施肥与耕作技术集成对木薯养分积累、分配及淀粉含量的影响

韦彩会　何永群　李婷婷

摘要：【目的】研究施肥、蓋膜集雨水及深耕等技术集成对木薯氮、磷、钾养分积累、分配及鲜薯淀粉含量的影响，为木薯优质高效栽培提供技术参考。【方法】共设4个不同施肥与耕作栽培技术集成处理，分别为生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕（处理1）、生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水（处理2）、生物有机肥+测土配方肥+深耕（处理3）和生物有机肥+测土配方肥（处理4），以常规施肥（单施通用高浓度复合肥）及种植方式为对照（CK）。收获期分别测定地上部和块根的鲜重、干重和植株氮、磷、钾养分含量及鲜薯淀粉含量，并计算单位面积养分积累量和收获指数。【结果】不同施肥与耕作技术集成处理均能提高木薯植株干物质和养分积累量及养分在块根中的分配比例。与CK相比，地上部、块根和总干物质积累量分别提高9.47%～17.89%、21.97%～53.03%和16.74%～38.33%；块根中氮、磷、钾含量分别提高5.10%～21.43%、3.60%～12.61%和3.39%～8.47%；塊根中氮、磷、钾养分比例分别提高14.95%～24.47%、4.79%～

9.01%和5.58%～12.22%；每公顷积累的氮、磷、钾总量分别提高20.22%～38.85%、29.90%～45.76%和24.25%～38.12%，其块根氮、磷、钾积累量分别提高35.23%～68.84%、36.42%～56.98%和33.73%～52.31%；氮、磷、钾收获指数分别提高12.50%～20.83%、4.05%～6.76%和4.92%～11.48%，鲜薯淀粉含量和产量分别提高0～8.63%和24.54%～47.53%；其中处理1的干物质和养分积累量、鲜薯淀粉含量和产量均最高，增产提质效果最佳。【结论】同等养分施用量条件下，施肥与耕作技术集成处理可明显提高木薯的干物质、养分的积累与利用，并可提高鲜薯淀粉含量和产量。即生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕方式为木薯的最佳施肥及耕作栽培模式。

关键词： 木薯；施肥；盖膜集雨水；深耕；养分积累和分配；淀粉含量

中图分类号： S533 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2016）05-0632-06

Abstract：【Objective】In order to provide technical reference for high-quality and high-efficiency cassava cultivation， effects of fertilization， rainwater-collection by covering film and deep tillage technologies integration on N， P， K accumulation， distribution and starch content of cassava were investigated. 【Method】The field experiment was conducted， which included four treatments， as follows： Treatment 1（bio-organic fertilizer+soil testing and formulated fertilizer+rainwater-collection by covering film+deep tillage）， Treatment 2（bio-organic fertilizer+soil testing and formulated fertilizer+rainfall-collection by covering film）， Treatment 3（bio-organic fertilizer+soil testing and formulated fertilizer+deep tillage）， Treatment 4（bio-organic fertilizer+soil testing and formulated fertilizer）， with conventional fertilization（high-concentration compound fertilizer） and shallow tillage as control（CK）. The fresh weight and dry weight of overground part and root tuber， N， P， K contents of plant and starch content of fresh root tuber were investigated at harvest time. And the nutrient accumulation per unit area and harvest index were calculated. 【Result】The results showed that， all integrated technologies could improve dry mass and nutrient accumulation of cassava plant， and nutrient distribution ratio in cassava root tuber. And compared with those of CK， the overground part dry mass， root tuber dry mass and total dry mass were increased by 9.47%-17.89%， 21.97%-53.03%， 16.74%-38.33%， respectively； the N， P， K content of root tuber were increased by 5.10%-21.43%， 3.60%-12.61%， 3.39%-8.47%， respectively； N， P and K ratios in root tuber were increased by 14.95%-24.47%， 4.79%-9.01% and 5.58%-12.22%， respectively； N， P and K accumulations per hectare were increased by 20.22%-38.85%， 29.90%-45.76% and 24.25%-38.12%， respectively； the N， P and K accumulations in root tuber were increased by 35.23%-68.84%， 36.42%-56.98% and 33.73%-52.31%， respectively； the harvest indexes of N， P and K were increased by 12.50%-20.83%， 4.05%-6.76% and 4.92%-11.48%； the starch content in fresh root tuber and starch yield were increased by 0-8.63% and 24.54%-47.53%， respectively； the dry mass， nutrients accumulation， starch content in fresh root tuber and starch yield of Treatment 1 was the highest， so Treatment 1 was considered to be the best treatment to improve yield and quality of cassava. 【Conclusion】Under the same condition of nutrient application， all fertilization and tillage integrated technologies can promote dry mass， nutrient accumulation and utilization， and increase starch content in fresh root tuber and starch yield. And Treatment 1 i.e. bio-organic fertilizer+soil testing and formulated fertilizer+rainwater-collection by covering film+deep tillage is considered to be the best fertilization and tillage cultivation model.

Key words： cassava； fertilization； rainwater-collection by covering film； deep tillage； nutrient accumulation and distribution； starch content

0 引言

【研究意义】木薯是一种优良的能源作物，与马铃薯和甘薯并称为世界三大薯类作物（邹雨坤等，2014）。木薯块根既可作为生产淀粉和酒精的原料，又可深加工為变性淀粉、山梨醇、山梨酸、可降解薄膜和淀粉糖等高附加值产品（曾黎明等，2011）。随着我国能源需求的快速增长，木薯已成为生物质能源产业发展的重要资源。广西木薯种植面积及产量均居全国之首，被认为是继蔗糖产业之后的又一个重要产业（罗兴录等，2008），但长期以来，木薯种植主要以不施肥或单一施用化肥为主，加上栽培管理粗放、品种老化、自然因素等缘故，而造成肥料利用率低、鲜薯品质差的生产现状（罗兴录等，2008；盘欢等，2013）。因此，突破传统栽培方式，开展木薯优质高效施肥及耕作栽培技术研究对于广西乃至全国的木薯生产均具有重要意义。【前人研究进展】已有学者分别从施肥、地膜覆盖、深耕等栽培技术上探索了木薯的产量及品质效应。关于施肥对木薯产量及品质的影响，Javier等（1995）研究指出，木薯品质会随着施肥情况的变化而发生变化；Nguyen等（2002）研究表明，木薯植株氮、磷、钾养分含量及其块根产量受氮、磷、钾肥配施比例影响显著，比例适当可增加植株体内养分含量和块根产量；李静等（2014）研究指出，有机肥与無机复合肥的合理配施有利于促进木薯生长及其优质高产；罗璇等（2015）的研究进一步表明，钾肥施用量与木薯块根淀粉含量显著相关，过多或过少均不利于其块根淀粉积累。此外，耕作技术对木薯产量和品质的影响也较明显，如采用地膜覆盖栽培可显著提高木薯叶片的叶绿素含量，植株光合作用随之增强，最终可达到增产效果，同时地膜覆盖栽培还可保持土壤有效养分含量（韦威旭等，2009；罗兴录等，2010；黎青和欧珍贵，2013）；申章佑等（2012）研究指出，采用粉垄栽培技术种植木薯，也可通过对种植带的深耕深松而提高木薯产量和鲜薯淀粉含量。【本研究切入点】当前，关于如何提高木薯施肥效能及其品质效应的研究主要是从单一因素的肥效或调节氮、磷、钾肥的施用比例入手，综合考虑施肥、水分管理、栽培措施等技术集成对木薯养分的积累、分配及其品质影响的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】通过综合集成施肥、盖膜集雨水和深耕等技术，研究施肥及耕作栽培技术集成对木薯氮、磷、钾养分积累、分配及块根淀粉含量的影响，以期为木薯优质高效栽培提供技术参考。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试木薯品种为华南205，由武鸣县木薯产业发展办公室提供。生物有机肥：由木薯加工产生的废弃物资源（包括木薯皮、木薯渣、酒精渣等）经微生物发酵工艺制成，其生物活菌数≥0.20 CFU/g、N+P2O5+K2O≥5%、有机质≥40%，由广西农业科学院农业资源与环境研究所联合广西田阳智强生物科技公司共同研制生产。木薯测土配方肥：以木薯需肥特性及土壤供肥能力为主要参考依据配制而成，主要养分含量为N 12%、P2O5 8%、K2O 15%、有效S 6.0%、有效Mg 1.0%，由广西农业科学院农业资源与环境研究所研制，委托广西物宝农业科技有限责任公司生产。高浓度复合肥：养分含量为N 15%、P2O5 15%、K2O 15%，中国—阿拉伯化肥有限公司生产。地膜：普通市售塑料地膜，宽80 cm，厚0.005 mm。

1. 2 试验方法

试验于2014年3月～2015年1月在广西武鸣县城厢镇从广村进行。试验地土壤pH 6.30，有机质含量29.80 g/kg，碱解氮含量115.90 mg/kg，速效磷含量 22.70 mg/kg，速效钾含量62.60 mg/kg，全氮含量0.154%，全磷含量 0.063%，全钾含量0.691%。

试验共设4个处理。处理1：生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕；处理2：生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水；处理3：生物有机肥+测土配方肥+深耕；处理4：生物有机肥+测土配方肥。以常规施肥（单施通用高浓度复合肥）及种植方式为对照（CK）。所有处理及CK肥料施用总量均为总养分N+P2O5+K2O 900 kg/ha；其中处理1～4生物有机肥和木薯测土配方肥用量均为2250.0 kg/ha，CK的高浓度复合肥用量为1999.5 kg/ha。所有肥料均作基肥一次性施入。盖膜集雨水处理是在木薯种植行之间的畦面上覆盖农膜使雨水流入两边的木薯种植行内，并使其畦面高于种植行2～3 cm，畦面宽80 cm。深耕处理是将木薯种植行的沟深开至50～60 cm（常规沟深30～40 cm），3次重复，共15个小区，随机区组排列，小区面积33.3 m2，株行距80 cm×80 cm，种植行沟宽40 cm，种植深度15～20 cm，种植密度12000 株/ha。

1. 3 测定项目及方法

收获时每小区随机采收5株木薯，分别测定其地上部和块根鲜重，然后置烘箱中经105 ℃杀青30 min后于60 ℃烘至恒重，分别测定其地上部和块根的干物质积累量。烘干样品磨碎，经H2SO4-H2O2消煮后，氮含量采用开氏法测定，磷含量采用钒钼黄比色法测定，钾含量采用火焰光度计法测定（鲍士旦，2000）；氮、磷、钾收获指数为木薯块根氮、磷、钾积累量和植株氮、磷、钾素积累总量的比值；另外，各小区随机采收2株木薯用于测定块根淀粉含量，淀粉含量采用氯化钙—旋光法测定（鲁如坤，2000）；整个小区全部收获，测定木薯地上部及块根鲜重，最后计算单位面积的养分积累数量。

1. 4 统计分析

试验数据采用Excel 2003进行处理，采用SPSS 12.0进行统计分析。

2 结果与分析

2. 1 不同处理对木薯干物质积累的影响

由表1可看出，与CK相比，处理1～4均能提高木薯干物质积累量，地上部、块根和总干物质积累量分别比CK提高了9.47%～17.89%、21.97%～53.03%和16.74%～

38.33%。除处理3和4的地上部干物质积累量与CK无显著差异外（P>0.05，下同），其他处理的地上部、块根及总干物质积累量与CK间的差异均达显著水平（P<0.05，下同），其中處理1植株各部分的干物质积累量最高，其次为处理2，两者均极显著高于CK（P<0.01，下同）。

2. 2 不同处理对木薯植株氮、磷、钾养分含量的影响

由表2可以看出，各处理茎秆中氮、磷、钾含量与CK间差异均不显著，但处理1～4均有利于提高块根养分含量，其块根中氮、磷、钾含量分别比CK提高了5.10%～21.43%、3.60%～12.61%、3.39%～8.47%，除处理2的块根磷含量及处理3的块根氮、钾含量与CK差异不显著外，其余处理块根养分含量与CK间差异均达显著水平，且处理1的各养分含量、处理2的钾含量和处理4的氮含量极显著高于CK。木薯茎秆中养分含量高低排序为氮>钾>磷，块根中则为钾>氮>磷，说明钾元素是块根膨大的首要限制因素，其含量直接影响块根产量；植株不同器官中氮养分含量表现为茎秆>块根，磷和钾养分含量表现为块根>茎秆。

2. 3 不同处理对木薯氮、磷、钾养分分配及利用的影响

从表3可以看出，各处理的块根氮、磷、钾养分含量比例较CK提高了14.95%～24.47%、4.79%～9.01%和5.58%～12.22%，除處理2和4的块根磷含量比例与CK无显著差异外，其余处理与CK间的差异均达显著或极显著水平。由此可见，施肥与耕作技术集成可促进养分向木薯块根转移，为块根产量及淀粉含量奠定物质基础。

2. 4 不同处理对木薯氮、磷、钾养分积累及利用的影响

由表4可以看出，与CK相比，施肥与耕作技术集成可促进木薯对氮、磷、钾养分的积累利用，提高施肥效能。处理1～4的单位木薯氮、磷和钾积累总量分别比CK极显著增加20.22%～38.85%、29.90%～45.76%和24.25%～38.12%，块根氮、磷和钾积累量分别比CK极显著增加35.23%～68.84%、36.42%～56.98%和33.73%～

52.31%，其中处理1的养分积累总量和块根养分积累量均最高，说明该处理在提高施肥效能方面表现最佳。养分收获指数是指木薯块根养分积累量与植株养分积累总量的比值，与CK相比，各处理的氮、磷和钾收获指数分别提高了12.50%～20.83%、4.05%～6.76%和4.92%～11.48%，进一步说明技术集成有利于养分向木薯根部转移。

2. 5 不同处理对木薯淀粉含量及产量的影响

由表5可知，除处理3鲜薯淀粉含量与CK持平外，处理1、2和4的鲜薯淀粉含量较CK均有所提高，其中处理1与CK间差异达显著水平。各处理单位面积淀粉产量分别比CK提高了24.54%～47.53%，差异均达极显著水平。从淀粉含量和产量来看，以处理1的增产提质效果最佳，其次为处理2。

3 讨论

研究作物体内氮、磷、钾养分含量有利于针对性地调节施肥比例，提高作物施肥效能。前人已从不同角度研究了木薯植株氮、磷、钾养分含量及其在植株不同器官的积累和分配情况，一致认为木薯块根中养分含量顺序为钾>氮>磷，茎秆中养分含量顺序为氮>钾>磷（谭宏伟等，1994；Ojeniyi et al.，2009；高志红等，2011）。本研究也得到相似结果，因此，种植木薯时要获得高产必须注重氮、磷、钾肥的施用。但关于各养分在不同器官的含量情况及同一养分在相同器官分配比例的研究结果存在差异，高志红等（2011）研究认为，氮和磷在茎秆中的含量高于块根，钾含量则是块根高于茎秆。本研究结果表明，氮在茎秆中的含量高于块根，而磷和钾在块根中的含量均高于茎秆，可能与木薯品种、试验土壤肥力及施肥水平间的差异有关。谭宏伟等（1994）研究指出，木薯整个生育期地上部吸收的氮占全株总氮量的65%，将地上部分直接还田即能满足下茬木薯对氮养分的全部需求。本研究结果表明，氮素在木薯块根、茎秆间的分配比例不同处理间存在差异，在块根中的分配比例为47.29%～ 58.86%，而在茎秆中的分配比例为41.14%～52.71%。该结果与谭宏伟等（1994）的研究结果存在差异，可能与本研究中木薯块根干物质积累明显提高有关。本研究结果还表明，施肥与耕作技术集成处理可明显提高木薯块根养分含量，说明这些处理有利于养分向根部转移，从而有效促进其块根生长，提高块根产量，其中以处理1（生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕）效果最佳。植株氮、磷、钾养分累积量是评价作物施肥效果的重要指标，也是生物量和干物质积累的前提及作物产量形成的基础。本研究结果表明，与对照相比，施肥与耕作技术集成处理可明显提高木薯单位面积养分积累总量和块根养分积累量，且差异均达极显著水平，说明施肥与耕作技术集成处理有利于提高木薯的肥料利用效率，同时各处理养分收获指数也高于对照，进一步说明施肥结合耕作技术集成可促进养分向木薯根部转移。

木薯种植主要以提取其块根淀粉为目的，提高块根产量及其淀粉含量是木薯栽培的最终目标。本研究中处理1～4为同等施肥条件，即生物有机肥和测土配方肥搭配施用，但处理1、2的块根淀粉含量明显高于处理3、4，说明在施用测土配方肥+生物有机肥的基础上，配套采用盖膜集雨水及深耕技术可进一步提高木薯块根淀粉含量。其原因可能是生物有机肥的多种有益菌与土壤微生物形成相互促进的繁殖效果，而盖膜集雨水及深耕技术同时提高了土壤水分的有效供给，创造了疏松的土壤环境，这些有利条件的结合促进了土壤养分的矿化分解，增加了土壤有效养分的供应能力，增强了叶片的光合机能，促进了同化物向地下部输送转移，从而促进了木薯块根淀粉的积累。

4 結论

本研究结果表明，在同等养分施用量条件下，施肥、盖膜集雨水及深耕处理可明显提高木薯干物质和养分的积累与利用，并能显著提高鲜薯淀粉含量和产量。可见，生物有机肥+测土配方肥+盖膜集雨水+深耕方式为木薯的最佳施肥及耕作栽培模式。

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（責任編辑 王 晖）