不同有机肥用量对芋头生长、食味品质和土壤肥力的影响

王 安，孙剑霞，常庆涛，谢吉先，吴 薇

（1江苏省农业科学院泰州农科所，江苏泰州 225300；2靖江市经济作物指导站，江苏泰州 214500）

0 引言

江苏省是中国芋头主产区之一，常年芋头种植面积达到1.33 万hm2，种植区域主要集中在沿江地区的泰州市、南通市、常州市等地区，该地区独特的环境气候、悠久的农耕习俗和种植历史，形成了一批具有区域特色的国家地理标志品牌，如靖江香沙芋、泰兴香荷芋、如皋香堂芋、金坛红香芋等[1-3]。江苏省芋头种植面积最大的是泰州市，全市芋头种植面积约0.67万hm2，占全省芋头种植面积的50%左右[4]，然而，近年来芋头种植过程中，普遍出现无机肥料施用量偏高和不合理施肥等现象，虽在一定程度上促进了芋头产量的提高，但同时也引发了芋头营养失调、品质下降和土壤养分下降等问题，随着国内畜禽养殖产业的快速发展，产生了大量畜禽粪便因得不到有效利用与管理，导致粪便及其所含重金属污染地表水、地下水和土壤，这已成为农村地区主要面源污染源[5]，亦是制约优质芋头产业可持续发展的主要因素之一。

研究表明施用有机肥是改良土壤、增加土壤肥力和提高作物产量的重要措施之一，是农业生态修复系统中养分物质不断循环的重要环节[6]。几乎一切含有有机物质并能提供多种营养的物质都可以称为有机肥，中国有机肥资源丰富，种类繁多，主要来源于作物有机体秸秆资源和畜禽粪便等[7]。随着目前中国乡村振兴背景下现代高效农业的快速发展，农作物秸秆资源量必将得到了进一步的提高，有机肥来源亦将出现不断增加的趋势。有机肥的施用可以为作物提供全面的养分元素，增加作物的抗逆性，改善土壤微生物区系，显著增加细菌、放线菌等有益菌数量，在增加作物产量的同时改善作物的口感品质[8]。有机肥在实现农作物“高产”、“优质”两大目标上起到了重要作用[9-11]，刁生鹏等[12]最新试验研究表明有机肥用量33750 kg/hm2对玉米灌浆期叶面积指数影响达到显著水平，为4.58，较对照高8.3%，干物质积累量513 g/株，较对照高8.2%，赵景景[13]在研究苹果叶片光合过程中发现不同土壤有机质水平处理中，以土壤中7%有机质含量处理的苹果叶片光合速率、叶绿素a、叶绿素b 处于较高水平，表明土壤有机质可以提高苹果树的光合作用，促进光合产物的转运积累。此外，有机肥对土壤养分亦有显著影响，丁英等[14]在有机肥对土壤速效养分定位研究中发现，有机肥处理与无肥对照处理相比，土壤有机质、全氮、碱解氮、速效氮、速效磷、速效钾含量均提高60%以上；田小明等[15]连续3年对盆栽棉花进行有机肥用量试验，结果表明有机肥处理土壤有机质量和活性有机质组分较不施肥处理均有不同程度的增加。目前，国内学者对番茄、辣椒、黄瓜等设施蔬菜做了大量的研究工作，分析有机肥施用对其植株生长发育、产量及品质影响作用机制[16-18]。而在芋头作物方面，有机肥用量对植株生长发育、食味品质及肥料利用效率等方向的研究未有报道过。为此，笔者结合泰州地区不同土壤类型，在泰州（粘性土）、泰兴（沙壤土）对当地主推芋头品种——‘香荷芋’进行有机肥不同用量试验，研究芋头植株生长发育和土壤养分等对有机肥施用的响应机制，以期为泰州地区不同土壤类型芋头科学施肥技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

于2017 年在泰州市农业科学院和泰兴市农业科学院试验基地进行，前者土壤类型为黏土，前茬作物为水稻，土壤耕作层(0～20 cm)含有机质15.24 g/kg，碱解氮92.04 mg/kg，有效钾105.84 mg/kg、有效磷6.21 mg/kg，后者土壤类型为沙壤土，前茬作物亦为水稻，土壤耕作层(0～20 cm)含有机质14.67 g/kg，碱解氮81.21 mg/kg，有效钾89.75 mg/kg、有效磷6.01 mg/kg。试验选择均匀饱满、顶芽充实、无机械损伤和虫洞、单个重约15 g的“泰兴香荷芋”子芋做种芋，供试有机肥由泰州市高港区润馨肥料有限公司提供，主要来源于中药渣高温发酵，养分含量分别为：碳38%；全氮3%；全磷1.2%；全钾1.28%，试验设CK处理（对照，45%NPK复合肥）和T1 处理（有机肥用量15 t/hm2）、T2 处理（有机肥用量30 t/hm2）、T3处理（有机肥用量45 t/hm2）共3种不同有机肥用量，分别于播种前、地下块茎膨大初期（8 叶期）按照1:1 比例施用，芋头播种采用宽畦双行播种，畦宽1 m，畦高0.3 m，沟宽0.3 m，小区面积23.4 m2，每畦种植2行，行距0.3 m，株距0.37 m。小区四周设1 m宽保护行。除草、病虫害防治等田间管理按照泰兴香荷芋高产优质栽培技术要求进行。

1.2 测定指标

1.2.1 性状指标测定 于芋头生长关键时期6 叶期、12叶期、各选取3株长势较为一致的芋头植株，分别调查各小区芋头株高、叶面积指数。其中，叶面积指数测定采用打孔法，选择芋叶片主脉1/2 处为中心打孔(10 cm×10 cm)，测定单位面积重量折算全田植株叶片叶面积指数。

1.2.2 产量指标测定 成熟期测量各小区芋头母芋、子孙芋理论产量和实际产量。理论产量测定方法为：各小区选取长势较为一致的10 株植株，测定单株母芋、子孙芋产量后，按密度折算成理论产量，实际产量为各小区实收母芋、子孙芋产量与理论测产植株、取样株、缺失株产量之和。其中，取样株及缺失株产量按单株理论测产结果折算。

1.2.3 食味品质测定 组织10名测试人员，对各处理子芋进行食味品质鉴定，食味指标设6 个指标，具体为：硬度（硬10分、适中6分、软2分，共3个等级）、糯性（糯8分、适中6分、不糯4分，共3个等级）、沙性（沙10分、适中8 分、不沙6 分，共3 个等级）、粘液（多10 分、中8分、少6 分，共3 个等级）、口感（好10 分、中8 分、差6分，共3个等级）和香味（浓10分、适中8分、淡6分、无2分和异味-4分共5个等级）。测试人员分别品尝清蒸子芋后，按各指标等级填写指标分值，进一步计算各指标的加权得分，即为该处理的食味品质各项指标值。

1.2.4 土壤养分测定 于成熟期采集各小区土壤0～20 cm表土混合样品，按照鲁如坤[19]的测定方法对土壤有机质及碱解氮、有效磷、有效钾含量进行测定。

1.3 数据分析

采用Excel 2007、SPSS16.0 对数据进行统计学分析，用Duncan 法进行显著性测验，采用GraphPad Prism5进行图表制作、编辑。

2 结果与分析

2.1 有机肥对芋头株高、叶面积等农艺性状的影响

图1结果表明：泰州、泰兴两点不同有机肥用量处理芋头株高在6 叶期、12 叶期均有显著差异(P＜0.05)。其中，泰州、泰兴两点T2、T3 处理芋头株高均显著高于CK处理，T1处理6叶期株高与CK相比无显著差异，泰兴点T1处理12叶期株高平均为68.3 cm，显著高于CK的61.3 cm。另外，相关性分析结果表明：泰州、泰兴点6叶期、12叶期不同有机肥用量与芋头株高相关系数分别为0.85、0.91、0.82、0.94，均达到了极显著正相关(P＜0.01)，以上结果表明随着生育期的推进，有机肥在一定程度上促进了芋头植株生长；叶面积指数方面，泰兴T3 处理6 叶期叶面积指数显著高于CK、T1、T2处理，CK、T1、T2处理间则无显著差异，T3处理12 叶期叶面积指数与CK 相比，差异达到显著水平，与T1、T2 处理差异不显著。泰州各处理6 叶期叶面积指数变幅为0.22(CK)～0.26(T3)，差异未达显著水平，12 叶期各处理间叶面积指数达到显著差异水平。总体上，不同有机肥处理对芋头叶面积指数影响不显著，表明其与有机肥用量无显著相关性。

2.2 有机肥用量对芋头产量的影响

由表1可知，泰州、泰兴不同有机肥用量对香荷芋子孙芋理论产量、实际产量表现趋势一致，理论产量、实际产量高低顺序均为T3＞T2＞T1＞CK。其中，T3处理泰州、泰兴子孙芋理论产量分别为19876、20121 kg/hm2，均显著高于T2、T1、CK处理，CK处理子孙芋理论产量最低，分别仅有15468、16012 kg/hm2，均低于其他有机肥处理；实际产量方面，泰州、泰兴点T3处理与T2处理子孙芋实际产量间均无显著差异，泰州点子孙芋实际产量以T2 处理最高，为18978 kg/hm2，泰兴点则以T3处理最高，为19548 kg/hm2，而CK处理子孙芋实际产量均最低，泰州、泰兴点分别为14879、15971 kg/hm2，均显著低于有机肥处理。

表1 不同处理芋头子孙芋理论产量、实际产量差异性 kg/hm2

2.3 有机肥用量对芋头食味品质的影响

食味品质指标是衡量芋头综合品质的重要因素之一。表2 表明：硬度方面，各处理硬度表现为适中偏硬，硬度值均高于6，泰州点不同处理硬度差异不明显，泰兴点有机肥处理(T1～T3)硬度值均高于CK 处理；泰州、泰兴点各处理均表现为糯性适中，两点不同处理间糯性值差异不明显；沙性方面，各处理表现为适中偏沙，沙性值均高于8（泰州点T1处理除外），泰兴点不同处理沙性总体上高于泰州点，可能跟两点不同土壤类型有关；各处理粘液偏少，粘液值均低于CK 处理；泰兴各处理粘液量均低于泰州点对应各处理；口感和香味指标方面，两点CK处理指标值均表现为最低，表明不施有机肥会降低芋头食味品质，两点有机肥处理均表现出有机肥用量越多，口感越好，香味越浓的趋势。相关性分析结果亦表明，有机肥用量与口感值、指标值呈极显著相关性，相关系数分别达到0.89、0.86，进一步表明有机肥处理能显著提高芋头子芋食味品质。

表2 不同处理芋头子芋食味品质综合比较

2.4 有机肥用量对土壤养分的影响

不同有机肥处理对土壤有机质含量、碱解氮、有效磷和有效钾含量的影响是不同的。表3可知，泰州、泰兴点有机肥处理土壤有机质含量均显著高于CK 处理，表明施用有机肥能显著增加土壤有机质含量，但不同有机肥用量对土壤有机质含量影响无显著差异；碱解氮方面，两点碱解氮含量均为CK处理最低，分别为120.48、101.21 mg/kg，均显著低于有机肥处理，泰州点碱解氮含量以T3处理最高，为179.42 mg/kg，与T1、T2处理差异达到显著水平，泰兴点碱解氮含量亦为T3处理最高，为150 mg/kg，与T1 处理差异达到显著水平，但与T2处理未达显著水平；有效磷方面，泰州、泰兴点各有机肥处理间有效磷含量差异未达显著水平，与CK 相比，泰州点各有机肥处理有效磷含量均显著提高，泰兴点T2、T3 有机肥处理有效磷含量显著高于CK；泰州点各处理有效钾含量以T1 处理最高，为174 mg/kg，CK 处理其次，为170 mg/kg，显著高于T3处理，但与T2处理差异未达显著水平，泰兴点CK有效钾含量最高，为172 mg/kg，仅显著高于T3 处理的140 mg/kg，T1、T2处理间有效钾差异未达显著水平。

表3 不同处理土壤肥力差异性分析

3 结论和讨论

基肥和膨大肥是芋头种植过程中最重要的施肥环节，对芋头植株生长发育尤其后期影响至关重要，已有研究表明，有机肥能显著增加芋头单株子芋产量和数量[20]。同时，有机肥与无机肥的配合施用也能对产量提高起到促进作用。本课题组前期研究表明，有机肥处理增产效果高于无机肥处理，有机肥和无机复合肥配合施用对芋头产量增产效果最好，平均增产21.22%[21]。本研究结果表明，有机肥处理能显著提高芋头植株株高，泰州、泰兴点T2、T3 处理6 叶期、12 叶期株高均显著高于CK 处理。另外，同处理不同点相比，泰州点T1 处理6 叶期株高为30.9 cm，高于泰兴点对应处理的29.25 cm，泰州点6叶期、12叶期各处理株高均低于泰兴点对应各处理，可能跟两地不同土壤类型有关，泰兴点土壤为沙性土，土质相对疏松，透水透气性好，芋头根系吸收养分的能力更为明显，植株生长更旺。目前，关于有机肥对芋头根系吸收养分影响作用机制的研究较少，有待进一步研究；叶面积是形成产量物质基础的重要因素之一，本文研究表明：有机肥处理对芋头生育后期叶面积指数有显著影响，泰州、泰兴点有机肥处理叶面积指数均显著高于对照处理，且各处理叶面积指数大小与产量变化趋势相一致。前人研究亦表明，芋头生产可通过肥水管理农艺措施进行调节叶面积指数，以达到提高产量的目的[22-23]。

有机质是土壤供应植株养分的重要来源之一，土壤中有机质依靠分解产生有机酸，通过酸溶作用促进矿物风化和养分释放，还可通过络合（螯合）作用增加养分有效性[24-5]。氮、磷、钾是植株生长发育需求最基本的营养元素，是构成植株生理代谢的结构性物质重要组成部分。芋头生长过程中需要大量的营养元素，尤其对钾元素的需求量最大[26]，但由于土壤中有机质、氮、磷、钾含量较少，很难满足芋头正常生理代谢的需求。本研究表明，两点有机肥处理土壤有机质含量显著高于对照处理，两点有机质含量分别提高32.31%、35.84%，与丁英等[27]的研究结果较为相似，其通过长期比较了无机肥对照、常规化肥和有机肥对土壤培肥作用的影响，发现有机肥处理组土壤有机质含量在6 年后开始呈现显著差异，到2010年有机肥处理土壤有机质含量较对照处理平均提高64.8%。陈乃祥等[28]研究表明，有机肥替代10%、20%、30%化肥处理种植水稻前后土样有机质含量分别提高了18.83%、20.18%和17.94%。同时，土壤有机质含量的升高，对促进芋头产量提高起到了极显著作用，相关性分析表明，泰州、泰兴点土壤有机质含量与子孙芋理论产量相关系数分别为0.91、0.87，均达到极显著水平。有机肥在提高了土壤有机质含量的同时，还对土壤氮、磷、钾含量变化产生了不同作用，施用有机肥对增加土壤中碱解氮、有效磷含量有显著效果，有机肥处理较之于CK 处理碱解氮、有效磷平均含量分别提高了30%和60%，对土壤有效钾含量影响则有不同程度的下降或上升，可能跟两地不同土壤类型相关，其作用机制将是下一步研究方向。