有機(jī)無機(jī)肥配施對鮮食型甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

Effects Combined Application Organic Inorganic Fertilizers on Yield Quality Fresh-Eating Sweet Potato

Zhang Tingge，Huang Shihao，Qin Minghui， Yin Tao，Li Huan，Liu Qing （College ）

AbstractTo investigate the effcts combined application organic inorganic fertilizers on yield quality fresh-eating sweet potato，this experiment was conducted by using Yanshu 25 as material setting five fertilization treatments，i.e.，no fertilizer，chemical fertilizer alone， 25% organic fertilizer +75% （20 chemical fertilizer， 50% organic fertilizer + 50% chemical fertilizer， organic fertilizer alone，which were referred toas T1，T2，T3，T4 T5，respectively.Theeffcts diffrent fertilization treatments on the contents soluble sugar，vitamin C，amino acids，polyphenols flavonoids Yanshu 25 root tubers were studied，as well as the fresh potato yield.The results showed that the fresh potato yield each treatment in each the two years showed T4gt;T3gt;T2?T5gt;T1 ，among which， that T4 treatment was significantly higher compared with the other treatments，that T2 T5 treatments was not significantly diffrent significantly lower compared with the other treatments， the average fresh potato yield the two years T4 T3 treatments increased by 55.15% 37.14% compared with T1 treatment，respectively. In terms root tuber quality，on average over the two years，the soluble sugar content was the highest in T4 treatment，which was significantly higher than that in other treatments except T5；the polyphenol essential amino acid contents were the highest in T3 treatment，folowed by T4 treatment；the flavonoids content in T3 T4 treatments was not significantly diferent， was significantly higher than that inthe other treatments；vitamin C content was significantly different between the treatments，which showed T5gt;T4gt;T3gt;T1gt;T2 . It could be seen that combined application organic inorganic fertilizers could significantly improve the fresh potato yield quality Yanshu 25， the overall performance under 50% organic fertilizer + 50% chemical fertilizer treatment（T4 treatment）was the best under the conditions this experiment.The results this study could provide a theoretical basis for rational fertilization fresh-eating sweet potato cultivation management yield quality improvement.

KeywordsCombined application organic inorganic fertilizers; Fresh-eating sweet potato；Fresh potato yield； Root tuber quality

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，長期的化肥過量施用不僅帶來農(nóng)田土壤酸化、板結(jié)、水體富營養(yǎng)化等土壤和環(huán)境質(zhì)量問題[1-2]，還影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本的增加和效益下降[]。另一方面，養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，畜禽糞便大量堆積得不到有效利用而造成環(huán)境污染[4]。有機(jī)肥替代化肥是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和解決以上問題的五大行動之一[5]，不僅能把養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的畜禽糞便轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥充分利用，改善王壤理化性狀，提高土壤保水保肥能力，還在保障作物養(yǎng)分供應(yīng)的基礎(chǔ)上，減少了化肥施用量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)[6-7]。有機(jī)無機(jī)肥配施彌補(bǔ)了化肥和有機(jī)肥單獨(dú)施用時(shí)各自的缺陷[8]，實(shí)現(xiàn)了土壤養(yǎng)分短期供應(yīng)能力和長期供應(yīng)潛力的結(jié)合，從而促進(jìn)作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[9]。魏文良等[10]研究表明，鮮食葡萄栽培中的有機(jī)無機(jī)肥配施可在保證穩(wěn)產(chǎn)的條件下提高葡萄品質(zhì);賴多等[]研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施可在兼顧蕉柑產(chǎn)量、品質(zhì)和成本的條件下實(shí)現(xiàn)化肥減量增效;Zhang等[12通過連續(xù)三年田間試驗(yàn)表明，有機(jī)無機(jī)肥配施與單施化肥相比可提高弼猴桃果實(shí)品質(zhì)。以上諸多研究充分證明，有機(jī)肥替代化肥或有機(jī)無機(jī)肥配施對作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有明顯的提升作用。

鮮食型甘薯是指薯肉呈黃色、橙紅、橘紅等且可在蒸、煮、烤制后直接食用的甘薯類型，其含有豐富的礦物質(zhì)、可溶性糖、氨基酸等，具有良好的營養(yǎng)與保健功能，越來越受到消費(fèi)者的喜愛[13-14]。相應(yīng)的，甘薯的種植也從傳統(tǒng)的丘陵薄地等邊際土地轉(zhuǎn)移到平原地區(qū)的高產(chǎn)農(nóng)田，大量的化肥投入雖然使我們獲得了前所未有的甘薯高產(chǎn)但同時(shí)也造成了品質(zhì)的嚴(yán)重下降。在化肥使用量零增長行動的大背景下，通過有機(jī)肥替代而減少化肥施用量，可在保證甘薯產(chǎn)量的前提下提高塊根品質(zhì)，是今后甘薯產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展和提質(zhì)增效的重要途徑[15-16]。但是，目前為止，有機(jī)無機(jī)肥配施的施肥方式在大宗作物和蔬菜上的研究較多，在甘薯上的相關(guān)報(bào)道卻較少。本試驗(yàn)以鮮食型甘薯煙薯25號為試材，在北方薯區(qū)低山丘陵條件下，研究以牛糞為原料的有機(jī)肥和化肥配施對鮮食型甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為鮮食型甘薯合理施肥以及增產(chǎn)提質(zhì)栽培管理提供理論依據(jù)。

材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試甘薯品種為鮮食型甘薯煙薯25號。

本研究采用田間試驗(yàn)方法，于2020年和2021年在山東省萊陽市團(tuán)旺鎮(zhèn)東張格莊村開展。其地貌類型為低山丘陵，屬溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候，光照充足，四季分明，年平均降水量660mm 。2020年土壤理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量8.96g/kg 堿解氮 35.32mg/kg 、有效磷 12.67mg/kg 、速效鉀 84.79mg/kg，pH 值6.31;2021土壤理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量 10.02g/kg 堿解氮 38.42mg/kg 有效磷14.11mg/kg 、速效鉀 86.06mg/kg，pH 值 6.79

有機(jī)肥選用腐熟的牛糞，其有機(jī)質(zhì)含量50.5% 、全氮 0.78% 、全磷 0.44% 、全鉀 0.98% 。化肥選用山東農(nóng)大肥業(yè)科技股份有限公司生產(chǎn)的三元復(fù)合肥 （N-P₂O₅-K₂O=15-9-21） 。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為不施肥、單施化肥 25% 有機(jī)肥 +75% 化肥（有機(jī)肥15t/hm² ，化肥 450kg/hm² ）、 50% 有機(jī)肥 +50% 化肥（有機(jī)肥 30t/hm² ，化肥 300kg/hm² ）、單施有機(jī)肥（有機(jī)肥 60t/hm² ），分別記為 T1.72、73、74、75 保證各施肥處理當(dāng)季土壤堿解氮供應(yīng)量基本相同（有機(jī)肥中堿解氮當(dāng)季礦化率按 20% 估算）。

小區(qū)面積 38.4m²（8m×4.8m） 。甘薯采用壟作栽培模式，壟距 0.80m ，每小區(qū)6壟，移栽時(shí)株距 0.22m ，每小區(qū)共栽植甘薯216株。隨機(jī)區(qū)組排列，每處理重復(fù)3次。有機(jī)肥和化肥均采用基施，于整地時(shí)按不同處理用量均勻撒施于各試驗(yàn)小區(qū)后起壟。試驗(yàn)于每年的5月中旬栽插，10月下旬收獲，生長期均為 160d ，試驗(yàn)期間正常田間管理。

1.3 測產(chǎn)與樣品采集

收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取50株全部挖出，記錄單株結(jié)薯數(shù)和單個(gè)薯塊重并計(jì)算平均薯塊重;測產(chǎn)時(shí)則將每個(gè)小區(qū)甘薯全部挖出，測定各小區(qū)鮮薯總重并折算公頃鮮薯產(chǎn)量。

每個(gè)小區(qū)選取大小均勻一致的有代表性薯塊4＼～6個(gè)，洗凈去皮后切碎混合均勻，四分法稱取200g 左右樣品，冷凍干燥機(jī)進(jìn)行凍干處理，粉碎機(jī)粉碎后過100目篩，用于品質(zhì)指標(biāo)測定。

1.4 測定指標(biāo)及方法

土壤和有機(jī)肥相關(guān)指標(biāo)：有機(jī)肥中養(yǎng)分含量采用農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《有機(jī)肥料》（NY/T525—2021）測定;土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮含量用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮-凱氏定氮法測定；土壤有效磷含量用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮-釩鉬黃比色法測定；土壤速效鉀含量用 H₂SO₄-H₂O₂ 消煮-火焰光度計(jì)法測定；土壤 pH 值用酸度計(jì)法測定

甘薯塊根品質(zhì)指標(biāo)：可溶性糖含量采用蒽酮比色法[17]測定；薯塊氨基酸含量參考GT/T18246-2000方法，采用日立8900高速氨基酸分析儀[18]測定；維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法[19]測定；多酚含量采用Folin-Ciocalteu法[20]測定;類黃酮含量采用比色法[21]測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

用MicrostExcel2010和DPS10.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、方差分析和繪圖，用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（ Plt;0.05） 。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯塊根產(chǎn)量形成的影響

由表1可以看出，與T1處理相比，T2、T3、T4、T5處理甘薯單株結(jié)薯數(shù)、平均薯塊重（2020年T5處理除外）及鮮薯產(chǎn)量均有顯著增加，其中，兩年度的單株結(jié)薯數(shù)均表現(xiàn)為 T4gt;T3gt;T5gt; T2，平均薯塊重和鮮薯產(chǎn)量均表現(xiàn)為 T4gt;T3gt;T2gt; T5。隨有機(jī)肥配施比例的增加，T3、T4、T5處理甘薯產(chǎn)量相關(guān)各指標(biāo)均呈先增后降趨勢，大多高于T2處理，且均以T4處理的最大，T3處理次之。表明無論施用化肥或有機(jī)肥均可增加甘薯單株結(jié)薯數(shù)、平均薯塊重和鮮薯產(chǎn)量，有機(jī)無機(jī)肥配施要優(yōu)于單施化肥或單施有機(jī)肥處理，且 50% 有機(jī)肥 +50% 化肥的效果優(yōu)于 25% 有機(jī)肥 +75% 化肥。T5處理的單株結(jié)薯數(shù)和鮮薯產(chǎn)量與T2處理差異不顯著，而平均薯塊重T5處理顯著低于T2。說明單施化肥和單施有機(jī)肥僅對鮮食紫薯平均薯塊重這一指標(biāo)有顯著影響，而對鮮薯產(chǎn)量無顯著影響。T4處理鮮薯產(chǎn)量顯著高于其他處理，T2與T5處理差異不顯著，且均顯著低于其他施肥處理。T4、T3處理兩年平均鮮薯產(chǎn)量較T1分別提高 55.15%.37.14% 。

2.2 有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯塊根可溶性糖含量 的影響

由圖1可知，與T1相比，T2處理甘薯塊根可溶性糖含量顯著下降，2020、2021年分別降低17.61%，18.11% ;T3、T4、T5處理甘薯塊根可溶性糖含量顯著提高，2020年和2021年分別提高12.72%，35.81%.46.58% 和 24.28%.52.60% 、49.90% 。其中，2021年T4與T5處理間差異不顯著，2021年其他各處理間及2020年各處理間均差異顯著。單施化肥（T2）處理雖較T1顯著提高甘薯塊根產(chǎn)量，但卻顯著降低塊根可溶性糖含量。表明有機(jī)肥對甘薯塊根可溶性糖積累具有重要作用，隨有機(jī)肥配施比例的增加塊根中可溶性糖含量整體呈增加趨勢

由圖2可以看出，有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯塊根必需氨基酸組分含量的影響規(guī)律相似，兩年試驗(yàn)結(jié)果均表現(xiàn)為T3、T4處理明顯高于其他處理，同時(shí)T3處理明顯高于T4。與T1相比，T2、T5處理甘薯塊根賴氨酸、蛋氨酸含量均有所增加，異亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、亮氨酸均表現(xiàn)為增加或無明顯變化。表明有機(jī)無機(jī)肥配施較單施化肥或單施有機(jī)肥對甘薯塊根各種必需氨基酸含量的促進(jìn)作用更明顯， 25% 有機(jī)肥 +75% 化肥配施的效果優(yōu)于 50% 有機(jī)肥 +50% 化肥配施。與T2相比，2020、2021年T3處理甘薯塊根必需氨基酸總量分別增加 43.52% 、 44.97% ，T4處理分別增加19.27%" .22.81% 。

2.4 有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯塊根維生素C含量的影響

由圖3可以看出，兩年度各處理間甘薯塊根維生素C含量均差異顯著。與T1相比，T2處理甘薯塊根維生素C含量顯著降低，2020、2021年降幅分別為 11.34% .10.80% 。與T2相比，T3、T4、T5處理甘薯塊根維生素C含量均顯著增加，表現(xiàn)為 T5gt;T4gt;T3 ，且"^{T3，74，T5}"處理塊根兩年平均維生素C含量分別較T2增加 25.64%，31.74%，34. （2030% 。表明施用化肥會顯著降低甘薯塊根維生素C 含量，而施用有機(jī)肥可顯著提高甘薯塊根維生素C含量，且隨有機(jī)肥配施比例增加，塊根中維生素C含量增加。

2.5 有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯塊根多酚和類黃酮含量的影響

由圖4A可以看出，T2處理甘薯塊根多酚含量與T1差異不顯著。與T2相比，T3、T4、T5（2020 年除外）處理塊根多酚含量均表現(xiàn)為顯著增加，且兩年度的T3、T4、T5處理間均差異顯著;T3處理塊根多酚含量增加最多，2020、2021年分別顯著增加38.40%，38.66% ;T5處理多酚含量增加最少，2020、2021年分別增加 12.55%.11.15% 。表明單施化肥對甘薯塊根多酚含量無顯著影響，但有機(jī)無機(jī)肥配施可顯著提高甘薯塊根中多酚含量，且以 25% 有機(jī)肥 +75% 化肥處理的提升效果最佳。

由圖4B還可以看出，與T1相比，T2處理甘薯塊根類黃酮含量顯著下降，2020、2021年分別下降 7.10%.6.12% 。與 T₂ 處理相比，T3、T4、T5處理塊根類黃酮含量均表現(xiàn)為顯著增加，處理間表現(xiàn)為 T4gt;T3gt;T5 ，且T3、T4處理與T5均差異顯著；2020年和2021年，T3、T4、T5處理塊根類黃酮含量較T2分別增加 15.28%.18.06%.10.42% 和 17.39%.20.29%.13.77% 。表明單施化肥顯著降低甘薯塊根中類黃酮含量，但有機(jī)無機(jī)肥配施則顯著提高甘薯塊根類黃酮含量， 25% 有機(jī)肥 + 75% 化肥配施與 50% 有機(jī)肥 +50% 化肥配施處理間差異不顯著，但均優(yōu)于單施有機(jī)肥處理

3 討論

3.1有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯產(chǎn)量形成的影響

一定栽培密度下，甘薯塊根產(chǎn)量與單株結(jié)薯數(shù)和平均薯塊重呈顯著正相關(guān)[22]，而單株結(jié)薯數(shù)受前期塊根分化的影響較大，適宜的土壤環(huán)境條件可促進(jìn)甘薯纖維根向塊根的分化，增加單株結(jié)薯數(shù)[23]；平均薯塊重則和薯塊膨大期地上部營養(yǎng)物質(zhì)向塊根的轉(zhuǎn)移效率有關(guān)，協(xié)調(diào)養(yǎng)分供應(yīng)能促進(jìn)甘薯地上部營養(yǎng)物質(zhì)的合成及其向塊根的轉(zhuǎn)移，增加甘薯產(chǎn)量[24]。有機(jī)肥作為養(yǎng)分的儲備庫，養(yǎng)分全面且釋放期長，增施有機(jī)肥不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)，還可保證甘薯生育期內(nèi)養(yǎng)分的充足供應(yīng)[25]?；署B(yǎng)分比較單一，但可快速滿足作物對養(yǎng)分的需求，有機(jī)肥和化肥合理配施，可發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，從而促進(jìn)作物生長與產(chǎn)量增加。部分有機(jī)肥替代化肥施用，可改善土壤結(jié)構(gòu)，使土壤水分、溫度等環(huán)境條件更適宜甘薯纖維根向塊根分化，從而增加單株結(jié)薯數(shù)[2；同時(shí)，在總養(yǎng)分供應(yīng)量不變的前提下，降低了養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度，延長了養(yǎng)分的供應(yīng)期，使得甘薯生長過程中的“源-庫”關(guān)系更趨平衡，加之一些生物活性物質(zhì)的共同作用，增強(qiáng)甘薯根系對養(yǎng)分的吸收能力，最終使甘薯單株結(jié)薯數(shù)和平均薯塊重同步增加，從而增加甘薯產(chǎn)量[27]。本研究結(jié)果也表明，適宜比例的有機(jī)無機(jī)肥配施不僅可以顯著增加甘薯單株結(jié)薯數(shù)，還使平均薯塊重顯著增加，從而增加鮮薯產(chǎn)量，這與丁健等[28]、林子龍等[29]的研究結(jié)果相似。

3.2 有機(jī)無機(jī)肥配施對甘薯塊根品質(zhì)的影響

對鮮食型甘薯來講，塊根中的可溶性糖及含量不僅是影響其甜度與口感的關(guān)鍵因素之一，還與氨基酸、礦質(zhì)元素含量等一起作為甘薯營養(yǎng)品質(zhì)評價(jià)的重要指標(biāo)，而諸如維生素C、多酚、類黃酮物質(zhì)含量等則是鮮食型甘薯具有豐富保健功能的體現(xiàn)[30]。關(guān)于施用有機(jī)肥提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的機(jī)理，目前普遍認(rèn)為可能和有機(jī)肥中含有大量的生物活性物質(zhì)和礦質(zhì)營養(yǎng)元素有關(guān)[31]。生物活性物質(zhì)能改善土壤環(huán)境，促進(jìn)土壤中有益微生物繁殖和作物根系對土壤中養(yǎng)分的吸收，提高作物抗逆性和養(yǎng)分供應(yīng)平衡，從而提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)[32]。另外，適量的有機(jī)肥投人除提供大量的礦質(zhì)元素外，還有利于土壤中氮素供應(yīng)的穩(wěn)定[33]，而充足的氮素供應(yīng)是作物中氨基酸形成的前提，同時(shí)植物體中的多酚和類黃酮物質(zhì)與氨基酸的合成與代謝密切相關(guān)[34]。本研究中，適宜比例有機(jī)無機(jī)肥配施在提高甘薯產(chǎn)量的同時(shí)，還可提高塊根中可溶性糖和維生素C含量，這與段文學(xué)等[35]的研究結(jié)果相似；同時(shí)，有機(jī)無機(jī)肥配施還可提高薯塊中多酚、類黃酮含量，但單施有機(jī)肥或單施化肥并不能提高薯塊中多酚、類黃酮含量，這與Ko-ala 等[31]在甘薯上及羅世瓊等[36]、趙滿興等[37]在其他作物上的研究結(jié)果相似。

4結(jié)論

兩年田間試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)無機(jī)肥配施可顯著提升煙薯25號鮮薯產(chǎn)量，提高甘薯塊根中可溶性糖、維生素C、必需氨基酸、多酚和類黃酮含量，從而提高甘薯品質(zhì)。本試驗(yàn)條件下， 25% 有機(jī)肥 +75% 化肥配施對甘薯塊根中必需氨基酸和多酚含量的提升效果最佳， 50% 有機(jī)肥 +50% 化肥配施則對甘薯塊根產(chǎn)量及可溶性糖、維生素C、類黃酮含量的提升效果較佳。綜合以上結(jié)果，推薦優(yōu)先 50% 有機(jī)肥 +50% 化肥配施作為甘薯生產(chǎn)中的施肥方案。

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