黃鵬吳春玲盧亞成聶小英葉萬(wàn)余劉海東

(1.賀州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,廣西 賀州 542800；2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院賀州分院,廣西 賀州 542813)

引言

紅薯又名甘薯、地瓜、番薯等，原產(chǎn)于美洲屬于熱帶作物，在16世紀(jì)末傳入我國(guó)，距今已有四百多年歷史[1]。紅薯適應(yīng)性強(qiáng)在我國(guó)分布范圍較廣，我國(guó)將紅薯納入糧食作物范疇，目前我國(guó)紅薯種植面積超過(guò)300萬(wàn)hm2，平均單產(chǎn)21.35t·hm-2以上，種植面積和單產(chǎn)都居世界首位[2]。隨著人們生活水平的逐步提高，對(duì)飲食健康方面日益關(guān)注，因此優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求越來(lái)越大，市場(chǎng)前景廣闊。紅薯屬于粗糧且富含可溶性糖、淀粉、果膠、纖維素、氨基酸、維生素及多種礦物質(zhì)，具有通便排毒、輔助降壓、保護(hù)心血管、美容養(yǎng)顏的功效，深受廣大群眾喜愛(ài)[3]。想種出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的紅薯選擇具有抗逆性好、耐寒耐瘠、結(jié)薯集中、薯塊大小均勻和香、甜、糯等特點(diǎn)優(yōu)良品種，配套高產(chǎn)栽培方法，正所謂“良種配良方”，好的耕作栽培方式有利于紅薯生長(zhǎng)，表現(xiàn)型是基因與環(huán)境互作的的結(jié)果。國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)紅薯品種有桂薯系列[4]、煙薯系列[5]、濟(jì)薯系列[6]等。前人研究表明，紅薯苗期需要氮肥，薯塊形成時(shí)期需要大量的磷、鉀肥，在生產(chǎn)中施用低氮中磷高鉀復(fù)合肥。然而工業(yè)化肥大量施用易造成土壤板結(jié)、土壤微生物減少并且化肥易揮發(fā)、雨水淋溶流失嚴(yán)重污染大氣和水源破壞生態(tài)環(huán)境[7]。作物高產(chǎn)栽培提倡施用有機(jī)肥料如作物秸稈、綠肥、人畜糞尿等，有機(jī)肥料不但養(yǎng)分全面、肥效持久，而且促進(jìn)微生物繁殖改良土壤理化性質(zhì)提高作為根系吸水吸肥能力[8]。隨著畜牧業(yè)蓬勃發(fā)展，腐熟牛糞作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥具有價(jià)格低廉且易獲得等特點(diǎn)在水稻、花生、蔬菜等作物栽培上應(yīng)用廣泛，然而在紅薯大田生產(chǎn)上鮮有研究，本研究旨在探明增施腐熟牛糞對(duì)紅薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，為紅薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米所選育的“桂薯10號(hào)”作為試驗(yàn)材料，有機(jī)肥料選用經(jīng)過(guò)腐熟和無(wú)害化處理后的牛糞，含水量控制在45%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年8月在賀州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)田塊土地平整，類(lèi)型為壤土，試驗(yàn)前采用五點(diǎn)取樣，測(cè)定養(yǎng)分含量分別為全氮2.07g·kg-1，全磷2.23g·kg-1，全鉀5.58g·kg-1，交換性鈣6.15cmol·kg-1，pH值5.7。試驗(yàn)前劃定好小區(qū)，小區(qū)面積為30m2，長(zhǎng)6m、寬5m。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)腐熟牛糞施用梯度分別為15×103kg·hm-2、22.5×103kg·hm-2、30×103kg·hm-2、37.5×103kg·hm-2，記為T(mén)1、T2、T3、T4，以不施用腐熟牛糞為對(duì)照，記為CK，共5個(gè)處理，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，腐熟牛糞按照處理量均勻撒施在各小區(qū)，紅薯扦插前對(duì)土地進(jìn)行機(jī)械翻耕、破碎后開(kāi)溝起壟，壟面寬30cm，壟高35cm，壟距80cm，壟面開(kāi)有2條溝，1條種植溝和1條肥料溝，種植溝紅薯苗采用平栽法，長(zhǎng)25cm的紅薯苗，水平擺到種植溝，覆土厚度為5cm，留出3～5片葉，株距25cm。肥料溝施用高鉀復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=8∶13∶40)450kg·hm-2(常規(guī)施肥量750kg·hm-2，化肥減施40%)，肥料一次性施入后期無(wú)追肥，施肥、扦插后及時(shí)澆水。試驗(yàn)田間管理參照同期大田生產(chǎn)。

1.3 測(cè)定內(nèi)容

1.3.1 葉片過(guò)氧化保護(hù)酶活性測(cè)定、過(guò)氧化產(chǎn)物含量測(cè)定

在紅薯定植后10d(返青期)、30d(分枝期)、90d(膨大期)、120d(收獲期),分別記為S1、S2、S3、S4 4個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，在晴朗的上午每個(gè)小區(qū)取紅薯主蔓頂端葉15片測(cè)定各個(gè)時(shí)期葉片抗氧化酶活性和細(xì)胞過(guò)氧化產(chǎn)物。采用氮藍(lán)四唑法測(cè)定超氧化物歧化酶活性[9]、紫外分光光度計(jì)法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性[10]、硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛含量[11]。

1.3.2 性狀特征及產(chǎn)量測(cè)定

在紅薯收獲期每個(gè)小區(qū)連續(xù)選取25株紅薯，測(cè)定每株紅薯主蔓長(zhǎng)度、分枝數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)，收獲時(shí)將小區(qū)內(nèi)所有紅薯全部收獲泥土去除干凈后稱(chēng)量紅薯鮮重。

1.3.3 品質(zhì)測(cè)定

參考GB 5009.8-2003《食品中蔗糖的測(cè)定》測(cè)定蔗糖含量、GB 5009.5-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》測(cè)定蛋白質(zhì)含量、GB 5009.83-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中胡蘿卜素的測(cè)定》測(cè)定胡蘿卜素含量、GB 5009.159-2003《食品中還原型抗壞血酸的測(cè)定》測(cè)定維生C素含量、GB 5009.9-2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中淀粉的測(cè)定》測(cè)定淀粉含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Office 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理及制圖制表，利用SATISTIX 8.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行最小差異顯著法(LSD)5%水平下進(jìn)行多重比較分析，圖表中用小寫(xiě)字母標(biāo)識(shí)，相同字母表示處理間差異不顯著，不同字母表示處理間差異達(dá)到顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

圖1結(jié)果表明，S1時(shí)期CK處理的SOD活性顯著高于其他處理，T4處理顯著低于其他處理，T1、T2、T3處理間比較差異不顯著；S2、S3、S4 3個(gè)時(shí)期均以T3處理顯著高于其他處理，CK顯著低于其他處理；S2時(shí)期T2、T4處理比較差異不顯著，S3時(shí)期T1、T4處理比較差異不顯著，S4時(shí)期T1、T2、T4處理間比較差異未達(dá)到顯著水平。

圖1 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯葉片超氧化物歧化酶活性的影響

2.2 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯葉片過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響

圖2結(jié)果表明，S1時(shí)期以CK處理CAT活性最高且顯著高于其他處理，T1、T4處理間比較差異不顯著；S2、S3、S4 3個(gè)時(shí)期均以T3處理顯著高于其他處理，CK處理CAT活性最低；S2處理T2、T4處理間比較差異不顯著，T1、CK處理間比較差異不顯著；S3時(shí)期T2、T4處理間比較差異未達(dá)到顯著水平；S4時(shí)期各處理CAT活性變化規(guī)律與S3時(shí)期基本一致。

圖2 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯葉片過(guò)氧化氫酶活性的影響

2.3 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯葉片丙二醛(MDA)含量的影響

圖3結(jié)果表明，4個(gè)時(shí)期紅薯葉片MDA含量均以CK處理最高且和其他處理比較差異均達(dá)到顯著水平，S2、S3、S4 3個(gè)時(shí)期中T3處理MDA含量顯著低于其他處理。其中S1、S3 2個(gè)時(shí)期T2、T4處理比較差異不顯著，S2時(shí)期T1、T2處理比較差異不顯著，S4時(shí)期T1、T2、T4 3個(gè)處理間比較差異不顯著。

圖3 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯葉片丙二醛含量的影響

2.4 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

表1結(jié)果表明，主蔓長(zhǎng)度T4>T3>T2>T1>CK處理，T1、T2處理比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加2.24%、2.64%、7.76%、11.35%；分枝數(shù)T4>T3>T2>T1>CK處理，T2、T3處理比較差異不顯著，T1、CK比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加4.92%、12.40%、18.90%、33.27%；單株結(jié)薯數(shù)T3>T2>T4>T1>CK處理，T2、T4處理間比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加6.36%、28.32%、36.42%、25.00%；鮮薯產(chǎn)量T3>T2>T4>T1>CK處理，T1、T2、T3、T4較CK增加9.43%、16.18%、27.97%、10.69%。

表1 施腐熟牛糞對(duì)紅薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

2.5 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯品質(zhì)的影響

表2結(jié)果表明，蔗糖含量T3>T2>T1>T4>CK處理，T1、T2、T3 3個(gè)處理間比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加49.57%、55.17%、58.41%、28.45%；蛋白質(zhì)含量T3>T2>T4>T1>CK處理，T2、T3處理比較差異不顯著，T1、T4處理比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加32.40%、47.39%、59.58%、37.63%；胡蘿卜素含量T3>T2>T4>T1>CK處理，T2、T4處理比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加19.14%、35.27%、43.90%、33.96%；維生素C含量T3>T4>T1>T2>CK處理，T1、T2、T4處理間比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加19.22%、14.79%、30.74%、18.33%；淀粉含量T3>T2>T1>T4>CK處理，T1、T2、T4處理間比較差異不顯著，T1、T2、T3、T4較CK增加15.68%、17.13%、22.60%、8.50%。

表2 增施腐熟牛糞對(duì)紅薯品質(zhì)的影響

3 討論

紅薯生長(zhǎng)期較長(zhǎng)，需肥量很大，為保證地下薯塊順利膨大，結(jié)合紅薯不同生長(zhǎng)期需肥特點(diǎn)紅薯栽培上提出以有機(jī)肥為主，化肥為輔的施肥策略。謝靜靜等[12]認(rèn)為，腐熟牛糞纖維質(zhì)多，養(yǎng)地效果好，需要配合化肥使用，屬于遲效性肥料。牛糞通過(guò)科學(xué)堆肥技術(shù)和無(wú)害化處理腐熟后形成兼具微生物肥效果的有機(jī)肥料。劉艷等[13]研究表明，施用生物有機(jī)肥有提高玉米穗位葉的POD、CAT、SOD活性和降低MDA含量作用。本研究中增施腐熟牛糞處理在生育中后期紅薯葉片SOD、CAT活性均高于對(duì)照，全生育期葉片MDA含量均低于對(duì)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細(xì)胞膜質(zhì)受傷害程度高低，紅薯受外界環(huán)境影響其生理調(diào)控機(jī)制會(huì)積極響應(yīng)，有機(jī)肥肥料的施用改變了土壤微生物豐度和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)提高了土壤酶活性，有利于紅薯根系生長(zhǎng)，增強(qiáng)了對(duì)土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力，促進(jìn)了植株相關(guān)酶活物質(zhì)轉(zhuǎn)化。王靜等[14]認(rèn)為，化肥配施有機(jī)肥能顯著提高土壤酸性磷酸酶、堿性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性，長(zhǎng)期有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥配施能夠提高土壤養(yǎng)分和有機(jī)碳含量，調(diào)節(jié)土壤pH值，在提高甘薯產(chǎn)量和改善土壤生物性狀方面效果顯著。宋以玲等[15]認(rèn)為，加菌發(fā)酵牛糞可降低土壤容重，提高土壤中有效氮、磷、鉀含量，增強(qiáng)了土壤中脲酶、脫氫酶和過(guò)氧化氫酶活性。紅薯植株良好的生長(zhǎng)狀態(tài)為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紅薯的形成打下了基礎(chǔ)，從“源庫(kù)流”三者的關(guān)系解釋就是要保證“源足”“庫(kù)豐”“流暢通”。試驗(yàn)結(jié)果中施用腐熟牛糞處理的主蔓長(zhǎng)度、分枝數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及風(fēng)味品質(zhì)方面均優(yōu)于對(duì)照。但肥料施用量過(guò)大也會(huì)導(dǎo)致植株徒長(zhǎng)，影響植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)過(guò)渡進(jìn)程。段文學(xué)等[16]研究表明，化肥和生物有機(jī)肥配施能夠促進(jìn)甘薯植株和塊根干物質(zhì)的持續(xù)積累，促進(jìn)干物質(zhì)向根系的分配，同時(shí)保持較高的薯塊糖含量和維生素C含量，提高了鮮食型甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)。因此在化肥減量施用的同時(shí)增施生物有機(jī)肥不但有利于紅薯生長(zhǎng)而且有利于紅薯產(chǎn)量及品質(zhì)的提高，腐熟牛糞作為常見(jiàn)有機(jī)肥在紅薯大田生產(chǎn)上的應(yīng)用前景較好。

4 結(jié)論

增施腐熟牛糞紅薯生育中后期葉片超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活性均呈先上升后下降的趨勢(shì)，丙二醛含量呈先下降后上升的變化規(guī)律。增施腐熟牛糞能夠顯著提高紅薯主蔓長(zhǎng)度且隨著施肥量的增大長(zhǎng)度也隨之增加。分枝數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)、蔗糖含量、蛋白質(zhì)含量、胡蘿卜素含量、維生素C含量及淀粉含量均隨著牛糞施用量的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，在T3處理即腐熟牛糞施用量為30×103kg·hm-2時(shí)達(dá)到最佳，因此在生產(chǎn)上增施腐熟牛糞不但能夠減少化學(xué)肥料的施用，還有利于紅薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量及品質(zhì)的提高，可作為紅薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)推廣應(yīng)用。