洪永忠，王世華，楊國(guó)盟，徐勝光，馬煥錦，李 宇，潘春妹，范志偉

(1.昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院/云南省高校生物炭工程研究中心，云南昆明 650214；2.云南省鎮(zhèn)雄縣雨河鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村和集體經(jīng)濟(jì)發(fā)展中心，云南鎮(zhèn)雄 657200；3.曲靖職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南曲靖 655000)

魔芋為天南星科(Araceae)魔芋屬()多年生單子葉植物，球莖中富含葡甘聚糖，在食用、藥用及保健品開發(fā)等方面有諸多應(yīng)用，并因此廣泛種植于我國(guó)秦嶺以南的山區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)魔芋規(guī)?；N植面積已逾10多萬(wàn)hm，工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值達(dá)數(shù)百億元。

由于有機(jī)肥具有增加土壤有機(jī)質(zhì)和改善土壤理化性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，因而已在魔芋等各類作物栽培中被廣泛應(yīng)用。就不同有機(jī)肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響而言，前人已有較多研究，例如陳曉萍等研究發(fā)現(xiàn)，蠶沙有機(jī)肥比羊糞有機(jī)肥提高土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量效果更好；原寒等研究的結(jié)果表明，腐熟牛糞有機(jī)肥相對(duì)于腐熟兔糞和大豆發(fā)酵有機(jī)肥提高土壤中有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀含量。但是已有研究卻少有關(guān)注不同有機(jī)肥對(duì)植株的土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀元素吸收量的影響。同時(shí)，也尚未有研究關(guān)注不同有機(jī)肥對(duì)魔芋品質(zhì)指標(biāo)即葡甘聚糖含量和黏度值的影響。

針對(duì)上述問題，本研究以花魔芋和蠶沙、雞糞和羊糞3種典型有機(jī)肥為材料，通過(guò)觀測(cè)魔芋根際土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，以及魔芋葡甘聚糖含量和產(chǎn)量，研究了蠶沙等3種典型有機(jī)肥對(duì)魔芋的土壤養(yǎng)分吸收量和魔芋品質(zhì)的影響差異，為揭示有機(jī)肥對(duì)魔芋養(yǎng)分利用和品質(zhì)形成的影響機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年在云南省昆明市呈貢區(qū)瑞雪農(nóng)草莓園(102°83′E，24°85′N，海拔1 913.8 m)進(jìn)行；試驗(yàn)地年均溫14.7 ℃，年蒸發(fā)量2 384 mm，年日照時(shí)數(shù)2 200 h，無(wú)霜期285 d，常年平均降水量為 960 mm，主要集中在6—10月；試驗(yàn)地土壤為山地紅壤，pH值為7.2，有機(jī)質(zhì)含量為3.2%，含全氮0.18%、全磷1.45 g/kg、全鉀9.31 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試魔芋品種為在云南實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的花魔芋(K.Koch)。有機(jī)肥由云南千州生物有限公司提供，其中雞糞有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量為25.5%，氮磷鉀元素含量分別為1.63%、1.54%和0.85%，羊糞有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)含量為26.0%，氮磷鉀元素含量分別為0.90%、0.50%、0.45%，蠶沙中有機(jī)質(zhì)含量為36.0%，氮磷鉀元素含量分別為2.20%、0.65%、0.30%。

試驗(yàn)設(shè)雞糞(T1)、羊糞(T2)和蠶沙(T3)有機(jī)肥3個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組布局。各處理種植密度為25 000株/hm，株行距均為50 cm×80 cm。之所以選擇以上3種典型有機(jī)肥作為試驗(yàn)材料，是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中雞糞數(shù)量較多且含大量病原物和各種寄生蟲，需考慮如何合理化利用，羊糞的有機(jī)質(zhì)含量較高，蠶沙則具有活化土壤磷鉀元素效應(yīng)。

1.3 種植管理

起壟開溝雙行播種，壟高和壟寬分別為30 cm和100 cm，溝深和溝寬分別為30 cm和50 cm。播種和收獲時(shí)間分別為2021年5月4日和12月9日。為了準(zhǔn)確探究不同有機(jī)肥是否影響魔芋對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收量，施用有機(jī)肥時(shí)遵循了各處理有機(jī)質(zhì)含量一致的原則。具體是，以5 737.50 kg/hm的有機(jī)質(zhì)施入量為基準(zhǔn)，雞糞、羊糞和蠶沙有機(jī)肥施用量分別為22 500、22 067.31、15 937.50 kg/hm，后期不再追肥。不同處理的有機(jī)肥施用量不同以及不同有機(jī)肥的氮磷鉀元素含量不一致，會(huì)導(dǎo)致不同處理的氮磷鉀元素施入量不一致，因此播種時(shí)加施尿素、過(guò)磷酸鈣和硫酸鉀等化學(xué)肥料，以保證各處理氮磷鉀元素施入量一致。采用滴灌與噴灌相結(jié)合的方式，視天氣狀況每10～15 d澆1次水；除草、病蟲害防治與種植地區(qū)生產(chǎn)實(shí)踐一致。

1.4 觀測(cè)指標(biāo)與方法

2021年12月9日收獲魔芋時(shí)，用抖根法采集每個(gè)處理的5株魔芋植株根際土壤。土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法，土壤堿解氮測(cè)定采用擴(kuò)散法，土壤有效磷測(cè)定采用NaHCO浸提-鉬銻抗比色法，土壤速效鉀測(cè)定采用乙酸銨浸提-原子吸收火焰光度計(jì)法。魔芋塊莖全氮測(cè)定采用杜氏法，全磷測(cè)定采用酸溶-鉬銻比色法，全鉀測(cè)定采用火焰光度計(jì)法法。采用NY/T 494—2010《魔芋粉》所規(guī)定的方法測(cè)定魔芋葡甘聚糖含量和黏度值。魔芋收獲時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)選取15株稱量塊莖鮮質(zhì)量，并按25 000株/hm的種植密度折合公頃產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS26.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性分析，顯著水平均為=0.05，使用Origin 2021作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)肥對(duì)魔芋根際土壤有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是指土壤中以碳、氮、氫、氧元素為主，以及少量硫、磷和金屬元素組成的有機(jī)化合物，其含量多少是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)。由圖1可知，T1、T2和T3各處理根際土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為2.70%、2.10%和1.72%，T3處理較T1處理顯著降低36.47%，T2處理較T1處理顯著降低22.31%，T2處理與T3處理無(wú)顯著差異。

2.2 不同有機(jī)肥對(duì)魔芋根際土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的影響

由圖2可知，T1、T2、T3各處理堿解氮含量分別為80.76、72.01、58.10 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著降低28.10%和19.30%，T2處理較T1處理顯著降低10.80%；T1、T2和T3各處理有效磷含量分別為4.23、3.04、2.16 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著降低48.99%和28.92%，T2處理較T1處理顯著降低28.23%；T1、T2、T3各處理土壤速效鉀含量分別為161.48、150.08、84.71 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著降低47.54%和43.04%，T1處理與T2處理差異已達(dá)邊緣顯著。

2.3 不同有機(jī)肥對(duì)魔芋球莖氮磷鉀含量的影響

由圖3可知，T1、T2、T3各處理魔芋球莖的全氮含量分別為14 300、16 433、16 866 mg/kg，T2處理和T3處理較T1處理分別顯著提高14.91%和17.95%，T2處理與T3處理無(wú)顯著差異；T1、T2、T3各處理魔芋球莖的全磷含量分別為343.08、392.36、566.54 mg/kg，T3處理較T1和T2處理分別顯著提高65.21%和44.44%，T1處理與T2處理無(wú)顯著差異；T1、T2、T3各處理魔芋球莖的全鉀含量分別為 17 726.89、18 741.08、20 480.36 mg/kg，T3處理較T1處理顯著提高15.53%，T2處理與其余處理無(wú)顯著差異。

2.4 不同有機(jī)肥對(duì)魔芋球莖葡甘聚糖含量和黏度值的影響

葡甘聚糖是魔芋球莖所含的中性高分子多糖，具有良好的吸水性、成膜性、膠凝性和保濕性等特殊生理功能，其含量高低以及其水溶膠黏度是評(píng)價(jià)魔芋品質(zhì)最重要的指標(biāo)。由圖4可知，T1、T2和T3各處理的魔芋葡甘聚糖含量分別為24.88%、31.57%和26.75%，T2處理較T1和T3處理分別顯著提高26.89%和18.02%，T3處理與T1處理無(wú)顯著差異；T1、T2、T3各處理的魔芋黏度值分別為900.67、7 505、5 657.17 mPa·s，T2處理較T1和T3處理分別顯著提高733.47%和32.70%，T3處理較T1處理顯著提高528.11%。

2.5 不同有機(jī)肥對(duì)魔芋產(chǎn)量的影響

由圖5可知，T1、T2、T3各處理魔芋產(chǎn)量分別為43 875、44 542.50、50 227.50 kg/hm，T3處理較T1和T2處理分別顯著提高14.48%和12.76%，T1處理與T2處理處理無(wú)顯著差異。

3 討論

土壤有機(jī)質(zhì)在改善土壤理化性質(zhì)、保證植物正常生長(zhǎng)方面發(fā)揮著重要作用，被稱為“土壤養(yǎng)分儲(chǔ)藏庫(kù)”。前人已對(duì)不同有機(jī)肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響進(jìn)行了研究，例如陳曉萍等發(fā)現(xiàn)，蠶沙有機(jī)肥比羊糞有機(jī)肥提高土壤有機(jī)質(zhì)含量效果更好，但是已有研究卻少有關(guān)注不同有機(jī)肥對(duì)植株的土壤有機(jī)質(zhì)吸收量的影響差異。本研究結(jié)果表明，與雞糞和羊糞有機(jī)肥相比，蠶沙有機(jī)肥處理的根際土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，由于各處理的起始有機(jī)質(zhì)含量一致，因此這一結(jié)果說(shuō)明，相對(duì)于施用雞糞和羊糞有機(jī)肥，蠶沙有機(jī)肥處理的土壤有機(jī)質(zhì)被作物更多吸收利用，即蠶沙有機(jī)肥相對(duì)雞糞和羊糞有機(jī)肥更可以提高作物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的吸收。

作物根際土壤的氮磷鉀元素含量與作物的生理代謝、生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成密切相關(guān)。不同有機(jī)肥對(duì)土壤氮磷鉀元素含量影響的研究已有較多見于報(bào)道，例如，原寒等的研究結(jié)果表明，牛糞有機(jī)肥比兔糞和大豆發(fā)酵有機(jī)肥提高土壤全氮、全磷和全鉀含量效果更佳。但是，已有研究卻少有關(guān)注不同有機(jī)肥對(duì)植株氮磷鉀吸收量的影響。本研究結(jié)果表明，與雞糞和羊糞有機(jī)肥相比，蠶沙有機(jī)肥處理的根際土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量最低，且魔芋球莖的氮磷鉀元素含量最高。由于本試驗(yàn)中，各處理氮磷鉀元素施入量一致，進(jìn)而根據(jù)上述結(jié)果可以推斷，蠶沙有機(jī)肥相對(duì)雞糞和羊糞有機(jī)肥更可促進(jìn)魔芋對(duì)土壤氮磷鉀元素的吸收。這一發(fā)現(xiàn)也被李慶榮等和吳日章等的研究結(jié)果證實(shí)，其研究發(fā)現(xiàn)蠶沙有機(jī)肥具有解磷和解鉀的菌株，有利于土壤中被固定的磷鉀元素被重新釋放利用。當(dāng)然其具體機(jī)理究竟如何仍需進(jìn)一步研究。

葡甘聚糖是魔芋地下球莖的主要成分，其優(yōu)良的理化性質(zhì)使得魔芋葡甘聚糖在食品工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、功能材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。已有研究表明，相對(duì)于不施任何肥料，施用有機(jī)肥可以顯著提高魔芋葡甘聚糖含量，但是尚未有研究報(bào)道不同有機(jī)肥對(duì)魔芋葡甘聚糖含量的影響差異。本研究結(jié)果表明，羊糞有機(jī)肥處理的魔芋葡甘聚糖含量和水溶膠黏度值顯著高于雞糞和蠶沙有機(jī)肥處理，但雞糞和蠶沙有機(jī)肥處理之間的差異則相對(duì)較小。這應(yīng)該是因?yàn)?，盡管鉀元素吸收和魔芋葡甘聚糖的形成密切相關(guān)，蠶沙有機(jī)肥處理相對(duì)雞糞和羊糞有機(jī)肥處理的鉀元素吸收量高應(yīng)該更有利于其葡甘聚糖形成，但是，由于蠶沙有機(jī)肥處理的魔芋產(chǎn)量高于雞糞和羊糞有機(jī)肥處理，導(dǎo)致其葡甘聚糖被稀釋而含量降低，因此蠶沙有機(jī)肥處理的魔芋葡甘聚糖含量反而與雞糞有機(jī)肥處理無(wú)顯著差異，甚至顯著小于羊糞有機(jī)肥處理。由于鉀肥有利于葡甘聚糖在魔芋塊莖積累，因此這種產(chǎn)量增加伴隨葡甘聚糖含量下降的情況，可以考慮通過(guò)增施鉀肥措施予以應(yīng)對(duì)。

4 結(jié)論

蠶沙有機(jī)肥相對(duì)于羊糞和雞糞有機(jī)肥可以促進(jìn)魔芋對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的吸收，并因此提高魔芋產(chǎn)量。蠶沙有機(jī)肥具有的促進(jìn)礦質(zhì)元素和有機(jī)質(zhì)吸收效應(yīng)值得進(jìn)一步關(guān)注。蠶沙有機(jī)肥對(duì)魔芋產(chǎn)量的提高會(huì)伴隨著魔芋葡甘聚糖含量和水溶膠黏度值的下降，在生產(chǎn)實(shí)踐中，可通過(guò)增施鉀肥措施予以應(yīng)對(duì)。