紫薯鄂薯12施用2种生物菌肥的效应分析

董 翠，魏昌松，柴沙沙，龚万能，雷 剑，王连军，苏文瑾，杨新笋

（1.湖北省农业科学院粮食作物研究所，湖北省甘薯工程技术研究中心，粮食作物种质创新与遗传改良湖北省重点实验室，湖北武汉430064；2.华中农业大学植物科学技术学院，湖北武汉430070；3.枝江市职业教育中心，湖北枝江443200；4.宜昌市农业科学研究院，湖北宜昌443000）

紫薯是甘薯的一个特殊品种类型，兼有粮食作物、经济作物和药用作物的特点，除了具有普通甘薯的成分和功能外，还具有多种生理作用，是食品、医药、化工、轻工、纺织等工业的重要原料[1]。湖北省西部山区、鄂北岗地以及鄂东南丘陵地带多黄红壤，土壤略偏酸性，近年来，由于过量施用N、P肥，使得土壤酸化[2]，加上缺水和高温限制了主要农作物产业的发展，而甘薯具有高产、稳产、耐高温、耐旱、耐贫瘠和适宜酸性土壤种植的特性，因而在这些地区发展甘薯产业具有天然优势。湖北省薯类加工能力较强，全省有60多家规模型甘薯加工企业，其中，涉及紫薯加工的企业有15家，发展紫薯产业对调整农业结构、促进农民增产增收有重要意义[3]。随着经济的发展，紫薯作为重要的保健食品和加工原料，将在今后的社会经济发展中继续发挥重要作用[4]。

微生物菌肥含有多种高效活性有益微生物菌，自身肥力较低，主要依靠自身含有的大量益生菌的生命活动来活化土壤中的N、P、K，并产生有益的代谢产物，起到直接或间接改良土壤、平衡土壤pH值，提高土壤供肥能力、促进植物生长的作用[5-8]。研究表明，生物菌肥可显著增强玉米抗倒能力[9]；可使小白菜增产30%～40%，使硝酸盐的含量降低500～800 mg/kg[10]；可促进黄芪生长及药效成分的合成与积累[11]；提高油菜产量、有效磷含量[12]。微生物肥料对烟株的生长发育及产质量的形成有促进作用[13]。生物有机肥可促进红富士树体生长、产量及品质提升[14]。截至目前，肥料对甘薯生长发育、产量和品质影响的研究主要集中于化学肥料和生物有机肥方面，大量研究表明，N、P、K配合平衡施肥能够明显促进甘薯生长，提高光合作用效率，增加产量、改善品质[15-17]；而吴振新等[18]、王汝娟等[19]研究表明，生物有机肥对甘薯也有很好的促产提质效果。生物菌肥在甘薯生产中的应用还比较少，贾峥嵘等[20]研究表明，生物菌肥能显著提高甘薯的单株结薯数和大中薯率，提高甘薯中蛋白质、维生素C和还原糖的积累量。目前，国家正大力推进农业生产可持续化发展战略，力争到2020年实现化肥使用量零增长的目标。因此，在当前形势下，开展生物菌肥在紫薯生产中部分乃至全部替代化肥的研究很有必要。

本研究以减肥增效为目的，探索生物菌肥对鄂薯12生长、产量和品质的影响，以期能为紫薯高效优质、无公害生产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验分别在鄂州、枝江和咸宁进行。鄂州试验田为黏土，前茬作物是绿肥；枝江试验田为沙土，前茬作物是小麦；咸宁试验田为黏土，前茬作物是油菜。

1.2 试验材料

供试甘薯品种为湖北省农业科学院选育的紫色甘薯品种鄂薯12；供试菌肥有固体和液体2种，其中，固体菌肥（G）为“奥地利”土壤调理剂，液体菌肥（Y）为“奥地利”生物菌肥，二者均由临汾市尧都区汾河生物科技有限公司生产；2种形态的生物菌肥菌种浓度均为每平方米土地施用30亿个活性菌。

1.3 试验设计

试验为随机区组设计，每个小区面积20 m2，株距0.2 m，行距0.8 m，分别用2种菌肥处理，以不施肥组作为对照（CK）。3个处理分别为：固态生物菌肥（G），条施，用量30 g/m2，每个小区600 g；液态生物菌肥（Y）：30 mL原液稀释283倍，穴施，每株穴施100 mL稀释溶液，用量1.5 mL/m2（原液）；以不施肥为对照（CK）。每个处理设置3个重复。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 生长指标 薯块开始膨大（栽秧后50 d）后，每隔20 d取1次样，直到收获。具体方法：每个处理随机选择取样点，重复3次，每个点选取生长一致的5株，带薯块整株挖出。地上部分分为叶片、叶柄和茎，分别测量各部分鲜质量；薯块清点数量，洗净、晾干表面水分后测鲜质量。从所取样品中留样200 g切段或切片，105℃杀青，80℃下烘干备理化指标检测。

1.4.2 产量 收获时，每个小区连续取20株测产，在鄂州试验田调查单株结薯数、单薯质量、大中薯率、裂薯率、发病株率等。

1.4.3 品质性状 用留取的样品粉碎过筛后测定相应部位N、P、K及蔗糖、可溶性总糖、淀粉等营养成分含量。N、P、K以成分含量（g/kg）为准，蔗糖、可溶性总糖、淀粉等以干物质含量百分比为准。

1.5 数据分析

采用Excel 2010和SPSS进行数据处理和分析，多重比较采用Duncan新复极差法。

2 结果与分析

2.1 施用生物菌肥对鄂薯12生长的影响

2.1.1 施用生物菌肥对鄂薯12地上部生长的影响植株地上部分长势和植株氮含量相关。由图1可知，不同地点鄂薯12地上部鲜质量的积累趋势不同。其中，甘薯植株地上部分在鄂州生长最旺，栽秧后50～70 d快速增长，70～110 d进入平缓增长期，110 d以后又恢复快速增长，表明施用菌肥能有效促进地上部分生长，70～110 d菌肥处理要高于CK处理；枝江栽秧后50～90 d地上鲜质量快速增加，90～150 d地上鲜质量几乎保持不变，菌肥G处理能促进地上部分生长，Y处理与对照差异不明显；咸宁栽秧后50～70 d地上鲜质量积累比较慢，70～90 d快速增加，90～150 d对照呈现先下降再增长再下降的“S”型曲线，G、Y处理呈现持续的线性增长趋势，表明菌肥处理能促进地上部分生长。

2.1.2 施用生物菌肥对生长期鄂薯12鲜根质量的影响 植株钾含量尤其是叶钾含量对于鄂薯12产量构成非常重要。由图2可知，鄂薯12块根开始膨大后鲜质量会持续快速增加，并且积累的速度会越来越快，鄂州在栽种后70～130 d块根鲜质量增长出现较长的停滞期，地上部分与地下部分生长的关系没有得到很好的协调，导致根冠比一直徘徊在0.5左右；枝江在栽种后90～130 d出现缓慢增长的趋势，但同期地上部分也没有过多增长，130 d以后枝江地下部分养分得到了很好的积累；咸宁没有明显的块根鲜质量增长停滞现象。G处理后期块根增质量速率明显高于对照，可能与G处理土壤养分含量较高有关，Y处理只在鄂州表现出优势。

2.2 施用生物菌肥对鄂薯12产量的影响

由表1、2可知，3个试验地的3个处理中，Y处理的小区平均产量最高，达到了89.9 kg；其次是G处理，小区平均产量为87.8 kg；CK处理的小区产量最低，平均为76.1 kg；3个处理间的差异未达到显著性水平。3个处理在枝江的小区产量最高，平均为98.2 kg；其次为鄂州，为91.4 kg；咸宁最低，为64.2 kg；3个地点间，鄂州、枝江与咸宁间有极显著差异，鄂州与枝江间无显著差异，咸宁与鄂州、枝江的产量差异主要来源于Y处理的产量差异。

表1 不同试验点不同处理下鄂薯12小区鲜薯产量比较 kg

表2 3个试验点3个处理鲜薯小区产量方差分析 kg

由表3可知，施用菌肥可以显著提高单薯质量和大中薯率，其中，单株结薯数对照较处理提高；单薯质量G处理较CK处理高118.32 g，Y处理较CK处理高149.14 g；大中薯率G、Y处理分别比CK处理高4.26、6.16百分点；另外，在鄂州调查发现，该菌肥抑病作用明显，对照小区根茎发病率在30%左右，而施用菌肥可将发病率降低10个百分点以上。由于鄂州地上部分后期旺长，且处理较对照旺长明显，导致处理的裂薯率高于对照。这是在生产中使用菌肥时需要注意的问题。

2.3 施用生物菌肥对鄂薯12收获期氮磷钾及糖积累的影响

从表4可以看出，G、CK、Y这3个处理之间鄂薯12块根的N、P及蔗糖、淀粉没有显著性差异，K和可溶性糖含量有显著性差异。对于K含量来说，Y处理的平均含量最高，为9.43 g/kg；G处理次之，平均为8.87 g/kg；CK处理最低，平均为7.41 g/kg；Y处理与CK处理间有显著性差异，Y与G、G与CK处理间没有显著性差异；相同处理不同地点间有极显著差异，鄂州施用生物菌肥能极显著提高鄂薯12块根中的K含量。可溶性糖含量方面，G处理的平均含量最高，为2.72%；CK处理次之，为2.54%；Y处理最低，为1.80%；G处理与Y处理平均含量之间差异显著，其他处理之间没有显著性差异。对于所有营养成分而言，不同试验点间块根的平均含量都有显著性差异。N含量方面，鄂州与枝江、咸宁间有极显著性差异，而枝江与咸宁间没有显著性差异，其中，鄂州的平均N含量最高，为14.18 g/kg；咸宁次之，平均为5.97 g/kg；枝江最低，平均为5.10 g/kg。P含量方面，3个地点间均有极显著性差异，其中，鄂州最高，平均为2.97 g/kg；咸宁次之，平均为2.13 g/kg；枝江最低，平均为0.95 g/kg；初步推断为氮、钾含量的提高促进了鄂州植株对于磷的吸收，而咸宁土壤结构影响了植株对于磷的吸收。K含量方面，鄂州与枝江、咸宁之间有极显著性差异，而枝江与咸宁间没有显著性差异，其中，鄂州的K平均含量最高，达14.57 g/kg；咸宁、枝江分别为5.89、5.26 g/kg。蔗糖含量方面，枝江的最高，平均为1.70%，咸宁次之，平均为1.34%，鄂州最低，平均为0.99%；枝江与鄂州间达到极显著性差异，其他地点间没显著性差异。可溶性糖含量方面，3点之间均有极显著性差异，其中，枝江最高，平均为3.55%；咸宁次之，平均为2.22%；鄂州最低，平均为1.28%。淀粉含量方面，咸宁最高，平均为69.50%；鄂州次之，平均为69.01%；枝江最低，平均为62.49%；枝江与鄂州、咸宁之间有显著性差异，其他两点间没有显著差异。

表3 鄂州试验田不同处理下鄂薯12的甘薯性状及发病率

表4 收获期不同试验地不同处理鄂薯12营养成分含量比较

3 结论与讨论

本试验涉及的2种生物菌肥均可促进鄂薯12植株的生长，而且对鄂薯12在抑病、抗高温干旱方面均起到了显著作用，如鄂州在栽秧后90 d正处于8月中旬，高温干旱导致对照地上部鲜质量出现微弱下降，咸宁在移栽后110 d由于降水减少出现干旱，导致地上部鲜质量下降，而在这2个时期，施用菌肥处理均表现较为平稳。2种菌肥对于鄂薯12的抑病作用明显，在病害高发区域使用这2种菌肥，可有效降低甘薯发病率，提高商品薯率，进而提高产量和农民收入。

鄂薯12在施用菌肥后，在3个地点表现不一致，在产量方面，枝江最高，鄂州、咸宁次之，可见，相对较高的钾含量和相对较低的氮含量有利于产量的形成；品质方面，枝江最好，咸宁、鄂州次之。施用菌肥可以显著提高甘薯块根钾含量、可溶性糖含量；同时，试验中还检测到施用菌肥能提高鄂薯12叶片中叶绿素含量，净光合作用速率由15.8μmol/（m2·s）提高到16.5μmol/（m2·s）。鄂薯12在3个地点之间的差异主要源于各地土壤养分状况及气候环境的不同，在土壤自身肥力受到限制，且在甘薯生长期内遭遇逆境时，仅施用生物菌肥不能完全满足鄂薯12生长所需的养分供应，增产提质效果不显著。另外，田间管理水平也会间接影响甘薯产量和品质的形成。如遇到薯块膨大后期降水较多时要及时控制地上部分生长，以免由于地上部分旺长导致植株养分分配失衡，影响产量，造成裂薯增多等问题。

2种菌肥在3个地点施用的效应有所不同，在鄂州反应剧烈，表现明显，鄂州收获期薯块中氮磷钾含量均显著高于咸宁和枝江，尤其薯块膨大后期，施用菌肥的植株生长表现出绝对优势；而在咸宁，由于土壤结构不良，菌肥作用发挥滞后，导致植株前期生长欠佳；在枝江，菌肥功能发挥得当，保证了甘薯高产，说明菌肥恰当发挥作用需要较丰富的水分、适宜的温度以及良好的土壤结构。因此，生物菌肥在肥力较高的田块能部分或全部替代传统化肥，而在较贫瘠的田块则需要配合施用有机肥或秸秆还田等农艺措施。