不同施肥方式對中低產(chǎn)田甘薯產(chǎn)量和土壤肥力的影響

禹陽 謝一芝 郭小丁 賈趙東 馬佩勇 邊小峰

摘要：以甘薯品種蘇薯16號為供試材料，2017—2018年在江蘇濱?？h黃河故道中低產(chǎn)田中設(shè)置不同的施肥處理，研究有機(jī)肥、復(fù)合肥及不同肥料配比對甘薯產(chǎn)量和土壤肥力的影響。結(jié)果表明：合理增施有機(jī)肥能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，土壤有機(jī)質(zhì)含量與有機(jī)肥施用量成正比，但過量的有機(jī)肥投入反而使地上部與地下部競爭生長，從而影響產(chǎn)量，因此在生產(chǎn)中增施300kg/667m2有機(jī)肥有利于提高甘薯產(chǎn)量和土壤有機(jī)質(zhì)含量。在濱海中低產(chǎn)田中，氮肥的施用顯著提高了甘薯的生物產(chǎn)量，但對土壤肥力中有機(jī)質(zhì)含量的提高沒有顯著作用，采用有機(jī)肥+復(fù)合肥配施方式既能夠顯著增加甘薯產(chǎn)量，又能綜合有效地提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的含量。

關(guān)鍵詞：甘薯;有機(jī)肥;復(fù)合肥;產(chǎn)量;土壤肥力

中圖分類號：S531.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）22-0077-04

作者簡介：禹陽（1988—），女，江蘇揚(yáng)州人，博士，副研究員，主要從事甘薯生物技術(shù)與遺傳育種研究。E-mail：fairyyu88@126.com。

通信作者：邊小峰，博士，副研究員，主要從事甘薯遺傳育種研究。E-mail：bianxiaofeng2@163.com。

甘薯[Ipomoeabatatas（L.）Lam]是旋花科塊根植物，既是重要的糧食作物，又是重要的經(jīng)濟(jì)作物和工業(yè)原料作物。甘薯廣泛種植于世界上100多個國家，我國是最大的甘薯生產(chǎn)國，約占世界甘薯總產(chǎn)量的65%[1]。其產(chǎn)量高，營養(yǎng)保健功能強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱、耐貧瘠，抗臺風(fēng)，適宜在沿海灘涂以及干旱缺水的邊際土地上種植[2]。江蘇濱?？h位于黃河故道入?？?，黃河故道土壤多是由黃河沉積母質(zhì)上發(fā)育形成的，以粉沙粒為主，有機(jī)質(zhì)和氮含量較低，但透氣透水性好，特別適合甘薯等根莖類作物的生長[3]。近年來，該地區(qū)甘薯種植面積的不斷擴(kuò)大，對包括平衡施肥等高效栽培技術(shù)提出了新的要求，農(nóng)戶盲目地通過加大施肥量來提高產(chǎn)量。土壤肥力是調(diào)控甘薯生長的關(guān)鍵因素，但是一味地增加用量并不能實(shí)現(xiàn)最終高產(chǎn)高效。

通過肥料運(yùn)籌獲得甘薯高產(chǎn)已有較多的報道。適宜的氮磷鉀配比施用既能促進(jìn)甘薯地上莖葉生長，有利于光合作用，同時還能促進(jìn)碳水化合物由葉片向塊根運(yùn)輸，提高塊根干質(zhì)量與單株干質(zhì)量的比率，促進(jìn)塊根迅速膨大，增加塊根產(chǎn)量，而氮肥比例過高往往導(dǎo)致地上部莖葉徒長，降低塊根產(chǎn)量[4]。有機(jī)肥部分替代化肥可以改良土壤的理化特性和作物產(chǎn)量[5]。在甘薯上施用有機(jī)肥研究較多，有機(jī)肥的施用能直接增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量和土壤微生物的多樣性，對莖線蟲病發(fā)生有一定的抑制作用[6-7]。林琪等研究發(fā)現(xiàn)，20～40cm的土壤有機(jī)質(zhì)含量對甘薯的產(chǎn)量影響較大，因此提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量與提高甘薯產(chǎn)量有直接關(guān)系[8]。有機(jī)復(fù)合肥配施有利于提高甘薯產(chǎn)量，同時還能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[9-10]。童小虎等對有機(jī)質(zhì)、有效氮、有機(jī)磷、有機(jī)鉀較低的新造耕地，采用有機(jī)復(fù)合施肥的方式，顯著提高了甘薯產(chǎn)量和土壤質(zhì)量[11]。濱?？h位于黃河故道入?？冢寥莱噬沉钋逸^為貧瘠，鹽堿含量較高，當(dāng)?shù)赜蟹N植甘薯的習(xí)慣?，F(xiàn)有研究主要側(cè)重于不同種植模式下單一肥料對甘薯產(chǎn)量的影響，對于中低產(chǎn)田條件下研究還是很少，而不同施肥模式對甘薯產(chǎn)量和土壤肥力的研究相對更少。因此，本研究綜合前人的研究成果，探討在中低產(chǎn)田條件下，不同施肥方式對甘薯產(chǎn)量和土壤肥力的影響，以期為濱海黃河故道地區(qū)中低產(chǎn)田甘薯種植的肥料使用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017—2018年在江蘇省黃河灣綠色農(nóng)業(yè)科技有限公司試驗(yàn)田（位于濱?？h界牌鎮(zhèn)三壩村，119°52′8.184″E、34°6′24.696″N）進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤為沙質(zhì)土，基本理化指標(biāo)為：pH值8.5，有機(jī)質(zhì)含量4.0g/kg，堿解氮含量25mg/kg，有效磷含量5mg/kg，速效鉀含量60mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料和肥料

試驗(yàn)材料為鮮食型甘薯品種蘇薯16號。試驗(yàn)肥料為尿素（含N46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）、硫酸鉀（含K2O50%）、有機(jī)肥（N+P2O5+K2O含量≥5%，有機(jī)質(zhì)含量≥45%）、硫酸鉀15-15-15復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）。有機(jī)肥和復(fù)合肥在做壟前撒施，其余肥料均作為基肥在栽插前條施，常規(guī)田間管理。

1.3試驗(yàn)設(shè)計

2017年進(jìn)行有機(jī)肥試驗(yàn)，設(shè)置3個有機(jī)肥用量處理：200、300、400kg/667m2，小區(qū)面積667m2，3次重復(fù)。在甘薯收獲時每小區(qū)取樣50個單株進(jìn)行考種測定，同時隨機(jī)取7個點(diǎn)的土樣進(jìn)行分析。

2018年進(jìn)行缺素試驗(yàn)以及有機(jī)肥+復(fù)合肥配施試驗(yàn)，設(shè)置8個處理：處理1（有機(jī)肥），施用有機(jī)肥300kg/667m2;處理2（復(fù)合肥），施用復(fù)合肥50kg/667m2;處理3（有機(jī)肥+復(fù)合肥），同時施用有機(jī)肥300kg/667m2和復(fù)合肥50kg/667m2;處理4，施用氮肥和磷肥（NP，尿素32.5kg/667m2、過磷酸鈣67kg/667m2）;處理5，施用氮肥和鉀肥（NK，尿素32.5kg/667m2、硫酸鉀30kg/667m2）;處理6，施用磷肥和鉀肥（PK，過磷酸鈣67kg/667m2、硫酸鉀30kg/667m2）;處理7，施用氮肥、磷肥和鉀肥（NPK，尿素32.5kg/667m2、過磷酸鈣67kg/667m2、硫酸鉀30kg/667m2）;處理8，不施肥（CK）。3次重復(fù)共24個小區(qū)，小區(qū)面積18m2（6m×3m），試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)保護(hù)行。分別于甘薯生長初期、蔓長生長期、薯塊膨大期即移栽后45、80、115d[JP3]測定甘薯的最長蔓長、地上部質(zhì)量和薯塊質(zhì)量。在甘薯115d收獲時隨機(jī)取5個點(diǎn)的土樣進(jìn)行分析。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析與方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1有機(jī)肥處理對甘薯主要農(nóng)藝性狀的影響

如圖1所示，在黃河故道中低產(chǎn)田施用不同量的有機(jī)肥對甘薯的主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量影響很大。施用300、400kg/667m2有機(jī)肥，有利于甘薯地上部莖葉的生長，200kg/667m2的施用量達(dá)不到甘薯地上部正常生長的肥力需求。從產(chǎn)量水平上看，施用300kg/667m2有機(jī)肥的單株產(chǎn)量最高，平均單株產(chǎn)量為513.3g，施用200kg/667m2有機(jī)肥的產(chǎn)量最低，平均單株產(chǎn)量只能達(dá)到257.5g。由此可以推斷出，有機(jī)肥的施用量在300kg/667m2時能夠促進(jìn)甘薯的最佳生長，施用過多的有機(jī)肥會導(dǎo)致地上部莖葉過度生長從而降低地下部甘薯的產(chǎn)量。

2.2有機(jī)肥處理對土壤肥力的影響

有機(jī)肥的合理施用對提高甘薯田土壤肥力有重要影響。由表1可知，黃河故道地區(qū)土地貧瘠，[JP2]施用有機(jī)肥有利土壤氧化特性的改良。在施用有機(jī)肥的小區(qū)內(nèi)種植甘薯后，有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀的含量比種植前（有機(jī)質(zhì)4.0g/kg，有效磷5mg/kg，速效鉀60mg/kg）都有提高。與種植前土壤中堿解氮含量（25mg/kg）相比，施用200kg/667m2有機(jī)肥對其提升效果不顯著。在300、400kg/667m2有機(jī)肥施用下，土壤肥力改善最為明顯，有機(jī)質(zhì)含量與施肥量成正比，可增加1倍多，并且有效磷含量約增加70%，堿解氮含量增加10%以上。土壤中速效鉀含量是在施用300kg/667m2后提升最大，推測施用400kg/667m2有機(jī)肥的地上部生長過于旺盛，莖葉中的消耗量過大，可見提升不明顯。因此，300kg/667m2的施用量為最佳量。但是土壤中的有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量還是過低，無法滿足甘薯的正常生長，應(yīng)考慮適當(dāng)加入復(fù)合肥提升地力。

2.3有機(jī)肥+復(fù)合肥配合施肥處理對甘薯主要農(nóng)藝性狀的影響

有機(jī)肥的施用不僅能夠提高甘薯產(chǎn)量，也能改良土壤肥力，但是土壤中堿解氮和速效鉀含量的提升效果并不明顯，因此研究加施復(fù)合肥料后對甘薯產(chǎn)量和土壤肥力的綜合影響。通過不同時期的取樣可以看出，有機(jī)肥與復(fù)合肥的混合施肥方式薯塊最大最多，且單株產(chǎn)量最高（圖2）。

由表2可知，在甘薯生長初期即移栽后45d，增施氮肥的甘薯最長蔓長長于未施氮肥處理，氮肥的增施有利于甘薯地上部的生長，但與薯塊的早期形成沒有直接關(guān)系。在甘薯薯蔓生長期即移栽后80d，氮肥增施后，甘薯地上部的生長最為旺盛，但只有在有機(jī)肥與復(fù)合肥混合施肥方式下，甘薯的薯塊產(chǎn)量才會最高，平均單株產(chǎn)量可達(dá)331.62g。在薯塊膨大期即移栽后115d，沒有施肥處理的地上部沒有充分生長，從而影響了甘薯的產(chǎn)量;有機(jī)肥與復(fù)合肥混合施用處理比單施有機(jī)肥和復(fù)合肥處理的單株產(chǎn)量提高1倍，可見有機(jī)肥與復(fù)合肥混合施用的方式有利于甘薯薯塊的膨大。結(jié)果表明，有機(jī)肥與復(fù)合肥的配施有利于甘薯的地上部和薯塊的協(xié)同發(fā)展，并增加薯塊的物質(zhì)積累，從而增產(chǎn)。

2.4有機(jī)肥+復(fù)合肥施肥處理對土壤肥力的影響

由表3可知，單施有機(jī)肥可以顯著提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量，比單施復(fù)合肥處理提高1倍左右，可見復(fù)合肥施用對土壤有機(jī)質(zhì)的提高沒有明顯作用。在土壤有效磷含量方面，有機(jī)肥和復(fù)合肥的施用能使土壤中的有效磷含量提高3倍左右。在土壤堿解氮含量方面，施用氮肥和有機(jī)肥能有效提高土壤中的堿解氮含量，NP、NPK、有機(jī)肥、復(fù)合肥、有機(jī)肥+復(fù)合肥處理都能使土壤中的堿解氮含量提高40%左右，其中NP和NPK處理提升最明顯。在速效鉀含量方面，有機(jī)肥+復(fù)合肥的混合施肥方式是最有效提高土壤中速效鉀含量的方法，比有機(jī)肥、復(fù)合肥單施處理分別增加約6.8%、16.4%，和CK相比增加約50%。因此，復(fù)合肥和有機(jī)肥的配施能夠顯著增加有機(jī)質(zhì)、有效磷、堿解氮和速效鉀含量，從而提高土壤地力。

3討論與結(jié)論

從提高甘薯產(chǎn)量來看，土壤肥力作為調(diào)控甘薯生長的關(guān)鍵因素，其對甘薯產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要影響[12-14]。寧運(yùn)旺等研究發(fā)現(xiàn)，氮素對甘薯地上部莖葉生長影響最大[12]，該結(jié)果與本研究結(jié)果一致。同時還發(fā)現(xiàn)，在該地區(qū)地上部莖葉的生長直接影響薯塊產(chǎn)量的形成，在不同量有機(jī)肥試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，適量的有機(jī)肥投入有助于甘薯產(chǎn)量的形成，過量的投入會使地上部莖葉過度生長，從而與地下部生長競爭，從而影響地下部薯塊的產(chǎn)量，因此在綜合考慮效益的基礎(chǔ)上，在濱海黃河故道中低產(chǎn)田上施用300kg/667m2有機(jī)肥已經(jīng)能有效地增加甘薯產(chǎn)量。但該甘薯產(chǎn)量還處于較低水平，因此須通過平衡施肥的方法增加甘薯的產(chǎn)量。前人研究發(fā)現(xiàn)，磷、鉀對甘薯的根系形成和薯塊膨大有著重要作用[12，15]。在本研究缺素試驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，濱海黃河故道中低產(chǎn)田中氮素對甘薯產(chǎn)量的影響最大，其次是鉀和磷，氮磷鉀的全素平衡施肥產(chǎn)量最高，因此在有機(jī)肥的基礎(chǔ)上增施磷鉀肥能增加甘薯的產(chǎn)量。曹炳閣等以蘇薯8號為研究對象，在綜合考慮產(chǎn)量、氮肥利用率以及經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上低地力土壤推薦施氮量為95～110kg/hm2[16]，但這一結(jié)果顯然不適合黃河故道地區(qū)甘薯種植模式。本研究結(jié)果表明，在有機(jī)肥的基礎(chǔ)上增施復(fù)合肥能夠顯著增加甘薯產(chǎn)量，比濱海當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施肥方式（50kg/667m2過磷酸鈣）增產(chǎn)2倍多。

[JP2]從提高土壤肥力來看，[JP2]劉鑫等對種植模式和土壤肥力的研究發(fā)現(xiàn)，甘薯‖小麥‖玉米的模式下，對土壤中的有機(jī)質(zhì)含量影響不大，但對全鉀和速效鉀的消耗比較大[17]。從本研究結(jié)果來看，有機(jī)肥+復(fù)合肥配施能夠有效提高土壤中的速效鉀含量，比單施有機(jī)肥或復(fù)合肥土壤中的速效鉀含量都高。同時從不同有機(jī)肥投入量試驗(yàn)結(jié)果也可以看出，速效鉀含量表現(xiàn)為300kg/667m2>200kg/667m2>400kg/667m2，可見適量的有機(jī)肥投入才能增加速效鉀的含量。目前，在甘薯上施用有機(jī)肥研究比較多，認(rèn)為有機(jī)復(fù)合肥配施有利于改善甘薯產(chǎn)量構(gòu)成因素，提高產(chǎn)量和土壤有機(jī)質(zhì)含量[6，9-10]，并且馬洪波等研究發(fā)現(xiàn)，不同的有機(jī)肥能夠增加土壤微生物多樣性和莖線蟲發(fā)病率，對改善甘薯連作障礙有一定的效果[7]。本研究結(jié)果顯示，土壤有機(jī)質(zhì)含量與有機(jī)肥施用量成正比，同時有機(jī)復(fù)合肥配施能夠在有機(jī)質(zhì)快速提升的基礎(chǔ)上綜合提升土壤中堿解氮、有效磷和速效鉀的含量。

總之，針對濱海黃河故道中低產(chǎn)田的特殊土壤特性，有機(jī)復(fù)合肥配施既能達(dá)到甘薯增產(chǎn)的目的，又能提高土壤肥力。

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