孫倩倩 ,趙歡 ,呂慧峰 ,王正銀 ,蔡國學(xué) ,韓準(zhǔn)安 ,王洋
(1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,重慶,400716;2.重慶市江津區(qū)農(nóng)業(yè)局農(nóng)技中心)
目前,重慶蔬菜生產(chǎn)中普遍存在盲目偏施化肥和單一施用化學(xué)氮肥、養(yǎng)分比例失調(diào)、有機(jī)肥料用量下降等現(xiàn)象,導(dǎo)致菜園土壤酸化,嚴(yán)重影響蔬菜生長,引起蔬菜產(chǎn)量降低和品質(zhì)惡化[1~2]。國內(nèi)外大量的試驗(yàn)研究表明,合理的氮、磷、鉀與微量元素配比,適宜的氮磷鉀肥形態(tài)和用量以及科學(xué)施肥方法是保證蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)。我國農(nóng)業(yè)中以化學(xué)氮肥為主的肥料結(jié)構(gòu),往往導(dǎo)致菜農(nóng)過量施用化學(xué)氮肥,這不僅難以提高蔬菜產(chǎn)量,而且還因植株磷、鉀和中微量元素不平衡,造成營養(yǎng)品質(zhì)下降[3~5]。
芋頭[Colocasia esculenta(L.)Schott.]是重慶地區(qū)栽培歷史長、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)的一類球莖蔬菜。前人對芋頭的研究多集中在品種類型的劃分及營養(yǎng)成分的分析等方面[6~9],關(guān)于芋頭栽培理論與技術(shù)的研究,僅有少量報(bào)道[10~12],特別是針對酸性菜園土壤養(yǎng)分特征和芋頭生長發(fā)育特點(diǎn)開展的平衡施肥研究甚少。為此,根據(jù)平衡施肥原理和芋頭施肥現(xiàn)狀,選擇江津區(qū)吳灘蔬菜生產(chǎn)基地,在GPS定位系統(tǒng)采樣測定土壤系列養(yǎng)分的基礎(chǔ)上,初步確定不同養(yǎng)分組合施用方案進(jìn)行大田小區(qū)篩選試驗(yàn),研究不同養(yǎng)分組合對芋頭產(chǎn)量、品質(zhì)的影響,以期為在酸性菜園土壤上提高芋頭產(chǎn)量和改善品質(zhì)提供理論依據(jù)和施肥管理的技術(shù)措施。
供試土壤為沙溪廟組母巖發(fā)育而成的紫色土,其部分理化性狀為:pH 值 4.75,有機(jī)質(zhì)含量 7.0 g/kg,銨態(tài)氮、速效磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、鋅含量分別為3.1,6.75,32.8,1 275,272.6,64.1,248,18.5,2.6 μg/mL。供試芋頭品種為綠稈112。供試肥料為尿素(N 46%),磷酸二銨(N 10%,P2O544%),氯化鉀(K2O 60%),硼砂(B 10.5%)和石灰(CaO 65%)。
表1 田間試驗(yàn)施肥方案
田間試驗(yàn)于2003-2007年在重慶江津市吳灘鎮(zhèn)郎家村蔬菜基地進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)10個(gè)處理見表1,4次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積8 m2,每小區(qū)栽芋頭28窩,株行距30 cm×30 cm。磷、鉀、硼和鈣肥作基肥一次性施入,氮肥30%作基肥,70%作追肥,追肥分2次施入(分別占總氮肥的40%和30%)。在芋頭生長過程中,每年8月采樣測定芋頭的品質(zhì)。芋頭收獲時(shí)測產(chǎn)。植株樣品在105℃殺青,85℃下烘干制樣。測定芋頭的淀粉、氨基酸、粗蛋白、全磷、全鉀含量。并按當(dāng)?shù)厥袌銎骄召弮r(jià)格計(jì)算各處理的產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益。
土壤農(nóng)化性狀按國際農(nóng)化服務(wù)中心(ASI)的方法[13]由中國農(nóng)科院中-加合作實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。芋頭粗蛋白測定為凱氏法[16],淀粉為酸水解法[14],氨基酸為茚三酮分光光度法[15]。芋頭樣品采用濃H2SO4-H2O2消化,聯(lián)合測定全氮、全磷、全鉀[16]。產(chǎn)量差異采用新復(fù)極差法(SSR檢驗(yàn)法)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[17]。
由表2可知,2003-2007年,CK芋頭產(chǎn)量均居各年份最低位,配施鈣、硼處理(N30P15K20Ca和N30P15K20B)產(chǎn)量居各年份最高位。5 a內(nèi),各年份芋頭產(chǎn)量有一定差異。這與每年的氣候條件和采收時(shí)間不同有關(guān)。2006年芋頭產(chǎn)量與其他4 a相比偏低,這與重慶2006年夏季的旱災(zāi)有直接關(guān)系。
從多年平均值來看,在CK基礎(chǔ)上,增施氮磷鉀肥及鈣肥、硼肥,提高產(chǎn)量 24.9%~76.7%,產(chǎn)量以N30P15K20Ca>N30P15K20B>N20P15K30>N30P15K20(OPT)>N30P15K30>N30P15K10>N20P15K20>N30P20K30>N20P15K10>CK。與 CK 相比,增施氮、磷、鉀肥處理產(chǎn)量差異均達(dá)到顯著或極顯著水平。表明肥料施用對芋頭有顯著的增產(chǎn)作用。其中,以NPK組合N30P15K20配施鈣、硼處理(N30P15K20Ca和 N30P15K20B)增產(chǎn)幅度最大,分別達(dá)到76.7%和73.8%??梢姡形⒘吭剽}、硼對芋頭增產(chǎn)作用明顯。這可能與供試土壤的pH值低(4.75),速效鈣、硼含量低有關(guān)。鈣是植物體內(nèi)一些重要酶類的激活劑,鈣供應(yīng)充足時(shí)能加速有機(jī)物的運(yùn)輸,增強(qiáng)光合效率,提高植物生物量的累積。
在N20P15基礎(chǔ)上,隨鉀肥增施,產(chǎn)量增加。因?yàn)楣┰囃寥赖乃傩р浐窟h(yuǎn)低于土壤鉀含量的臨界值水平[18]。所以本試驗(yàn)中,高鉀處理肥效明顯。但是,在N30P15基礎(chǔ)上,中量K2O處理比高量K30處理的芋頭平均產(chǎn)量高,原因有待于進(jìn)一步研究。增施磷肥處理(N30P20K30)相比不增施磷肥處理(N30P15K30)平均產(chǎn)量下降9.9%,原因有待進(jìn)一步研究。CK、N20P15K30和N30P15K10處理變異系數(shù)較高,達(dá)到20%左右;其他處理變異系數(shù)較低,在9.4%~14.0%。特別是加鈣和加硼處理變異系數(shù)最低,分別是9.6%和9.4%??梢姡谟箢^生產(chǎn)中,合理配施鈣、硼肥,不僅能提高產(chǎn)量,并能保障芋頭穩(wěn)產(chǎn)。
表2 不同年份施肥的芋頭產(chǎn)量
①淀粉 淀粉含量是評價(jià)芋頭品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。2003-2005年,CK處理芋頭淀粉含量居于中位(表3)。在2006-2007年,CK處理的淀粉含量明顯低于其他施肥處理。其中,處理N30P15K20B和處理OPT的淀粉含量分別居于首位。這說明各施肥處理的肥效隨時(shí)間已經(jīng)發(fā)揮出來。因此,在平衡施肥研究中,長期定位施肥試驗(yàn)?zāi)軌蚩朔唐谑┓试囼?yàn)的各種不足,更準(zhǔn)確的反應(yīng)不同施肥處理對作物和土壤的效應(yīng)。
5 a中,各施肥處理芋頭淀粉含量的變異系數(shù)為12.0%~18.9%。其中,N30P15K20與 N30P15K20Ca 處理的變異系數(shù)最低,為12.0%,N20P15K30處理最高,為18.9%。從5 a芋頭淀粉的平均含量來看,不同施肥處理淀粉含量均值由高到低依次為:N30P15K20(OPT)> N30P15K20Ca>N30P15K30>N30P15K20B >N20P15K20>N30P20K30>N30P15K10>N20P15K10>N20P15K30>CK。與 CK處理相比,各施肥處理提高芋頭淀粉含量3.1%~9.0%。在 N20P15基礎(chǔ)上,施中量鉀肥處理淀粉含量最高;在N30P15基礎(chǔ)上,也以施中量鉀肥的處理OPT淀粉含量最高。在OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥使淀粉含量降低2.3%和 3.9%。同時(shí)增施磷、鉀肥淀粉含量降低4.1%。
②氨基酸 由表4可知,2003-2004年中,芋頭CK處理的氨基酸含量高于其他施肥處理。在后3 a(2005-2007年)中,CK處理的氨基酸含量明顯低于其他施肥處理。后2 a中,各施肥處理對芋頭氨基酸的作用較復(fù)雜,無明顯規(guī)律。
從5 a芋頭氨基酸的平均含量來看,不同施肥處理氨基酸含量均值由高到低依次為:N30P15K30>N20P15K30>N30P15K20(OPT) =N30P15K20Ca >N30P15K10>N30P20K30>N20P15K20>N20P15K10>CK>N30P15K20B。與CK相比,各施肥處理提高芋頭氨基酸含量 0.8%~25.8%(N30P15K20B 降低7.9%)。在N20P15基礎(chǔ)上,隨鉀肥增施,氨基酸含量升高;在N30P15基礎(chǔ)上,隨鉀肥增施,氨基酸含量也不斷升高。在OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥使氨基酸含量降低0和17.5%。同時(shí)增施磷、鉀肥,氨基酸含量降低5.9%。5 a中,各施肥處理芋頭氨基酸含量的變異系數(shù)在11.1%~38.2%。其中,處理 N20P15K20(OPT)的變異系數(shù)最低,為11.1%,處理 N20P15K30最高,為 38.2%。
③粗蛋白 除2004年芋頭粗蛋白含量居中,其他年份芋頭CK處理的粗蛋白含量均低于其他施肥處理。后2 a中,高鉀肥各處理對于提高芋頭粗蛋白含量效果最好(表5)。
與CK處理相比,各施肥處理提高芋頭粗蛋白含量15.2%~31.4%。從5 a芋頭粗蛋白的平均含量來看,不同施肥處理粗蛋白含量均值由高到低依次為:N30P15K30>N30P20K30>N20P15K30>N30P15K10=N30P15K20(OPT)=N30P15K20Ca>N20P15K10>N30P15K20B=N20P15K20>CK。在 N20P15基礎(chǔ)上,施高量鉀肥芋頭粗蛋白含量最高;在N30P15基礎(chǔ)上,也以施高量鉀肥粗蛋白含量最高。在OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥使粗蛋白含量降低0和8.5%。同時(shí)增施磷、鉀肥粗蛋白含量提高3.3%。5 a中,各施肥處理芋頭粗蛋白含量的變異系數(shù)在9.0%~23.8%,N20P15K10處理的變異系數(shù)最低(9.0%),N30P15K20B 處理最高(23.8%)。
表3 不同年份施肥的芋頭淀粉含量
表4 不同年份施肥的芋頭氨基酸含量
④全磷 CK處理芋頭全磷含量在5 a中含量均較低。后2 a,N30P15K20Ca與 N20P15K30處理效果較好(表6)。
5 a中,各施肥處理芋頭的變異系數(shù)在 12.4%~25.9%,CK 變異系數(shù)最低,為 12.4%,N30P15K20B 最高,為25.9%。不同施肥處理芋頭全磷含量均值由高到低依次為N20P15K30>N30P20K30=N20P15K20=N30P15K30=N30P15K20B >N30P15K20Ca >N30P15K10>N20P15K10=N30P15K20>CK。與CK相比,各施肥處理提高芋頭全磷含量 7.7%~20.9%。在 N20P15基礎(chǔ)上,隨鉀肥增施,全磷含量升高;在N30P15基礎(chǔ)上,施高量鉀肥全磷含量最高,OPT最低。在OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥使全磷含量提高3.8%和 7.6%。同時(shí)增施磷、鉀肥全磷含量提高7.6%。
⑤全鉀 CK處理芋頭全鉀含量在5 a中均較低。后2 a中,各施肥處理對芋頭全鉀含量的影響較復(fù)雜,無明顯規(guī)律(表7)。
不同年份間各施肥處理芋頭全鉀含量的變異系數(shù)在 21.1%~31.4%,OPT變異系數(shù)最低,21.1%,N30P15K10處理最高,為31.4%。5 a中芋頭全鉀的平均含量均值由高到低依次為:N30P20K30>N20P15K30>N30P15K30>N30P15K20(OPT)>N20P15K20>N30P15K20Ca=N30P15K20B >N30P15K10>N20P15K10>CK。 與 CK 相比,各施肥處理提高芋頭全鉀含量 4.7%~30.9%。在 N20P15基礎(chǔ)上,隨鉀肥增施,全鉀含量升高;在N30P15基礎(chǔ)上,隨鉀肥增施,全鉀含量也升高。在OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥使全鉀含量降低6.1%和6.1%。同時(shí)增施磷、鉀肥全鉀含量提高5.0%。
在CK基礎(chǔ)上增施氮、磷、鉀、硼、鈣肥都可使芋頭的利潤得到提高(表8)。并且芋頭利潤的高低順序與產(chǎn)量一致。其中以N30P15K20Ca處理的利潤最高,其次為N30P15K20B處理,這是因?yàn)檫@2個(gè)處理均大幅度提高了芋頭的產(chǎn)量。另外,N20P15K30處理的利潤也較高。說明鈣、硼以及鉀肥的施用通過增加芋頭的產(chǎn)量,從而提高了芋頭的利潤。
表5 不同年份施肥的芋頭粗蛋白含量
表6 不同年份施肥的芋頭全磷含量
表7 不同年份施肥的芋頭全鉀含量
表8 不同處理施肥的芋頭經(jīng)濟(jì)效益
蔬菜對養(yǎng)分的種類和形態(tài)要求嚴(yán)格,必須針對不同種類蔬菜合理施肥,才能獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)[19]。從本試驗(yàn)可以看出,各施肥處理芋頭產(chǎn)量都較CK提高了,且改善了品質(zhì)。在重慶酸性紫色土壤條件下,鈣、硼肥的施用對提高芋頭產(chǎn)量效果顯著,尤以配施鈣增幅最大,相對OPT可增產(chǎn)23.3%,并且配施鈣、硼肥產(chǎn)量的變異系數(shù)最低。表明鈣、硼肥的施用不僅能提高芋頭產(chǎn)量,并能保障穩(wěn)產(chǎn)。蔬菜對鈣素的需求量多于其他作物。據(jù)Shear(1975)的研究,由缺鈣引起的蔬菜生理病害就有15種。蔬菜施鈣肥可消除其他離子和有害物質(zhì)的毒害作用,如Ca2+與NH4+的拮抗作用,可消除植株體內(nèi)過多的NH4+毒害。因此在鈣素不足的菜園,增施鈣肥可使蔬菜產(chǎn)量提高。林葆等報(bào)道[20],施用硝酸鈣可顯著增加大白菜、番茄和芹菜產(chǎn)量,增產(chǎn)率分別為14.0%,21.1%和16.2%。與其他作物相比,尤其是根菜類和豆類蔬菜,對硼的需求量較大,比禾谷類作物要高出好幾倍。嚴(yán)重缺乏時(shí),會引起缺素癥(如芹菜的莖裂病,蕪菁和甘藍(lán)的褐腐病、蘿卜的褐心?。┒鴾p產(chǎn)。蔬菜作物中,花椰菜、蘿卜、辣椒、芹菜噴施硼肥增產(chǎn)效果比較明顯。但硼過量會影響蔬菜產(chǎn)量。趙青竹等[21]報(bào)道,施硼過量會顯著降低萵苣、辣椒、小白菜的產(chǎn)量,而且產(chǎn)量隨土壤中施加硼濃度的增加而呈負(fù)相關(guān)。本文結(jié)果與以上研究結(jié)果一致。在芋頭品質(zhì)方面,OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥對芋頭品質(zhì)無明顯改善作用,相反,與OPT處理相比,配施鈣、硼肥反而降低了芋頭的淀粉、氨基酸、粗蛋白和全鉀含量。這可能是由于產(chǎn)量增加過快,從而對品質(zhì)產(chǎn)生了稀釋效應(yīng)。
從芋頭5 a均產(chǎn)來看,低氮(N20)條件下,隨鉀肥用量的增加,產(chǎn)量也不斷增加;高氮(N30)條件下,中量鉀肥處理產(chǎn)量最高。在芋頭品質(zhì)方面,整體來看,各品質(zhì)指標(biāo)含量與施鉀量均成正比。說明合理增施鉀肥對提高重慶酸性紫色土的芋頭產(chǎn)量、品質(zhì)有明顯作用。
用SPSS軟件分別對芋頭不同處理的品質(zhì)(淀粉,氨基酸,粗蛋白,全P,全K)進(jìn)行方差分析,各品質(zhì)指標(biāo)均無顯著性差異,即芋頭的不同施肥處理間差異不顯著。這一結(jié)果與產(chǎn)量不同,因?yàn)椴煌┓侍幚黹g芋頭產(chǎn)量差異顯著。品質(zhì)指標(biāo)雖然不同施肥處理間差異不顯著,但從2003-2007年看,施肥處理芋頭的營養(yǎng)品質(zhì)(淀粉,氨基酸,粗蛋白)均逐年提高(表3~7)。礦質(zhì)品質(zhì)在5 a中,CK與其他處理相比較,含量一直最低。究其原因,可能是:①礦質(zhì)品質(zhì)對土壤肥力的響應(yīng)快于營養(yǎng)品質(zhì),具有迅速反應(yīng)的特點(diǎn)。②由于肥料的施用,芋頭的產(chǎn)量突增,品質(zhì)含量增長速度低于產(chǎn)量增長速度,從而在起初幾年,部分品質(zhì)指標(biāo)的施肥處理與CK處理相比較,反而下降。③因?yàn)槭┯没矢纳屏送寥赖睦砘再|(zhì)及微生物活性,以及化肥后效發(fā)揮出來,從而使品質(zhì)不斷提高[22]。關(guān)于這一問題還有待于進(jìn)一步探討。
在CK基礎(chǔ)上增施氮磷鉀肥及鈣肥、硼肥,芋頭的產(chǎn)量均得到顯著提高,并以N30P15K20配施鈣、硼處理(N30P15K20Ca和N30P15K20B)增產(chǎn)作用最大,變異系數(shù)最低;在中量氮肥(N20)的基礎(chǔ)上,芋頭產(chǎn)量隨鉀肥施用量的增加而提高;增施磷肥處理(N30P20K30)相比不增施磷肥處理(N30P15K30)平均產(chǎn)量下降 9.9%,原因有待進(jìn)一步研究。
芋頭品質(zhì)的不同施肥處理間差異不顯著,但是,2003-2007年,各施肥處理芋頭的各項(xiàng)品質(zhì)(淀粉,氨基酸,粗蛋白,全P,全K)均逐年提高。究其原因,可能與芋頭產(chǎn)量突增,肥料的后效以及化肥對土壤理化性質(zhì)的改善有關(guān)。從品質(zhì)的多年平均值來看,與CK相比,各施肥處理均可改善芋頭各項(xiàng)品質(zhì)。在處理OPT基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥對各品質(zhì)指標(biāo)無明顯改善,甚至出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。
增施氮、磷、鉀、硼、鈣肥都可使芋頭的利潤得到提高,并且芋頭利潤的高低順序與產(chǎn)量一致。其中以N30P15K20Ca和N30P15K20B處理的利潤最高。
綜合考慮產(chǎn)量,品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益,N30P15K20Ca為芋頭優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的最佳養(yǎng)分組合。
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