紫薯鄂薯12施用2種生物菌肥的效應(yīng)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(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，湖北省甘薯工程技術(shù)研究中心，糧食作物種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430064；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢430070；3.枝江市職業(yè)教育中心，湖北枝江443200；4.宜昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，湖北宜昌443000）

紫薯是甘薯的一個(gè)特殊品種類型，兼有糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和藥用作物的特點(diǎn)，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(yī)藥、化工、輕工、紡織等工業(yè)的重要原料[1]。湖北省西部山區(qū)、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(nóng)作物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而甘薯具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、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(qū)發(fā)展甘薯產(chǎn)業(yè)具有天然優(yōu)勢(shì)。湖北省薯類加工能力較強(qiáng)，全省有60多家規(guī)模型甘薯加工企業(yè)，其中，涉及紫薯加工的企業(yè)有15家，發(fā)展紫薯產(chǎn)業(yè)對(duì)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收有重要意義[3]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，紫薯作為重要的保健食品和加工原料，將在今后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中繼續(xù)發(fā)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(dòng)來活化土壤中的N、P、K，并產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)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(jìn)植物生長的作用[5-8]。研究表明，生物菌肥可顯著增強(qiáng)玉米抗倒能力[9]；可使小白菜增產(chǎn)30%～40%，使硝酸鹽的含量降低500～800 mg/kg[10]；可促進(jìn)黃芪生長及藥效成分的合成與積累[11]；提高油菜產(chǎn)量、有效磷含量[12]。微生物肥料對(duì)煙株的生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的形成有促進(jìn)作用[13]。生物有機(jī)肥可促進(jìn)紅富士樹體生長、產(chǎn)量及品質(zhì)提升[14]。截至目前，肥料對(duì)甘薯生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究主要集中于化學(xué)肥料和生物有機(jī)肥方面，大量研究表明，N、P、K配合平衡施肥能夠明顯促進(jìn)甘薯生長，提高光合作用效率，增加產(chǎn)量、改善品質(zhì)[15-17]；而吳振新等[18]、王汝娟等[19]研究表明，生物有機(jī)肥對(duì)甘薯也有很好的促產(chǎn)提質(zhì)效果。生物菌肥在甘薯生產(chǎn)中的應(yīng)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(jié)薯數(shù)和大中薯率，提高甘薯中蛋白質(zhì)、維生素C和還原糖的積累量。目前，國家正大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)化發(fā)展戰(zhàn)略，力爭到2020年實(shí)現(xiàn)化肥使用量零增長的目標(biāo)。因此，在當(dāng)前形勢(shì)下，開展生物菌肥在紫薯生產(chǎn)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(duì)鄂薯12生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期能為紫薯高效優(yōu)質(zhì)、無公害生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

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

1.2 試驗(yàn)材料

供試甘薯品種為湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(diào)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(qū)汾河生物科技有限公司生產(chǎn)；2種形態(tài)的生物菌肥菌種濃度均為每平方米土地施用30億個(gè)活性菌。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)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(duì)照（CK）。3個(gè)處理分別為：固態(tài)生物菌肥（G），條施，用量30 g/m2，每個(gè)小區(qū)600 g；液態(tài)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(duì)照（CK）。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 生長指標(biāo) 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(gè)處理隨機(jī)選擇取樣點(diǎn)，重復(fù)3次，每個(gè)點(diǎn)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(zhì)量；薯塊清點(diǎn)數(shù)量，洗凈、晾干表面水分后測鮮質(zhì)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(biāo)檢測。

1.4.2 產(chǎn)量 收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)連續(xù)取20株測產(chǎn)，在鄂州試驗(yàn)田調(diào)查單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量、大中薯率、裂薯率、發(fā)病株率等。

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

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用生物菌肥對(duì)鄂薯12生長的影響

2.1.1 施用生物菌肥對(duì)鄂薯12地上部生長的影響植株地上部分長勢(shì)和植株氮含量相關(guān)。由圖1可知，不同地點(diǎn)鄂薯12地上部鮮質(zhì)量的積累趨勢(shì)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(jìn)入平緩增長期，110 d以后又恢復(fù)快速增長，表明施用菌肥能有效促進(jìn)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(zhì)量快速增加，90～150 d地上鮮質(zhì)量幾乎保持不變，菌肥G處理能促進(jìn)地上部分生長，Y處理與對(duì)照差異不明顯；咸寧栽秧后50～70 d地上鮮質(zhì)量積累比較慢，70～90 d快速增加，90～150 d對(duì)照呈現(xiàn)先下降再增長再下降的“S”型曲線，G、Y處理呈現(xiàn)持續(xù)的線性增長趨勢(shì)，表明菌肥處理能促進(jìn)地上部分生長。

2.1.2 施用生物菌肥對(duì)生長期鄂薯12鮮根質(zhì)量的影響 植株鉀含量尤其是葉鉀含量對(duì)于鄂薯12產(chǎn)量構(gòu)成非常重要。由圖2可知，鄂薯12塊根開始膨大后鮮質(zhì)量會(huì)持續(xù)快速增加，并且積累的速度會(huì)越來越快，鄂州在栽種后70～130 d塊根鮮質(zhì)量增長出現(xiàn)較長的停滯期，地上部分與地下部分生長的關(guān)系沒有得到很好的協(xié)調(diào)，導(dǎo)致根冠比一直徘徊在0.5左右；枝江在栽種后90～130 d出現(xiàn)緩慢增長的趨勢(shì)，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(yǎng)分得到了很好的積累；咸寧沒有明顯的塊根鮮質(zhì)量增長停滯現(xiàn)象。G處理后期塊根增質(zhì)量速率明顯高于對(duì)照，可能與G處理土壤養(yǎng)分含量較高有關(guān)，Y處理只在鄂州表現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。

2.2 施用生物菌肥對(duì)鄂薯12產(chǎn)量的影響

由表1、2可知，3個(gè)試驗(yàn)地的3個(gè)處理中，Y處理的小區(qū)平均產(chǎn)量最高，達(dá)到了89.9 kg；其次是G處理，小區(qū)平均產(chǎn)量為87.8 kg；CK處理的小區(qū)產(chǎn)量最低，平均為76.1 kg；3個(gè)處理間的差異未達(dá)到顯著性水平。3個(gè)處理在枝江的小區(qū)產(chǎn)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(gè)地點(diǎn)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(chǎn)量差異主要來源于Y處理的產(chǎn)量差異。

表1 不同試驗(yàn)點(diǎn)不同處理下鄂薯12小區(qū)鮮薯產(chǎn)量比較 kg

表2 3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)3個(gè)處理鮮薯小區(qū)產(chǎn)量方差分析 kg

由表3可知，施用菌肥可以顯著提高單薯質(zhì)量和大中薯率，其中，單株結(jié)薯數(shù)對(duì)照較處理提高；單薯質(zhì)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(diǎn)；另外，在鄂州調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該菌肥抑病作用明顯，對(duì)照小區(qū)根莖發(fā)病率在30%左右，而施用菌肥可將發(fā)病率降低10個(gè)百分點(diǎn)以上。由于鄂州地上部分后期旺長，且處理較對(duì)照旺長明顯，導(dǎo)致處理的裂薯率高于對(duì)照。這是在生產(chǎn)中使用菌肥時(shí)需要注意的問題。

2.3 施用生物菌肥對(duì)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(gè)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(duì)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(diǎn)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?？扇苄蕴呛糠矫妫珿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(duì)于所有營養(yǎng)成分而言，不同試驗(yàn)點(diǎn)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(gè)地點(diǎn)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(jìn)了鄂州植株對(duì)于磷的吸收，而咸寧土壤結(jié)構(gòu)影響了植株對(duì)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(dá)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(dá)到極顯著性差異，其他地點(diǎn)間沒顯著性差異。可溶性糖含量方面，3點(diǎn)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(diǎn)間沒有顯著差異。

表3 鄂州試驗(yàn)田不同處理下鄂薯12的甘薯性狀及發(fā)病率

表4 收獲期不同試驗(yàn)地不同處理鄂薯12營養(yǎng)成分含量比較

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)涉及的2種生物菌肥均可促進(jìn)鄂薯12植株的生長，而且對(duì)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(dǎo)致對(duì)照地上部鮮質(zhì)量出現(xiàn)微弱下降，咸寧在移栽后110 d由于降水減少出現(xiàn)干旱，導(dǎo)致地上部鮮質(zhì)量下降，而在這2個(gè)時(shí)期，施用菌肥處理均表現(xiàn)較為平穩(wěn)。2種菌肥對(duì)于鄂薯12的抑病作用明顯，在病害高發(fā)區(qū)域使用這2種菌肥，可有效降低甘薯發(fā)病率，提高商品薯率，進(jìn)而提高產(chǎn)量和農(nóng)民收入。

鄂薯12在施用菌肥后，在3個(gè)地點(diǎn)表現(xiàn)不一致，在產(chǎn)量方面，枝江最高，鄂州、咸寧次之，可見，相對(duì)較高的鉀含量和相對(duì)較低的氮含量有利于產(chǎn)量的形成；品質(zhì)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(shí)，試驗(yàn)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(gè)地點(diǎn)之間的差異主要源于各地土壤養(yǎng)分狀況及氣候環(huán)境的不同，在土壤自身肥力受到限制，且在甘薯生長期內(nèi)遭遇逆境時(shí)，僅施用生物菌肥不能完全滿足鄂薯12生長所需的養(yǎng)分供應(yīng)，增產(chǎn)提質(zhì)效果不顯著。另外，田間管理水平也會(huì)間接影響甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。如遇到薯塊膨大后期降水較多時(shí)要及時(shí)控制地上部分生長，以免由于地上部分旺長導(dǎo)致植株養(yǎng)分分配失衡，影響產(chǎn)量，造成裂薯增多等問題。

2種菌肥在3個(gè)地點(diǎn)施用的效應(yīng)有所不同，在鄂州反應(yīng)劇烈，表現(xiàn)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(xiàn)出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；而在咸寧，由于土壤結(jié)構(gòu)不良，菌肥作用發(fā)揮滯后，導(dǎo)致植株前期生長欠佳；在枝江，菌肥功能發(fā)揮得當(dāng)，保證了甘薯高產(chǎn)，說明菌肥恰當(dāng)發(fā)揮作用需要較豐富的水分、適宜的溫度以及良好的土壤結(jié)構(gòu)。因此，生物菌肥在肥力較高的田塊能部分或全部替代傳統(tǒng)化肥，而在較貧瘠的田塊則需要配合施用有機(jī)肥或秸稈還田等農(nóng)藝措施。