增施腐熟牛粪对红薯生长及产量和品质的影响

黄鹏吴春玲卢亚成聂小英叶万余刘海东

(1.贺州市农业科学院,广西 贺州 542800；2.广西农业科学院贺州分院,广西 贺州 542813)

引言

红薯又名甘薯、地瓜、番薯等，原产于美洲属于热带作物，在16世纪末传入我国，距今已有四百多年历史[1]。红薯适应性强在我国分布范围较广，我国将红薯纳入粮食作物范畴，目前我国红薯种植面积超过300万hm2，平均单产21.35t·hm-2以上，种植面积和单产都居世界首位[2]。随着人们生活水平的逐步提高，对饮食健康方面日益关注，因此优质农产品的需求越来越大，市场前景广阔。红薯属于粗粮且富含可溶性糖、淀粉、果胶、纤维素、氨基酸、维生素及多种矿物质，具有通便排毒、辅助降压、保护心血管、美容养颜的功效，深受广大群众喜爱[3]。想种出高产优质的红薯选择具有抗逆性好、耐寒耐瘠、结薯集中、薯块大小均匀和香、甜、糯等特点优良品种，配套高产栽培方法，正所谓“良种配良方”，好的耕作栽培方式有利于红薯生长，表现型是基因与环境互作的的结果。国内优质红薯品种有桂薯系列[4]、烟薯系列[5]、济薯系列[6]等。前人研究表明，红薯苗期需要氮肥，薯块形成时期需要大量的磷、钾肥，在生产中施用低氮中磷高钾复合肥。然而工业化肥大量施用易造成土壤板结、土壤微生物减少并且化肥易挥发、雨水淋溶流失严重污染大气和水源破坏生态环境[7]。作物高产栽培提倡施用有机肥料如作物秸秆、绿肥、人畜粪尿等，有机肥料不但养分全面、肥效持久，而且促进微生物繁殖改良土壤理化性质提高作为根系吸水吸肥能力[8]。随着畜牧业蓬勃发展，腐熟牛粪作为优质有机肥具有价格低廉且易获得等特点在水稻、花生、蔬菜等作物栽培上应用广泛，然而在红薯大田生产上鲜有研究，本研究旨在探明增施腐熟牛粪对红薯生长和产量及品质的影响，为红薯高产优质栽培技术供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用广西壮族自治区农业科学院玉米所选育的“桂薯10号”作为试验材料，有机肥料选用经过腐熟和无害化处理后的牛粪，含水量控制在45%。

1.2 试验设计

试验于2021年8月在贺州市农业科学院科研农场进行，试验田块土地平整，类型为壤土，试验前采用五点取样，测定养分含量分别为全氮2.07g·kg-1，全磷2.23g·kg-1，全钾5.58g·kg-1，交换性钙6.15cmol·kg-1，pH值5.7。试验前划定好小区，小区面积为30m2，长6m、宽5m。试验设置4个腐熟牛粪施用梯度分别为15×103kg·hm-2、22.5×103kg·hm-2、30×103kg·hm-2、37.5×103kg·hm-2，记为T1、T2、T3、T4，以不施用腐熟牛粪为对照，记为CK，共5个处理，随机区组设计，重复3次，共15个小区，腐熟牛粪按照处理量均匀撒施在各小区，红薯扦插前对土地进行机械翻耕、破碎后开沟起垄，垄面宽30cm，垄高35cm，垄距80cm，垄面开有2条沟，1条种植沟和1条肥料沟，种植沟红薯苗采用平栽法，长25cm的红薯苗，水平摆到种植沟，覆土厚度为5cm，留出3～5片叶，株距25cm。肥料沟施用高钾复合肥(N∶P2O5∶K2O=8∶13∶40)450kg·hm-2(常规施肥量750kg·hm-2，化肥减施40%)，肥料一次性施入后期无追肥，施肥、扦插后及时浇水。试验田间管理参照同期大田生产。

1.3 测定内容

1.3.1 叶片过氧化保护酶活性测定、过氧化产物含量测定

在红薯定植后10d(返青期)、30d(分枝期)、90d(膨大期)、120d(收获期),分别记为S1、S2、S3、S4 4个关键时期，在晴朗的上午每个小区取红薯主蔓顶端叶15片测定各个时期叶片抗氧化酶活性和细胞过氧化产物。采用氮蓝四唑法测定超氧化物歧化酶活性[9]、紫外分光光度计法测定过氧化氢酶活性[10]、硫代巴比妥酸法测定丙二醛含量[11]。

1.3.2 性状特征及产量测定

在红薯收获期每个小区连续选取25株红薯，测定每株红薯主蔓长度、分枝数、单株结薯数，收获时将小区内所有红薯全部收获泥土去除干净后称量红薯鲜重。

1.3.3 品质测定

参考GB 5009.8-2003《食品中蔗糖的测定》测定蔗糖含量、GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》测定蛋白质含量、GB 5009.83-2016《食品安全国家标准食品中胡萝卜素的测定》测定胡萝卜素含量、GB 5009.159-2003《食品中还原型抗坏血酸的测定》测定维生C素含量、GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》测定淀粉含量。

1.4 数据分析

利用Office 2010进行数据统计处理及制图制表，利用SATISTIX 8.0对数据进行最小差异显著法(LSD)5%水平下进行多重比较分析，图表中用小写字母标识，相同字母表示处理间差异不显著，不同字母表示处理间差异达到显著水平。

2 结果与分析

2.1 增施腐熟牛粪对红薯叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

图1结果表明，S1时期CK处理的SOD活性显著高于其他处理，T4处理显著低于其他处理，T1、T2、T3处理间比较差异不显著；S2、S3、S4 3个时期均以T3处理显著高于其他处理，CK显著低于其他处理；S2时期T2、T4处理比较差异不显著，S3时期T1、T4处理比较差异不显著，S4时期T1、T2、T4处理间比较差异未达到显著水平。

图1 增施腐熟牛粪对红薯叶片超氧化物歧化酶活性的影响

2.2 增施腐熟牛粪对红薯叶片过氧化氢酶(CAT)活性的影响

图2结果表明，S1时期以CK处理CAT活性最高且显著高于其他处理，T1、T4处理间比较差异不显著；S2、S3、S4 3个时期均以T3处理显著高于其他处理，CK处理CAT活性最低；S2处理T2、T4处理间比较差异不显著，T1、CK处理间比较差异不显著；S3时期T2、T4处理间比较差异未达到显著水平；S4时期各处理CAT活性变化规律与S3时期基本一致。

图2 增施腐熟牛粪对红薯叶片过氧化氢酶活性的影响

2.3 增施腐熟牛粪对红薯叶片丙二醛(MDA)含量的影响

图3结果表明，4个时期红薯叶片MDA含量均以CK处理最高且和其他处理比较差异均达到显著水平，S2、S3、S4 3个时期中T3处理MDA含量显著低于其他处理。其中S1、S3 2个时期T2、T4处理比较差异不显著，S2时期T1、T2处理比较差异不显著，S4时期T1、T2、T4 3个处理间比较差异不显著。

图3 增施腐熟牛粪对红薯叶片丙二醛含量的影响

2.4 增施腐熟牛粪对红薯农艺性状及产量的影响

表1结果表明，主蔓长度T4>T3>T2>T1>CK处理，T1、T2处理比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加2.24%、2.64%、7.76%、11.35%；分枝数T4>T3>T2>T1>CK处理，T2、T3处理比较差异不显著，T1、CK比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加4.92%、12.40%、18.90%、33.27%；单株结薯数T3>T2>T4>T1>CK处理，T2、T4处理间比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加6.36%、28.32%、36.42%、25.00%；鲜薯产量T3>T2>T4>T1>CK处理，T1、T2、T3、T4较CK增加9.43%、16.18%、27.97%、10.69%。

表1 施腐熟牛粪对红薯农艺性状及产量的影响

2.5 增施腐熟牛粪对红薯品质的影响

表2结果表明，蔗糖含量T3>T2>T1>T4>CK处理，T1、T2、T3 3个处理间比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加49.57%、55.17%、58.41%、28.45%；蛋白质含量T3>T2>T4>T1>CK处理，T2、T3处理比较差异不显著，T1、T4处理比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加32.40%、47.39%、59.58%、37.63%；胡萝卜素含量T3>T2>T4>T1>CK处理，T2、T4处理比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加19.14%、35.27%、43.90%、33.96%；维生素C含量T3>T4>T1>T2>CK处理，T1、T2、T4处理间比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加19.22%、14.79%、30.74%、18.33%；淀粉含量T3>T2>T1>T4>CK处理，T1、T2、T4处理间比较差异不显著，T1、T2、T3、T4较CK增加15.68%、17.13%、22.60%、8.50%。

表2 增施腐熟牛粪对红薯品质的影响

3 讨论

红薯生长期较长，需肥量很大，为保证地下薯块顺利膨大，结合红薯不同生长期需肥特点红薯栽培上提出以有机肥为主，化肥为辅的施肥策略。谢静静等[12]认为，腐熟牛粪纤维质多，养地效果好，需要配合化肥使用，属于迟效性肥料。牛粪通过科学堆肥技术和无害化处理腐熟后形成兼具微生物肥效果的有机肥料。刘艳等[13]研究表明，施用生物有机肥有提高玉米穗位叶的POD、CAT、SOD活性和降低MDA含量作用。本研究中增施腐熟牛粪处理在生育中后期红薯叶片SOD、CAT活性均高于对照，全生育期叶片MDA含量均低于对照。抗氧化酶活性高低表示植物抗逆性能力的高低，丙二醛含量高低表示植物细胞膜质受伤害程度高低，红薯受外界环境影响其生理调控机制会积极响应，有机肥肥料的施用改变了土壤微生物丰度和团粒结构提高了土壤酶活性，有利于红薯根系生长，增强了对土壤营养物质的吸收能力，促进了植株相关酶活物质转化。王静等[14]认为，化肥配施有机肥能显著提高土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性，长期有机肥和无机肥配施能够提高土壤养分和有机碳含量，调节土壤pH值，在提高甘薯产量和改善土壤生物性状方面效果显著。宋以玲等[15]认为，加菌发酵牛粪可降低土壤容重，提高土壤中有效氮、磷、钾含量，增强了土壤中脲酶、脱氢酶和过氧化氢酶活性。红薯植株良好的生长状态为高产优质红薯的形成打下了基础，从“源库流”三者的关系解释就是要保证“源足”“库丰”“流畅通”。试验结果中施用腐熟牛粪处理的主蔓长度、分枝数、单株结薯数、营养物质及风味品质方面均优于对照。但肥料施用量过大也会导致植株徒长，影响植株营养生长向生殖生长过渡进程。段文学等[16]研究表明，化肥和生物有机肥配施能够促进甘薯植株和块根干物质的持续积累，促进干物质向根系的分配，同时保持较高的薯块糖含量和维生素C含量，提高了鲜食型甘薯产量和品质。因此在化肥减量施用的同时增施生物有机肥不但有利于红薯生长而且有利于红薯产量及品质的提高，腐熟牛粪作为常见有机肥在红薯大田生产上的应用前景较好。

4 结论

增施腐熟牛粪红薯生育中后期叶片超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性均呈先上升后下降的趋势，丙二醛含量呈先下降后上升的变化规律。增施腐熟牛粪能够显著提高红薯主蔓长度且随着施肥量的增大长度也随之增加。分枝数、单株结薯数、蔗糖含量、蛋白质含量、胡萝卜素含量、维生素C含量及淀粉含量均随着牛粪施用量的增加呈先上升后下降的趋势，在T3处理即腐熟牛粪施用量为30×103kg·hm-2时达到最佳，因此在生产上增施腐熟牛粪不但能够减少化学肥料的施用，还有利于红薯生长和产量及品质的提高，可作为红薯高产优质栽培技术推广应用。