芋抗重茬种植技术应用效果

郭文琦， 李春宏， 张培通， 殷剑美， 金林， 王立， 蒋璐， 韩晓勇

(江苏省农业科学院 经济作物研究所，江苏 南京 210014)

江苏省芋种植历史悠久，常年种植面积1.333万hm2左右，产品以优质口感而闻名，是我国优质芋主产区之一[1-3]。近年来，随着芋产业的不断升级，及芋省工化、机械化种植技术应用，促进了主产区优质芋规模化种植不断扩大。由于产区相对集中，规模化种植农户以流转土地发展芋生产，芋田每年轮换种植难度很大，迫切需要芋抗重茬种植技术，由于优质芋不耐重茬，芋重茬问题成为限制该地区芋产业升级转型和可持续发展的关键技术问题。重茬种植主要导致芋土传病害加重、土壤营养失衡以及前茬的自毒作用等，抑制芋生长发育，降低植株体内营养水平，病害发生风险增大，造成产量下降[4]。江苏省农业科学院经济作物研究所团队开展了芋重茬机理研究工作，集成组装形成芋抗重茬种植技术，现将该技术的试验效果总结如下，以便为该技术的推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2019—2020年在江苏省农业科学院六合实验基地进行。供试土壤为马肝土，有机质为15. 94 g·kg-1，土壤碱解氮为98.55 mg·kg-1，有效磷为15.21 mg·kg-1，速效钾为111.32 mg·kg-1。供试芋品种为靖江香沙芋。

1.2 处理设计

试验分别在连作3 a、连作2 a和头茬种植三个茬口，设置抗重茬技术管理和常规管理(对照)。小区面积60 m2，重复3次。

常规管理按优质芋起垄覆黑膜高效种植技术规程进行，主要措施：1)4月4日播种，种芋用1∶1的阿米西达与多菌灵500倍液浸种灭菌；2)基肥和膨大肥施用芋专用有机复混肥，用量分别为7 500和1 500 kg·hm-2；3)种植行距60 cm，株距33 cm，密度4.65万株·hm-2。

在常规管理措施的基础上，抗重茬技术管理的主要措施：1)前茬芋收获后，将田间残株清除干净，种植前用100 g·m-2石灰氮土壤灭菌，控制土传病害；2)种芋用海藻精拌种，补充苗期中微量元素；3)幼苗期冲施具有促根作用的冲施肥，促进根系生长；4)膨大期冲施海藻精，补充膨大期中微量元素。

1.3 测定指标

1.3.1 芋生长发育及产量

分别于芋发棵期(7月22日)、膨大初期(8月12日)、膨大后期(9月25日)进行生长发育调查。每个处理每次连续选取代表性芋植株5株，调查绿叶面积、植株鲜重、芋块茎鲜重。收获期测定各处理单株子芋数、单株子芋重、单个子芋重，计算产量。每次调查后将样品105 ℃杀青，65 ℃烘干至恒重，植株样品粉碎保存，用于测定养分和品质指标。

1.3.2 芋营养元素和品质指标

采用硝酸消解，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定钙、铁元素含量；根据《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》(GB 5009.5—2016)，采用硫酸-催化剂消解，凯氏定氮法测定芋块茎氮含量,再乘以系数6.25,为块茎蛋白质含量；根据《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》(GB 5009.5—2016)，以干样采用碘化钾反应法测定淀粉含量；采用蒽酮法测定可溶性糖含量[5]。

1.4 数据分析

采用Excel软件进行数据处理，用SPSS11.0软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 对芋产量、品质的影响

2.1.1 产量及其构成

由表1可见，与头茬芋相比，常规管理连作2 a和连作3 a芋产量均降低，降低幅度分别达13.1%和21.1%。与芋常规管理相比，在连作3 a、连作2 a和头茬芋应用抗重茬技术管理均使单株子芋重、单株子芋个数、子芋产量显著提高；应用抗重茬技术管理以连作2 a芋产量提高幅度最大，为12.3%，连作3 a、头茬分别提高6.4%和4.3%。连作2 a和连作3 a芋应用抗重茬技术管理后，子芋产量达到常规管理头茬芋的97.5%和84.0%。这表明芋抗重茬技术管理应用的增产效果明显，尤其连作2 a的增产效果更好，重茬年限越长增产效应越弱。

表1 抗重茬种植技术对芋产量的影响

2.1.2 品质指标

由表2可见，与头茬芋相比，连作2 a和连作3 a芋块茎中可溶性糖含量升高，淀粉含量和蛋白质含量均降低。与芋常规管理相比，应用抗重茬技术管理使芋块茎中可溶性糖含量和蛋白质含量提高，淀粉含量降低。

表2 抗重茬种植技术对芋品质指标的影响

2.2 对芋生长发育的影响

2.2.1 绿叶面积

由图1可见，与头茬芋相比，重茬种植芋绿叶面积降低，且重茬年限越长，降低幅度越大，发棵期、膨大初期、膨大后期绿叶面积连作2 a芋分别降低7.4%、11.0%和5.7%，连作3 a芋分别降低26.1%、22.3%和6.7%。应用抗重茬技术管理使芋绿叶面积明显提高，连作3 a在芋发棵期、膨大初期和膨大后期分别提高4.8%、7.5%和3.8%，连作2 a分别提高15.0%、14.5%和3.8%，头茬分别提高11.9%、10.9%和4.5%。

图1 抗重茬种植技术对芋绿叶面积的影响

2.2.2 芋植株鲜重

由图2可见，与头茬芋相比，重茬种植芋植株鲜重降低，且重茬年限越长，降低幅度越大，连作2 a芋地上部鲜重在发棵期、膨大初期、膨大后期分别降低9.6%、9.1%和10.7%，膨大后期块茎鲜重降低7.3%；连作3 a芋地上部鲜重分别降低24.3%、21.1%和16.3%，块茎降低18.1%。应用抗重茬技术管理使芋植株鲜重提高，连作3 a芋地上部鲜重在发棵期、膨大初期、膨大后期分别提高6.2%、13.3%和2.6%，膨大后期块茎提高9.7%；连作2 a分别提高13.4%、7.5%和10.1%，膨大后期块茎提高6.2%；头茬分别提高7.2%、7.8%和5.2%，膨大后期块茎提高7.5%。

2.3 对芋养分吸收的影响

由图3可见，重茬种植降低了芋植株中钙、铁含量，且重茬年限越长，芋植株中钙、铁含量越低。应用抗重茬技术管理提高了重茬种植芋植株地上部和块茎中的钙、铁含量。

图3 抗重茬种植技术对芋钙和铁含量的影响

3 小结与讨论

3.1 芋抗重茬种植技术对重茬芋的增产提质效应

本团队在借鉴其他作物抗重茬种植经验的基础上[6-13]，应用土壤处理、苗期促根、补充中微量元素、施用抗重茬专用肥等关键技术，集成了芋抗重茬种植技术。通过在连作2 a的芋田试验应用，芋产量可达到常规管理头茬芋的97.5%，表现出对重茬种植芋明显的增产提质效应。但对不同重茬年限的芋田试验结果却表现出重茬年限越长，该技术的增产效应降低，应用该技术连作3 a芋产量仅达到常规管理头茬芋的84.0%，增产作用大幅降低，增效空间大大缩减，因此，该项技术仅适宜于在连作2 a的芋田应用，重茬种植3 a，种植风险将会大幅增加，有必要及时安排轮作换茬，以免造成较大损失。

3.2 芋抗重茬种植技术对重茬芋生长发育的促进效应

作物重茬种植导致土壤自毒物质积累、土壤微环境恶化进而导致植株生长发育受阻，病害加重，产量品质降低[14-17]。在本试验中，重茬种植明显抑制了芋的生长发育，芋绿叶面积和植株鲜重大幅降低，芋田疫病等主要病害发生加重。芋抗重茬种植技术包括了石灰氮土壤灭菌技术、种芋灭菌处理、苗期增施具有促根作用的氨基酸冲施肥和抗重茬专用肥等技术措施，本试验应用该技术有效控制了重茬芋病害的发生，并促进了重茬种植芋的生长发育，绿叶面积和植株鲜重大幅提高，提高了芋的产量品质，消减芋重茬障碍的作用明显。此外，尽管该项技术有效控制了重茬种植芋土传和种传病害的发生，但还应注意加强重茬芋全生育期病害的绿色防控，避免大面积病害发生。

3.3 芋抗重茬种植技术对重茬芋钙、铁元素的补充效应

作物对营养元素的偏向性吸收是导致作物连作障碍的重要原因，根据作物元素偏向性吸收的特点补充供应特定元素是消减重茬障碍的重要措施。已有研究[3]证实，芋对土壤中钙和铁元素具有偏向性吸收特点，芋种植后土壤中钙、有效铁含量降低。本研究也发现由于芋根系吸收功能的降低和对钙、铁元素的偏向性吸收等因素，重茬种植芋植株中钙、铁元素含量降低。芋抗重茬种植技术通过中微量元素肥(海藻精)拌种、追施等方式补充芋钙、铁等中微量元素，消减重茬障碍影响。对该技术应用表明，重茬种植芋营养体和块茎中钙、铁含量均有明显提高，这也说明通过补充中微量元素肥料在一定程度上可以弥补重茬种植芋对钙、铁元素吸收的不足，进而促进重茬芋的生长发育。

综上所述，应用芋抗重茬种植技术，可促进重茬芋对钙、铁元素的补充吸收，促进芋生长发育，进而提高产量品质，消减重茬障碍作用明显。芋重茬种植3 a，抗重茬种植技术对芋重茬障碍的消减作用大幅下降，种植风险加大。尽管该技术可有效消减芋重茬障碍，但仍有必要利用芋田冬季空闲期，充分挖掘适宜芋的搭茬作物，探索经济高效消解芋重茬障碍的方式，同时提高芋田的周年种植效益。