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      生石灰施用量對魔芋生產(chǎn)及品質(zhì)的影響

      2020-09-28 14:03:48覃劍鋒蔡陽光段龍飛
      關(guān)鍵詞:軟腐病生石灰魔芋

      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。

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