氮磷鉀用量對木薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

趙信林，郭媛，邱化蛟，邱財生，龍松華，王玉富

(中國農(nóng)業(yè)科學院 麻類研究所，湖南 長沙 410205)

木薯(ManihotesculentaCrantz)為大戟科木薯屬多年生亞灌木植物，是世界3大薯類作物之一[1]，因具有較高的淀粉含量而成為熱帶和亞熱帶地區(qū)重要的糧食作物[2-3]。木薯主要種植于非洲和拉丁美洲，其中非洲地區(qū)占據(jù)全球木薯種植面積的50%以上，因此，木薯一度被認為是貧窮的象征。

木薯具有耐土壤貧瘠、耐干旱、耐高溫、產(chǎn)量高的特點，于19世紀20年代首先傳入我國廣東，現(xiàn)在主要分布于我國的廣西、廣東、海南和云南，在福建、江西、湖南和貴州等地也有種植[4]，是我國第6大熱帶作物[5]。近年來，木薯的工業(yè)價值(生物燃料)逐漸受到重視[6]，成為新興的能源作物之一[1]。

養(yǎng)分是植物生長的基礎(chǔ)。研究木薯的施肥問題，通過植物營養(yǎng)手段來提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)，對未來木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有積極意義。在國際上，關(guān)于木薯施肥方面的研究并不少見，但主要集中在非洲[2,7-8]和拉丁美洲[9-10]等地。隨著我國木薯種植業(yè)的發(fā)展，相關(guān)研究也逐漸增多：蔣萬等[11]通過對若干組木薯肥效試驗進行綜合分析，指出氮磷鉀用量的高低影響木薯長勢強弱、產(chǎn)量高低和品質(zhì)好壞；黃潔等[12]于海南省儋州市研究了施肥對木薯生長的影響，發(fā)現(xiàn)施肥可以提高木薯塊根淀粉含量、鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單株鮮薯重等；高志紅等[13]在廣東韶關(guān)通過試驗發(fā)現(xiàn)，不同施肥水平不僅會影響木薯塊根產(chǎn)量，還會影響氮磷鉀在木薯植株體內(nèi)的分布；何軍月[14]通過“3414”試驗，在廣西防城港市研究了氮磷鉀對木薯生長的影響，并得出3個因子對木薯產(chǎn)量的影響依次是N>K>P；韋劍鋒等[15]發(fā)現(xiàn)，施氮不僅可以提高木薯塊根、莖、葉的干物質(zhì)積累量，還可以提高木薯塊根、莖和葉的氮磷鉀含量和積累量。此外，關(guān)于復混肥[16]、緩控釋肥[1]、配方肥[17]等對木薯產(chǎn)量的影響也有報道。

國內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)于木薯種植和相關(guān)田間試驗的研究多集中在廣東、廣西、海南等地[4,18]，在湖南省內(nèi)開展的研究相對很少。面對湖南省內(nèi)日益增長的木薯種植需求，本研究擬通過“3414”肥效試驗來明確不同氮磷鉀用量及其組合方式對湖南木薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為當?shù)啬臼矸N植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試木薯品種為農(nóng)家品種面包木薯。供試氮肥為尿素(N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O512%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 50%)。

試驗地點位于中國農(nóng)業(yè)科學院麻類研究所沅江試驗站。供試田塊土壤的有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為21.9、1.13、0.723、2.11 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為104、8.9、83 mg·kg-1。試驗地屬于亞熱帶濕潤季風氣候，具有湖區(qū)氣候特色，光熱和降雨條件充足，年平均氣溫16.9 ℃，年平均日照數(shù)為1 743 h，年平均降水量1 322 mm，多集中在4～6月，年均無霜期276 d。

1.2 處理設(shè)計

按照“3414”肥效田間試驗的方案要求，設(shè)定氮、磷、鉀為3個因素，每個因素各設(shè)置4個水平，共設(shè)定14個處理，各處理編號及其養(yǎng)分投入量如下：N0P0K0，N 0，P2O50，K2O 0；N0P2K2，N 0，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N1P1K2，N 45 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N1P2K1，N 45 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N1P2K2，N 45 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P0K2，N 90 kg·hm-2，P2O50，K2O 110 kg·hm-2；N2P1K1，N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N2P1K2，N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P2K0，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 0；N2P2K1，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N2P2K2，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P2K3，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 165 kg·hm-2；N2P3K2，N 90 kg·hm-2，P2O5135 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N3P2K2，N 135 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2。每個處理重復3次，共42個小區(qū)，隨機區(qū)組排列。每個小區(qū)長8 m、寬2 m，面積16 m2，每個小區(qū)種植10×2株木薯。

試驗中木薯均為種莖扦插繁殖，扦插日期為2016年4月10日，收獲日期為2016年12月12日。試驗過程中，氮肥分3次施用，基肥用量占總氮肥用量的25%，木薯種植40 d后進行第一次追肥，氮肥用量為總量的50%，剩余氮肥在種植60 d后施用；磷肥作為基肥一次性施用；鉀肥施用日期及各次施用的比例與氮肥一致。其他田間管理，如灌溉、除草、殺蟲等均按照當?shù)剞r(nóng)民管理模式進行。

1.3 檢測方法

土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測定[19]，土壤全氮、全磷和全鉀含量按照土壤分析標準方法測定[20]。于成熟期，隨機選擇小區(qū)內(nèi)若干株具有代表性的木薯對其生長狀況進行調(diào)查和記錄，包括株高，每株結(jié)薯數(shù)量，每株收獲鮮薯重，鮮薯長度、直徑等。根據(jù)每個小區(qū)的木薯產(chǎn)量折算單位面積鮮木薯產(chǎn)量。

將采集的木薯塊根樣品在室內(nèi)烘干，粉碎，過篩，稱取一定量樣品用H2SO4-H2O2消煮，全氮含量用全自動化學分析儀(Smart Chem 200型，法國Alliance公司)測定，全鉀含量用火焰光度計法測定，全磷含量用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)(Spectroblue，德國斯派克)測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2016進行整理。在SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件上進行單因素方差分析(one way ANOVA)和R回歸分析，對于有顯著(P<0.05)差異的，采用Duncan法進行多重比較。采用Origin Pro 2017做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對木薯農(nóng)藝性狀的影響

在成熟期對木薯的多項農(nóng)藝性狀進行調(diào)查，結(jié)果如表1所示。對比N組處理數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，氮肥施用量對木薯的株高、薯條長度、薯條直徑都具有顯著影響，但對每株薯條數(shù)、每株結(jié)薯重沒有顯著影響。對比P組處理數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，磷肥施用量對薯條直徑具有顯著影響，但對其他農(nóng)藝性狀并無顯著影響。對比K組處理數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，鉀肥用量除了對每株薯條數(shù)無顯著影響外，對其他幾項農(nóng)藝性狀都有顯著影響，尤其是隨著鉀肥施用量的增加，薯條長度、薯條直徑和每株結(jié)薯重都顯著增加。

表1 不同處理對木薯農(nóng)藝性狀的影響

2.2 對木薯產(chǎn)量和養(yǎng)分含量的影響

如表2所示，氮肥施用量對木薯塊根的磷、鉀含量有顯著影響，而對其他指標并無顯著影響。設(shè)定的磷肥施用量對各指標無顯著影響。鉀肥施用量對鮮塊根產(chǎn)量和塊根含氮量有顯著影響，且隨著鉀肥施用量的增加，木薯鮮塊根產(chǎn)量顯著增加。綜合看來，木薯的鮮塊根產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量均以N2P2K3處理最高。

表2 不同處理對木薯經(jīng)濟產(chǎn)量、生物量和養(yǎng)分含量的影響

2.3 肥料用量與木薯塊根產(chǎn)量的關(guān)系

對木薯塊根產(chǎn)量與肥料用量進行線性回歸，結(jié)果見表3?？梢园l(fā)現(xiàn)，不論是三元線性回歸模型，還是二元線性回歸模型或一元線性回歸模型，只有鉀肥用量對木薯塊根產(chǎn)量的影響始終達到顯著水平。這說明在本試驗條件下，氮肥和磷肥用量對木薯塊根產(chǎn)量的影響并不顯著。進一步分析顯示，隨著鉀肥用量的增加，塊根產(chǎn)量呈線性增加(圖1)。

表3 肥料用量對木薯塊根產(chǎn)量的影響

圖1 氮、磷、鉀肥用量與木薯塊根產(chǎn)量的關(guān)系

3 討論

開展作物肥效試驗是獲得一定地區(qū)某類作物合理施肥量的最佳途徑?！?414”試驗方案具有設(shè)計處理少、效率高的優(yōu)點，符合肥料試驗和施肥決策的專業(yè)要求[21]。本試驗發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀3元素對木薯產(chǎn)量的影響不同。在所選試驗田區(qū)域和所設(shè)定的肥料用量范圍內(nèi)，氮、磷肥對木薯產(chǎn)量的影響較小，而鉀肥對木薯產(chǎn)量較大，其原因可能是該試驗田的土壤鉀素肥力偏低，是限制當?shù)啬臼懋a(chǎn)量的關(guān)鍵因子。在本試驗設(shè)定的各處理中，N2P2K3處理的木薯鮮塊根產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量均最高，但是并不能將此配方作為試驗地木薯種植的最佳施用量。這是因為所選取的試驗田塊土壤鉀素肥力較差，木薯塊根產(chǎn)量受鉀肥施用量的影響較大，鑒于本試驗中鉀肥施用量與木薯產(chǎn)量幾乎成線性關(guān)系，因此，有必要進一步增加鉀肥施用量，并進一步探明其與木薯產(chǎn)量的關(guān)系，從而根據(jù)合適的鉀肥用量進一步開展田間肥效試驗，以明確適于當?shù)啬臼矸N植的最佳施肥量。