增施中微量元素肥料对木薯生长及产量的影响①

韦云东 郑 华 刘翠娟 李 军 盘 欢 罗燕春

(1广西壮族自治区亚热带作物研究所 广西南宁530001;2广西壮族自治区木薯研究所 广西南宁530001;3合浦县农业科学研究所 广西合浦536001)

木薯（Manihot esculentaCrantz）别名番薯、树薯，属大戟科多年生灌木，因其块根淀粉含量高而被称为“淀粉之王”，是热带地区第四大粮食作物。我国的木薯种植主要分布在广西、广东、海南、福建、云南等热带、亚热带省区。

据联合国粮农组织（FAO）数据，2018世界木薯生产规模稳中有升，总产量达到2.77亿t。2017年全国木薯种植面积为29.44万hm2，产量为486.3万t，同比分别增长1.09%和0.83%，全国平均产量仅16.5 t/hm2，而据生产调查和理论计算，木薯高产栽培可有80 t/hm2的产量上限［1］。广西作为我国重要的木薯生产基地，种植面积约占全国的60%～70%［2］。近年来，由于单产、比较经济效益低导致广西木薯种植面积逐年下滑［3］，加工用木薯原料大部分依赖进口［3］，因此实现木薯高产高效栽培提高木薯单产、产值是推动木薯产业持续健康发展的重要举措。广西木薯单产平均只有1.3 t/667 m2［5］，因此，木薯种植具有巨大的增产空间。施肥管理粗放是制约木薯单产的主要因素之一［6］。合理的施肥是木薯增产增收的重要措施，目前对木薯养分研究大多集中在氮、磷、钾等大量元素［7-12］。关于木薯的中微量养分研究，国外先后开展了相关研究［13-15］，但国内研究较少［16-18］。中微量元素作为植物健康生长发育不可或缺的必需营养元素，参与重要的生理生化反应，促进氮磷钾三要素的吸收，在作物的不同生育期发挥着不同的作用，对作物产量及品质的形成都起到十分重要的作用。黄洁等［16］发现，广西木薯主产区大部分土壤交换性镁含量处于极低营养水平，部分木薯土壤钙、锌和硼含量处于极低或低营养水平，应注意施用相应中微肥；同样，李晓辉等［18］统计发现，在广东和广西木薯主产区中微量元素的肥力水平处于严重缺乏水平，忽略其重要性可能是制约木薯生产可持续发展的重要因子。

本研究通过田间试验，探讨几种中微量元素肥料不同施用方式对木薯植株生长、产量、品质的影响，旨在为木薯高产高效栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验用肥料

尿素（N 46%，重庆建峰化工股份有限公司生产），复合肥（氮磷钾比例为15∶15∶15，欧洲化学安特卫谱公司生产），氯化钾（K2O 60%，中化化肥有限公司生产），钙镁磷肥（P2O518.0%，云南昆阳磷肥厂有限公司生产），熟石灰为当地购买，氯化钙、七水硫酸镁、硫酸锌和硼砂均为天津市大茂化学试剂厂生产。

1.1.2 供试木薯品种

为南植199（NZ199）和桂热9号（GR9）。其中：NZ199由中国科学院华南植物所从国外引进的组培苗中经无性系多代评选育成；GR9由广西壮族自治区亚热带作物研究所2010从印度尼西亚加里曼丹省热带雨林引进的野生木薯种质，编号为Singkonggajah（大象木薯），经无性系多代评选育成。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验地块设置在广西壮族自治区合浦县廉州镇下丰门村（N21°40′41.29″，E109°20′09.06″）。试验地块耕层（0～20 cm）土壤基本理化性质：pH 4.7、有机质21.3 g/kg、碱解氮27.6 mg/kg、速效磷175 mg/kg、速效钾47.7 mg/kg、交换性钙212 mg/kg、交换性镁17.6 mg/kg、有效硼0.05mg/kg、有效锌0.32 mg/kg。

试验共设14个处理，各处理肥料种类及施用量见表1，每处理3次重复，随机区组排列，每个小区2个品种各4行，每行6株，株行距0.8 m×0.9 m。CK为不施肥处理，CF为常规施肥，施肥量为N∶P2O5∶K2O=100∶50∶100 kg/hm2，其中，种植30 d后以15∶15∶15的复合肥方式施入50 kg/hm2的N、P2O5和K2O，90 d后再以尿素和氯化钾的形式分别施入50 kg/hm2的N和K2O；中微肥除叶面喷施和浸种处理外均以基肥形式施入，钙镁磷肥处理（CaMgP）则分别以尿素、钙镁磷肥和氯化钾形式施入 N 100 kg/hm2、P2O550 kg/hm2和 K2O 100 kg/hm2，施用比例及时间与常规施肥处理相同。2017年3月18日种植，先起垄定穴摆放种茎，把肥料与土混匀定量施到种茎两端后覆上表土；于2018年1月9日收获。收获时测定各小区植株的株高、茎粗、鲜薯产量及淀粉含量等指标。

表1 试验处理

1.2.2 指标测定与数据分析

用卷尺测量木薯植株地表至茎尖的高度为株高；用游标卡尺测量地表50 cm高处植株茎粗，用“十字法”两次测定求平均值；每个小区随机选取10株鲜薯重计算鲜薯产量；鲜薯淀粉含量用雷蒙称法测定［16］，最后通过鲜薯产量与鲜薯淀粉含量乘积获得淀粉产量。运用Microsoft office/Excel 2013软件对试验数据进行整理统计，方差分析采用SPSS 20.0软件中的ANOVA进行，多重比较采用SSR法。

2 结果与分析

2.1 各处理木薯植株生长状况比较

木薯植株株高、茎粗是衡量其生长状况的重要指标，直接影响木薯的块根产量，良好的农艺性状为木薯块根产量的提高奠定了基础［19］。2个木薯品种在收获期，施肥均促进了植株茎杆增粗，相同处理条件下，GR9植株株高、茎粗均显著高于NZ199。施熟石灰提高了GR9的株高，但降低了NZ199的株高，而施氯化钙对两个木薯品种株高和茎粗都有促进作用；施镁对GR9和NZ199的植株生长均有抑制作用；不同方式施用硼肥对两个木薯品种的植株生长也有一定的促进作用，提高了株高和茎粗；施锌对两个木薯品种的植株生长影响表现为，浸种处理一定程度上提高了株高，而穴施显著降低了株高；综合处理对两个木薯品种株高也有一定的抑制作用，且对GR9株高的抑制达到显著水平；钙镁磷肥处理提高了GR9株高，降低了NZ199株高，但提高了NZ199的茎粗。总体而言，在常规施肥的基础上增施氯化钙对NZ199植株增高作用最为明显，株高可达到278.7 cm；对于GR9，对植株生长促进作用最明显的是喷施硼砂处理，株高可达333.5 cm（表2）。

2.2 鲜薯产量、鲜薯淀粉含量和淀粉产量比较

由表3可见，相同处理条件下，NZ199鲜薯产量、鲜薯淀粉含量及淀粉产量均高于GR9；其中熟石灰穴施 （NZ199 38.2 t/hm2、GR9 24.60 t/hm2）、硫酸镁穴施（NZ199 34.83 t/hm2、GR9 29.18 t/hm2）、 硫 酸 锌 穴 施 （NZ199 31.38 t/hm2、 GR9 25.08 t/hm2）、 综 合 穴 施 （NZ199 35.08 t/hm2、GR9 29.39 t/hm2）4个处理鲜薯产量差异达到显著水平；CK（NZ199 28.17%、GR9 19.37%）、常规施肥 （NZ199 27.10%、 GR9 20.47%）、 硼 砂 穴 施（NZ199 26.97%、GR9 17.87%）、硼砂喷施（NZ19928.00%、GR9 22.73%）、硼砂浸种 （NZ199 27.00%、GR9 21.63%）、硫酸锌穴施（NZ199 29.33%、GR923.57%）、钙镁磷肥 （NZ199 29.33%、GR9 20.87%）等7个处理鲜薯淀粉含量差异达到显著水平；CK（NZ199 7 340.8 kg/hm2、GR9 4 131.9 kg/hm2）、熟石灰穴施（NZ199 11 047.4 kg/hm2、GR9 5 255.3kg/hm2）、 硫 酸 锌 穴 施 （NZ199 9234.2 kg/hm2、GR9 5 922.4 kg/hm2）、钙镁磷肥（NZ199 11 547.8 kg/hm2、GR9 6 073.1 kg/hm2）等4个处理淀粉产量差异达到显著水平。说明NZ199作为当地主栽品种，更容易获得高产量。

表2 各处理植株生长差异

从表3可以看出，NZ199各处理中鲜薯产量最高的是施用钙镁磷肥处理，鲜薯产量可达到39.17 t/hm2，最低的是增施硼砂处理，鲜薯产量低于不施肥的CK处理和常规施肥处理，为21.27 t/hm2；在常规施肥的基础上，除以穴施的方式增施氯化钙、硼砂及硫酸锌+硼砂组合3种处理外，其他处理均不同程度的提高了NZ199的鲜薯产量，其中，钙镁磷肥处理、增施熟石灰、增施硫酸镁、叶面喷施硼砂及综合穴施5个处理均显著提高了NZ199的鲜薯产量，相对与常规施肥的鲜薯增产率分别为39.7%、35.6%、24.3%、25.0%、25.2%；各处理鲜薯淀粉含量最高是硫酸镁穴施处理的29.97%，最低的为氯化钙穴施处理，为25.17%。鲜薯产量和鲜薯淀粉含量共同决定了木薯的淀粉产量，钙镁磷肥处理及增施熟石灰、硫酸镁处理均显著提高了NZ199的淀粉产量，比常规施肥分别增产51.3%、44.8%、37.7%。施肥一定程度上提高了GR9的鲜薯产量，但在常规施肥的基础上增施中微肥对GR9增产效果并不明显，增产效果最好的为综合穴施处理，鲜薯产量为29.39 t/hm2，增施熟石灰、氯化钙、硼砂、硼砂＋硫酸锌和喷施硼砂5个处理反而不同程度地降低了鲜薯产量；喷施硫酸镁、增施硫酸锌、综合穴施3个处理显著提高了GR9的鲜薯淀粉含量，而增施硼砂反而降低了其鲜薯淀粉含量，仅为17.87%。各处理中淀粉产量最高的为综合处理，达7 227.3 kg/hm2，淀粉增产率为32.5%，其次为增施硫酸镁处理，产量为6614.9 kg/hm2，淀粉增产率为21.2%，产量最低的为不施肥的CK对照处理，仅为4 131.9 kg/hm2。

表3 各处理间鲜薯产量和淀粉产量差异

2.3 各指标的相关性分析

由表4可见，NZ199与GR9两个木薯品种的鲜薯淀粉含量与株高均呈显著负相关关系，说明该试验条件下植株矮化利于淀粉的累积形成。另外，两个木薯品种淀粉产量与鲜薯产量及鲜薯淀粉含量均呈极显著正相关。NZ199株高与茎粗呈极显著正相关，且淀粉含量与鲜薯产量呈极显著正相关，说明NZ199比GR9更适合在当地种植，在获得高鲜薯产量的同时能获得高淀粉产量。

表4 株高、茎粗与产量指标相关性分析

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1 品种间差异

本试验中，在相同处理条件下，GR9收获期植株株高、茎粗均显著高于NZ199，但NZ199鲜薯产量、鲜薯淀粉含量及淀粉产量均高于GR9；其中熟石灰穴施、硫酸镁穴施、硫酸锌穴施、综合穴施4个处理鲜薯产量差异达到显著水平；CK、常规施肥、硼砂穴施、硼砂喷施、硼砂浸种、硫酸锌穴施、钙镁磷肥等7个处理鲜薯淀粉含量差异达到显著水平；CK、熟石灰穴施、硫酸锌穴施、钙镁磷肥等4个处理淀粉产量差异达到显著水平。相对常规对照，增施熟石灰、叶面喷施硼砂及穴施硫酸锌处理均可显著提高NZ199鲜薯产量且一定程度上提高了鲜薯淀粉含量，而GR9却出现减产现象；增施硼砂处理显著降低了NZ199的鲜薯产量，而GR9鲜薯产量虽有所提高，但却显著减低了其鲜薯淀粉含量，仅为17.87%。黄堂伟等［20］研究发现，木薯株高、茎粗生长因品种而异；覃琼瑶等［21］研究结果表明，不同木薯品种（系）间块根产量具有显著差异。受木薯品种营养需求量及根系发达程度等因素的影响，不同木薯品种物质累积对施肥依赖程度不同［8］。且通过株高茎粗与产量指标相关性分析发现，NZ199鲜薯产量与淀粉含量呈极显著正相关，说明NZ199在高鲜薯产量的同时获得高淀粉产量，更适合在当地种植。郑华等［22］在广西红壤区进行木薯肥料多年定位试验发现，木薯常规施肥（NPK）应考虑品种差异。陈会鲜等［23］研究发现，施用生物有机肥可提高木薯的产量，但每个品种增施生物有机肥都有一定的适用范围，超出这个范围就会对木薯的产量起到抑制作用。因此，木薯种植中不仅是施用化肥或生物有机肥需考虑品种间差异，施用中微量元素肥料同样需要考虑品种差异。

3.1.2 各种中微量元素肥料施用效果

3.1.2.1 钙肥施用效果

钙参与构成植物各种器官、组织形成，同时还作为信号物质调节细胞功能，为植物体内各种代谢活动的正常进行提供保障［24］。在本验中，土壤pH值为4.9，属强酸性土壤，交换性钙含量212mg/kg。增施熟石灰和氯化钙对两个木薯品种的株高、茎粗影响并不显著。相对常规施肥，熟石灰和氯化钙均不同程度提高了两个木薯鲜薯淀粉含量；增施熟石灰显著提高了NZ199的鲜薯产量及淀粉产量，而增施氯化钙反而降低了两个木薯品种的鲜薯产量及淀粉产量。曾黎明等［25］研究发现，施用石灰在一定程度上提高木薯株高和茎径。李天等［26］研究发现，用2%石灰水浸种能提高木薯的出苗率、株高、茎径，根的总长和总表面积，根茎叶生物量、根冠比，块根的可溶性糖、淀粉和钙含量。木薯属于强耐酸性作物，生产中很少观察到石灰施用效应，大多情况下施用效果是因为提供了钙而不是中和作用［27］，在酸性很强且交换性钙水平较低的土壤上，木薯有施钙效应。石灰施用过量反而会导致锌含量较低的土壤出现诱导性缺锌［28］，反而导致木薯减产。

3.1.2.2 镁肥施用效果

镁是植物体内许多酶的活化剂，能促进作物体内的碳水化合物的代谢和呼吸作用，参与植物体内脂肪及氮的代谢等。本试验供试地块土壤交换性镁含量为17.6 mg/kg，处于极低营养水平［29］。在常规施肥基础上以穴施硫酸镁、钙镁磷肥处理及叶面喷施硫酸镁不同方式增施镁均不同程度的降低了两个木薯品种的株高及茎粗，但均能显著提高鲜薯产量和鲜薯淀粉含量，从而提高淀粉产量，因为在该试验条件下两个木薯品种鲜薯淀粉含量与株高均呈显著负相关，植株矮化更利于木薯淀粉的累积从而获得更高的淀粉产量；其中，施用硫酸镁和钙镁磷肥处理对NZ199增产效果最为显著，相对常规施肥处理鲜薯增产率分别达到24.3%、39.7%，淀粉产量增产率高达37.7%、51.3%。Carsky等［28］研究发现，在有机质含量较低且仅施用氮、磷、钾肥情况下，条施硫酸镁或磷酸镁可以消除缺素症状，并提高产量；同样，谭宏伟等［30］研究发现，增施镁肥木薯产量提高8.99%，但K、Zn、B肥会抑制木薯对Mg的吸收。此试验中增施镁肥增产效果高于前人研究结果［16，30］，且穴施处理增产效果优于叶面喷施。

3.1.2.3 硼肥施用效果

硼在植物的细胞结构、功能和代谢活动中具有极其重要的作用。蔡达仁［31］研究发现，施用硼肥能促进木薯根系生长发育而使木薯早生根、多生根，促进木薯植株内碳水化合物的合成和运输，还能促进木薯细胞伸长，特别是木薯中后期块根细胞伸长膨大，施用硼肥鲜薯产量比对照增加43.28%。本试验中，叶面喷施0.25%硼砂溶液900kg/hm2和0.05%硼砂水溶液浸种处理对2个木薯品种的株高、茎粗并无显著影响，但均提高了鲜薯产量或淀粉含量从而不同程度地提高了其淀粉产量，其中NZ199叶面喷施处理鲜薯产量及淀粉产量相对于常规施肥处理分别增产25%、28.9%，达到显著水平；而穴施硼肥与常规施肥相比对两个木薯品种植株生长无显著影响，但却显著降低了鲜薯产量或鲜薯淀粉含量从而降低淀粉产量，可能在种植时穴施肥料与木薯种茎摆放位置距离太近而影响木薯根系生长，从而导致木薯减产。

3.1.2.4 锌肥施用效果

本试验中土壤有效锌处于极低营养水平，穴施硫酸锌10 kg/hm2和叶面喷施0.2%硫酸锌液900 kg/hm2对两个木薯品种的株高、茎粗并没有显著影响，但均不同程度提高了木薯的鲜薯产量及淀粉含量，从而提高了淀粉产量，穴施效果好于叶面喷施。不同时期的锌肥喷施对植物的生长影响不同［32］。谭宏伟等［30］研究发现，木薯块根膨大期（种植5个月后）对锌有明显的吸收高峰，说明该时期木薯对锌的需求大。而本试验喷施时间为种植后90、97、114 d，可能是由于喷施时期的选择而导致叶面喷施效果不显著。虽然锌硼配施在其他作物的种植上发现有较好的协同增产作用［32-33］，可能是由于作物生理需求差异，或者是土壤营养中存在拮抗作用而抑制其增产作用［34-35］。本试验条件下，“硼＋锌”混施处理并未发现有增产效果，反而降低了两个木薯品种的鲜薯产量及淀粉产量。

3.2 结论

施肥可促进木薯植株生长并能有效提高木薯的鲜薯产量和淀粉产量。增施熟石灰、硫酸镁及钙镁磷处理均能显著提高木薯NZ199的淀粉产量，增产效果最好的是钙镁磷肥处理（钙镁磷肥＋尿素＋氯化钾替代复合肥）；增施硫酸镁和综合处理能显著提高木薯GR9淀粉产量，效果最好的是综合处理。本试验条件下主要增产因素为镁和钙。建议在酸性且中微量元素缺乏的土壤上种植木薯可适量施用钙肥、镁肥或用含中微量元素的钙镁磷肥配合尿素和氯化钾替代复合肥＋尿素＋氯化钾。木薯种植中施用中微量元素肥料在考虑土壤养分丰缺的同时，需考虑木薯品种差异、施用方式及时期等因素的影响。本研究只进行了4种中微量元素对两个木薯品种一个生长周期的试验，受土壤环境气候等自然因素的影响，研究结果有待进行多品种多地点多年和不同施用量及施用方式等进一步研究。