平衡施肥对芋头产量、品质和经济效益的影响

孙倩倩 ，赵欢 ，吕慧峰 ，王正银 ，蔡国学 ，韩准安 ，王洋

（1.西南大学资源环境学院，重庆，400716；2.重庆市江津区农业局农技中心）

目前，重庆蔬菜生产中普遍存在盲目偏施化肥和单一施用化学氮肥、养分比例失调、有机肥料用量下降等现象，导致菜园土壤酸化，严重影响蔬菜生长，引起蔬菜产量降低和品质恶化[1～2]。国内外大量的试验研究表明，合理的氮、磷、钾与微量元素配比，适宜的氮磷钾肥形态和用量以及科学施肥方法是保证蔬菜优质高产高效的关键技术。我国农业中以化学氮肥为主的肥料结构，往往导致菜农过量施用化学氮肥，这不仅难以提高蔬菜产量，而且还因植株磷、钾和中微量元素不平衡，造成营养品质下降[3～5]。

芋头[Colocasia esculenta（L.）Schott.]是重庆地区栽培历史长、产量高、品质优的一类球茎蔬菜。前人对芋头的研究多集中在品种类型的划分及营养成分的分析等方面[6～9]，关于芋头栽培理论与技术的研究，仅有少量报道[10～12]，特别是针对酸性菜园土壤养分特征和芋头生长发育特点开展的平衡施肥研究甚少。为此，根据平衡施肥原理和芋头施肥现状，选择江津区吴滩蔬菜生产基地，在GPS定位系统采样测定土壤系列养分的基础上，初步确定不同养分组合施用方案进行大田小区筛选试验，研究不同养分组合对芋头产量、品质的影响，以期为在酸性菜园土壤上提高芋头产量和改善品质提供理论依据和施肥管理的技术措施。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤为沙溪庙组母岩发育而成的紫色土，其部分理化性状为：pH 值 4.75，有机质含量 7.0 g/kg，铵态氮、速效磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锌含量分别为3.1，6.75，32.8，1 275，272.6，64.1，248，18.5，2.6 μg/mL。供试芋头品种为绿秆112。供试肥料为尿素（N 46%），磷酸二铵（N 10%，P2O544%），氯化钾（K2O 60%），硼砂（B 10.5%）和石灰（CaO 65%）。

表1 田间试验施肥方案

1.2 试验设计

田间试验于2003-2007年在重庆江津市吴滩镇郎家村蔬菜基地进行。试验共设10个处理见表1，4次重复，随机区组排列。小区面积8 m2，每小区栽芋头28窝，株行距30 cm×30 cm。磷、钾、硼和钙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（分别占总氮肥的40%和30%）。在芋头生长过程中，每年8月采样测定芋头的品质。芋头收获时测产。植株样品在105℃杀青，85℃下烘干制样。测定芋头的淀粉、氨基酸、粗蛋白、全磷、全钾含量。并按当地市场平均收购价格计算各处理的产值和经济效益。

1.3 测定方法

土壤农化性状按国际农化服务中心（ASI）的方法[13]由中国农科院中-加合作实验室进行测定。芋头粗蛋白测定为凯氏法[16]，淀粉为酸水解法[14]，氨基酸为茚三酮分光光度法[15]。芋头样品采用浓H2SO4-H2O2消化，联合测定全氮、全磷、全钾[16]。产量差异采用新复极差法（SSR检验法）进行统计分析[17]。

2 结果与分析

2.1 平衡施肥对芋头产量的影响

由表2可知，2003-2007年，CK芋头产量均居各年份最低位，配施钙、硼处理（N30P15K20Ca和N30P15K20B）产量居各年份最高位。5 a内，各年份芋头产量有一定差异。这与每年的气候条件和采收时间不同有关。2006年芋头产量与其他4 a相比偏低，这与重庆2006年夏季的旱灾有直接关系。

从多年平均值来看，在CK基础上，增施氮磷钾肥及钙肥、硼肥，提高产量 24.9%～76.7%，产量以N30P15K20Ca＞N30P15K20B＞N20P15K30＞N30P15K20（OPT）＞N30P15K30＞N30P15K10＞N20P15K20＞N30P20K30＞N20P15K10＞CK。与 CK 相比，增施氮、磷、钾肥处理产量差异均达到显著或极显著水平。表明肥料施用对芋头有显著的增产作用。其中，以NPK组合N30P15K20配施钙、硼处理（N30P15K20Ca和 N30P15K20B）增产幅度最大，分别达到76.7%和73.8%。可见，中微量元素钙、硼对芋头增产作用明显。这可能与供试土壤的pH值低（4.75），速效钙、硼含量低有关。钙是植物体内一些重要酶类的激活剂，钙供应充足时能加速有机物的运输，增强光合效率，提高植物生物量的累积。

在N20P15基础上，随钾肥增施，产量增加。因为供试土壤的速效钾含量远低于土壤钾含量的临界值水平[18]。所以本试验中，高钾处理肥效明显。但是，在N30P15基础上，中量K2O处理比高量K30处理的芋头平均产量高，原因有待于进一步研究。增施磷肥处理（N30P20K30）相比不增施磷肥处理（N30P15K30）平均产量下降9.9%，原因有待进一步研究。CK、N20P15K30和N30P15K10处理变异系数较高，达到20%左右;其他处理变异系数较低，在9.4%～14.0%。特别是加钙和加硼处理变异系数最低，分别是9.6%和9.4%。可见，在芋头生产中，合理配施钙、硼肥，不仅能提高产量，并能保障芋头稳产。

表2 不同年份施肥的芋头产量

2.2 平衡施肥对芋头品质的影响

①淀粉 淀粉含量是评价芋头品质的一项重要指标。2003-2005年，CK处理芋头淀粉含量居于中位（表3）。在2006-2007年，CK处理的淀粉含量明显低于其他施肥处理。其中，处理N30P15K20B和处理OPT的淀粉含量分别居于首位。这说明各施肥处理的肥效随时间已经发挥出来。因此，在平衡施肥研究中,长期定位施肥试验能够克服短期施肥试验的各种不足，更准确的反应不同施肥处理对作物和土壤的效应。

5 a中，各施肥处理芋头淀粉含量的变异系数为12.0%～18.9%。其中，N30P15K20与 N30P15K20Ca 处理的变异系数最低，为12.0%，N20P15K30处理最高，为18.9%。从5 a芋头淀粉的平均含量来看，不同施肥处理淀粉含量均值由高到低依次为：N30P15K20（OPT）＞ N30P15K20Ca＞N30P15K30＞N30P15K20B ＞N20P15K20＞N30P20K30＞N30P15K10＞N20P15K10＞N20P15K30＞CK。与 CK处理相比，各施肥处理提高芋头淀粉含量3.1%～9.0%。在 N20P15基础上，施中量钾肥处理淀粉含量最高；在N30P15基础上，也以施中量钾肥的处理OPT淀粉含量最高。在OPT基础上配施钙、硼肥使淀粉含量降低2.3%和 3.9%。同时增施磷、钾肥淀粉含量降低4.1%。

②氨基酸 由表4可知，2003-2004年中，芋头CK处理的氨基酸含量高于其他施肥处理。在后3 a（2005-2007年）中，CK处理的氨基酸含量明显低于其他施肥处理。后2 a中，各施肥处理对芋头氨基酸的作用较复杂，无明显规律。

从5 a芋头氨基酸的平均含量来看，不同施肥处理氨基酸含量均值由高到低依次为：N30P15K30＞N20P15K30＞N30P15K20（OPT） =N30P15K20Ca ＞N30P15K10＞N30P20K30＞N20P15K20＞N20P15K10＞CK＞N30P15K20B。与CK相比，各施肥处理提高芋头氨基酸含量 0.8%～25.8%（N30P15K20B 降低7.9%）。在N20P15基础上，随钾肥增施，氨基酸含量升高；在N30P15基础上，随钾肥增施，氨基酸含量也不断升高。在OPT基础上配施钙、硼肥使氨基酸含量降低0和17.5%。同时增施磷、钾肥，氨基酸含量降低5.9%。5 a中，各施肥处理芋头氨基酸含量的变异系数在11.1%～38.2%。其中，处理 N20P15K20（OPT）的变异系数最低，为11.1%，处理 N20P15K30最高，为 38.2%。

③粗蛋白 除2004年芋头粗蛋白含量居中，其他年份芋头CK处理的粗蛋白含量均低于其他施肥处理。后2 a中，高钾肥各处理对于提高芋头粗蛋白含量效果最好（表5）。

与CK处理相比，各施肥处理提高芋头粗蛋白含量15.2%～31.4%。从5 a芋头粗蛋白的平均含量来看，不同施肥处理粗蛋白含量均值由高到低依次为：N30P15K30＞N30P20K30＞N20P15K30＞N30P15K10=N30P15K20（OPT）=N30P15K20Ca＞N20P15K10＞N30P15K20B=N20P15K20＞CK。在 N20P15基础上，施高量钾肥芋头粗蛋白含量最高；在N30P15基础上，也以施高量钾肥粗蛋白含量最高。在OPT基础上配施钙、硼肥使粗蛋白含量降低0和8.5%。同时增施磷、钾肥粗蛋白含量提高3.3%。5 a中，各施肥处理芋头粗蛋白含量的变异系数在9.0%～23.8%，N20P15K10处理的变异系数最低（9.0%），N30P15K20B 处理最高（23.8%）。

表3 不同年份施肥的芋头淀粉含量

表4 不同年份施肥的芋头氨基酸含量

④全磷 CK处理芋头全磷含量在5 a中含量均较低。后2 a，N30P15K20Ca与 N20P15K30处理效果较好（表6）。

5 a中，各施肥处理芋头的变异系数在 12.4%～25.9%，CK 变异系数最低，为 12.4%，N30P15K20B 最高，为25.9%。不同施肥处理芋头全磷含量均值由高到低依次为N20P15K30＞N30P20K30=N20P15K20=N30P15K30=N30P15K20B ＞N30P15K20Ca ＞N30P15K10＞N20P15K10=N30P15K20＞CK。与CK相比，各施肥处理提高芋头全磷含量 7.7%～20.9%。在 N20P15基础上，随钾肥增施，全磷含量升高；在N30P15基础上，施高量钾肥全磷含量最高，OPT最低。在OPT基础上配施钙、硼肥使全磷含量提高3.8%和 7.6%。同时增施磷、钾肥全磷含量提高7.6%。

⑤全钾 CK处理芋头全钾含量在5 a中均较低。后2 a中，各施肥处理对芋头全钾含量的影响较复杂，无明显规律（表7）。

不同年份间各施肥处理芋头全钾含量的变异系数在 21.1%～31.4%，OPT变异系数最低，21.1%，N30P15K10处理最高，为31.4%。5 a中芋头全钾的平均含量均值由高到低依次为：N30P20K30＞N20P15K30＞N30P15K30＞N30P15K20（OPT）＞N20P15K20＞N30P15K20Ca=N30P15K20B ＞N30P15K10＞N20P15K10＞CK。 与 CK 相比，各施肥处理提高芋头全钾含量 4.7%～30.9%。在 N20P15基础上，随钾肥增施，全钾含量升高；在N30P15基础上，随钾肥增施，全钾含量也升高。在OPT基础上配施钙、硼肥使全钾含量降低6.1%和6.1%。同时增施磷、钾肥全钾含量提高5.0%。

2.3 平衡施肥对芋头经济效益的影响

在CK基础上增施氮、磷、钾、硼、钙肥都可使芋头的利润得到提高（表8）。并且芋头利润的高低顺序与产量一致。其中以N30P15K20Ca处理的利润最高，其次为N30P15K20B处理，这是因为这2个处理均大幅度提高了芋头的产量。另外，N20P15K30处理的利润也较高。说明钙、硼以及钾肥的施用通过增加芋头的产量，从而提高了芋头的利润。

表5 不同年份施肥的芋头粗蛋白含量

表6 不同年份施肥的芋头全磷含量

表7 不同年份施肥的芋头全钾含量

表8 不同处理施肥的芋头经济效益

3 小结与讨论

蔬菜对养分的种类和形态要求严格，必须针对不同种类蔬菜合理施肥，才能获得优质、高产[19]。从本试验可以看出，各施肥处理芋头产量都较CK提高了，且改善了品质。在重庆酸性紫色土壤条件下，钙、硼肥的施用对提高芋头产量效果显著，尤以配施钙增幅最大，相对OPT可增产23.3%，并且配施钙、硼肥产量的变异系数最低。表明钙、硼肥的施用不仅能提高芋头产量，并能保障稳产。蔬菜对钙素的需求量多于其他作物。据Shear（1975）的研究，由缺钙引起的蔬菜生理病害就有15种。蔬菜施钙肥可消除其他离子和有害物质的毒害作用，如Ca2+与NH4+的拮抗作用，可消除植株体内过多的NH4+毒害。因此在钙素不足的菜园，增施钙肥可使蔬菜产量提高。林葆等报道[20]，施用硝酸钙可显著增加大白菜、番茄和芹菜产量，增产率分别为14.0%，21.1%和16.2%。与其他作物相比，尤其是根菜类和豆类蔬菜，对硼的需求量较大，比禾谷类作物要高出好几倍。严重缺乏时，会引起缺素症（如芹菜的茎裂病，芜菁和甘蓝的褐腐病、萝卜的褐心病）而减产。蔬菜作物中，花椰菜、萝卜、辣椒、芹菜喷施硼肥增产效果比较明显。但硼过量会影响蔬菜产量。赵青竹等[21]报道，施硼过量会显著降低莴苣、辣椒、小白菜的产量，而且产量随土壤中施加硼浓度的增加而呈负相关。本文结果与以上研究结果一致。在芋头品质方面，OPT基础上配施钙、硼肥对芋头品质无明显改善作用，相反，与OPT处理相比，配施钙、硼肥反而降低了芋头的淀粉、氨基酸、粗蛋白和全钾含量。这可能是由于产量增加过快，从而对品质产生了稀释效应。

从芋头5 a均产来看，低氮（N20）条件下，随钾肥用量的增加，产量也不断增加；高氮（N30）条件下，中量钾肥处理产量最高。在芋头品质方面，整体来看，各品质指标含量与施钾量均成正比。说明合理增施钾肥对提高重庆酸性紫色土的芋头产量、品质有明显作用。

用SPSS软件分别对芋头不同处理的品质（淀粉，氨基酸，粗蛋白，全P，全K）进行方差分析，各品质指标均无显著性差异，即芋头的不同施肥处理间差异不显著。这一结果与产量不同，因为不同施肥处理间芋头产量差异显著。品质指标虽然不同施肥处理间差异不显著，但从2003-2007年看，施肥处理芋头的营养品质（淀粉，氨基酸，粗蛋白）均逐年提高（表3～7）。矿质品质在5 a中，CK与其他处理相比较，含量一直最低。究其原因，可能是：①矿质品质对土壤肥力的响应快于营养品质，具有迅速反应的特点。②由于肥料的施用，芋头的产量突增，品质含量增长速度低于产量增长速度，从而在起初几年，部分品质指标的施肥处理与CK处理相比较，反而下降。③因为施用化肥改善了土壤的理化性质及微生物活性，以及化肥后效发挥出来，从而使品质不断提高[22]。关于这一问题还有待于进一步探讨。

在CK基础上增施氮磷钾肥及钙肥、硼肥，芋头的产量均得到显著提高，并以N30P15K20配施钙、硼处理（N30P15K20Ca和N30P15K20B）增产作用最大，变异系数最低；在中量氮肥（N20）的基础上，芋头产量随钾肥施用量的增加而提高；增施磷肥处理（N30P20K30）相比不增施磷肥处理（N30P15K30）平均产量下降 9.9%，原因有待进一步研究。

芋头品质的不同施肥处理间差异不显著，但是，2003-2007年，各施肥处理芋头的各项品质（淀粉，氨基酸，粗蛋白，全P，全K）均逐年提高。究其原因，可能与芋头产量突增，肥料的后效以及化肥对土壤理化性质的改善有关。从品质的多年平均值来看，与CK相比，各施肥处理均可改善芋头各项品质。在处理OPT基础上配施钙、硼肥对各品质指标无明显改善，甚至出现负效应。

增施氮、磷、钾、硼、钙肥都可使芋头的利润得到提高，并且芋头利润的高低顺序与产量一致。其中以N30P15K20Ca和N30P15K20B处理的利润最高。

综合考虑产量，品质和经济效益，N30P15K20Ca为芋头优质高产的最佳养分组合。

[1]刘金萍.镁锌硼养分量比对莴笋的生物效应影响研究[J].重庆师范学院学报：自然科学版，2003，20（3）：50-53.

[2]狄彩霞，李会合，王正银，等.不同肥料组合对莴笋产量和品质的影响[J].土壤学报，2005，42（4）：652-659.

[3]张英鹏，林咸永，章永松，等.杭州市郊菜园土壤的养分状况及其障碍因子研究[J].浙江大学学报：农业与生命科学版，2003，29（3）：244-250.

[4]王朝辉，宗志强，李生秀.菜地和一般农田土壤主要养分累积的差异[J].应用生态学报，2002，13（9）：1 091-1 094.

[5]Cao L K,Chen G J,Lu Y T.Nitrogen Leaching in Vegetable Fields in the Suburbs of Shanghai[J].Pedosphere,2005,15(5):641-645.

[6]张谷曼，杨振华.中国芋头的染色体数目研究[J].园艺学报，1984，11（3）：186-189.

[7]Lebot V,Aradhya K M.lsozyme variation in taro from Asia and Oceania[J].Euphytica,1991,56(1):55-56.

[8]李雅臣.芋头化学成分的研究[J].中草药，1995，26（10）：555.

[9]姜瑞敏，史美丽.芋头淀粉性能及化学组成的研究[J].莱阳农学院学报，1998，15（2）：128-131.

[10]王维华，李敏，宋博才.不同栽培方式对芋头生长和产量的影响[J].莱阳农学院学报，2001，18（1）：12-14.

[11]尹辉梓，黄贤才.多子芋以母芋作种芋的实用性初探[J].中国蔬菜，1994（6）：36-37.

[12]宋春凤，徐坤.氮钾配施对芋头产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2004，10（2）：167-170.

[13]加拿大钾磷研究所北京办事处.土壤养分状况系统研究法[M].北京：中国农业科技出版社，1992：42-53.

[14]南京农业大学.土壤农化分析[M].北京：农业出版社，1980：252-253.

[15]严国光，王福均.农业仪器分析法[M].北京：农业出版社，1982：283-285.

[16]鲍士旦.土壤农化分析（3版）[M].北京：中国农业出版社，2000：300-480.

[17]白厚义，肖俊璋.试验研究及统计分析[M].西安：世界图书出版社，1998：120-128.

[18]陈伦寿，陆景陵.蔬菜营养与施肥技术[M].北京：中国农业出版社，2002：116-118.

[19]王正银.作物施肥学[M].重庆：西南师范大学出版社，1998：242-244.

[20]林葆，朱海舟.硝酸钙对蔬菜产量与品质的影响[J].土壤肥料，2000（2）：20-22.

[21]赵青竹，刘同仇，邓波儿.过量硼对蔬菜产量和品质的影响[C]//谢健昌.菜园土壤肥力与蔬菜合理施肥（第八次钾素讨论会论文集）.郑州：河海大学出版社，1997252-256.

[22]王道中，郭熙盛，何传龙，等.砂姜黑土长期定位施肥对小麦生长及土壤养分含量的影响[J].土壤通报，2007，38（1）：55-57.