生石灰施用量對魔芋生產(chǎn)及品質(zhì)的影響

覃劍鋒，蔡陽光，段龍飛

郭邦利，陳國愛，劉次鵬 陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西 安康 725021

魔芋(Amorphophalluskonjac)屬天南星科(Araceae)魔芋屬(AmorphophallusBlume)多年生草本植物，是唯一大量含有葡甘聚糖的薯芋類作物。我國有著豐富而優(yōu)質(zhì)的魔芋種質(zhì)資源[1]，多數(shù)魔芋品種最適宜在pH 6.5左右的微酸性土壤生長，中性和微堿性的土壤也能種植魔芋，但較酸或較堿的土壤不適合魔芋生長，酸性土壤病害嚴(yán)重。據(jù)報道花魔芋生長最適宜的土壤pH為6.5～7.0[2]，白魔芋比花魔芋更喜稍偏堿性的土壤，且在土壤pH為7.0～7.5時產(chǎn)量較高[1]。大田種植適當(dāng)施加石灰可以降低魔芋病害的發(fā)生，生石灰施用量視土壤的pH而定。施用生石灰最直接的作用是調(diào)節(jié)土壤酸堿度，從而為魔芋生長提供良好的土壤環(huán)境。但生石灰的施用對魔芋生產(chǎn)、病害情況以及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響尚未見報道，更沒有量化的結(jié)論。基于此，該研究以花魔芋為試驗材料，設(shè)置盆栽及大田2類試驗，探討了生石灰施用量對魔芋生產(chǎn)及品質(zhì)的影響，以期得出魔芋地塊最佳生石灰施用量，為魔芋生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

盆栽試驗與大田試驗的供試材料均采用重要的農(nóng)家栽培品種花魔芋。

1)盆栽試驗。2018年3月10日挑選大小均一的花魔芋球莖(10～15g)，并進行常規(guī)的消毒處理，攤晾于陰涼處，備用。試驗于2018年3月27日在陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院連棟溫室大棚進行。

2)大田試驗。2018年3月10日挑選大小均一的花魔芋根狀莖(50～100g)，并進行常規(guī)的消毒處理，攤晾于陰涼處，備用。試驗于2018 年 3月22日在陜西省安康市石泉縣云霧山鎮(zhèn)官田村(海拔850m)進行。供試地塊較平坦，排灌方便，光照和通風(fēng)性良好，土壤質(zhì)地為砂壤土。

1.2 試驗設(shè)計

1)盆栽試驗。采用21cm×21cm的圓柱形塑料營養(yǎng)缽進行生石灰土壤處理盆栽試驗。每盆盛裝過5mm篩的風(fēng)干土3.5kg，用腐熟的農(nóng)家肥和硫酸鉀復(fù)合肥做底肥，按土肥比3∶2的比例混勻。在播種前按量施入生石灰，與土混合均勻。試驗設(shè)置5個處理，生石灰施用量分別為0kg/株(A1)、0.01kg/株(A2)、0.02kg/株(A3)、0.04kg/株(A4)和0.08kg/株(A5)。每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)30株。

2)大田試驗。試驗設(shè)置5個處理，生石灰施用量分別為：0kg/hm2(B1)、600kg/hm2(B2)、1200kg/hm2(B3)、2400kg/hm2(B4)和 4800kg/hm2(B5)。每個處理3個重復(fù)，各重復(fù)內(nèi)處理隨機排列(小區(qū)面積3m×3m)。魔芋播種株行距25cm×50cm，雙行起壟1.2m，壟高20cm，魔芋與玉米播種行數(shù)之比為1∶1。

1.3 測定項目及方法

先后調(diào)查盆栽及大田試驗不同處理下魔芋植株的出苗率、農(nóng)藝性狀、不同時期魔芋軟腐病的發(fā)病率、土壤pH、土壤養(yǎng)分含量(魔芋播前土壤取樣：各處理生石灰均勻拌土2周后播種魔芋)、魔芋葡甘聚糖含量、魔芋產(chǎn)量等項目。出苗率、發(fā)病率需要調(diào)查全部植株，其他指標(biāo)測定時按每個處理對角線五點取樣的方式進行。通過處理間的對比及盆栽試驗與大田試驗的比較，探索生石灰土壤處理對魔芋出苗率、農(nóng)藝性狀、軟腐病發(fā)病率、土壤pH等的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 生石灰施用量對魔芋出苗率的影響

圖1結(jié)果表明，在盆栽試驗中，施入生石灰可適當(dāng)提高花魔芋出苗率，其中處理A3和A5出苗率達(dá)100%，較空白對照(A1)提高6.67%，但處理間差異不顯著；在大田試驗中，處理B3的花魔芋出苗率最高，達(dá)94.87%，但各處理間差異不顯著。

2.2 生石灰施用量對魔芋植株農(nóng)藝性狀的影響

表1結(jié)果表明，在盆栽試驗中，施入生石灰對魔芋的農(nóng)藝性狀影響不大，各處理間差異不顯著；在大田試驗中，撒施生石灰能在一定程度上增加魔芋植株的株高、葉柄長、柄莖、葉幅、裂葉寬、裂葉長，但各處理較空白處理(B1)而言差異并不顯著。

表1 不同生石灰施用量下魔芋植株的農(nóng)藝性狀

2.3 生石灰施用量對魔芋軟腐病發(fā)病率的影響

1)盆栽試驗。由表2可見，從種球莖衰減期到球莖成熟休眠期，不同處理的軟腐病發(fā)病率整體呈上升或穩(wěn)定趨勢。隨著生石灰施用量的增加，軟腐病累計發(fā)病率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(見圖2)，其中處理A4(0.04kg/株)軟腐病累計發(fā)病率最低，達(dá)3.23%，與其他處理相比差異顯著。

表2 盆栽試驗不同生石灰施用量下魔芋軟腐病的發(fā)病率

以生石灰施用量為自變量、軟腐病累計發(fā)病率為因變量，探討生石灰施用量(x)與魔芋軟腐病累計發(fā)病率(y)的關(guān)系。通過擬合可得回歸方程為：

y= 5087.7x2-458.41x+13.477

方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=183.227>F0.05(4,10)=3.71，P=0.0001<0.05，表明該方程達(dá)到顯著水平，R2=0.9981，說明模型符合要求(見圖2)。經(jīng)計算，當(dāng)盆栽試驗生石灰施用量為0.0451kg/株時，魔芋軟腐病累計發(fā)病率最低，為3.15%。

2)大田試驗。由表3可見，隨著魔芋生育期的延長，不同處理的軟腐病發(fā)病率整體呈上升趨勢。隨著生石灰施用量的增加，魔芋軟腐病累計發(fā)病率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(見圖3)，其中處理B3(1200kg/hm2)和處理B4軟腐病累計發(fā)病率最低，分別達(dá)22.97%和21.32%，較其他處理而言差異顯著。

表3 大田試驗不同生石灰施用量下魔芋軟腐病的發(fā)病率

通過擬合可得回歸方程為：

y=0.000004x2-0.0201x+ 43.306

方差分析結(jié)果顯示，F(xiàn)=252.823>F0.05(4,10)=3.71，P=0.0001<0.05，表明該方程達(dá)到顯著水平，R2=0.9804，說明模型符合要求(見圖3)。經(jīng)計算，當(dāng)大田試驗生石灰施用量為2265.00kg/hm2時，魔芋軟腐病累計發(fā)病率最低，為20.51%。

2.4 不同時期不同生石灰施用量對魔芋地塊土壤pH的影響

1)盆栽試驗。由圖4可見，從種球莖衰減期到球莖成熟休眠期，不同處理下的土壤pH呈輕微波動趨勢。處理A1(即盆栽試驗原土)土壤pH平均為6.16，為偏酸性土壤；在此基礎(chǔ)上，隨著生石灰施用量的增加，土壤pH升高；處理A5土壤平均pH最高，達(dá)7.50，較其他處理而言差異顯著。

2)大田試驗。由圖5可見，從種球莖衰減期到球莖成熟休眠期，大田試驗不同處理下的土壤pH也呈輕微波動趨勢。處理B1(即盆栽試驗原土)土壤pH平均為7.16，為中性偏堿土壤；在此基礎(chǔ)上，隨著生石灰施用量的增加，土壤pH升高；處理A5土壤平均pH最高，達(dá)7.70，較其他處理而言差異顯著。但整體來看，大田試驗隨著生石灰施用量的遞增，土壤pH的增幅較小，這跟大田試驗自身的局限性有關(guān)。

2.5 生石灰施用量對魔芋地塊土壤養(yǎng)分的影響

1)盆栽試驗。由表4可見，在盆栽試驗中，魔芋播種前施用不同量的生石灰后土壤中速效磷、速效鉀、銨態(tài)氮、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比未施用生石灰的土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)高。隨著生石灰施用量的增加，速效磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈無規(guī)律波動趨勢；速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且在處理A3處達(dá)到最大值，較其他處理差異顯著；銨態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體持平，浮動較小；有機質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先升高后降低再升高的趨勢，各處理間差異顯著。且經(jīng)過魔芋整個生育期的養(yǎng)分吸收，速效磷、銨態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)下降趨勢，而速效鉀、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與播種前整體持平。推測出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因是由于盆栽試驗播種前，土壤已均勻拌農(nóng)家肥和硫酸鉀復(fù)合肥所致。

表4 盆栽試驗播種前與收獲后不同生石灰施用量下魔芋地塊土壤的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2)大田試驗。由表5可知，在大田試驗中，魔芋播種前施用不同量的生石灰后土壤中速效磷、速效鉀、銨態(tài)氮、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比未施用生石灰的土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)高。隨著生石灰施用量的增加，速效磷和銨態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈先上升后下降的趨勢，且在處理B3處達(dá)到最大值；有機質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也呈先上升后下降的趨勢，在處理B4處達(dá)到最大值，較其他處理差異顯著；速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢。且經(jīng)過魔芋整個生育期的養(yǎng)分吸收，速效磷、銨態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)下降趨勢，而速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較播種前整體持平，有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較播種前有所升高。有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所升高可能是由于魔芋生長后期大田不除草、田間積累較多枯枝落葉所致。

表5 大田試驗播種前與收獲前不同生石灰施用量下魔芋地塊土壤的養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.6 生石灰施用量對魔芋葡甘聚糖和球莖產(chǎn)量的影響

1)盆栽試驗。由表6可知，在盆栽試驗中，生石灰施用量對魔芋品質(zhì)有一定影響，但較空白對照(A1)而言差異不顯著；處理A3和處理A4對魔芋球莖產(chǎn)量有一定影響，較空白對照(A1)而言差異顯著，分別增產(chǎn)28.58%和25.79%。

2)大田試驗。由表6可知，在大田試驗中，生石灰的施用對魔芋品質(zhì)有一定影響，不同生石灰施用量對魔芋品質(zhì)的影響不同，其中處理B5葡甘聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)39.84%，較空白對照(B1)而言差異顯著；生石灰的施用對魔芋球莖產(chǎn)量的增加有一定作用，且隨著生石灰施用量的增加，增產(chǎn)效果遞增，其中處理B5對魔芋增產(chǎn)效果最佳，較空白對照(B1)而言增產(chǎn)146.40%。

表6 不同生石灰施用量下魔芋的葡甘聚糖和球莖產(chǎn)量

3 討論與結(jié)論

目前，關(guān)于生石灰調(diào)控作物生長的研究多應(yīng)用于烤煙、大豆以及水稻中[3～8]。金遼等[9]報道施用生石灰對烤煙農(nóng)藝性狀、煙葉病蟲害、經(jīng)濟性狀以及烤煙品質(zhì)均有一定改良作用。李兆林[7]研究表明，在酸性較強的上壤上種植大豆，配施一定量的生石灰對提高土壤肥力和增加產(chǎn)量有良好的促進作用。崔曉玉等[10]指出,施用一定量的生石灰能降低土壤和稻米中的鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)。但是，施用生石灰對于魔芋生長的影響研究至今未見報道。諸多學(xué)者提及，在魔芋種植過程中利用生石灰拌種[11,12]或者施用一定量的生石灰進行土壤消毒[13～15]有助于魔芋健康高產(chǎn)，但具體用量及其影響并未深入研究。

以安康、漢中為代表的陜南地區(qū)土壤平均pH 在6.5～7.0之間[16,17]，安康地區(qū)林下魔芋土壤pH在6.72～7.0范圍內(nèi)[18]，均屬于偏酸性土壤。盧美歡等[19]分離了陜南地區(qū)的6株軟腐病病原菌，其最適生長溫度為30℃，最佳pH為7.0。因此，陜南地區(qū)的土壤pH是有利于魔芋軟腐病病原菌生長的。

在研究中，施用生石灰對魔芋出苗率、農(nóng)藝性狀基本沒有影響，但在降低軟腐病發(fā)病率方面效果顯著。通過擬合曲線可得出：大田種植(pH 7.16)，生石灰施用量為2265.00kg/hm2時，魔芋軟腐病發(fā)病率最低，為20.51%。此結(jié)果與陳恩發(fā)等[13]報道的在播種前用生石灰2250kg/hm2進行土壤消毒2～3d后能有效防治土傳病害的結(jié)論基本吻合，但該報道未提及土壤pH基數(shù)，故對大田種植指導(dǎo)價值不大。唐莉娜等[20]指出,生石灰的施用可改善土壤微生物環(huán)境。筆者推測生石灰施入能顯著降低魔芋軟腐病發(fā)生的原因在于：一方面撒施生石灰能夠調(diào)節(jié)土壤pH，營造一個不利于軟腐病病原菌生存的土壤環(huán)境，另一方面在于生石灰本身具有土壤消毒作用，能降低土傳病害的病原菌基數(shù)。

施用生石灰后土壤中速效磷、速效鉀、銨態(tài)氮、有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比未施用生石灰的土壤質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，但生石灰對魔芋地塊土壤養(yǎng)分、土壤微生物及土壤金屬離子的具體影響還需要進一步研究。邵憲橋等[21]指出施用生石灰后不僅能使土壤pH得到明顯升高，而且土壤耕層交換性Ca2+濃度也有所增加，適量的施用還能提高土壤中磷的有效性[22,23]。生石灰的施用也會加速有機質(zhì)的分解以及還原態(tài)氮、硫的釋放[24]。

研究結(jié)果表明，施用一定量的生石灰可以提高魔芋的葡甘聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和球莖產(chǎn)量，說明生石灰對改善魔芋品質(zhì)和提高魔芋產(chǎn)量有一定作用。宋瑞瑚等[25]研究表明施用一定量的生石灰可以達(dá)到增加產(chǎn)量、提高化肥偏生產(chǎn)力的效果。盡管如此，生石灰施用量一定要合理，且需講究方法[26]。長期大量施用石灰會造成土壤板結(jié)，引起土壤營養(yǎng)元素的平衡失調(diào)從而導(dǎo)致作物減產(chǎn)[27]。本研究中，基于大田原土壤pH基礎(chǔ)上，撒施一定量的生石灰，在調(diào)節(jié)土壤pH的同時，可減輕魔芋病害的發(fā)生、改善魔芋品質(zhì)并提高魔芋產(chǎn)量。