郭文琦， 李春宏， 張培通， 殷劍美， 金林， 王立， 蔣璐， 韓曉勇

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟作物研究所，江蘇 南京 210014)

江蘇省芋種植歷史悠久，常年種植面積1.333萬hm2左右，產(chǎn)品以優(yōu)質(zhì)口感而聞名，是我國優(yōu)質(zhì)芋主產(chǎn)區(qū)之一[1-3]。近年來，隨著芋產(chǎn)業(yè)的不斷升級，及芋省工化、機械化種植技術(shù)應(yīng)用，促進了主產(chǎn)區(qū)優(yōu)質(zhì)芋規(guī)?；N植不斷擴大。由于產(chǎn)區(qū)相對集中，規(guī)?；N植農(nóng)戶以流轉(zhuǎn)土地發(fā)展芋生產(chǎn)，芋田每年輪換種植難度很大，迫切需要芋抗重茬種植技術(shù)，由于優(yōu)質(zhì)芋不耐重茬，芋重茬問題成為限制該地區(qū)芋產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題。重茬種植主要導(dǎo)致芋土傳病害加重、土壤營養(yǎng)失衡以及前茬的自毒作用等，抑制芋生長發(fā)育，降低植株體內(nèi)營養(yǎng)水平，病害發(fā)生風(fēng)險增大，造成產(chǎn)量下降[4]。江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所團隊開展了芋重茬機理研究工作，集成組裝形成芋抗重茬種植技術(shù)，現(xiàn)將該技術(shù)的試驗效果總結(jié)如下，以便為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2019—2020年在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合實驗基地進行。供試土壤為馬肝土，有機質(zhì)為15. 94 g·kg-1，土壤堿解氮為98.55 mg·kg-1，有效磷為15.21 mg·kg-1，速效鉀為111.32 mg·kg-1。供試芋品種為靖江香沙芋。

1.2 處理設(shè)計

試驗分別在連作3 a、連作2 a和頭茬種植三個茬口，設(shè)置抗重茬技術(shù)管理和常規(guī)管理(對照)。小區(qū)面積60 m2，重復(fù)3次。

常規(guī)管理按優(yōu)質(zhì)芋起壟覆黑膜高效種植技術(shù)規(guī)程進行，主要措施：1)4月4日播種，種芋用1∶1的阿米西達與多菌靈500倍液浸種滅菌；2)基肥和膨大肥施用芋專用有機復(fù)混肥，用量分別為7 500和1 500 kg·hm-2；3)種植行距60 cm，株距33 cm，密度4.65萬株·hm-2。

在常規(guī)管理措施的基礎(chǔ)上，抗重茬技術(shù)管理的主要措施：1)前茬芋收獲后，將田間殘株清除干凈，種植前用100 g·m-2石灰氮土壤滅菌，控制土傳病害；2)種芋用海藻精拌種，補充苗期中微量元素；3)幼苗期沖施具有促根作用的沖施肥，促進根系生長；4)膨大期沖施海藻精，補充膨大期中微量元素。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 芋生長發(fā)育及產(chǎn)量

分別于芋發(fā)棵期(7月22日)、膨大初期(8月12日)、膨大后期(9月25日)進行生長發(fā)育調(diào)查。每個處理每次連續(xù)選取代表性芋植株5株，調(diào)查綠葉面積、植株鮮重、芋塊莖鮮重。收獲期測定各處理單株子芋數(shù)、單株子芋重、單個子芋重，計算產(chǎn)量。每次調(diào)查后將樣品105 ℃殺青，65 ℃烘干至恒重，植株樣品粉碎保存，用于測定養(yǎng)分和品質(zhì)指標(biāo)。

1.3.2 芋營養(yǎng)元素和品質(zhì)指標(biāo)

采用硝酸消解，電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)測定鈣、鐵元素含量；根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》(GB 5009.5—2016)，采用硫酸-催化劑消解，凱氏定氮法測定芋塊莖氮含量,再乘以系數(shù)6.25,為塊莖蛋白質(zhì)含量；根據(jù)《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測定》(GB 5009.5—2016)，以干樣采用碘化鉀反應(yīng)法測定淀粉含量；采用蒽酮法測定可溶性糖含量[5]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理，用SPSS11.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對芋產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

2.1.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成

由表1可見，與頭茬芋相比，常規(guī)管理連作2 a和連作3 a芋產(chǎn)量均降低，降低幅度分別達13.1%和21.1%。與芋常規(guī)管理相比，在連作3 a、連作2 a和頭茬芋應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理均使單株子芋重、單株子芋個數(shù)、子芋產(chǎn)量顯著提高；應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理以連作2 a芋產(chǎn)量提高幅度最大，為12.3%，連作3 a、頭茬分別提高6.4%和4.3%。連作2 a和連作3 a芋應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理后，子芋產(chǎn)量達到常規(guī)管理頭茬芋的97.5%和84.0%。這表明芋抗重茬技術(shù)管理應(yīng)用的增產(chǎn)效果明顯，尤其連作2 a的增產(chǎn)效果更好，重茬年限越長增產(chǎn)效應(yīng)越弱。

表1 抗重茬種植技術(shù)對芋產(chǎn)量的影響

2.1.2 品質(zhì)指標(biāo)

由表2可見，與頭茬芋相比，連作2 a和連作3 a芋塊莖中可溶性糖含量升高，淀粉含量和蛋白質(zhì)含量均降低。與芋常規(guī)管理相比，應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理使芋塊莖中可溶性糖含量和蛋白質(zhì)含量提高，淀粉含量降低。

表2 抗重茬種植技術(shù)對芋品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.2 對芋生長發(fā)育的影響

2.2.1 綠葉面積

由圖1可見，與頭茬芋相比，重茬種植芋綠葉面積降低，且重茬年限越長，降低幅度越大，發(fā)棵期、膨大初期、膨大后期綠葉面積連作2 a芋分別降低7.4%、11.0%和5.7%，連作3 a芋分別降低26.1%、22.3%和6.7%。應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理使芋綠葉面積明顯提高，連作3 a在芋發(fā)棵期、膨大初期和膨大后期分別提高4.8%、7.5%和3.8%，連作2 a分別提高15.0%、14.5%和3.8%，頭茬分別提高11.9%、10.9%和4.5%。

圖1 抗重茬種植技術(shù)對芋綠葉面積的影響

2.2.2 芋植株鮮重

由圖2可見，與頭茬芋相比，重茬種植芋植株鮮重降低，且重茬年限越長，降低幅度越大，連作2 a芋地上部鮮重在發(fā)棵期、膨大初期、膨大后期分別降低9.6%、9.1%和10.7%，膨大后期塊莖鮮重降低7.3%；連作3 a芋地上部鮮重分別降低24.3%、21.1%和16.3%，塊莖降低18.1%。應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理使芋植株鮮重提高，連作3 a芋地上部鮮重在發(fā)棵期、膨大初期、膨大后期分別提高6.2%、13.3%和2.6%，膨大后期塊莖提高9.7%；連作2 a分別提高13.4%、7.5%和10.1%，膨大后期塊莖提高6.2%；頭茬分別提高7.2%、7.8%和5.2%，膨大后期塊莖提高7.5%。

2.3 對芋養(yǎng)分吸收的影響

由圖3可見，重茬種植降低了芋植株中鈣、鐵含量，且重茬年限越長，芋植株中鈣、鐵含量越低。應(yīng)用抗重茬技術(shù)管理提高了重茬種植芋植株地上部和塊莖中的鈣、鐵含量。

圖3 抗重茬種植技術(shù)對芋鈣和鐵含量的影響

3 小結(jié)與討論

3.1 芋抗重茬種植技術(shù)對重茬芋的增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)

本團隊在借鑒其他作物抗重茬種植經(jīng)驗的基礎(chǔ)上[6-13]，應(yīng)用土壤處理、苗期促根、補充中微量元素、施用抗重茬專用肥等關(guān)鍵技術(shù)，集成了芋抗重茬種植技術(shù)。通過在連作2 a的芋田試驗應(yīng)用，芋產(chǎn)量可達到常規(guī)管理頭茬芋的97.5%，表現(xiàn)出對重茬種植芋明顯的增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)。但對不同重茬年限的芋田試驗結(jié)果卻表現(xiàn)出重茬年限越長，該技術(shù)的增產(chǎn)效應(yīng)降低，應(yīng)用該技術(shù)連作3 a芋產(chǎn)量僅達到常規(guī)管理頭茬芋的84.0%，增產(chǎn)作用大幅降低，增效空間大大縮減，因此，該項技術(shù)僅適宜于在連作2 a的芋田應(yīng)用，重茬種植3 a，種植風(fēng)險將會大幅增加，有必要及時安排輪作換茬，以免造成較大損失。

3.2 芋抗重茬種植技術(shù)對重茬芋生長發(fā)育的促進效應(yīng)

作物重茬種植導(dǎo)致土壤自毒物質(zhì)積累、土壤微環(huán)境惡化進而導(dǎo)致植株生長發(fā)育受阻，病害加重，產(chǎn)量品質(zhì)降低[14-17]。在本試驗中，重茬種植明顯抑制了芋的生長發(fā)育，芋綠葉面積和植株鮮重大幅降低，芋田疫病等主要病害發(fā)生加重。芋抗重茬種植技術(shù)包括了石灰氮土壤滅菌技術(shù)、種芋滅菌處理、苗期增施具有促根作用的氨基酸沖施肥和抗重茬專用肥等技術(shù)措施，本試驗應(yīng)用該技術(shù)有效控制了重茬芋病害的發(fā)生，并促進了重茬種植芋的生長發(fā)育，綠葉面積和植株鮮重大幅提高，提高了芋的產(chǎn)量品質(zhì)，消減芋重茬障礙的作用明顯。此外，盡管該項技術(shù)有效控制了重茬種植芋土傳和種傳病害的發(fā)生，但還應(yīng)注意加強重茬芋全生育期病害的綠色防控，避免大面積病害發(fā)生。

3.3 芋抗重茬種植技術(shù)對重茬芋鈣、鐵元素的補充效應(yīng)

作物對營養(yǎng)元素的偏向性吸收是導(dǎo)致作物連作障礙的重要原因，根據(jù)作物元素偏向性吸收的特點補充供應(yīng)特定元素是消減重茬障礙的重要措施。已有研究[3]證實，芋對土壤中鈣和鐵元素具有偏向性吸收特點，芋種植后土壤中鈣、有效鐵含量降低。本研究也發(fā)現(xiàn)由于芋根系吸收功能的降低和對鈣、鐵元素的偏向性吸收等因素，重茬種植芋植株中鈣、鐵元素含量降低。芋抗重茬種植技術(shù)通過中微量元素肥(海藻精)拌種、追施等方式補充芋鈣、鐵等中微量元素，消減重茬障礙影響。對該技術(shù)應(yīng)用表明，重茬種植芋營養(yǎng)體和塊莖中鈣、鐵含量均有明顯提高，這也說明通過補充中微量元素肥料在一定程度上可以彌補重茬種植芋對鈣、鐵元素吸收的不足，進而促進重茬芋的生長發(fā)育。

綜上所述，應(yīng)用芋抗重茬種植技術(shù)，可促進重茬芋對鈣、鐵元素的補充吸收，促進芋生長發(fā)育，進而提高產(chǎn)量品質(zhì)，消減重茬障礙作用明顯。芋重茬種植3 a，抗重茬種植技術(shù)對芋重茬障礙的消減作用大幅下降，種植風(fēng)險加大。盡管該技術(shù)可有效消減芋重茬障礙，但仍有必要利用芋田冬季空閑期，充分挖掘適宜芋的搭茬作物，探索經(jīng)濟高效消解芋重茬障礙的方式，同時提高芋田的周年種植效益。