不同土壤改良劑對武穴佛手山藥連作障礙的防控效果

摘 要：以武穴佛手山藥為材料，從山藥農(nóng)藝性狀、糊頭程度、產(chǎn)量品質(zhì)以及土壤氮、鉀利用率等方面探討了松土精、哈茨木霉、腐植酸、甲殼素、聚谷氨酸等6種土壤改良劑對武穴佛手山藥連作障礙的防控效果。結(jié)果表明，6種土壤改良劑都能有效提高氮肥、鉀肥的利用率；腐植酸和甲殼素可分別降低山藥塊莖長度25.75%和21.44%，聚谷氨酸原液可增加山藥塊莖寬度47.28%，甲殼素可增加塊莖厚度35.31%，松土精可增加山藥塊莖鮮質(zhì)量13.30%；不同處理山藥可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、可溶性糖含量較對照均有明顯增加，其中腐殖酸和甲殼素顯著提高山藥品質(zhì)；6種土壤改良劑可使山藥糊頭程度較對照降低33.58%～84.38%，商品產(chǎn)量較對照增加3.27%～18.01%。綜上所述，土壤改良劑可有效緩解山藥連作障礙，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增產(chǎn)，其中松土精最具增產(chǎn)潛力；腐殖酸和甲殼素對山藥品質(zhì)的改善具有一定促進(jìn)作用，聚谷氨酸可顯著提高山藥商品率。

關(guān)鍵詞：山藥；土壤改良劑；品質(zhì)；產(chǎn)量

中圖分類號：S632.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）10-149-07

收稿日期：2024-03-12；修回日期：2024-06-17

基金項(xiàng)目：湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2022CFD092）；湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2021-620-000-001-007）

作者簡介：蘭志勇，男，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail：19987843@qq.com

通信作者：吳金平，女，研究員，主要從事特色蔬菜資源挖掘與利用研究。E-mail：274184394@qq.com

Prevention and control effects of different soil amendments on continuous cropping obstacles of Wuxue Buddha's Hand yam

LAN Zhiyong1， 2， ZHOU Jie1， WU Jinping1， GUO Fengling1， YAN Liang3， ZHAI Zhongbing2， ZHANG Jie4

（1. Economic Crop Research Institute， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， Hubei， China; 2. Hubei Wuxue City Bureau of Agriculture and Rural Affairs， Wuxue 435400， Hubei， China; 3. Huanggang Research Institute of Agricultural Sciences， Huanggang 438000， Hubei， China， 4. Xiangyang Research Institute of Agricultural Sciences， Xiangyang 441000， Hubei， China）

Abstract： This experiment utilizes Wuxue Foshou yam as the material to investigate the control effects of six soil amendments， including soil loosening agent， Trichoderma harzianum， humic acid， chitin， and polyglutamic acid on the continuous cropping obstacles of Wuxue Foshou yam in terms of agronomic traits， paste-like head degree， yield quality， and soil nitrogen as well as potassium utilization rates. The results indicate that all six soil amendments can effectively improve the utilization rates of nitrogen and potassium fertilizers. Humic acid and chitin can reduce the length of yam tubers by 25.75% and 21.44%， respectively. Polyglutamic acid can increase the width of yam tubers by 47.28%， chitin can increase tuber thickness by 35.31% and soil loosening agent can increase the fresh mass of yam tubers by 13.30%. Compared with the control， the soluble protein， vitamin C， and soluble sugar content of yams treated with different amendments have significantly increased， with humic acid and chitin significantly improving the quality of yams. The six soil amendments can reduce the paste-like head degree of yams by 33.58% to 84.38% compared with the control， and increase the commercial yield by 3.27% to 18.01%. In summary， soil amendments can effectively alleviate the continuous cropping obstacles of yams， achieve quality improvement and yield increase， among which soil loosening agent has the greatest potential for yield increase. Humic acid and chitin have a certain promoting effect on yam quality， and polyglutamic acid can significantly increase the commercial rate of yams.

Key words： Chinese yam; Soil conditioner; Quality; Yield

武穴佛手山藥為薯蕷科山藥屬一年生或多年生纏繞性藤本植物，主要分布在湖北省武穴市梅川鎮(zhèn)、余川鎮(zhèn)及其毗鄰的區(qū)域，其品種獨(dú)特，味道鮮美，集食用和保健于一身，是山藥中的珍稀品種，有1400多年的種植歷史，常年播種面積1333～1667 hm2，產(chǎn)量在2.5萬～3.8萬t[1-2]。武穴佛手山藥具有投資少、見效快、收益高等優(yōu)勢，已成為當(dāng)?shù)貛右环浇?jīng)濟(jì)、富裕一方百姓的特色產(chǎn)業(yè)。但是規(guī)?；B作導(dǎo)致山藥“糊頭”，商品性和產(chǎn)量大幅降低，給武穴山藥持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展帶來極大的挑戰(zhàn)[3-5]。目前，生產(chǎn)中常采取輪作和休耕等措施緩解連作障礙，但兩種措施受區(qū)域地理面積限制和市場供求的影響較大，在實(shí)際生產(chǎn)中連作重茬依舊很難避免。隨著抗重茬土壤改良技術(shù)在山藥栽培中的廣泛應(yīng)用，土傳病害得以控制和緩解，山藥增產(chǎn)和商品品質(zhì)提高效果顯著，但也存在投入成本高、操作程序復(fù)雜、不同地區(qū)不同品種效果不一等問題[6-8]。

已有研究表明，哈茨木霉、聚谷氨酸、甲殼素、松土精、腐殖酸等土壤改良劑能夠有效改善土壤的理化性質(zhì)，從而有效緩解甜瓜、西瓜、中藥材、櫻桃番茄等的連作障礙[9-14]，并顯著提高農(nóng)作物品質(zhì)。但這些土壤改良劑在山藥抗重茬中的應(yīng)用較少，也鮮有報(bào)道。因此筆者以武穴佛手山藥為材料，比較分析幾種土壤改良劑對武穴山藥連作障礙的防控效果，擬篩選出能有效降低糊頭程度并提高山藥品質(zhì)和產(chǎn)量的土壤改良劑，以期緩解武穴佛手山藥連作障礙，從而助力武穴山藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試材料及試驗(yàn)田概況

供試品種為武穴佛手山藥，由武穴市農(nóng)二代生態(tài)農(nóng)莊家庭農(nóng)場提供。試驗(yàn)于2023年3－12月在武穴市余川鎮(zhèn)大壩村山藥基地內(nèi)進(jìn)行，該地屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫為14.8 ℃，年均降水量為1333 mm，年均日照時(shí)數(shù)1 913.5 h，年均太陽輻射量106.799 kJ·cm-2[15]。試驗(yàn)區(qū)土壤為砂壤土，前茬作物為水稻，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）2.97 g·kg-1、堿解氮含量32.08 mg·kg-1、速效磷含量79.80 mg·kg-1、速效鉀含量114.26 mg·kg-1。供試土壤改良劑來源、施用量（按推薦施用方法和用量）等見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及管理

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置7個(gè)處理，土壤改良劑處理6個(gè)（T1～T6），1個(gè)空白對照處理（CK），每個(gè)處理3次重復(fù)，共21個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積28.89 m2（1.35 m×21.4 m），四周設(shè)置保護(hù)行。山藥播種株行距30 cm×33 cm，廂寬1.05 m，廂溝0.3 m，平廂起壟，壟高10 cm，山藥栽于壟上，深度7～10 cm。參試藥劑于2023年3月4日按照推薦施用方法和用量（劑量）在播種前施藥，除處理方式不同外，其他栽培管理保持一致。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤樣品采集及理化性質(zhì)測定 土壤樣品在試驗(yàn)前和收獲后，分別采用隨機(jī)五點(diǎn)取樣法，采集0～20 cm耕層土壤，每個(gè)處理3次重復(fù)，室溫下自然風(fēng)干，進(jìn)行土壤理化性質(zhì)分析。按照鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》的方法測定[16]：采用重鉻酸鉀容量法——外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量；采用鉬銻抗顯色法測定速效磷含量，采用堿溶液擴(kuò)散法測定堿解氮（AN）含量；采用火焰原子吸收分光光度法測定速效鉀含量。

1.3.2 山藥農(nóng)藝性狀的測定 山藥收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株山藥，采用直尺測量山藥塊莖長、寬，塊莖長是指山藥頂端至山藥塊莖末端的長度，塊莖寬是指山藥塊莖一側(cè)到另一側(cè)的長度。采用游標(biāo)卡尺測量塊莖厚，塊莖厚是山藥塊莖正面和背面的距離。山藥收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取2.7 m2（1.35 m×2.XjOIL9D0sQJYVBeyhYFMvw==00 m）塊莖，每個(gè)處理3次重復(fù)，除去塊莖上的土，用電子天平稱量選取小區(qū)的塊莖鮮質(zhì)量，求得平均值，然后換算每667 m2產(chǎn)量。

1.3.3 山藥塊莖糊頭程度的計(jì)算 山藥收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株有代表性的塊莖，統(tǒng)計(jì)各小區(qū)地下塊莖糊頭情況。本試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)糊頭程度，計(jì)算公式如下，結(jié)果取平均值[17]。

糊頭程度/%=S1/S2×100。

式中，S1為單個(gè)塊莖糊頭部位面積；S2為單個(gè)塊莖總面積。

1.3.4 山藥品質(zhì)性狀測定 山藥收獲后，各處理挑選完整度高、大小均勻的山藥塊莖，隨機(jī)取3株山藥進(jìn)行品質(zhì)測定，采用《中國藥典》（2010版）檢測方法測定干物質(zhì)含量[18]，采用考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量[19]，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[19]，采用過濾法測定山藥粗纖維含量[20]，采用滴定法測定維生素C含量[21]，每個(gè)樣品3次重復(fù)。

1.3.5 山藥商品率的計(jì)算 于收獲時(shí)田間調(diào)查山藥品質(zhì)，并計(jì)算山藥商品率[22]。

商品率/%=符合出售條件的山藥塊莖數(shù)量/總塊莖數(shù)量×100。

1.3.6 單位產(chǎn)值的計(jì)算 根據(jù)許念芳等[23]的方法計(jì)算山藥單位產(chǎn)值。

山藥單位產(chǎn)值=山藥產(chǎn)量×山藥商品率×山藥均價(jià)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析并制圖，采用IBM SPSS Statistics 26進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤改良劑對土壤理化指標(biāo)的影響

由表2可以看出，與CK相比，土壤改良劑T1、T2、T3、T4、T5、T6處理均顯著減少土壤表層堿解氮含量，分別減少46.92%、46.16%、50.31%、49.23%、55.53%、53.38%，6種土壤改良劑處理之間堿解氮含量無顯著差異。與CK相比，土壤改良劑處理后的耕地土壤表層速效磷含量變化差異大，T1、T2、T3、T5處理顯著增加，分別增加46.04%、40.94%、27.72%、35.59%；T4處理無顯著差異；T6處理顯著降低9.66%。與CK相比，土壤改良劑處理均顯著減少土壤表層速效鉀含量，T1～T6分別減少13.98%、8.68%、27.72%、33.02%、23.86%、23.14%，且T3、T5、T6處理之間差異不顯著，其他處理間差異顯著。與CK相比，T3處理顯著提高土壤表層有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)含量為3.03 g·kg-1，較CK增加5.21%，T5處理較CK有機(jī)質(zhì)含量顯著減少3.13%。綜上所述，與CK相比，腐殖酸處理（T3）可以提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，使用土壤改良劑處理可以顯著減少土壤表層堿解氮和速效鉀含量，從而有效促進(jìn)堿解氮和速效鉀的利用，提高了肥料利用率，進(jìn)而提高土壤肥力。

2.2 不同土壤改良劑對山藥農(nóng)藝性狀的影響

由表3可以看出，不同土壤改良劑對山藥塊莖長、塊莖寬、塊莖厚、塊莖鮮質(zhì)量有不同程度的影響。在山藥塊莖長方面，T3、T4、T6處理較CK分別顯著減少25.75%、21.44%、14.57%；T1、T2、T5處理山藥塊莖長與CK無顯著差異。在山藥塊莖寬方面，T1、T2、T4、T5、T6處理較CK塊莖寬表現(xiàn)為顯著增加，分別增加24.27%、23.79%、20.10%、47.28%、33.50%，其中T5處理值最大，達(dá)15.17 cm，且T5與T1、T2、T4之間差異顯著，T5較T1、T2、T4高13.78%以上，T3較CK塊莖寬有增加但不顯著，說明土壤改良劑可以增加山藥塊莖寬，其中聚谷氨酸原液處理（T5）表現(xiàn)最佳。在山藥塊莖厚方面，土壤改良劑處理的塊莖厚均高于CK，其中T4處理山藥塊莖厚度最大，為26.48 cm，較CK顯著增加35.31%，其他處理與CK差異不顯著，說明土壤改良劑對山藥塊莖的增粗均有促進(jìn)作用，其中甲殼素（T4）處理的塊莖厚效果最好。在塊莖鮮質(zhì)量方面，T1處理的山藥塊莖鮮質(zhì)量最大，為13.03 g，較CK顯著增加13.30%，其他處理的莖鮮質(zhì)量均高于CK，但差異不顯著，由此說明土壤改良劑可以增加山藥塊莖鮮質(zhì)量，松土精（T1）促進(jìn)山藥塊莖鮮質(zhì)量增加的效果最顯著。結(jié)果表明，與CK相比，土壤改良劑處理可以降低山藥塊莖長度，增加山藥塊莖寬度和塊莖厚度，提高山藥塊莖鮮質(zhì)量，促進(jìn)山藥生長發(fā)育，其中，腐植酸（T3）和甲殼素（T4）處理降低山藥塊莖長、聚谷氨酸原液（T5）處理增加山藥塊莖寬、甲殼素（T4）處理增加塊莖厚、松土精（T1）處理增加山藥塊莖鮮質(zhì)量效果最佳。

2.3 不同土壤改良劑對山藥糊頭程度的影響

由圖1可知，不同土壤改良劑處理后，山藥糊頭程度分別為2.51%、4.83%、3.49%、2.46%、1.65%和1.14%，分別較CK降低了65.44%、33.58%、52.03%、66.23%、77.28%、84.38%。其中，T6可顯著降低山藥糊頭程度，由此說明，土壤改良劑可有效降低山藥糊頭程度，其中聚谷氨酸復(fù)合營養(yǎng)液（T6）效果最好。

2.4 不同土壤改良劑對山藥產(chǎn)量及商品率的影響

由表4可知，施用土壤改良劑對山藥的產(chǎn)量和商品率有很大影響，不同土壤改良劑處理山藥產(chǎn)量均高于CK。其中，T1處理的山藥產(chǎn)量最高，為3 217.18 kg·667 m-2，較CK顯著提高13.26%，其他處理較CK增產(chǎn)不顯著。在商品產(chǎn)量方面，不同土壤改良劑處理較CK均有增加，T1、T3、T4、T5、T6處理與CK差異顯著，分別較CK增加18.01%、5.75%、8.03%、10.75%、6.61%；T2較CK增加3.27%，但差異不顯著；T1商品產(chǎn)量最高，為2 962.58 kg·667 m-2，較CK顯著增加452.23 kg·667 m-2。在商品率方面，與CK相比，土壤改良劑處理均可顯著提高山藥的商品率，分別提高4.20%、2.82%、4.17%、5.27%、6.36%、6.37%，其中T5、T6表現(xiàn)突出。綜上，土壤改良劑可提高山藥產(chǎn)量、商品率和商品產(chǎn)量，聚谷氨酸原液（T5）、聚谷氨酸復(fù)合營養(yǎng)液（T6）提高山藥商品率的效果最佳，松土精（T1）可提高山藥產(chǎn)量和商品產(chǎn)量，增產(chǎn)潛力最大。

2.5 不同土壤改良劑對山藥品質(zhì)的影響

由表5可知，不同土壤改良劑在不同程度上影響山藥品質(zhì)。土壤改良劑處理后山藥塊莖中可溶性蛋白含量均高于CK，T1、T3、T4、T5、T6處理分別較CK顯著提高13.82%、37.24%、17.15%、34.63%、9.77%，其中T3處理可溶性蛋白含量最高，為32.125 mg·g-1，在提高山藥可溶性蛋白含量方面效果最顯著。與CK相比，施用土壤改良劑均可提高山藥塊莖維生素C含量，T1、T4、T6處理的山藥維生素C含量較CK分別顯著提高24.42%、29.51%、14.24%，其中T4處理最高，為0.891 mg·g-1，甲殼素（T4）最有利于提高山藥的維生素C含量。土壤改良劑處理山藥塊莖可溶性糖含量較CK均顯著提高，T1～T6處理山藥可溶性糖含量較CK分別提高41.20%、77.73%、110.69%、43.99%、55.46%、30.07%，其中T3處理山藥可溶性糖含量最高，為1.892 mg·g-1，說明土壤改良劑均可顯著提高山藥的可溶性糖含量，其中腐殖酸（T3）效果最好。土壤改良劑處理對山藥塊莖粗纖維含量影響差異很大，其中T2、T3處理的山藥塊莖粗纖維含量較CK顯著提高，分別提高7.39%和88.72%，T3表現(xiàn)最優(yōu)，粗纖維含量為0.485%；T1、T4、T5、T6處理山藥塊莖粗纖維含量較CK顯著降低，分別降低3.50%、31.52%、4.28%、12.06%，說明腐植酸（T3）最有利于提高粗纖維含量。與CK相比，T1、T3、T5、T6處理的山藥干物質(zhì)含量較CK顯著提高，分別提高4.77%、2.75%、0.76%、7.70%，其中T6干物質(zhì)含量高達(dá)32.300%，說明聚谷氨酸復(fù)合營養(yǎng)液（T6）提高山藥干物質(zhì)含量效果最明顯，T4處理干物質(zhì)含量較CK顯著減少4.01%，說明甲殼素（T4）不利于山藥干物質(zhì)積累。綜上，土壤改良劑可提高山藥的品質(zhì)，其中，腐殖酸（T3）處理在提高山藥塊莖可溶性蛋白質(zhì)含量、粗纖維含量、可溶性糖含量方面表現(xiàn)突出，甲殼素（T4）最有利于提高山藥維生素C含量，聚谷氨酸復(fù)合營養(yǎng)液（T6）最有利于提高山藥干物質(zhì)含量。

2.6 不同土壤改良劑對山藥經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表6可知，與CK相比，土壤改良劑處理山藥單位產(chǎn)值均高于CK，分別提高656.10～3 617.84元·667 m-2，T1～T6分別提高收益率18.01%、3.27%、5.75%、8.03%、10.75%、6.61%，T1、T3、T4、T5、T6較CK提高5%以上；單位產(chǎn)值最高的為T1，達(dá)23 700.62元·667 m-2，較CK提高3 617.84元·667 m-2，除去成本190.00元·667 m-2，凈效益為3 427.84元·667 m-2，盡管試驗(yàn)過程增加了用工費(fèi)用和土壤改良劑成本74～190元·667 m-2，但凈效益為569.10～3 427.84元·667 m-2。結(jié)果表明，施用土壤改良劑可提高山藥單位產(chǎn)值，促進(jìn)山藥種植收益增加，其中松土精（T1）效益最好。

3 討論與結(jié)論

山藥是一種藥食同源作物，不耐連作，在同一地塊連續(xù)種植會導(dǎo)致山藥生長受阻，糊頭發(fā)生嚴(yán)重，商品率降低，產(chǎn)量下降、品質(zhì)變劣，經(jīng)濟(jì)效益受損[4]。筆者在本研究中以松土精、哈茨木霉、腐植酸、甲殼素、聚谷氨酸等作為土壤改良劑，采用田間試驗(yàn)探討緩解山藥連作障礙的效果。結(jié)果表明，施用土壤改良劑可降低塊莖長度，增加山藥寬度和厚度，提高山藥塊莖鮮質(zhì)量，其中腐植酸和甲殼素可降低山藥塊莖長度，聚谷氨酸可增加山藥塊莖寬度，甲殼素可增加塊莖厚度，松土精可增加山藥塊莖鮮質(zhì)量，這與張雪潔[24]、張立丹等[25]在促進(jìn)草莓、香蕉生長的研究結(jié)果較為一致，可能是土壤改良劑在為山藥提供營養(yǎng)元素的同時(shí)還為其地下部分生長創(chuàng)造了較好的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，尚需進(jìn)一步研究。施用土壤改良劑處理的山藥塊莖糊頭程度較對照分別減少33.58%～84.38%，商品率各處理較對照增加2.82%～6.37%，為90.87%～94.01%。山藥糊頭程度與其商品率相關(guān)，不同處理山藥塊莖糊頭程度降低，可有效提高商品率，這與聚谷氨酸在煙葉[26]、葡萄[27]上的研究結(jié)果相一致。在品質(zhì)方面，土壤改良劑處理山藥可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、可溶性糖含量較對照分別增加1.27%～37.24%、1.60%～29.51%、30.07%～110.69%，其中甲殼素顯著提高維生素C含量，聚谷氨酸復(fù)合營養(yǎng)液顯著提高山藥干物質(zhì)量，腐植酸顯著提高可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量，該項(xiàng)結(jié)果與劉增照等[28]、陳倩等[29]在獼猴桃、蘋果上的研究結(jié)果一致，這可能與土壤改良劑可顯著促進(jìn)土壤中營養(yǎng)元素的吸收利用有一定關(guān)系。

施用土壤改良劑不僅能顯著提高酸化土壤的養(yǎng)分含量，還能提高山藥產(chǎn)量與產(chǎn)值[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤改良劑處理的山藥產(chǎn)量為2 846.68～3 217.18 kg·667 m-2，較CK增加0.22%～13.26%，其中松土精產(chǎn)量最高；在商品產(chǎn)量方面，施用土壤改良劑處理較CK增加3.27%～18.01%，因施用土壤改良劑后商品率提高，商品產(chǎn)量增加，凈效益較CK得以提高，其中松土精處理的效益最好，這與張生田[30]、羅俊等[31]在蔬菜、甘蔗上的研究結(jié)果相一致。

綜上所述，6種土壤改良劑能一定程度解決山藥因連作障礙而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)受損問題，因不同土壤改良劑對武穴佛手山藥生長、商品率、產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤肥力等影響程度不一樣，聚谷氨酸可提高山藥商品率，松土精可提高產(chǎn)量，腐殖酸和甲殼素在促進(jìn)山藥生長和改善品質(zhì)方面表現(xiàn)突出，在實(shí)際推廣應(yīng)用中，可以采用多種土壤改良劑組合的方式，以期達(dá)到更好的應(yīng)用效果。

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