周 洁,易礼美,齐传东,吴金平,吴方华,周家武,文生巧,郭凤领
(1.湖北省农业科学院经济作物研究所,武汉 430064;2.湖北省蔬菜种质创新与遗传改良重点实验室,武汉 430064;3.五峰土家族自治县农业农村局,湖北 宜昌 443413;4.当阳市两河镇农业服务中心,湖北 宜昌 444100;5.当阳市农业技术推广中心,湖北 宜昌 444199;6.中华人民共和国武汉海关,武汉 430048)
鱼腥草(Houttuynia cordataThunb.)属三白草科蕺菜属植物,为自然界中具有广泛生物活性和食用价值的药食同源植物,具有“天然第一抗生素”和“神草”的称号[1]。鱼腥草富含多种生物活性物质,具有抑菌、抗病毒、抗炎镇痛、抗肿瘤以及增强免疫力等多种功效,已被国家卫生部确定为“既是药品,又是食品”的特色资源,具有广阔的开发应用前景[2,3]。
鱼腥草每公顷效益超过25 万元,在当前推动农业供给侧结构性改革和乡村振兴方面发挥了重要作用[4]。中国鱼腥草之乡——湖北省当阳市两河镇是中国中部地区鱼腥草主产区之一,2021 年种植面积超过1 300 hm2,产值超过3 亿元,产品广销北京、贵州等20 多个省市。随着种植规模的集约化、规模化,农户为了获得较高的产量,通常采用大量施用化肥的方式以达到增产目的。关于施肥种类及其配比对鱼腥草地下茎产量及品质的研究已有一些,有机-无机复混肥和化肥配施可显著提高鱼腥草产量、药效成分及粗蛋白、还原糖等营养成分,同时钾肥对鱼腥草产量和品质的影响大于氮肥和磷肥[5-7],相关研究多聚焦于化肥、有机肥施用。
据联合国粮食及农业组织统计,化肥在提高单产中发挥了40%~60%的作用,但易导致土壤板结、破坏土壤理化性质,对耕地危害较大。寻求肥料配施、提质增效和绿色可持续种植之间的平衡发展成为研究热点,由此生物菌肥应运而生,其不仅可以改善土壤结构,还可以提高作物的抗逆性和品质等[8]。此外,生物菌肥还能有效缓解连作障碍的发生,促进有益菌的增殖,抑制有害菌的生长,重塑土壤菌落结构[9],在花生、蓖麻、油茶、马铃薯上均已有相关研究[10-12]。
鱼腥草等根茎类作物对钾肥需求量较大,而生产上针对仅减少氮磷肥、增施生物菌肥的相关研究有限,因此本研究结合当地农户鱼腥草田间种植的主要4 种施肥方案进行比较,探讨在不减少钾肥情况下,减少氮磷肥、增施生物菌肥对鱼腥草产量及品质的影响,为鱼腥草可持续绿色发展提供一定的理论依据。
2021 年在湖北省当阳市长坂坡特色蔬菜种植科技创新示范基地进行,试验田面积850 m2,土壤类型为沙壤土,耕作模式为玉米-鱼腥草,土壤地力中等。
供试鱼腥草品种为当阳市两河镇鱼腥草地方品种。供试肥料分别为54%复合肥(宜昌富升化工有限公司;N∶P∶K=18∶18∶18);12%过磷酸钙(宜都兴发化工集团有限公司);17.1%碳酸氢铵(华强化工集团股份有限公司);生物菌肥可施可力菌剂(武汉科诺生物科技股份有限公司;枯草芽孢杆菌KN-42 5.0 亿/g;胶冻样芽孢杆菌0.5 亿/g;有机质含量60%;腐殖酸含量10%);硼肥(安徽丰乐农化有限责任公司;纯硼含量12%);锌肥(青岛华硼矿业有限公司;纯锌含量25%);46%尿素、51%复合肥(湖北三宁化工集团股份有限公司;N∶P∶K=25∶10∶16)。
肥料配施方案共4 种,分别为最广泛配施法对照(CK)和配施法1(T1)、配施法2(T2)和配施法3(T3),其中化肥减量仅减少氮肥和磷肥施用量,钾肥施用量不减少,具体配方如表1 所示。采取随机区组设计,4 个处理,每处理设3 次重复,共12 个小区,每个小区面积为66.7 m2。
表1 当阳市鱼腥草种植试验各处理的肥料用量
分别于鱼腥草齐苗期、封行期和成熟期在各处理小区内随机选取10 株进行株高、茎粗的测定,其中株高指自地表茎基处至茎部顶端的高度,茎粗指地表茎基部的茎粗度,于鱼腥草收获期对各处理进行地下茎产量测定。
鱼腥草地下茎品质检测时,可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250 染色法测定[13],抗坏血酸含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[14],可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[15],含水量采用直接干燥法测定。
采用IBM SPPS statistics 16.0软件对相关数据进行统计分析,利用单因素方差分析比较差异显著性。
图1 结果表明,齐苗期4 种施肥方案对鱼腥草的株高没有显著影响,封行期和成熟期各处理之间鱼腥草的株高存在一定差异。化肥施用量减少13.7%、增施微生物肥料(T1)和化肥施用量减少3.9%(T3),鱼腥草在整个生长期株高与常规配施(CK)之间没有显著差异,其中封行期,T1 处理鱼腥草株高最高,达36.52 cm,而减少13.7%化肥施用量、不增施微生物肥料(T2)的鱼腥草株高最低,为34.88 cm,明显低于其他3 种处理。鱼腥草生长后期即成熟期,T2 处理的地上株高为38.76 cm,显著低于其他3 个处理,其中较CK 降低6.9%,其他3 个处理之间没有显著差异。
图1 不同肥料配施对鱼腥草株高的影响
图2 结果表明,在齐苗期化肥施用量减少13.7%、增施微生物肥料(T1)时,鱼腥草地上茎最粗,为3.43 mm,显著高于其他处理。仅化肥施用量减少3.9%(T3)的鱼腥草地上茎粗与常规施肥(CK)之间差异不显著,为3.10 mm,而减少13.7%化肥施用量(T2)的鱼腥草地上茎最细,为2.62 mm,显著低于CK。在封行期,T1处理的地上茎最粗,为3.55 mm,T2 处理的地上茎最细,为2.89 mm,显著低于其他3个处理,而T1、T3 和CK 之间差异不显著。在成熟期,T1 处理的地上茎最粗,为3.75 mm,与CK 之间差异不显著,T2 处理的地上茎最细,为3.11 mm,与T3之间差异不显著,但T2 处理与CK 之间差异显著,二者分别比对照减少14.1%和6.6%。
图2 不同肥料配施对鱼腥草地上茎粗的影响
表2 结果表明,不同肥料配施处理的鱼腥草地下茎产量存在显著差异。在化肥施用量减少13.7%、增施微生物肥料(T1)时,鱼腥草产量最高,比常规配施法(CK)增加约1 300 kg/hm2,二者存在显著差异。而当仅减少13.7%化肥施用量、不增施微生物肥料(T2)时,鱼腥草产量有所降低,较常规配施法减少16.07%,减少9 000 kg/hm2左右;当化肥施用量减少3.9%(T3)时,鱼腥草产量减少2.33%,二者均显著低于常规配施法的产量。
表2 不同肥料配施对鱼腥草地下茎产量的影响
表3 结果表明,在化肥施用量减少13.7%、增施微生物肥料(T1)时,鱼腥草地下茎的可溶性蛋白质含量最高,达0.75 mg/g,较常规施肥(CK)高44.2%,二者之间存在显著差异。减施化肥用量后,鱼腥草地下茎维生素C 的含量均较农户常规配施法有所增加,但各处理之间差异不显著。减施化肥用量后,不同肥料配施鱼腥草含水量均较对照有所降低,但仅T2 与对照之间存在显著差异。减施化肥13.7%、增施微生物肥料(T1)处理中,鱼腥草地下茎的可溶性糖含量较对照降低4.8%,二者之间差异不显著;当减施化肥未施用微生物菌肥处理时,鱼腥草地下茎可溶性糖含量有所增加,T2 和T3 处理分别增加26.2%和8.7%,与对照之间存在显著差异。
表3 不同肥料配施对鱼腥草地下茎品质的影响
本试验通过鱼腥草种植不同肥料配施比较发现,在不减少钾肥用量的情况下,氮肥和磷肥施用量减少13.7%、增施微生物肥料,对鱼腥草生长期的株高影响不大,齐苗期地上茎粗略优于常规施肥处理,但封行期和成熟期影响不显著,该处理鱼腥草产量最高达57 378.75 kg/hm2,比对照增产2.3%。而仅减少氮肥和磷肥、不增施生物肥料时,鱼腥草生长期的株高和茎粗都有一定程度的降低,尤其是减施量达13.7%时,鱼腥草整个生长期的株高均显著低于常规施肥处理,同时成熟期的地上茎粗较常规施肥也显著降低,进而导致较常规施肥处理减产16.07%。由此可见,常规施肥措施基本满足当阳市鱼腥草种植的需求,肥料的减少会导致鱼腥草生长相应减弱和产量降低。但减少化肥施用量13.7%、增施微生物菌肥,可显著提高鱼腥草产量,其地下茎的可溶性蛋白质和维生素C 含量均有所增加,可能是生物菌肥对植物的生长具有一定的促进作用。这在马铃薯上也有类似发现,一定比例的菌肥替代化肥后马铃薯产量和品质均有所提升[16]。同时,不同量级生物菌肥的施用在一定程度上也可提高西瓜的可溶性固形物等生化指标[17]。
此外,生物菌肥的施用还具有改善土壤养分供应状况、增强植物抗病抗逆等功效。张雪玲等[9]研究发现,生物菌肥可提高三七根际促生菌相对丰度,降低病原菌相对丰度75%以上,还可通过电导率、有效磷等土壤理化性质的改变进一步重塑土壤细菌群落结构。姜若勇等[18]研究发现,经生物菌肥宁盾处理的西瓜,平均单株西瓜幼苗总鲜质量和总干质量比不施宁盾的对照分别增加42.2%和43.5%,幼苗根际土壤中细菌、放线菌分别比对照组增加96.15%、59.84%。陈建生等[19]研究发现,生物菌肥配合适量化肥施用,可显著提高花生产量,促进干物质积累,生物菌肥和氮磷钾复合肥的最佳配施量为20%~40%,而本试验鱼腥草最佳肥料配比中生物菌肥与化肥配施量为36.4%,在其研究结果范围内。
因此,在不减少钾肥的情况下,减施氮磷肥13.7%、增施生物菌肥为更加适合目前当阳市鱼腥草种植中肥料需求,不仅可增产提质,还可促进土壤环境的改善,实现化肥减量增效的同时有利于鱼腥草产业的绿色健康发展。而减少化肥施用后,鱼腥草地下茎的水含量均有所减少,增施生物菌肥后地下茎可溶性糖含量略有降低,因此,后续还需对肥料配比进行细化研究,以筛选出适合鱼腥草增产增效的最佳肥料配施方案。