• ISSN 1008-505X
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化肥和生物有机肥配施对鲜食型甘薯块根产量品质及土壤肥力的影响

段文学 张海燕 解备涛 汪宝卿 张立明

引用本文:
Citation:

化肥和生物有机肥配施对鲜食型甘薯块根产量品质及土壤肥力的影响

    作者简介: 段文学 Email: duanwenxue2010@163.com;
    通讯作者: 张海燕, E-mail:zhang_haiyan02@163.com
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目 (2020YFD1000800, 2020YFD1000804);山东省薯类产业技术体系 (SDAIT-16-09);国家现代农业产业技术体系建设专项 (CARS-10-B08);泰山产业领军人才工程专项经费资助 (LJNY202002, LJNY202113)。

Effects of chemical and bio-organic fertilizers on tuber root yield, quality, and soil fertility of edible sweet potato

    Corresponding author: ZHANG Hai-yan, E-mail:zhang_haiyan02@163.com ;
  • 摘要:   【目的】  研究比较生物有机肥和化肥对鲜食型甘薯干物质积累、产量品质及土壤肥力的影响,为鲜食型甘薯的优质高效生产提供施肥技术支撑。  【方法】  2018和2019年,以鲜食型主栽品种济薯26为供试品种,在山东济南丘陵区进行了2年定位田间试验。设置不施肥(对照)、单施化肥、单施生物有机肥和化肥生物有机肥配施处理。在移栽后50、100和150天,取样分析了植株干物质积累分配。成熟期,调查分析块根产量及品质,以及0—20 cm土壤肥力指标。  【结果】  单施化肥在2018年提高甘薯植株栽后茎叶干物质积累的效果显著高于对照,2019年效果不显著。与单施化肥相比,单施生物有机肥和化肥生物有机肥配合处理均显著提高了两年度移栽后150天甘薯植株干重和块根干重,块根产量以化肥配合生物有机肥最高,单施生物有机肥次之,均显著高于单施化肥。与单施化肥相比,单施生物有机肥可显著提高两年度土壤脱氢酶和蔗糖酶活性,显著提高第二年度土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,土壤有效磷、有效钾和有机质含量提高,促进干物质向块根分配,显著提高了第二年度块根还原糖、可溶性糖和维生素C含量。与施用生物有机肥相比,化肥生物有机肥配施显著提高了两年度移栽后100和150天植株干重和块根干重,显著提高第二年度土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性,提高土壤碱解氮和速效磷含量,还原糖和可溶性糖含量无显著变化,但显著增加类胡萝卜素和维生素C含量。相关分析表明,块根品质指标与土壤有机质、速效磷和有效钾含量显著正相关,与土壤酶活性亦有显著正相关关系。  【结论】  连续进行化肥与生物有机肥配施,可显著提高土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性,增加土壤碱解氮和速效磷含量,促进甘薯植株和块根干物质的持续积累,获得高产,同时保持较高的块根糖含量和维生素C含量,是提高鲜食型甘薯产量和品质的有效措施。
  • 图 1  不同处理不同时期茎叶、块根和植株干物质积累量

    Figure 1.  Dry matter accumulation in the shoot, tuber, and whole sweet potato plants under different treatments

    图 2  不同处理栽后50 (a)、100 (b)和150天(c)各器官干物质分配比例

    Figure 2.  Dry matter distribution ratio in different organs under different treatments at 50 (a), 100 (b) and 150 days after planting (c).

    图 3  不同处理收获期0—20 cm土层土壤酶活性

    Figure 3.  Soil enzyme activities in 0–20 cm soil layer at harvest under different treatments

    表 1  不同处理收获期0—20 cm土层养分含量

    Table 1.  Nutrient content in 0–20 cm soil layer at harvest under different treatments

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    碱解氮
    Alkali-hydrolysable N
    (mg/kg)
    速效磷
    Available P
    (mg/kg)
    速效钾
    Available K
    (mg/kg)
    有机质
    Organic matter
    (g/kg)
    2018CK50.36 c14.19 b70.65 b8.62 b
    T153.94 bc16.05 b77.14 a8.92 b
    T256.75 ab19.84 a80.88 a9.52 a
    T360.22 a21.45 a80.52 a9.94 a
    2019CK47.65 c12.97 d67.55 c8.41 c
    T154.70 b16.79 c78.78 b9.18 b
    T258.41 b20.31 b84.38 a10.26 a
    T363.31 a23.96 a86.94 a10.18 a
    处理 Treatment********
    年份 Yearnsnsnsns
    处理×年份Treatment×Yearnsns*ns
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一年度处理间差异显著 Values followed with different small letters are significantly different among treatments (P < 0.05). *—P < 0.05, **—P < 0.01, ns—差异不显著 non-significance different.
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    表 2  不同处理单株结薯数、单株薯重和块根产量

    Table 2.  Tuber number, weight, and yield per plant at harvest under different treatments

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    单株结薯数
    Tuber number
    per plant
    单株薯重
    Tuber weight
    (g/plant)
    块根产量
    Root yield
    (kg/hm2)
    2018CK3.09 c663.78 d36073.10 d
    T13.19 c722.43 c39260.61 c
    T23.63 b824.98 b44833.56 b
    T33.86 a935.90 a50861.37 a
    2019CK3.40 b659.56 c35843.93 c
    T13.54 b698.28 c37948.11 c
    T24.04 a850.03 b46194.68 b
    T34.27 a958.96 a52114.84 a
    处理 Treatment******
    年份 Year*nsns
    处理×年份Treatment×Yearnsnsns
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一年度处理间差异显著 Values followed with different small letters are significantly different (P < 0.05). *—P < 0.05, **—P< 0.01, ns—差异不显著 non-significance different.
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    表 3  不同处理块根品质指标含量

    Table 3.  Index of quality in tuberous roots under different treatments

    年份
    Year
    处理
    Treatment
    原果胶
    Protopectin
    (mg/g, FW)
    可溶性果胶
    Sol. pectin
    (mg/g, DW)
    还原糖
    Red. sugar
    (mg/g, FW)
    可溶性糖
    Sol. sugar
    (mg/g, FW)
    类胡萝卜素
    Carotenoid
    (μg/g, FW)
    黄酮
    Flavonoid
    (mg/g, DW)
    VC
    (μg/g, FW)
    Fe
    (mg/kg)
    Zn
    (mg/kg)
    2018CK134.05 ab41.30 b45.75 b64.40 a10.63 c1.32 b93.89 c59.49 c7.79 b
    T1124.67 b63.04 a44.68 b63.68 a11.51 bc0.98 c80.57 c104.73 a7.29 b
    T2134.91 ab60.42 a49.74 a65.50 a12.06 ab1.16 bc118.36 b103.18 ab10.36 a
    T3140.57 a65.64 a46.71 b63.60 a13.24 a1.67 a149.98 a95.45 b9.49 a
    2019CK130.04 bc41.98 c49.59 b65.90 b10.17 c1.41 b100.06 c65.33 b8.20 b
    T1127.18 c65.65 a49.44 b64.06 b12.04 b0.99 c94.83 c110.33 a8.37 b
    T2145.55 ab54.50 b55.89 a73.10 a12.33 b1.40 b126.65 b112.60 a10.27 a
    T3154.29 a68.41 a55.31 a71.41 a13.77 a1.75 a163.81 a109.57 a11.19 a
    处理 Treatment******************
    年份 Yearnsns**ns****
    处理×年份 Treatment×Yearnsns****nsnsnsns**
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一年度处理间差异显著 Values followed with different small letters are significantly different (P < 0.05). *—P < 0.05, **—P < 0.01, ns—差异不显著 non-significance different.
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    表 4  块根品质指标与土壤养分和酶活性的相关系数

    Table 4.  Correlation coefficient of quality indexes in tuberous roots with soil nutrition and enzyme activities

    碱解氮
    Alkali-hydrolysable N
    速效磷
    Available P
    速效钾
    Available K
    有机质
    Organic matter
    脱氢酶
    Dehydrogenase
    activity
    脲酶
    Urease
    activity
    碱性磷酸酶
    Alkaline phosphatase
    activity
    蔗糖酶
    Sucrase
    activity
    原果胶
    Protopectin
    0.600.66*0.450.59**0.67**0.55*0.59**0.63**
    可溶性果胶
    Sol. pectin
    0.79*0.65*0.75*0.410.570.76**0.580.52
    还原糖
    Red. sugar
    0.490.430.520.57**0.520.510.69*0.66*
    可溶性糖
    Sol. sugar
    0.420.390.510.56**0.560.440.590.66*
    类胡萝卜素
    Carotenoid
    0.78*0.85**0.85**0.79**0.83**0.89**0.81**0.69**
    黄酮
    Flavonoid
    0.480.530.280.410.60*0.410.590.51
    VC0.74*0.79*0.67*0.75**0.86**0.70**0.81**0.73**
    Fe0.70*0.81*0.75*0.78**0.81**0.77**0.84**0.72**
    Zn0.340.63*0.77*0.71**0.490.74**0.64*0.57*
    注(Note):*—P < 0.05, **—P < 0.01.
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  • 收稿日期:  2021-04-16

化肥和生物有机肥配施对鲜食型甘薯块根产量品质及土壤肥力的影响

    作者简介:段文学 Email: duanwenxue2010@163.com
    通讯作者: 张海燕, zhang_haiyan02@163.com
  • 1. 山东省农业科学院作物研究所/农业农村部黄淮海薯类科学观测实验站, 山东济南250100
  • 2. 山东省特色作物工程实验室, 山东济南250100
  • 3. 山东省农业科学院, 山东济南 250100
  • 基金项目: 国家重点研发计划项目 (2020YFD1000800, 2020YFD1000804);山东省薯类产业技术体系 (SDAIT-16-09);国家现代农业产业技术体系建设专项 (CARS-10-B08);泰山产业领军人才工程专项经费资助 (LJNY202002, LJNY202113)。
  • 摘要:   【目的】  研究比较生物有机肥和化肥对鲜食型甘薯干物质积累、产量品质及土壤肥力的影响,为鲜食型甘薯的优质高效生产提供施肥技术支撑。  【方法】  2018和2019年,以鲜食型主栽品种济薯26为供试品种,在山东济南丘陵区进行了2年定位田间试验。设置不施肥(对照)、单施化肥、单施生物有机肥和化肥生物有机肥配施处理。在移栽后50、100和150天,取样分析了植株干物质积累分配。成熟期,调查分析块根产量及品质,以及0—20 cm土壤肥力指标。  【结果】  单施化肥在2018年提高甘薯植株栽后茎叶干物质积累的效果显著高于对照,2019年效果不显著。与单施化肥相比,单施生物有机肥和化肥生物有机肥配合处理均显著提高了两年度移栽后150天甘薯植株干重和块根干重,块根产量以化肥配合生物有机肥最高,单施生物有机肥次之,均显著高于单施化肥。与单施化肥相比,单施生物有机肥可显著提高两年度土壤脱氢酶和蔗糖酶活性,显著提高第二年度土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,土壤有效磷、有效钾和有机质含量提高,促进干物质向块根分配,显著提高了第二年度块根还原糖、可溶性糖和维生素C含量。与施用生物有机肥相比,化肥生物有机肥配施显著提高了两年度移栽后100和150天植株干重和块根干重,显著提高第二年度土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性,提高土壤碱解氮和速效磷含量,还原糖和可溶性糖含量无显著变化,但显著增加类胡萝卜素和维生素C含量。相关分析表明,块根品质指标与土壤有机质、速效磷和有效钾含量显著正相关,与土壤酶活性亦有显著正相关关系。  【结论】  连续进行化肥与生物有机肥配施,可显著提高土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性,增加土壤碱解氮和速效磷含量,促进甘薯植株和块根干物质的持续积累,获得高产,同时保持较高的块根糖含量和维生素C含量,是提高鲜食型甘薯产量和品质的有效措施。

    English Abstract

    • 我国是甘薯生产大国,甘薯种植面积和产量均居世界首位。甘薯薯块中含有丰富的食用纤维、维生素和矿物质,近年来,随着人们保健意识的提高,食用型甘薯的消费比例呈增加趋势。有研究表明,氮磷钾缺乏可显著降低甘薯茎叶和总生物量,氮钾缺乏可显著降低根系生物量[1]。我国甘薯主要种植在丘陵山地,土壤肥力较低,为了追求产量,农民在种植中往往加大化肥投入,加之“重氮肥、轻钾肥”,不利于甘薯的稳产和品质的提高。施用有机肥可增加土壤有机质,改善土壤理化性质,提高作物产量。研究表明,施用有机肥能增加连作甘薯田土壤微生物多样性和有机质含量,丰富土壤养分[2]。在碱性土壤长期小麦–甘薯轮作体系下,增施有机肥显著改变土壤固氮菌群落结构,增加土壤有机质含量[3]。Laribi等[4]发现,施用有机肥能提高甘薯块根粗蛋白和中性洗涤纤维含量。有机肥和化肥配施可显著提高甘薯叶片叶绿素含量和光合速率,但对产量的增产效应因品种和土质等不同而存在差异[5-6]。生物有机肥是有益微生物与有机肥结合而成的微生物有机肥料,其在蔬菜作物上研究较多,而对于生物有机肥与化肥平衡施用对鲜食型甘薯产量和品质的影响缺乏系统研究。本研究在北方薯区丘陵地条件下,采用鲜食型主栽品种济薯26,研究生物有机肥和氮磷钾化肥平衡配施对其干物质积累、产量品质及土壤肥力的影响,以期为鲜食型甘薯合理肥料运筹和提质增效提供理论依据和技术支撑。

      • 试验于2018—2019年度在山东省济南市平阴县大寨村大田进行,试验地为轻壤土,0—20 cm耕层土壤含有机质10.1 g/kg、碱解氮53.8 mg/kg、速效磷14.2 mg/kg、速效钾123.8 mg/kg。供试品种为济薯26,该品种叶片心形,顶叶黄绿色带紫边,成年叶绿色,叶脉紫色,茎蔓较细,长度中等,薯块纺锤形,薯皮红色,薯肉黄色,结薯集中薯块整齐,大中薯率较高,适合在山东及黄淮薯区丘陵和平原旱薄地种植。

        试验设置4个处理:即不施肥 (CK)、单施化肥 (T1)、单施生物有机肥 (T2) 和化肥生物有机肥配施 (T3),供试化肥为尿素 (含N 46%)、重过磷酸钙 (含P2O5 46%) 和硫酸钾 (含K2O 50%),施用量分别为纯N 75 kg/hm2,P2O5 75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2。生物有机肥由邹平新荣春肥料有限公司提供,有机质≥70%,含解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌,有效活菌数≥10亿/g,施用量为2250 kg/hm2。化肥与生物有机肥均为一次性基施。采用随机区组设计,每个小区面积为64 m2 (6.4 m×10 m),3次重复。2018年红薯栽植日期为5月15日,收获日期为10月20日,2019年栽植日期为5月17日,收获日期为10月23日,栽植密度为5.43万株/hm2

      • 分别于栽插后50、100和150天取样,选取生长较为一致的植株5株,按地上部茎叶和地下部块根分别称取鲜重,地上部按茎、叶片、叶柄等器官分样,地下部留取块根,将样品杀青后70℃烘干至恒重,称量各器官干重并计算各器官干重分配比例[7]。收获时将测产区内的块根全部挖出,记录并计算平均单株结薯数、单株薯重和鲜薯产量,并留取块根干样和鲜样用于测定块根品质指标。

        甘薯收获后,每小区随机选取10个取样点,采集0—20 cm土层的混合土样,风干、混匀后,用于土壤养分分析。采用浓硫酸–重铬酸钾外加热法测定土壤有机质含量,碱解扩散法测定碱解氮含量,钼锑抗比色法测定有效磷含量,醋酸铵浸提火焰光度法测定速效钾含量[8]。采用苯酚钠–次氯酸钠比色法测定脲酶活性,采用TTC分光光度法测定脱氢酶活性,采用磷酸苯二钠比色法测定碱性磷酸酶活性,采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性[9-11]

        取甘薯块根样品,利用凯氏定氮法测定全氮含量,乘以6.25计算粗蛋白含量[12]。采用咔唑比色法测定果胶含量[13]。还原糖含量采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定,可溶性糖含量和淀粉含量采用蒽酮比色法测定[14];在碱性条件下,酚类物质将钨钼酸还原,产生蓝色化合物,通过测760 nm处的吸光值来测定总酚含量[15]。在碱性亚硝酸盐溶液中,类黄酮与铝离子形成在510 nm处有特征吸收峰的红色络合物,通过测定样品提取液在510 nm处的吸光值,计算样品类黄酮含量[16]。通过混合有机溶剂萃取,将类胡萝卜素与非类胡萝卜素成分分离,测定448 nm处的吸收值计算类胡萝卜素含量[17]。采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定维生素C含量[18]。采用硝酸消解,ICP-AES测定铁含量和锌含量[19]

      • 采用Microsoft Excel 2010处理数据、绘制表格,DPS v8.01软件进行统计分析和差异显著性检验 (新复极差法)。

      • 图1可见,2018年栽后100天单施化肥(T1)处理茎叶干重最高,栽后150天则以T1和单施生物有机肥(T2)处理较高。2019年度栽后50和100天施肥处理间茎叶干重无显著差异,栽后150天以T1处理最高。

        图  1  不同处理不同时期茎叶、块根和植株干物质积累量

        Figure 1.  Dry matter accumulation in the shoot, tuber, and whole sweet potato plants under different treatments

        两年结果都表明,T1提高甘薯茎叶干物质积累量的效果好于T2或T3 (化肥生物有机肥配施),但是各时期块根干重均以T3处理最高,T2次之。2018年T1处理栽后150天块根干重显著高于CK,而2019年二者无显著差异。2018年栽后100天T3处理植株干重与T1无显著差异,但显著高于T2处理,2019年为T3处理植株干重显著高于T1和T2。表明连续单施化肥并未提高块根干重,而施用生物有机肥可持续提高各时期块根干重,特别是化肥生物有机肥配施。

      • 图2可见,与T1处理相比,两年度试验T2和T3处理栽后100天叶片和叶柄干物质分配比例和栽后150天茎和叶柄干物质分配比例均显著降低,且第二年度二者栽后100天茎和栽后150天叶片干物质分配比例显著降低。表明与单施化肥相比,随年份增加,单施有机肥或化肥有机肥配施更有利于降低生长中后期茎叶干物质分配比例。两年度T3处理栽后100和150天块根干物质分配比例均显著高于T1处理,第二年度T2处理栽后150天块根干物质分配比例显著高于T1处理。表明与单施化肥相比,单施有机肥有利于促进第二年度生长后期块根干物质积累,而化肥有机肥配施则有利于提高两年度生长中后期块根干物质分配比例。

        图  2  不同处理栽后50 (a)、100 (b)和150天(c)各器官干物质分配比例

        Figure 2.  Dry matter distribution ratio in different organs under different treatments at 50 (a), 100 (b) and 150 days after planting (c).

      • 表1可见,第二年度各施肥处理0—20 cm土层各养分指标含量均显著提高,表明施肥可提高第二年度收获期耕层养分。两年度T3处理土壤碱解氮含量均显著高于T1处理,且第二年度T3处理最高。第一年度T2和T3处理土壤速效磷均显著高于其它处理,第二年度以T3处理最高,T2处理次之。两年度T2和T3处理土壤有机质含量均显著高于其它处理。表明与单施化肥相比,单施有机肥或化肥有机肥配施可提高两年度土壤速效磷和有机质含量,化肥有机肥配施对提升第二年度土壤碱解氮和速效磷含量效果最优。施肥对土壤速效钾含量影响受年份影响,单施有机肥或化肥有机肥配施有利于提高第二年度土壤速效钾含量。各养分指标含量在年份间则无显著差异。

        表 1  不同处理收获期0—20 cm土层养分含量

        Table 1.  Nutrient content in 0–20 cm soil layer at harvest under different treatments

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        碱解氮
        Alkali-hydrolysable N
        (mg/kg)
        速效磷
        Available P
        (mg/kg)
        速效钾
        Available K
        (mg/kg)
        有机质
        Organic matter
        (g/kg)
        2018CK50.36 c14.19 b70.65 b8.62 b
        T153.94 bc16.05 b77.14 a8.92 b
        T256.75 ab19.84 a80.88 a9.52 a
        T360.22 a21.45 a80.52 a9.94 a
        2019CK47.65 c12.97 d67.55 c8.41 c
        T154.70 b16.79 c78.78 b9.18 b
        T258.41 b20.31 b84.38 a10.26 a
        T363.31 a23.96 a86.94 a10.18 a
        处理 Treatment********
        年份 Yearnsnsnsns
        处理×年份Treatment×Yearnsns*ns
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一年度处理间差异显著 Values followed with different small letters are significantly different among treatments (P < 0.05). *—P < 0.05, **—P < 0.01, ns—差异不显著 non-significance different.
      • 图3可见,两年度T2和T3处理土壤脱氢酶和蔗糖酶活性显著高于其它处理,第二年度T3处理土壤脱氢酶活性最高。施肥处理对土壤脲酶活性的影响存在年份间差异,第一年度施肥处理间土壤脲酶活性无显著差异,第二年度为T2和T3处理高于其它处理。两年度T3处理土壤碱性磷酸酶活性显著高于CK和T1处理,且第二年度T3处理最高,T2处理次之。表明单施有机肥或化肥有机肥配施有利于提高两年度土壤脱氢酶和蔗糖酶活性,提高第二年度土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,随年份增加,化肥有机肥配施可保持最高的土壤脱氢酶和碱性磷酸酶活性。

        图  3  不同处理收获期0—20 cm土层土壤酶活性

        Figure 3.  Soil enzyme activities in 0–20 cm soil layer at harvest under different treatments

      • 表2可见,第一年度T3处理单株结薯数最高,T2处理次之,第二年度为T2和T3处理显著高于其它处理。单株结薯数在年际间差异显著,第二年度单株结薯数显著提高。两年度T3处理单株薯重最高,其次为T2处理,第一年度T1处理单株薯重显著高于CK处理,第二年度二者则无显著差异。各处理年度间产量变化趋势与单株薯重较为一致,且年际间无显著差异。表明与单施化肥相比,单施有机肥或化肥有机肥配施有利于提高单株结薯数、单株薯重和产量,单施化肥在第二年度则无显著增产效果,化肥有机肥配施增产效果最优。

        表 2  不同处理单株结薯数、单株薯重和块根产量

        Table 2.  Tuber number, weight, and yield per plant at harvest under different treatments

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        单株结薯数
        Tuber number
        per plant
        单株薯重
        Tuber weight
        (g/plant)
        块根产量
        Root yield
        (kg/hm2)
        2018CK3.09 c663.78 d36073.10 d
        T13.19 c722.43 c39260.61 c
        T23.63 b824.98 b44833.56 b
        T33.86 a935.90 a50861.37 a
        2019CK3.40 b659.56 c35843.93 c
        T13.54 b698.28 c37948.11 c
        T24.04 a850.03 b46194.68 b
        T34.27 a958.96 a52114.84 a
        处理 Treatment******
        年份 Year*nsns
        处理×年份Treatment×Yearnsnsns
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一年度处理间差异显著 Values followed with different small letters are significantly different (P < 0.05). *—P < 0.05, **—P< 0.01, ns—差异不显著 non-significance different.
      • 表3可见,两年度T3处理块根原果胶含量显著高于T1处理,第二年度T2和T3处理块根还原糖和可溶性糖含量显著高于其它处理。第一年度T3处理类胡萝卜素含量显著高于CK和T1处理,第二年度为T3处理最高。两年度T3处理块根黄酮含量显著高于其它处理,且第二年度为T2处理次之。两年度T3处理块根维生素C含量最高,其次为T2处理。两年度T2和T3处理块根锌含量显著高于其它处理。表明单施有机肥或化肥有机肥配施有利于提高第二年度块根原果胶、还原糖、可溶性糖、黄酮、维生素C和锌含量,化肥有机肥配施可进一步提高块根类胡萝卜素、黄酮和维生素C含量。品质指标的年际间差异明显,第二年度块根还原糖、可溶性糖、黄酮、维生素C和铁锌含量升高,施肥对块根还原糖和可溶性糖含量存在年际间差异,第二年度的调控效应明显。

        表 3  不同处理块根品质指标含量

        Table 3.  Index of quality in tuberous roots under different treatments

        年份
        Year
        处理
        Treatment
        原果胶
        Protopectin
        (mg/g, FW)
        可溶性果胶
        Sol. pectin
        (mg/g, DW)
        还原糖
        Red. sugar
        (mg/g, FW)
        可溶性糖
        Sol. sugar
        (mg/g, FW)
        类胡萝卜素
        Carotenoid
        (μg/g, FW)
        黄酮
        Flavonoid
        (mg/g, DW)
        VC
        (μg/g, FW)
        Fe
        (mg/kg)
        Zn
        (mg/kg)
        2018CK134.05 ab41.30 b45.75 b64.40 a10.63 c1.32 b93.89 c59.49 c7.79 b
        T1124.67 b63.04 a44.68 b63.68 a11.51 bc0.98 c80.57 c104.73 a7.29 b
        T2134.91 ab60.42 a49.74 a65.50 a12.06 ab1.16 bc118.36 b103.18 ab10.36 a
        T3140.57 a65.64 a46.71 b63.60 a13.24 a1.67 a149.98 a95.45 b9.49 a
        2019CK130.04 bc41.98 c49.59 b65.90 b10.17 c1.41 b100.06 c65.33 b8.20 b
        T1127.18 c65.65 a49.44 b64.06 b12.04 b0.99 c94.83 c110.33 a8.37 b
        T2145.55 ab54.50 b55.89 a73.10 a12.33 b1.40 b126.65 b112.60 a10.27 a
        T3154.29 a68.41 a55.31 a71.41 a13.77 a1.75 a163.81 a109.57 a11.19 a
        处理 Treatment******************
        年份 Yearnsns**ns****
        处理×年份 Treatment×Yearnsns****nsnsnsns**
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一年度处理间差异显著 Values followed with different small letters are significantly different (P < 0.05). *—P < 0.05, **—P < 0.01, ns—差异不显著 non-significance different.
      • 表4可见,土壤碱解氮、速效钾与可溶性果胶、类胡萝卜素、维生素C和铁含量呈显著正相关,速效磷与原果胶、可溶性果胶、维生素C和铁锌含量呈显著正相关,与类胡萝卜素呈极显著正相关。有机质与原果胶、还原糖、可溶性糖、类胡萝卜素、维生素C和铁锌含量均呈极显著正相关。表明土壤养分指标中碱解氮、速效磷和速效钾与块根营养指标密切相关,有机质则与块根甜度和矿质营养密切相关。土壤脱氢酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性与原果胶、类胡萝卜素、维生素C和铁含量均呈极显著正相关,土壤脲酶活性与可溶性果胶、类胡萝卜素、维生素C和铁锌含量均呈极显著正相关,土壤碱性磷酸酶和蔗糖酶活性与锌含量呈显著正相关。表明施肥可通过影响土壤酶活性影响块根营养品质。

        表 4  块根品质指标与土壤养分和酶活性的相关系数

        Table 4.  Correlation coefficient of quality indexes in tuberous roots with soil nutrition and enzyme activities

        碱解氮
        Alkali-hydrolysable N
        速效磷
        Available P
        速效钾
        Available K
        有机质
        Organic matter
        脱氢酶
        Dehydrogenase
        activity
        脲酶
        Urease
        activity
        碱性磷酸酶
        Alkaline phosphatase
        activity
        蔗糖酶
        Sucrase
        activity
        原果胶
        Protopectin
        0.600.66*0.450.59**0.67**0.55*0.59**0.63**
        可溶性果胶
        Sol. pectin
        0.79*0.65*0.75*0.410.570.76**0.580.52
        还原糖
        Red. sugar
        0.490.430.520.57**0.520.510.69*0.66*
        可溶性糖
        Sol. sugar
        0.420.390.510.56**0.560.440.590.66*
        类胡萝卜素
        Carotenoid
        0.78*0.85**0.85**0.79**0.83**0.89**0.81**0.69**
        黄酮
        Flavonoid
        0.480.530.280.410.60*0.410.590.51
        VC0.74*0.79*0.67*0.75**0.86**0.70**0.81**0.73**
        Fe0.70*0.81*0.75*0.78**0.81**0.77**0.84**0.72**
        Zn0.340.63*0.77*0.71**0.490.74**0.64*0.57*
        注(Note):*—P < 0.05, **—P < 0.01.
      • 施用生物有机肥可提高玉米田土壤碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性[20],在棉花和大豆上的研究得出了相似结论[21-22]。腐熟牛粪或生物有机肥与化肥配施均可显著提高滴灌棉田土壤碱性磷酸酶和脱氢酶的活性[23]。黄媛媛等[24]研究亦指出,生物有机肥和化肥配施可提高冬小麦土壤碱性磷酸酶和脲酶活性。前人对于化肥与生物有机肥对甘薯田土壤酶活性的影响报道较少,本研究表明,施肥可提高第二年度甘薯田土壤碱性磷酸酶和蔗糖酶活性,这与施肥能促进根系代谢,增多根系分泌物,促使微生物繁殖加快有关[25]。与单施化肥相比,单施生物有机肥或其配施化肥均有利于提高甘薯田土壤脱氢酶和蔗糖酶活性,连续施用还可提高土壤脲酶和碱性磷酸酶活性。其可能原因是:生物有机肥中增加的有机物料增加了土壤有机质,提高了土壤微生物碳源,为土壤酶提供更为丰富的反应底物,使其代谢酶活性加强[26-27];同时其含有的解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌具有改善土壤菌落结构,提高土壤酶活性的效应[28-29]。本研究还发现,施肥对土壤脲酶的影响存在年份间差异,生物有机肥对其效应在第二年度显现,可能与年份间降水或温度分布不同有关。对于土壤养分含量,前人研究认为,化肥配施有机肥有利于提高土壤有效磷、有效钾和有机质含量,不同作物的提高效果可能不同[30-32]。孙薇等[33]研究认为,施用生物有机肥可提高核桃园土壤有机质和速效磷含量,效果优于常规施肥。在马铃薯上,生物有机肥配合化肥处理可显著提高马铃薯块茎形成期的土壤速效氮、速效钾和速效磷含量[34]。本研究表明,随年份增加,施肥改善耕层土壤养分效果逐渐显现,施用生物有机肥或化肥生物有机肥配施效果优于单施化肥。单施生物有机肥可提高甘薯田土壤速效磷和有机质含量,其与化肥配施可获得最高的土壤碱解氮和速效磷含量。一方面生物有机肥本身含有有机质,化肥亦可在短时间内提供土壤速效养分,且生物有机肥所含有的解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌有利于改善土壤微生物菌群结构,提高土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,从而有助于分解和释放速效养分[29]

        Dawe等[35]和Ladha等[36]总结长期定位试验结果发现,施用推荐量化肥的水稻和小麦的产量与有机无机肥配施之间无显著差异。对撒哈拉以南非洲地区试验的分析则表明,有机无机肥配施较化肥处理的玉米增产[37],我国多个长期定位试验的统计结果亦认为有机无机肥配施较化肥处理可增加作物产量[38]。史书强等[34]研究认为,生物有机肥配施化肥可明显提高马铃薯产量。在甘薯上,施肥可显著提高植株干物质积累量,化肥平衡施肥与有机肥配施可提高叶片光合速率[6],增加干物质向地下部分配,从而促进块根膨大[39]。甘薯长期定位试验表明,施肥可显著提高块根产量,平均产量以氮磷钾配施有机肥处理最高,氮磷钾化肥处理次之,但两者差异未达显著水平[40]。王汝娟等[5]研究认为,基施有机–无机缓释肥料有利于中后期甘薯块根膨大,块根产量显著高于等无机养分处理。本研究表明,单施化肥可提高第二年度生长中后期茎叶干重,而降低块根干重,并未起到增产作用,其原因可能是化肥连续施用易造成土壤较高的氮营养,而济薯26对氮素较为敏感,在较高氮条件下易徒长,影响了生长中后期干物质向地下块根的积累[7]。有研究表明,甘薯块根产量与土壤蔗糖酶活性、有效磷和有机质含量有显著正相关关系[41]。本研究中,单施生物有机肥可起到显著增产作用,一方面与其能增加土壤有机质含量有关,另一方面,其含有的有益微生物菌有利于改善土壤微生态,提高土壤蔗糖酶活性、碱性磷酸酶活性与速效磷含量。化肥配合生物有机肥施用可进一步提高植株生长中后期干重,并保持较高的块根干物质分配比例,从而获得更高的块根干重,是其取得高产的物质基础。本研究进行了化肥与生物有机肥配施效果试验,关于化肥减量条件下配施生物有机肥对产量的调控效应需要进一步研究。

        施用有机肥或化肥有机肥合理配施可提升莲藕中维生素C含量[42]。卢精林等[43]研究认为,有机肥与氮磷钾化肥配施显著增加苹果梨果实总糖和维生素C含量,对品质的改善效果大于二者分别单施。在甘薯上,施用氮磷钾化肥后块根可溶性糖含量提高,有机无机肥配施则可进一步提高可溶性糖含量[5]。长期定位试验认为,改良甘薯品质过程中,不仅需要氮磷钾的平衡施用,也宜配施适量有机肥[39]。本研究表明,施肥有利于改善甘薯块根品质,但对甜度和矿质营养指标的改善以生物有机肥或化肥与其配施效果较好。在枸杞上施用含有解淀粉芽孢杆菌的生物有机肥可显著提高果实中糖含量[44],在猕猴桃上施用含解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌的菌肥则可显著提高其维生素C、还原糖和可溶性糖含量[45]。本研究中的生物有机肥包含菌种为解淀粉芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌,其对甘薯块根品质指标的影响前人未见报道,在施用后,生物有机肥显著提高了第二年度甘薯块根中还原糖、可溶性糖和维生素C含量,与前人研究结果较为一致。在此基础上,化肥配施生物有机肥可进一步提高块根类胡萝卜素、黄酮和维生素C含量,其可能与生物有机肥肥效持久,而化肥提高土壤速效养分相对充足稳定,保证了甘薯营养生长的正常代谢有关[46-47]。相关性分析表明,块根还原糖、可溶性糖和维生素C含量与土壤有机质密切相关,施用生物有机肥对块根品质的改善与其显著提高土壤有机质含量有关。

      • 连续进行化肥与生物有机肥配施,可显著提高土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性,增加土壤碱解氮和速效磷含量,促进甘薯植株和块根干物质的持续积累,促进干物质向根系的分配,获得高产,同时保持较高的块根糖含量和维生素C含量,是提高鲜食型甘薯产量和品质的有效措施。

    参考文献 (47)
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