芋抗重茬種植技術(shù)應(yīng)用效果

郭文琦， 李春宏， 張培通， 殷劍美， 金林， 王立， 蔣璐， 韓曉勇

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，江蘇 南京 210014)

江蘇省芋種植歷史悠久，常年種植面積1.333萬(wàn)hm2左右，產(chǎn)品以?xún)?yōu)質(zhì)口感而聞名，是我國(guó)優(yōu)質(zhì)芋主產(chǎn)區(qū)之一[1-3]。近年來(lái)，隨著芋產(chǎn)業(yè)的不斷升級(jí)，及芋省工化、機(jī)械化種植技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)了主產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)芋規(guī)?；N植不斷擴(kuò)大。由于產(chǎn)區(qū)相對(duì)集中，規(guī)?；N植農(nóng)戶(hù)以流轉(zhuǎn)土地發(fā)展芋生產(chǎn)，芋田每年輪換種植難度很大，迫切需要芋抗重茬種植技術(shù)，由于優(yōu)質(zhì)芋不耐重茬，芋重茬問(wèn)題成為限制該地區(qū)芋產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。重茬種植主要導(dǎo)致芋土傳病害加重、土壤營(yíng)養(yǎng)失衡以及前茬的自毒作用等，抑制芋生長(zhǎng)發(fā)育，降低植株體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)水平，病害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增大，造成產(chǎn)量下降[4]。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了芋重茬機(jī)理研究工作，集成組裝形成芋抗重茬種植技術(shù)，現(xiàn)將該技術(shù)的試驗(yàn)效果總結(jié)如下，以便為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2019—2020年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。供試土壤為馬肝土，有機(jī)質(zhì)為15. 94 g·kg-1，土壤堿解氮為98.55 mg·kg-1，有效磷為15.21 mg·kg-1，速效鉀為111.32 mg·kg-1。供試芋品種為靖江香沙芋。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分別在連作3 a、連作2 a和頭茬種植三個(gè)茬口，設(shè)置抗重茬技術(shù)管理和常規(guī)管理(對(duì)照)。小區(qū)面積60 m2，重復(fù)3次。

常規(guī)管理按優(yōu)質(zhì)芋起壟覆黑膜高效種植技術(shù)規(guī)程進(jìn)行，主要措施：1)4月4日播種，種芋用1∶1的阿米西達(dá)與多菌靈500倍液浸種滅菌；2)基肥和膨大肥施用芋專(zhuān)用有機(jī)復(fù)混肥，用量分別為7 500和1 500 kg·hm-2；3)種植行距60 cm，株距33 cm，密度4.65萬(wàn)株·hm-2。

在常規(guī)管理措施的基礎(chǔ)上，抗重茬技術(shù)管理的主要措施：1)前茬芋收獲后，將田間殘株清除干凈，種植前用100 g·m-2石灰氮土壤滅菌，控制土傳病害；2)種芋用海藻精拌種，補(bǔ)充苗期中微量元素；3)幼苗期沖施具有促根作用的沖施肥，促進(jìn)根系生長(zhǎng)；4)膨大期沖施海藻精，補(bǔ)充膨大期中微量元素。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 芋生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量

分別于芋發(fā)棵期(7月22日)、膨大初期(8月12日)、膨大后期(9月25日)進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)查。每個(gè)處理每次連續(xù)選取代表性芋植株5株，調(diào)查綠葉面積、植株鮮重、芋塊莖鮮重。收獲期測(cè)定各處理單株子芋數(shù)、單株子芋重、單個(gè)子芋重，計(jì)算產(chǎn)量。每次調(diào)查后將樣品105 ℃殺青，65 ℃烘干至恒重，植株樣品粉碎保存，用于測(cè)定養(yǎng)分和品質(zhì)指標(biāo)。

1.3.2 芋營(yíng)養(yǎng)元素和品質(zhì)指標(biāo)

采用硝酸消解，電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)測(cè)定鈣、鐵元素含量；根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》(GB 5009.5—2016)，采用硫酸-催化劑消解，凱氏定氮法測(cè)定芋塊莖氮含量,再乘以系數(shù)6.25,為塊莖蛋白質(zhì)含量；根據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》(GB 5009.5—2016)，以干樣采用碘化鉀反應(yīng)法測(cè)定淀粉含量；采用蒽酮法測(cè)定可溶性糖含量[5]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS11.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)芋產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

2.1.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

由表1可見(jiàn)，與頭茬芋相比，常規(guī)管理連作2 a和連作3 a芋產(chǎn)量均降低，降低幅度分別達(dá)13.1%和21.1%。與芋常規(guī)管理相比，在連作3 a、連作2 a和頭茬芋應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理均使單株子芋重、單株子芋個(gè)數(shù)、子芋產(chǎn)量顯著提高；應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理以連作2 a芋產(chǎn)量提高幅度最大，為12.3%，連作3 a、頭茬分別提高6.4%和4.3%。連作2 a和連作3 a芋應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理后，子芋產(chǎn)量達(dá)到常規(guī)管理頭茬芋的97.5%和84.0%。這表明芋抗重茬技術(shù)管理應(yīng)用的增產(chǎn)效果明顯，尤其連作2 a的增產(chǎn)效果更好，重茬年限越長(zhǎng)增產(chǎn)效應(yīng)越弱。

表1 抗重茬種植技術(shù)對(duì)芋產(chǎn)量的影響

2.1.2 品質(zhì)指標(biāo)

由表2可見(jiàn)，與頭茬芋相比，連作2 a和連作3 a芋塊莖中可溶性糖含量升高，淀粉含量和蛋白質(zhì)含量均降低。與芋常規(guī)管理相比，應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理使芋塊莖中可溶性糖含量和蛋白質(zhì)含量提高，淀粉含量降低。

表2 抗重茬種植技術(shù)對(duì)芋品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.2 對(duì)芋生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2.1 綠葉面積

由圖1可見(jiàn)，與頭茬芋相比，重茬種植芋綠葉面積降低，且重茬年限越長(zhǎng)，降低幅度越大，發(fā)棵期、膨大初期、膨大后期綠葉面積連作2 a芋分別降低7.4%、11.0%和5.7%，連作3 a芋分別降低26.1%、22.3%和6.7%。應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理使芋綠葉面積明顯提高，連作3 a在芋發(fā)棵期、膨大初期和膨大后期分別提高4.8%、7.5%和3.8%，連作2 a分別提高15.0%、14.5%和3.8%，頭茬分別提高11.9%、10.9%和4.5%。

圖1 抗重茬種植技術(shù)對(duì)芋綠葉面積的影響

2.2.2 芋植株鮮重

由圖2可見(jiàn)，與頭茬芋相比，重茬種植芋植株鮮重降低，且重茬年限越長(zhǎng)，降低幅度越大，連作2 a芋地上部鮮重在發(fā)棵期、膨大初期、膨大后期分別降低9.6%、9.1%和10.7%，膨大后期塊莖鮮重降低7.3%；連作3 a芋地上部鮮重分別降低24.3%、21.1%和16.3%，塊莖降低18.1%。應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理使芋植株鮮重提高，連作3 a芋地上部鮮重在發(fā)棵期、膨大初期、膨大后期分別提高6.2%、13.3%和2.6%，膨大后期塊莖提高9.7%；連作2 a分別提高13.4%、7.5%和10.1%，膨大后期塊莖提高6.2%；頭茬分別提高7.2%、7.8%和5.2%，膨大后期塊莖提高7.5%。

2.3 對(duì)芋養(yǎng)分吸收的影響

由圖3可見(jiàn)，重茬種植降低了芋植株中鈣、鐵含量，且重茬年限越長(zhǎng)，芋植株中鈣、鐵含量越低。應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理提高了重茬種植芋植株地上部和塊莖中的鈣、鐵含量。

圖3 抗重茬種植技術(shù)對(duì)芋鈣和鐵含量的影響

3 小結(jié)與討論

3.1 芋抗重茬種植技術(shù)對(duì)重茬芋的增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)

本團(tuán)隊(duì)在借鑒其他作物抗重茬種植經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上[6-13]，應(yīng)用土壤處理、苗期促根、補(bǔ)充中微量元素、施用抗重茬專(zhuān)用肥等關(guān)鍵技術(shù)，集成了芋抗重茬種植技術(shù)。通過(guò)在連作2 a的芋田試驗(yàn)應(yīng)用，芋產(chǎn)量可達(dá)到常規(guī)管理頭茬芋的97.5%，表現(xiàn)出對(duì)重茬種植芋明顯的增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)。但對(duì)不同重茬年限的芋田試驗(yàn)結(jié)果卻表現(xiàn)出重茬年限越長(zhǎng)，該技術(shù)的增產(chǎn)效應(yīng)降低，應(yīng)用該技術(shù)連作3 a芋產(chǎn)量?jī)H達(dá)到常規(guī)管理頭茬芋的84.0%，增產(chǎn)作用大幅降低，增效空間大大縮減，因此，該項(xiàng)技術(shù)僅適宜于在連作2 a的芋田應(yīng)用，重茬種植3 a，種植風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)大幅增加，有必要及時(shí)安排輪作換茬，以免造成較大損失。

3.2 芋抗重茬種植技術(shù)對(duì)重茬芋生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)效應(yīng)

作物重茬種植導(dǎo)致土壤自毒物質(zhì)積累、土壤微環(huán)境惡化進(jìn)而導(dǎo)致植株生長(zhǎng)發(fā)育受阻，病害加重，產(chǎn)量品質(zhì)降低[14-17]。在本試驗(yàn)中，重茬種植明顯抑制了芋的生長(zhǎng)發(fā)育，芋綠葉面積和植株鮮重大幅降低，芋田疫病等主要病害發(fā)生加重。芋抗重茬種植技術(shù)包括了石灰氮土壤滅菌技術(shù)、種芋滅菌處理、苗期增施具有促根作用的氨基酸沖施肥和抗重茬專(zhuān)用肥等技術(shù)措施，本試驗(yàn)應(yīng)用該技術(shù)有效控制了重茬芋病害的發(fā)生，并促進(jìn)了重茬種植芋的生長(zhǎng)發(fā)育，綠葉面積和植株鮮重大幅提高，提高了芋的產(chǎn)量品質(zhì)，消減芋重茬障礙的作用明顯。此外，盡管該項(xiàng)技術(shù)有效控制了重茬種植芋土傳和種傳病害的發(fā)生，但還應(yīng)注意加強(qiáng)重茬芋全生育期病害的綠色防控，避免大面積病害發(fā)生。

3.3 芋抗重茬種植技術(shù)對(duì)重茬芋鈣、鐵元素的補(bǔ)充效應(yīng)

作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的偏向性吸收是導(dǎo)致作物連作障礙的重要原因，根據(jù)作物元素偏向性吸收的特點(diǎn)補(bǔ)充供應(yīng)特定元素是消減重茬障礙的重要措施。已有研究[3]證實(shí)，芋對(duì)土壤中鈣和鐵元素具有偏向性吸收特點(diǎn)，芋種植后土壤中鈣、有效鐵含量降低。本研究也發(fā)現(xiàn)由于芋根系吸收功能的降低和對(duì)鈣、鐵元素的偏向性吸收等因素，重茬種植芋植株中鈣、鐵元素含量降低。芋抗重茬種植技術(shù)通過(guò)中微量元素肥(海藻精)拌種、追施等方式補(bǔ)充芋鈣、鐵等中微量元素，消減重茬障礙影響。對(duì)該技術(shù)應(yīng)用表明，重茬種植芋營(yíng)養(yǎng)體和塊莖中鈣、鐵含量均有明顯提高，這也說(shuō)明通過(guò)補(bǔ)充中微量元素肥料在一定程度上可以彌補(bǔ)重茬種植芋對(duì)鈣、鐵元素吸收的不足，進(jìn)而促進(jìn)重茬芋的生長(zhǎng)發(fā)育。

綜上所述，應(yīng)用芋抗重茬種植技術(shù)，可促進(jìn)重茬芋對(duì)鈣、鐵元素的補(bǔ)充吸收，促進(jìn)芋生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而提高產(chǎn)量品質(zhì)，消減重茬障礙作用明顯。芋重茬種植3 a，抗重茬種植技術(shù)對(duì)芋重茬障礙的消減作用大幅下降，種植風(fēng)險(xiǎn)加大。盡管該技術(shù)可有效消減芋重茬障礙，但仍有必要利用芋田冬季空閑期，充分挖掘適宜芋的搭茬作物，探索經(jīng)濟(jì)高效消解芋重茬障礙的方式，同時(shí)提高芋田的周年種植效益。