氮磷鉀配施下赤紅壤區(qū)粉葛的肥料效應(yīng)及產(chǎn)量和品質(zhì)研究

王 艷 許振欣 何明慧 黃廉康 歐昆鵬 王學(xué)禮,

(1 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，廣西 南寧 530007；2 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004)

粉葛(PuerariathomsoniiBenth)為豆科葛屬植物[1]，是最早被收入藥食同源目錄的植物[2]。粉葛塊根富含淀粉、氨基酸及大豆苷元、葛根素等成分，對(duì)心血管、糖尿病、高血壓等疾病具有明顯的防治作用[3-4]。我國(guó)人工種植粉葛的基地集中在廣西、廣東、江西等地區(qū)[5]。粉葛是需肥量較高且耐肥的植物，為追求產(chǎn)量增長(zhǎng)的目標(biāo)，一些地區(qū)采取了過(guò)量或單一施用化肥的手段，但近年來(lái)出現(xiàn)了增肥不增產(chǎn)的現(xiàn)象。這種不科學(xué)的施肥方式不僅造成種植成本增加，還帶來(lái)了農(nóng)田環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)[6]。

氮、磷、鉀是限制植物生長(zhǎng)的三大營(yíng)養(yǎng)元素[7]。已有研究表明，氮、磷、鉀配施可顯著增加丹參[8]、黃芪[9]、桔梗[10]等藥材的產(chǎn)量與品質(zhì)。有關(guān)施肥對(duì)粉葛養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響已有少量報(bào)道。如何美軍[11]以葉片噴施不同梯度氮、磷、鉀肥的研究方式，總結(jié)發(fā)現(xiàn)粉葛是喜鉀、偏磷、輕氮的作物；張蕊[12]通過(guò)追施20 kg·667 m-2生物鉀肥，發(fā)現(xiàn)粉葛產(chǎn)量最高達(dá)1 841.12 kg·667 m-2；吳瀟[13]對(duì)粉葛采用有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥的施肥水平比較試驗(yàn)，確定了每667 m2種植密度1 000株、施肥量為300 kg時(shí)效益達(dá)到最大值；顧彩霞[14]選用磷肥與復(fù)合肥進(jìn)行梯度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)穴施磷肥50 g時(shí)粉葛塊根生物量最高，穴施100 g復(fù)合肥時(shí)葛根素含量最高。目前關(guān)于粉葛的研究主要在種質(zhì)資源[15]、工藝提取[16]、化學(xué)成分分析[17]等領(lǐng)域，而針對(duì)赤紅壤區(qū)粉葛的肥料效應(yīng)研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。

廣西作為中國(guó)最大的粉葛生產(chǎn)基地，現(xiàn)總種植面積為10 201 hm2[18]。規(guī)模化種植基地主要分布在桂中南地區(qū)，85%以上的粉葛種植土壤類型為砂質(zhì)土，土壤pH值4.5～6.0，以連作種植為主，一年一熟采收，目前關(guān)于廣西粉葛主產(chǎn)區(qū)施肥效應(yīng)的研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)針對(duì)桂中南地區(qū)的粉葛種植模式、土壤地力水平和施肥習(xí)慣，采用“3414”肥料效益試驗(yàn)方案，探討氮、磷、鉀配施對(duì)粉葛產(chǎn)量、淀粉、葛根素及經(jīng)濟(jì)效益的影響，并構(gòu)建施肥效益模型，總結(jié)氮、磷、鉀肥最佳施用量，以期為赤紅壤區(qū)粉葛科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在廣西壯族自治區(qū)南寧市武鳴區(qū)甘圩鎮(zhèn)試驗(yàn)基地(22°84′70″N，108°24′45″E)進(jìn)行，試驗(yàn)地平均海拔55.43 m，土壤類型為砂頁(yè)巖發(fā)育的赤紅壤，屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫20.9℃。在試驗(yàn)進(jìn)行前，取0～30 cm土層土壤測(cè)定其理化性質(zhì)，結(jié)果如表1所示。

表1 大田土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of field soil

1.2 試驗(yàn)材料

供試的粉葛種苗為桂粉葛1號(hào)，由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所提供。氮、磷、鉀肥均采用常規(guī)的尿素(含N 46.4%)、鈣鎂磷肥(含P2O518%)、硫酸鉀(含K2O 52%)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：田間試驗(yàn)采用“3414”方案，設(shè)置N、P、K 3個(gè)因素，4個(gè)施肥水平，共14個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。小區(qū)面積為22.75 m2，采用起壟種植方式，粉葛種植密度為1.2萬(wàn)株·hm-2。4個(gè)施肥水平如下：對(duì)照組處理為0水平(N0P0K0)，不施肥；正常施肥處理為2水平(N2P2K2)，當(dāng)?shù)赝扑]的施肥量；減量施肥處理為1水平(N1P2K2、N2P1K2、N2P2K1、N1P1K2、N1P2K1、N2P1K1)，施肥量為2水平的0.5倍；過(guò)量施肥處理為3水平(N2P3K2、N2P2K3、N3P2K2)，施肥量為2水平的1.5倍。增設(shè)缺素處理(N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0)。全部磷肥和20%鉀肥做基肥，20%氮肥和20%鉀肥于粉葛苗期施入，50%氮肥和40%鉀肥于粉葛塊根形成期施入，30%氮肥和20%鉀肥于粉葛塊根膨大期施入，全生育期的施肥量見(jiàn)表2。

淀粉含量和葛根素含量按照氮、磷、鉀單肥效應(yīng)分析，設(shè)計(jì)對(duì)照組處理(N0P0K0)；減量施肥處理(N1P2K2、N2P1K2、N2P2K1)；正常施肥處理(N2P2K2)；過(guò)量施肥處理(N3P2K2、N2P3K2、N2P2K3)，施肥量與上述4個(gè)施肥水平相同。

田間管理：粉葛幼苗于2020年3月15日移栽，移栽后20 d追施苗肥，當(dāng)苗高60 cm時(shí)進(jìn)行引竿上架綁蔓；6月中旬，塊根直徑達(dá)1 cm時(shí)追肥，對(duì)根系進(jìn)行修根(選留1～2條根系繼續(xù)膨大)，及時(shí)抹除蘆頭上生長(zhǎng)的腋芽，當(dāng)藤葉生長(zhǎng)旺盛時(shí)進(jìn)行修剪，防止田間蔭蔽；7月25日最后一次追肥；同年12月15日收獲。

表2 粉葛施肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Table 2 Fertilization experiment design scheme of Pueraria thomsonii Benth /(kg·hm-2)

1.4 試驗(yàn)方法

土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定參照鮑士旦[19]的方法：pH值采用SevevMulti型pH計(jì)(瑞士梅特勒-托利多公司)測(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用H2SO4-K2CrO7外加熱法測(cè)定；速效氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；速效含量磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定。

葛根素含量測(cè)定：采用液相色譜法，選用LC-20AT高效液相色譜儀(日本島津公司)測(cè)定[20]。稱取0.1 g樣本，放入研缽中磨碎，加入0.5 mL預(yù)冷的甲醇(色譜純，德國(guó)默克公司)25℃超聲提取30 min，12 000 r·min-1離心10 min，離心后的沉淀物再次用0.5 mL預(yù)冷的甲醇25℃超聲提取30 min，離心后取上清液，合并兩次上清液，定容至1 mL，用針頭式過(guò)濾器過(guò)濾于帶有內(nèi)襯管的樣品瓶?jī)?nèi)待測(cè)。設(shè)置進(jìn)樣量10 μL，流速 1 mL·min-1， 柱溫30℃，走樣時(shí)間30 min，檢測(cè)波長(zhǎng)250 nm。

淀粉含量采用蒽酮比色法[21]測(cè)定。

經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算方法：鑒于不同處理的田間耕作及管理成本相同，故不納入計(jì)算，以粉葛收購(gòu)價(jià)6元·kg-1、 氮(N)肥4.74元·kg-1、磷(P2O5)肥8.33元·kg-1、鉀(K2O)肥7.69元·kg-1的價(jià)格，按照以下公式計(jì)算單位面積經(jīng)濟(jì)效益：

單位面積經(jīng)濟(jì)效益(元·hm-2) =

產(chǎn)量×收購(gòu)價(jià)-施肥量×肥料價(jià)格。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)Microsoft Excel 2010軟件整理制圖。利用SPSS21.0軟件進(jìn)行方差分析，選擇多重極差檢驗(yàn)(duncan multiple range test，Duncan)和最小顯著差異(least significance difference, LSD)檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)不同處理間的指標(biāo)差異性，進(jìn)行粉葛產(chǎn)量與施肥用量之間的多元回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對(duì)粉葛產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

氮、磷、鉀配施對(duì)粉葛產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的提高具有明顯作用，且作用強(qiáng)弱與施肥量有關(guān)。由表3可知，減量施肥處理(1水平)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益為33 381 kg·hm-2、 192 579元·hm-2，正常施肥處理(2水平)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益為39 224 kg·hm-2、225 113元·hm-2， 過(guò)量施肥處理(3水平)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益為29 664 kg·hm-2、 166 021元·hm-2，對(duì)照組(0水平)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益為20 937 kg·hm-2、125 624元·hm-2。 綜上分析，施肥效果表現(xiàn)為2水平>1水平>3水平>0水平，其中2水平和1水平施肥處理增產(chǎn)較3水平施肥處理增產(chǎn)效果明顯，2水平和1水平處理的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益較0水平處理分別提高了87%、79%和59%、53%。而缺素處理(N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0)的產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益與對(duì)照(N0P0K0)相比差異不顯著。

2.2 施肥對(duì)粉葛淀粉含量的影響

由圖1可知，減量施氮(N1P2K2)處理的粉葛淀粉含量(40%)最高，磷肥的效應(yīng)態(tài)勢(shì)與氮肥相反，而鉀肥表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)。整體比較，減量施肥處理的淀粉含量平均值為32%，比對(duì)照組提高了10個(gè)百分點(diǎn)；正常施肥處理的平均值為32%，比對(duì)照組提高了10個(gè)百分點(diǎn)；過(guò)量施肥處理的平均值為29%，比對(duì)照組提高了7個(gè)百分點(diǎn)。綜合分析，減量施氮(N1P2K2)處理與正常施肥(N2P2K2)處理更有利于促進(jìn)粉葛淀粉的形成。

表3 氮磷鉀配施對(duì)粉葛的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 3 The effect of N、P、K application on Pueraria thomsonii Benth yield and economic benefit

2.3 施肥對(duì)粉葛葛根素含量的影響

由圖2可知，隨著氮肥、磷肥用量的增加，葛根素含量整體逐漸減少，減量施氮(N1P2K2)處理顯著高于正常施肥(N2P2K2)和過(guò)量施氮(N3P2K2)，而鉀肥效應(yīng)的葛根素含量變幅較大，其中減量施鉀(N2P2K1)處理的葛根素含量(2.19 mg·g-1)高于其他處理。整體分析，減量施肥處理的葛根素含量平均值為1.65 mg·g-1， 較對(duì)照組提高了30%，減量施肥處理(N1P2K2、N2P1K2、N2P2K1)更有利于粉葛葛根素的積累。

2.4 N、P、K施肥效應(yīng)

2.4.1 N肥效應(yīng) 當(dāng)P、K肥保持2水平時(shí)，根據(jù)N肥的3個(gè)施肥水平(N1、N2、N3)進(jìn)行效應(yīng)分析。由表4可知，N1、N2處理的產(chǎn)量比N0分別顯著提高了71%和84%，但過(guò)量施氮的N3處理粉葛產(chǎn)量并未顯著增加。3個(gè)施N水平經(jīng)濟(jì)效益的變化趨勢(shì)與產(chǎn)量一致，N1和N2的經(jīng)濟(jì)效益比N0分別顯著提高了75%和88%?？傮w來(lái)看，過(guò)量施氮不利于粉葛產(chǎn)量的提高。

表4 粉葛氮肥效應(yīng)Table 4 The effect of nitrogen fertilizer on Pueraria thomsonii Benth

表5 粉葛磷肥效應(yīng)Table 5 The effect of phosphorus fertilizer on Pueraria thomsonii Benth

注：對(duì)照組不作施肥處理；減量施肥的施肥水平為1(N: 251 kg·hm-2, P2O5: 248 kg·hm-2, K2O: 250 kg·hm-2)；正常施肥的施肥水平為2(N: 494 kg·hm-2, P2O5: 494 kg·hm-2, K2O: 491 kg·hm-2)； 過(guò)量施肥的施肥水平為3(N: 745 kg·hm-2, P2O5: 743 kg·hm-2, K2O: 741 kg·hm-2)。不同小寫(xiě)字母表示 不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: There is no treatment of using fertilizer in control group. Fertilizer level of group of less fertilizer is 1(N: 251 kg·hm-2, P2O5: 248 kg·hm-2, K2O: 250 kg·hm-2). Fertilizer level of group of medium fertilizer is 2(N: 494 kg·hm-2, P2O5: 494 kg·hm-2, K2O: 491 kg·hm-2). Fertilizer level of group of high fertilizer is 3(N: 745 kg·hm-2, P2O5: 743 kg·hm-2, K2O: 741 kg·hm-2). Different lowercase letters indicate significant difference among different treatments at 0.05 level. The same as following.圖1 粉葛淀粉含量的氮、磷、鉀效應(yīng)分析Fig.1 The effect of nitrogen、phosphorus and potassium on starch content of Pueraria thomsonii Benth

圖2 粉葛葛根素含量的氮、磷、鉀效應(yīng)分析Fig.2 The effect of nitrogen、phosphorus and potassium on starch content of Pueraria thomsonii Benth

2.4.2 P肥效應(yīng) 當(dāng)N、K肥保持2水平時(shí)，進(jìn)行不同P肥水平(P1、P2、P3)的效應(yīng)分析。由表5可知，3個(gè)P肥水平的產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益均與P0處理存在顯著性差異，但P1、P2、P3之間無(wú)顯著差異。整體分析，正常施磷(N2P2K2)處理的磷肥效應(yīng)最佳。

2.4.3 K肥效應(yīng) 當(dāng)N、P肥保持2水平時(shí)，對(duì)3個(gè)K肥水平(K1、K2、K3)效應(yīng)進(jìn)行分析。由表6可知，產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益均表現(xiàn)為K1、K2與K0呈顯著性差異，而K3與K0、K1與K2間無(wú)顯著差異，K1、K2、K3比K0分別增產(chǎn)48%、57%、15%。綜上，正常施鉀處理更有利于粉葛產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2.5 氮、磷、鉀肥配施的互作效應(yīng)

2.5.1 P、K不同施肥水平的N肥效應(yīng) 由圖3可知，當(dāng)鉀肥處于2水平(K2)時(shí)，分析N肥變量(N1、N2)對(duì)P1K2和P2K2處理產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響，P肥減量處理下，P1K2處理中N2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比N1分別減少了500 kg·hm-2和4 000元·hm-2，隨著P肥的增加，P2K2處理中N2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比N1分別增加了2 800 kg·hm-2和15 000元·hm-2；當(dāng)磷肥處于2水平(P2)時(shí)，鉀肥減量處理下，P2K1處理中N2比的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益N1分別增加了4 000 kg·hm-2和23 000元·hm-2，P2K1處理增產(chǎn)效果優(yōu)于P2K2處理。綜上所述，本試驗(yàn)條件下磷肥正常施肥，鉀肥減量才有利于促進(jìn)氮肥肥效的發(fā)揮，即P與N呈正交互作用，K與N呈負(fù)交互作用。

表6 粉葛鉀肥效應(yīng)Table 6 The effect of potassium fertilizer on Pueraria thomsonii Benth

注：不同小寫(xiě)字母表示全部處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level among all treatments. The same as following.圖3 P、K不同施肥水平的N肥效應(yīng)Fig.3 The response of nitrogen fertilizer during different stage of phosphorus and potassium

2.5.2 N、K不同施肥水平的P肥效應(yīng) 由圖4可知，當(dāng)鉀肥處于2水平(K2)時(shí)，分析P肥變量(P1、P2)對(duì)N1K2和N2K2處理的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益影響，N1K2處理中P1與P2結(jié)果基本一致，N2K2處理中P2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比P1分別增加了4 600 kg·hm-2和25 000 元·hm-2； 而氮肥保持2水平(N2)下，P肥的增量使K肥減量處理(N2K1)的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，N2K1處理中P2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比P1分別增加了12 900 kg·hm-2和76 000元·hm-2。綜上所述，本試驗(yàn)交互效應(yīng)中鉀肥的作用發(fā)揮明顯，鉀肥減量和磷肥正常施肥的條件下，粉葛的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)顯著提高，即K與P呈負(fù)交互作用。

圖4 N、K不同施肥水平的P肥效應(yīng)Fig.4 The response of phosphorus fertilizer during different stage of potassium and nitrogen

2.5.3 N、P不同施肥水平的K肥效應(yīng) 根據(jù)圖5分析K肥(K1、K2)變量對(duì)N、P不同施肥水平處理的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)磷肥處于2水平(P2)時(shí)，N1P2處理中K2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比K1分別增加了3 400 kg·hm-2和19 000元·hm-2，N2P2處理中K2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比K1分別增加了2 200 kg·hm-2和11 000元·hm-2， N1P2的增產(chǎn)幅度大于N2P2；當(dāng)?shù)侍幱?水平(N2)時(shí)，N2P1處理中K2的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益比K1分別顯著增加了10 500 kg·hm-2和62 000元·hm-2。 綜合比較，增產(chǎn)幅度表現(xiàn)N2P1>N1P2>N2P2，說(shuō)明在磷肥、氮肥正常施肥時(shí)，增施鉀肥有利于粉葛產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)提升，即P、N均與K呈負(fù)交互作用。

圖5 N、P不同施肥水平的K肥效應(yīng)Fig.5 The response of potassium fertilizer during different stage of phosphorus and nitrogen

2.6 最佳氮、磷、鉀肥配施方案的估計(jì)

以經(jīng)濟(jì)效益(Y2)和產(chǎn)量(Y1)為因變量，氮、磷、鉀施肥量為自變量做三元二次方程模型回歸分析，結(jié)果如表7所示。經(jīng)過(guò)F檢驗(yàn)，兩個(gè)方程的P值均小于0.05，可認(rèn)為兩個(gè)方程模型總體顯著。加之決定系數(shù)在0.9以上，一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)符合典型肥料效應(yīng)函數(shù)的要求。兩個(gè)方程均存在最大值，即當(dāng)施加N(N) 343 kg·hm-2、P(P2O5) 423 kg·hm-2、K(K2O) 402 kg·hm-2時(shí)，粉葛產(chǎn)量最高，為37 780 kg·hm-2；當(dāng)施加N(N) 272 kg·hm-2、P(P2O5) 295 kg·hm-2、K(K2O) 427 kg·hm-2時(shí)，粉葛經(jīng)濟(jì)效益最高，為219 175元·hm-2。

表7 施肥效益的肥料模型Table 7 The fertilizer response models on fertilizer levels

在三元二次方程模型的基礎(chǔ)上，對(duì)粉葛田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用頻率分析法篩選氮、磷、鉀肥配施方案，以產(chǎn)量≥35 000 kg·hm-2和經(jīng)濟(jì)效益≥150 000元·hm-2為目標(biāo)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，可篩選出11組和26組符合相應(yīng)要求的施肥方案。為提高粉葛產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，從配施方案的交集中再篩選出11組產(chǎn)量≥35 000 kg·hm-2且經(jīng)濟(jì)效益≥150 000元·hm-2的施肥方案，其氮、磷、鉀施肥量分別為312～455 kg·hm-2、 397～547 kg·hm-2、362～489 kg·hm-2(表8)。

粉葛屬生物量大且生育期較長(zhǎng)的藤本植物，以收獲塊根為種植目的，生產(chǎn)中平均產(chǎn)量達(dá)35 000 kg·hm-2以上，適宜粉葛生長(zhǎng)的土壤類型為砂質(zhì)土，該質(zhì)地土壤保肥性差，因而在栽培管理過(guò)程中的肥料投入量較高。根據(jù)綜合產(chǎn)量及品質(zhì)等指標(biāo)，推薦的氮、磷、鉀肥配比為N1P2K2，此施肥方案下粉葛收獲后土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量(表9)基本上與試驗(yàn)前保持了相同的水平，可見(jiàn)推薦的施肥方案在土壤肥力保持方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 討論

氮、磷、鉀肥合理的配比能夠協(xié)調(diào)植物在光合作用中源和庫(kù)的關(guān)系，從而獲得較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量[22]。本試驗(yàn)條件下，減量施肥處理(1水平)和正常施肥處理(2水平)的粉葛產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益均顯著高于對(duì)照組(0水平)和缺素處理(N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0)，氮、磷、鉀處于2水平施肥量時(shí)的粉葛經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量最高，當(dāng)施肥量達(dá)3水平時(shí)，其產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，究其原因，推測(cè)為粉葛屬豆科植物，具有固氮養(yǎng)地的特點(diǎn)[23]，加之當(dāng)?shù)爻Ｄ甏罅渴┯脧?fù)合肥，土壤中氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素比較豐富，所以減量施肥處理已能滿足生產(chǎn)需求。從本試驗(yàn)“單肥效應(yīng)”分析，N、P、K單因子的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，N、K單因子效應(yīng)的1水平、2水平處理均與對(duì)照存在顯著差異，P單因子不同水平處理均與對(duì)照處理呈顯著性差異，但P1、P2、P3處理之間無(wú)顯著差異，說(shuō)明過(guò)量的磷并未引起粉葛大幅度增產(chǎn)，可能與當(dāng)?shù)刂厥┝追瘦p施有機(jī)肥，土壤有機(jī)質(zhì)含量與土壤有效磷效率呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系有關(guān)[24]，本研究中土壤的有效磷含量較高而有機(jī)質(zhì)含量較低，也許導(dǎo)致了磷肥的肥效下降；另外可能與本試驗(yàn)選用的磷肥種類有關(guān)，鈣鎂磷肥的肥效較長(zhǎng)但供肥緩慢，當(dāng)季粉葛對(duì)該種類的磷肥不同施入水平反應(yīng)不明顯。桂中南地區(qū)多為酸性赤紅壤土，由于大量游離的鐵、鋁等離子的存在，磷素易被固定為難溶性的閉蓄態(tài)磷，大大降低磷的有效性[25]。因此，建議在赤紅壤上可配合施用鈣鎂磷肥和水溶性磷肥，并重視有機(jī)肥的施用，以提高磷肥的肥效，從而滿足粉葛的生長(zhǎng)需求。

表8 氮、磷、鉀肥配施方案頻率分析Table 8 The combined application frequencies on N, P and K fertilizer levels

表9 收獲后土壤氮、磷、鉀有效態(tài)含量Table 9 Available content of nitrogen, phosphorus and potassium in soil after Pueraria thomsoniiBenth harvest /(mg·kg-1)

淀粉與葛根素含量是粉葛藥食兩用品質(zhì)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)[26]。本研究顯示，減量施氮(N1P2K2)處理粉葛的淀粉含量(40%)最高，隨著N肥的增加其含量逐漸減少，與之相反，淀粉含量隨著P肥的增加而不斷提高，這與顧彩霞[14]的研究結(jié)果一致。原因可能是隨著施N量的增加，塊根中蛋白質(zhì)開(kāi)始大量積累，淀粉和蛋白質(zhì)積累出現(xiàn)了彼此消長(zhǎng)的現(xiàn)象[27]，而磷肥用量的增加促進(jìn)了光合作用和碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)，當(dāng)粉葛進(jìn)入生長(zhǎng)中后期，通過(guò)光合作用積累的光合產(chǎn)物大量向根部轉(zhuǎn)移，塊根膨大末期淀粉含量最高[28]。另外，在鉀肥效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)，施用一定量的鉀肥有助于粉葛淀粉的合成，當(dāng)鉀肥施用過(guò)量時(shí)，粉葛淀粉含量開(kāi)始減少，可能是因?yàn)檫m量的K具有激活淀粉合成酶的作用[29]，而過(guò)量的K易引發(fā)植株體內(nèi)養(yǎng)分比例失調(diào)，進(jìn)而導(dǎo)致不良效應(yīng)。葛根素在N、P、K肥減量處理下含量較高，其中減N處理(N1P2K2)均利于淀粉和葛根素的積累，另外發(fā)現(xiàn)P、K肥變量處理下的這兩種成分含量變化呈相反趨勢(shì)，即淀粉含量隨著P肥施用量的增加逐漸增加，葛根素含量則逐漸減少，當(dāng)K處于正常施肥(2水平)時(shí)，淀粉含量最高而葛根素含量最低，推測(cè)P、K肥增施處理可能引起了初生生長(zhǎng)和次生代謝產(chǎn)物積累的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系[30-31]，粉葛淀粉的積累在一定程度上抑制了葛根素的合成。因此同時(shí)考慮產(chǎn)量及品質(zhì)因素，本研究條件下最優(yōu)的施肥方案為N1P2K2，即少施氮肥，正常施用磷肥和鉀肥。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，氮、磷、鉀肥合理配施可有效提高粉葛的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益，并顯著影響淀粉與葛根素的積累。綜合考慮，減量施氮、正常施用磷肥和鉀肥配施方案(N1P2K2)更利于粉葛藥食兩用的種植目的。以產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，對(duì)多元回歸模型進(jìn)行優(yōu)化，明確桂中南赤紅壤區(qū)粉葛產(chǎn)量≥35 000 kg·hm-2、 經(jīng)濟(jì)效益≥150 000元·hm-2的推薦施肥方案為施氮(N)量312～455 kg·hm-2、施磷(P2O5)量397～547 kg·hm-2、 施鉀(K2O)量362～489 kg·hm-2。