增施中微量元素肥料對木薯生長及產(chǎn)量的影響①

韋云東 鄭 華 劉翠娟 李 軍 盤 歡 羅燕春

(1廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所 廣西南寧530001;2廣西壯族自治區(qū)木薯研究所 廣西南寧530001;3合浦縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 廣西合浦536001)

木薯（Manihot esculentaCrantz）別名番薯、樹薯，屬大戟科多年生灌木，因其塊根淀粉含量高而被稱為“淀粉之王”，是熱帶地區(qū)第四大糧食作物。我國的木薯種植主要分布在廣西、廣東、海南、福建、云南等熱帶、亞熱帶省區(qū)。

據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）數(shù)據(jù)，2018世界木薯生產(chǎn)規(guī)模穩(wěn)中有升，總產(chǎn)量達(dá)到2.77億t。2017年全國木薯種植面積為29.44萬hm2，產(chǎn)量為486.3萬t，同比分別增長1.09%和0.83%，全國平均產(chǎn)量僅16.5 t/hm2，而據(jù)生產(chǎn)調(diào)查和理論計算，木薯高產(chǎn)栽培可有80 t/hm2的產(chǎn)量上限［1］。廣西作為我國重要的木薯生產(chǎn)基地，種植面積約占全國的60%～70%［2］。近年來，由于單產(chǎn)、比較經(jīng)濟效益低導(dǎo)致廣西木薯種植面積逐年下滑［3］，加工用木薯原料大部分依賴進(jìn)口［3］，因此實現(xiàn)木薯高產(chǎn)高效栽培提高木薯單產(chǎn)、產(chǎn)值是推動木薯產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要舉措。廣西木薯單產(chǎn)平均只有1.3 t/667 m2［5］，因此，木薯種植具有巨大的增產(chǎn)空間。施肥管理粗放是制約木薯單產(chǎn)的主要因素之一［6］。合理的施肥是木薯增產(chǎn)增收的重要措施，目前對木薯養(yǎng)分研究大多集中在氮、磷、鉀等大量元素［7-12］。關(guān)于木薯的中微量養(yǎng)分研究，國外先后開展了相關(guān)研究［13-15］，但國內(nèi)研究較少［16-18］。中微量元素作為植物健康生長發(fā)育不可或缺的必需營養(yǎng)元素，參與重要的生理生化反應(yīng)，促進(jìn)氮磷鉀三要素的吸收，在作物的不同生育期發(fā)揮著不同的作用，對作物產(chǎn)量及品質(zhì)的形成都起到十分重要的作用。黃潔等［16］發(fā)現(xiàn)，廣西木薯主產(chǎn)區(qū)大部分土壤交換性鎂含量處于極低營養(yǎng)水平，部分木薯土壤鈣、鋅和硼含量處于極低或低營養(yǎng)水平，應(yīng)注意施用相應(yīng)中微肥；同樣，李曉輝等［18］統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在廣東和廣西木薯主產(chǎn)區(qū)中微量元素的肥力水平處于嚴(yán)重缺乏水平，忽略其重要性可能是制約木薯生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要因子。

本研究通過田間試驗，探討幾種中微量元素肥料不同施用方式對木薯植株生長、產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，旨在為木薯高產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗用肥料

尿素（N 46%，重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)），復(fù)合肥（氮磷鉀比例為15∶15∶15，歐洲化學(xué)安特衛(wèi)譜公司生產(chǎn)），氯化鉀（K2O 60%，中化化肥有限公司生產(chǎn)），鈣鎂磷肥（P2O518.0%，云南昆陽磷肥廠有限公司生產(chǎn)），熟石灰為當(dāng)?shù)刭徺I，氯化鈣、七水硫酸鎂、硫酸鋅和硼砂均為天津市大茂化學(xué)試劑廠生產(chǎn)。

1.1.2 供試木薯品種

為南植199（NZ199）和桂熱9號（GR9）。其中：NZ199由中國科學(xué)院華南植物所從國外引進(jìn)的組培苗中經(jīng)無性系多代評選育成；GR9由廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所2010從印度尼西亞加里曼丹省熱帶雨林引進(jìn)的野生木薯種質(zhì)，編號為Singkonggajah（大象木薯），經(jīng)無性系多代評選育成。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗地塊設(shè)置在廣西壯族自治區(qū)合浦縣廉州鎮(zhèn)下豐門村（N21°40′41.29″，E109°20′09.06″）。試驗地塊耕層（0～20 cm）土壤基本理化性質(zhì)：pH 4.7、有機質(zhì)21.3 g/kg、堿解氮27.6 mg/kg、速效磷175 mg/kg、速效鉀47.7 mg/kg、交換性鈣212 mg/kg、交換性鎂17.6 mg/kg、有效硼0.05mg/kg、有效鋅0.32 mg/kg。

試驗共設(shè)14個處理，各處理肥料種類及施用量見表1，每處理3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，每個小區(qū)2個品種各4行，每行6株，株行距0.8 m×0.9 m。CK為不施肥處理，CF為常規(guī)施肥，施肥量為N∶P2O5∶K2O=100∶50∶100 kg/hm2，其中，種植30 d后以15∶15∶15的復(fù)合肥方式施入50 kg/hm2的N、P2O5和K2O，90 d后再以尿素和氯化鉀的形式分別施入50 kg/hm2的N和K2O；中微肥除葉面噴施和浸種處理外均以基肥形式施入，鈣鎂磷肥處理（CaMgP）則分別以尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀形式施入 N 100 kg/hm2、P2O550 kg/hm2和 K2O 100 kg/hm2，施用比例及時間與常規(guī)施肥處理相同。2017年3月18日種植，先起壟定穴擺放種莖，把肥料與土混勻定量施到種莖兩端后覆上表土；于2018年1月9日收獲。收獲時測定各小區(qū)植株的株高、莖粗、鮮薯產(chǎn)量及淀粉含量等指標(biāo)。

表1 試驗處理

1.2.2 指標(biāo)測定與數(shù)據(jù)分析

用卷尺測量木薯植株地表至莖尖的高度為株高；用游標(biāo)卡尺測量地表50 cm高處植株莖粗，用“十字法”兩次測定求平均值；每個小區(qū)隨機選取10株鮮薯重計算鮮薯產(chǎn)量；鮮薯淀粉含量用雷蒙稱法測定［16］，最后通過鮮薯產(chǎn)量與鮮薯淀粉含量乘積獲得淀粉產(chǎn)量。運用Microsoft office/Excel 2013軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理統(tǒng)計，方差分析采用SPSS 20.0軟件中的ANOVA進(jìn)行，多重比較采用SSR法。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理木薯植株生長狀況比較

木薯植株株高、莖粗是衡量其生長狀況的重要指標(biāo)，直接影響木薯的塊根產(chǎn)量，良好的農(nóng)藝性狀為木薯塊根產(chǎn)量的提高奠定了基礎(chǔ)［19］。2個木薯品種在收獲期，施肥均促進(jìn)了植株莖桿增粗，相同處理條件下，GR9植株株高、莖粗均顯著高于NZ199。施熟石灰提高了GR9的株高，但降低了NZ199的株高，而施氯化鈣對兩個木薯品種株高和莖粗都有促進(jìn)作用；施鎂對GR9和NZ199的植株生長均有抑制作用；不同方式施用硼肥對兩個木薯品種的植株生長也有一定的促進(jìn)作用，提高了株高和莖粗；施鋅對兩個木薯品種的植株生長影響表現(xiàn)為，浸種處理一定程度上提高了株高，而穴施顯著降低了株高；綜合處理對兩個木薯品種株高也有一定的抑制作用，且對GR9株高的抑制達(dá)到顯著水平；鈣鎂磷肥處理提高了GR9株高，降低了NZ199株高，但提高了NZ199的莖粗?？傮w而言，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施氯化鈣對NZ199植株增高作用最為明顯，株高可達(dá)到278.7 cm；對于GR9，對植株生長促進(jìn)作用最明顯的是噴施硼砂處理，株高可達(dá)333.5 cm（表2）。

2.2 鮮薯產(chǎn)量、鮮薯淀粉含量和淀粉產(chǎn)量比較

由表3可見，相同處理條件下，NZ199鮮薯產(chǎn)量、鮮薯淀粉含量及淀粉產(chǎn)量均高于GR9；其中熟石灰穴施 （NZ199 38.2 t/hm2、GR9 24.60 t/hm2）、硫酸鎂穴施（NZ199 34.83 t/hm2、GR9 29.18 t/hm2）、 硫 酸 鋅 穴 施 （NZ199 31.38 t/hm2、 GR9 25.08 t/hm2）、 綜 合 穴 施 （NZ199 35.08 t/hm2、GR9 29.39 t/hm2）4個處理鮮薯產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平；CK（NZ199 28.17%、GR9 19.37%）、常規(guī)施肥 （NZ199 27.10%、 GR9 20.47%）、 硼 砂 穴 施（NZ199 26.97%、GR9 17.87%）、硼砂噴施（NZ19928.00%、GR9 22.73%）、硼砂浸種 （NZ199 27.00%、GR9 21.63%）、硫酸鋅穴施（NZ199 29.33%、GR923.57%）、鈣鎂磷肥 （NZ199 29.33%、GR9 20.87%）等7個處理鮮薯淀粉含量差異達(dá)到顯著水平；CK（NZ199 7 340.8 kg/hm2、GR9 4 131.9 kg/hm2）、熟石灰穴施（NZ199 11 047.4 kg/hm2、GR9 5 255.3kg/hm2）、 硫 酸 鋅 穴 施 （NZ199 9234.2 kg/hm2、GR9 5 922.4 kg/hm2）、鈣鎂磷肥（NZ199 11 547.8 kg/hm2、GR9 6 073.1 kg/hm2）等4個處理淀粉產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平。說明NZ199作為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，更容易獲得高產(chǎn)量。

表2 各處理植株生長差異

從表3可以看出，NZ199各處理中鮮薯產(chǎn)量最高的是施用鈣鎂磷肥處理，鮮薯產(chǎn)量可達(dá)到39.17 t/hm2，最低的是增施硼砂處理，鮮薯產(chǎn)量低于不施肥的CK處理和常規(guī)施肥處理，為21.27 t/hm2；在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，除以穴施的方式增施氯化鈣、硼砂及硫酸鋅+硼砂組合3種處理外，其他處理均不同程度的提高了NZ199的鮮薯產(chǎn)量，其中，鈣鎂磷肥處理、增施熟石灰、增施硫酸鎂、葉面噴施硼砂及綜合穴施5個處理均顯著提高了NZ199的鮮薯產(chǎn)量，相對與常規(guī)施肥的鮮薯增產(chǎn)率分別為39.7%、35.6%、24.3%、25.0%、25.2%；各處理鮮薯淀粉含量最高是硫酸鎂穴施處理的29.97%，最低的為氯化鈣穴施處理，為25.17%。鮮薯產(chǎn)量和鮮薯淀粉含量共同決定了木薯的淀粉產(chǎn)量，鈣鎂磷肥處理及增施熟石灰、硫酸鎂處理均顯著提高了NZ199的淀粉產(chǎn)量，比常規(guī)施肥分別增產(chǎn)51.3%、44.8%、37.7%。施肥一定程度上提高了GR9的鮮薯產(chǎn)量，但在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施中微肥對GR9增產(chǎn)效果并不明顯，增產(chǎn)效果最好的為綜合穴施處理，鮮薯產(chǎn)量為29.39 t/hm2，增施熟石灰、氯化鈣、硼砂、硼砂＋硫酸鋅和噴施硼砂5個處理反而不同程度地降低了鮮薯產(chǎn)量；噴施硫酸鎂、增施硫酸鋅、綜合穴施3個處理顯著提高了GR9的鮮薯淀粉含量，而增施硼砂反而降低了其鮮薯淀粉含量，僅為17.87%。各處理中淀粉產(chǎn)量最高的為綜合處理，達(dá)7 227.3 kg/hm2，淀粉增產(chǎn)率為32.5%，其次為增施硫酸鎂處理，產(chǎn)量為6614.9 kg/hm2，淀粉增產(chǎn)率為21.2%，產(chǎn)量最低的為不施肥的CK對照處理，僅為4 131.9 kg/hm2。

表3 各處理間鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量差異

2.3 各指標(biāo)的相關(guān)性分析

由表4可見，NZ199與GR9兩個木薯品種的鮮薯淀粉含量與株高均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明該試驗條件下植株矮化利于淀粉的累積形成。另外，兩個木薯品種淀粉產(chǎn)量與鮮薯產(chǎn)量及鮮薯淀粉含量均呈極顯著正相關(guān)。NZ199株高與莖粗呈極顯著正相關(guān)，且淀粉含量與鮮薯產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，說明NZ199比GR9更適合在當(dāng)?shù)胤N植，在獲得高鮮薯產(chǎn)量的同時能獲得高淀粉產(chǎn)量。

表4 株高、莖粗與產(chǎn)量指標(biāo)相關(guān)性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 品種間差異

本試驗中，在相同處理條件下，GR9收獲期植株株高、莖粗均顯著高于NZ199，但NZ199鮮薯產(chǎn)量、鮮薯淀粉含量及淀粉產(chǎn)量均高于GR9；其中熟石灰穴施、硫酸鎂穴施、硫酸鋅穴施、綜合穴施4個處理鮮薯產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平；CK、常規(guī)施肥、硼砂穴施、硼砂噴施、硼砂浸種、硫酸鋅穴施、鈣鎂磷肥等7個處理鮮薯淀粉含量差異達(dá)到顯著水平；CK、熟石灰穴施、硫酸鋅穴施、鈣鎂磷肥等4個處理淀粉產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平。相對常規(guī)對照，增施熟石灰、葉面噴施硼砂及穴施硫酸鋅處理均可顯著提高NZ199鮮薯產(chǎn)量且一定程度上提高了鮮薯淀粉含量，而GR9卻出現(xiàn)減產(chǎn)現(xiàn)象；增施硼砂處理顯著降低了NZ199的鮮薯產(chǎn)量，而GR9鮮薯產(chǎn)量雖有所提高，但卻顯著減低了其鮮薯淀粉含量，僅為17.87%。黃堂偉等［20］研究發(fā)現(xiàn)，木薯株高、莖粗生長因品種而異；覃瓊瑤等［21］研究結(jié)果表明，不同木薯品種（系）間塊根產(chǎn)量具有顯著差異。受木薯品種營養(yǎng)需求量及根系發(fā)達(dá)程度等因素的影響，不同木薯品種物質(zhì)累積對施肥依賴程度不同［8］。且通過株高莖粗與產(chǎn)量指標(biāo)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，NZ199鮮薯產(chǎn)量與淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，說明NZ199在高鮮薯產(chǎn)量的同時獲得高淀粉產(chǎn)量，更適合在當(dāng)?shù)胤N植。鄭華等［22］在廣西紅壤區(qū)進(jìn)行木薯肥料多年定位試驗發(fā)現(xiàn)，木薯常規(guī)施肥（NPK）應(yīng)考慮品種差異。陳會鮮等［23］研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機肥可提高木薯的產(chǎn)量，但每個品種增施生物有機肥都有一定的適用范圍，超出這個范圍就會對木薯的產(chǎn)量起到抑制作用。因此，木薯種植中不僅是施用化肥或生物有機肥需考慮品種間差異，施用中微量元素肥料同樣需要考慮品種差異。

3.1.2 各種中微量元素肥料施用效果

3.1.2.1 鈣肥施用效果

鈣參與構(gòu)成植物各種器官、組織形成，同時還作為信號物質(zhì)調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，為植物體內(nèi)各種代謝活動的正常進(jìn)行提供保障［24］。在本驗中，土壤pH值為4.9，屬強酸性土壤，交換性鈣含量212mg/kg。增施熟石灰和氯化鈣對兩個木薯品種的株高、莖粗影響并不顯著。相對常規(guī)施肥，熟石灰和氯化鈣均不同程度提高了兩個木薯鮮薯淀粉含量；增施熟石灰顯著提高了NZ199的鮮薯產(chǎn)量及淀粉產(chǎn)量，而增施氯化鈣反而降低了兩個木薯品種的鮮薯產(chǎn)量及淀粉產(chǎn)量。曾黎明等［25］研究發(fā)現(xiàn)，施用石灰在一定程度上提高木薯株高和莖徑。李天等［26］研究發(fā)現(xiàn)，用2%石灰水浸種能提高木薯的出苗率、株高、莖徑，根的總長和總表面積，根莖葉生物量、根冠比，塊根的可溶性糖、淀粉和鈣含量。木薯屬于強耐酸性作物，生產(chǎn)中很少觀察到石灰施用效應(yīng)，大多情況下施用效果是因為提供了鈣而不是中和作用［27］，在酸性很強且交換性鈣水平較低的土壤上，木薯有施鈣效應(yīng)。石灰施用過量反而會導(dǎo)致鋅含量較低的土壤出現(xiàn)誘導(dǎo)性缺鋅［28］，反而導(dǎo)致木薯減產(chǎn)。

3.1.2.2 鎂肥施用效果

鎂是植物體內(nèi)許多酶的活化劑，能促進(jìn)作物體內(nèi)的碳水化合物的代謝和呼吸作用，參與植物體內(nèi)脂肪及氮的代謝等。本試驗供試地塊土壤交換性鎂含量為17.6 mg/kg，處于極低營養(yǎng)水平［29］。在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上以穴施硫酸鎂、鈣鎂磷肥處理及葉面噴施硫酸鎂不同方式增施鎂均不同程度的降低了兩個木薯品種的株高及莖粗，但均能顯著提高鮮薯產(chǎn)量和鮮薯淀粉含量，從而提高淀粉產(chǎn)量，因為在該試驗條件下兩個木薯品種鮮薯淀粉含量與株高均呈顯著負(fù)相關(guān)，植株矮化更利于木薯淀粉的累積從而獲得更高的淀粉產(chǎn)量；其中，施用硫酸鎂和鈣鎂磷肥處理對NZ199增產(chǎn)效果最為顯著，相對常規(guī)施肥處理鮮薯增產(chǎn)率分別達(dá)到24.3%、39.7%，淀粉產(chǎn)量增產(chǎn)率高達(dá)37.7%、51.3%。Carsky等［28］研究發(fā)現(xiàn)，在有機質(zhì)含量較低且僅施用氮、磷、鉀肥情況下，條施硫酸鎂或磷酸鎂可以消除缺素癥狀，并提高產(chǎn)量；同樣，譚宏偉等［30］研究發(fā)現(xiàn)，增施鎂肥木薯產(chǎn)量提高8.99%，但K、Zn、B肥會抑制木薯對Mg的吸收。此試驗中增施鎂肥增產(chǎn)效果高于前人研究結(jié)果［16，30］，且穴施處理增產(chǎn)效果優(yōu)于葉面噴施。

3.1.2.3 硼肥施用效果

硼在植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和代謝活動中具有極其重要的作用。蔡達(dá)仁［31］研究發(fā)現(xiàn)，施用硼肥能促進(jìn)木薯根系生長發(fā)育而使木薯早生根、多生根，促進(jìn)木薯植株內(nèi)碳水化合物的合成和運輸，還能促進(jìn)木薯細(xì)胞伸長，特別是木薯中后期塊根細(xì)胞伸長膨大，施用硼肥鮮薯產(chǎn)量比對照增加43.28%。本試驗中，葉面噴施0.25%硼砂溶液900kg/hm2和0.05%硼砂水溶液浸種處理對2個木薯品種的株高、莖粗并無顯著影響，但均提高了鮮薯產(chǎn)量或淀粉含量從而不同程度地提高了其淀粉產(chǎn)量，其中NZ199葉面噴施處理鮮薯產(chǎn)量及淀粉產(chǎn)量相對于常規(guī)施肥處理分別增產(chǎn)25%、28.9%，達(dá)到顯著水平；而穴施硼肥與常規(guī)施肥相比對兩個木薯品種植株生長無顯著影響，但卻顯著降低了鮮薯產(chǎn)量或鮮薯淀粉含量從而降低淀粉產(chǎn)量，可能在種植時穴施肥料與木薯種莖擺放位置距離太近而影響木薯根系生長，從而導(dǎo)致木薯減產(chǎn)。

3.1.2.4 鋅肥施用效果

本試驗中土壤有效鋅處于極低營養(yǎng)水平，穴施硫酸鋅10 kg/hm2和葉面噴施0.2%硫酸鋅液900 kg/hm2對兩個木薯品種的株高、莖粗并沒有顯著影響，但均不同程度提高了木薯的鮮薯產(chǎn)量及淀粉含量，從而提高了淀粉產(chǎn)量，穴施效果好于葉面噴施。不同時期的鋅肥噴施對植物的生長影響不同［32］。譚宏偉等［30］研究發(fā)現(xiàn)，木薯塊根膨大期（種植5個月后）對鋅有明顯的吸收高峰，說明該時期木薯對鋅的需求大。而本試驗噴施時間為種植后90、97、114 d，可能是由于噴施時期的選擇而導(dǎo)致葉面噴施效果不顯著。雖然鋅硼配施在其他作物的種植上發(fā)現(xiàn)有較好的協(xié)同增產(chǎn)作用［32-33］，可能是由于作物生理需求差異，或者是土壤營養(yǎng)中存在拮抗作用而抑制其增產(chǎn)作用［34-35］。本試驗條件下，“硼＋鋅”混施處理并未發(fā)現(xiàn)有增產(chǎn)效果，反而降低了兩個木薯品種的鮮薯產(chǎn)量及淀粉產(chǎn)量。

3.2 結(jié)論

施肥可促進(jìn)木薯植株生長并能有效提高木薯的鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量。增施熟石灰、硫酸鎂及鈣鎂磷處理均能顯著提高木薯NZ199的淀粉產(chǎn)量，增產(chǎn)效果最好的是鈣鎂磷肥處理（鈣鎂磷肥＋尿素＋氯化鉀替代復(fù)合肥）；增施硫酸鎂和綜合處理能顯著提高木薯GR9淀粉產(chǎn)量，效果最好的是綜合處理。本試驗條件下主要增產(chǎn)因素為鎂和鈣。建議在酸性且中微量元素缺乏的土壤上種植木薯可適量施用鈣肥、鎂肥或用含中微量元素的鈣鎂磷肥配合尿素和氯化鉀替代復(fù)合肥＋尿素＋氯化鉀。木薯種植中施用中微量元素肥料在考慮土壤養(yǎng)分豐缺的同時，需考慮木薯品種差異、施用方式及時期等因素的影響。本研究只進(jìn)行了4種中微量元素對兩個木薯品種一個生長周期的試驗，受土壤環(huán)境氣候等自然因素的影響，研究結(jié)果有待進(jìn)行多品種多地點多年和不同施用量及施用方式等進(jìn)一步研究。