1處理無顯著差異；T1、T2、T3各處理的魔芋黏度值分別為900.67、7 505、5 657.17 mPa·s，T2處理較T1和T3處理分別顯著提高733.47%和32.70%，T3處理較T1處理顯著提高528.11%。

2.5 不同有機肥對魔芋產量的影響

由圖5可知，T1、T2、T3各處理魔芋產量分別為43 875、44 542.50、50 227.50 kg/hm，T3處理較T1和T2處理分別顯著提高14.48%和12.76%，T1處理與T2處理處理無顯著差異。

3 討論

土壤有機質在改善土壤理化性質、保證植物正常生長方面發揮著重要作用，被稱為“土壤養分儲藏庫”。前人已對不同有機肥對土壤有機質含量的影響進行了研究，例如陳曉萍等發現，蠶沙有機肥比羊糞有機肥提高土壤有機質含量效果更好，但是已有研究卻少有關注不同有機肥對植株的土壤有機質吸收量的影響差異。本研究結果表明，與雞糞和羊糞有機肥相比，蠶沙有機肥處理的根際土壤有機質含量最低，由于各處理的起始有機質含量一致，因此這一結果說明，相對于施用雞糞和羊糞有機肥，蠶沙有機肥處理的土壤有機質被作物更多吸收利用，即蠶沙有機肥相對雞糞和羊糞有機肥更可以提高作物對土壤有機質的吸收。

作物根際土壤的氮磷鉀元素含量與作物的生理代謝、生長發育和產量形成密切相關。不同有機肥對土壤氮磷鉀元素含量影響的研究已有較多見于報道，例如，原寒等的研究結果表明，牛糞有機肥比兔糞和大豆發酵有機肥提高土壤全氮、全磷和全鉀含量效果更佳。但是，已有研究卻少有關注不同有機肥對植株氮磷鉀吸收量的影響。本研究結果表明，與雞糞和羊糞有機肥相比，蠶沙有機肥處理的根際土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量最低，且魔芋球莖的氮磷鉀元素含量最高。由于本試驗中，各處理氮磷鉀元素施入量一致，進而根據上述結果可以推斷，蠶沙有機肥相對雞糞和羊糞有機肥更可促進魔芋對土壤氮磷鉀元素的吸收。這一發現也被李慶榮等和吳日章等的研究結果證實，其研究發現蠶沙有機肥具有解磷和解鉀的菌株，有利于土壤中被固定的磷鉀元素被重新釋放利用。當然其具體機理究竟如何仍需進一步研究。

葡甘聚糖是魔芋地下球莖的主要成分，其優良的理化性質使得魔芋葡甘聚糖在食品工業、生物醫學、功能材料等領域具有廣泛的應用。已有研究表明，相對于不施任何肥料，施用有機肥可以顯著提高魔芋葡甘聚糖含量，但是尚未有研究報道不同有機肥對魔芋葡甘聚糖含量的影響差異。本研究結果表明，羊糞有機肥處理的魔芋葡甘聚糖含量和水溶膠黏度值顯著高于雞糞和蠶沙有機肥處理，但雞糞和蠶沙有機肥處理之間的差異則相對較小。這應該是因為，盡管鉀元素吸收和魔芋葡甘聚糖的形成密切相關，蠶沙有機肥處理相對雞糞和羊糞有機肥處理的鉀元素吸收量高應該更有利于其葡甘聚糖形成，但是，由于蠶沙有機肥處理的魔芋產量高于雞糞和羊糞有機肥處理，導致其葡甘聚糖被稀釋而含量降低，因此蠶沙有機肥處理的魔芋葡甘聚糖含量反而與雞糞有機肥處理無顯著差異，甚至顯著小于羊糞有機肥處理。由于鉀肥有利于葡甘聚糖在魔芋塊莖積累，因此這種產量增加伴隨葡甘聚糖含量下降的情況，可以考慮通過增施鉀肥措施予以應對。

4 結論

蠶沙有機肥相對于羊糞和雞糞有機肥可以促進魔芋對土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀的吸收，并因此提高魔芋產量。蠶沙有機肥具有的促進礦質元素和有機質吸收效應值得進一步關注。蠶沙有機肥對魔芋產量的提高會伴隨著魔芋葡甘聚糖含量和水溶膠黏度值的下降，在生產實踐中，可通過增施鉀肥措施予以應對。