林洪鑫,张志华,袁展汽,肖运萍,汪瑞清,吕丰娟

(江西省农业科学院 土壤肥料与资源环境研究所/农业农村部 长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室,江西 南昌 330200)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是大戟科木薯属热带作物,是世界三大薯类作物之一,国内主要分布在广西、海南、广东、云南、福建、江西和湖南等省份。木薯干片是我国生产酒精的重要原料,在加工酒精之后产生大量的酒精渣,若不进行妥当处理,将造成资源浪费和环境污染。不合理施用化肥是造成农业面源污染的重要原因之一。随着国家对生态环境保护的日趋重视,有机肥替代化肥已成为现代农业研究的热点。魏益华等[1]研究认为,动物性废弃物中重金属含量和超标率明显高于植物性废弃物,其中猪粪中的重金属属于重度污染,牛粪中的重金属为轻度污染,植物性废弃物中的重金属尚处于安全水平。木薯酒精渣中有机质含量达66.57%[2],全氮、全钾和全磷含量分别为1.17%、0.464%和0.083%[2],还含多种植物生长所需的微量元素[3],且重金属含量低[3]。木薯酒精渣可作为种植食用菌的营养基质[2,4-7],可加工发酵成醪液菌肥[4]或有机肥[8]。有研究表明,木薯酒精厌氧发酵液可作为香蕉生产的优良液体肥料和土壤改良剂[9]。前人对有机肥-无机肥配施的合理比例进行了较多研究。在兼顾玉米产量和品质的条件下,以30%为适宜的有机肥等氮替代化肥比例培肥土壤[10];水稻以50%有机-无机肥配施比例的产量最高[11];油菜籽粒产量随有机肥施用量的增加逐渐下降,以10%有机氮替代化肥氮为宜[12];稻田化肥-有机肥的配比采用7∶3较为适当[13];腐熟秸秆替代化肥的比例宜控制在50%以下[14]。还有研究表明,有机肥部分替代化肥能提高养分积累量和肥料利用率,显著提高土壤养分含量,调节土壤微生物结构,改善作物根际土壤理化性状[15]。有机-无机肥配施对提高水稻产量和降低氮肥环境负效应的综合效应最佳[16]。前人在水稻、油菜等作物上的有机无机肥配施研究较多,而对红壤旱地木薯有机无机肥配施的研究较少。本试验在木薯生产中设计了木薯酒精渣-复合肥不同配施比例,以有机物料“木薯酒精渣”替代不同比例的复合肥,以期达到农业废弃物合理利用和化肥减量施用的目的,为资源有效利用和木薯高产栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在江西省抚州市东乡区圩上桥镇红壤开发管理委员会国家木薯产业技术体系南昌综合试验站试验基地(N28°11′26″,E116°30′17″)内进行。试验地土壤为低丘红壤,其基础土壤理化性质为pH值4.90,有机质18.6 g/kg,全氮1.34 g/kg,全磷1.19 g/kg,全钾12.3 g/kg,碱解氮99.7 mg/kg,速效磷79.6 mg/kg,速效钾105.7 mg/kg。

1.2 试验材料

供试木薯品种为华南205。木薯酒精渣购于江西佳佳福生物科技股份有限公司,其氮含量为0.45%。复合肥(史丹利,15-15-15)为从本地农资市场采购。

1.3 试验设计

试验共设5个处理,分别为M0F100(100%复合肥)、M25F75(25%木薯酒精渣+75%复合肥)、M50F50(50%木薯酒精渣+50%复合肥)、M75F25(75%木薯酒精渣+25%复合肥)、M100F0(100%木薯酒精渣)。木薯酒精渣-复合肥不同配施比例处理详见表1。每个处理3次重复,共15个小区,随机区组排列,小区面积为50 m2(5 m×10 m),每小区种植60株(种植5行,每行12株),种植行距1.0 m,种植株距0.8 m。各小区的木薯酒精渣和复合肥全部作为基肥,各处理施氮量均为168.75 kg/hm2；配施木薯酒精渣处理不补充磷、钾肥。木薯于2018年3月23日种植,于11月30日收获。其他栽培方式同木薯常规栽培方法。

表1 木薯酒精渣-复合肥配施比例

1.4 测定指标及方法

1.4.1 木薯产量及其构成 于木薯块根成熟期,每小区选择5株代表性植株,考察单株薯数、单株薯重和单株茎叶重,称量每小区实收的木薯新鲜块根和成熟期取样的木薯块根的鲜重,然后根据成熟期的木薯实际株数折算鲜薯产量;收获指数=薯重/(薯重+茎叶重)。

1.4.2 块根的形态性状 用米尺测定所有块根的长度,取平均值,即薯长。用游标卡尺测量所有块根中部的粗度,取平均值,即薯径。

1.4.3 植株的形态性状 用卷尺测定植株的垂直高度,即株高。用游标卡尺测定植株距地10 cm的基部直径,即茎径。

1.5 统计分析

采用Excel、DPS 7.05对试验数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯产量的影响

由图1可见：随着木薯酒精渣施用比例的提高,木薯产量呈下降趋势；与单施复合肥处理(M0F100)相比,M25F75和M50F50处理的产量无显著变化,而M75F25和M100F0处理的产量显著下降。综合木薯产量和化肥减施效果来看,本试验以25%和50%的木薯酒精渣施用比例较好。

图1 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯产量的影响

2.2 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯产量构成的影响

从表2可以看出：随着木薯酒精渣施用比例的提高,每株薯数呈先增加后下降的趋势,其中M25F75处理的每株薯数最多,而M100F0处理的最少；M0F100处理的每株薯重最高,而M75F25和M100F0处理的每株薯重较低；M100F0处理的每株茎叶重显著低于其他4个处理；M0F100和M25F75处理的收获指数较低,而M50F50、M75F25和M100F0处理的收获指数较高。可见,增施木薯酒精渣可以提高木薯的收获指数。

表2 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯产量构成的影响

2.3 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯株高和茎径的影响

随着木薯酒精渣施用比例的提高,木薯株高和茎径均呈下降趋势。以M0F100处理的株高和茎径最高(粗),而以M75F25处理的株高和茎径最矮(细)。M75F25处理的株高显著矮于M100F0和M25F75处理。M75F25处理的茎径显著细于M0F100处理(图2)。

图2 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯株高和茎径的影响

2.4 木薯酒精渣-复合肥配施对薯长和薯径的影响

从图3可以看出：随着木薯酒精渣施用比例的提高,木薯的薯长呈增长趋势；M100F0处理的薯长显著长于M0F100处理的,而在其他处理间无显著差异；在25%～100%木薯酒精渣施用比例范围内,木薯薯径随木薯酒精渣施用比例的提高而变粗；木薯的薯径以M0F100处理的最粗；M0F100和M100F0处理的薯径显著粗于M25F75处理,而在其他处理间无显著差异。

图3 木薯酒精渣-复合肥配施对木薯薯长和薯径的影响

2.5 指标间的相关性

木薯指标间的相关分析结果(表3)表明：每株薯重与木薯产量呈显著正相关(r=0.6062*)；株高、茎径、薯径、单株薯数、薯长、每株茎叶重以及收获指数均与木薯产量无显著相关性；每株茎叶重与收获指数呈极显著负相关(r=-0.7319**)；每株薯数与每株薯重呈显著正相关(r=0.6048*)；木薯的薯径、株高与茎径呈显著或极显著正相关(r=0.5420*、0.7154**)。

表3 木薯指标间的相关系数

3 讨论与结论

增施有机肥对于提高木薯产量和改善土壤具有重要的意义。岑忠用等认为,施用生物有机肥明显提高了木薯块根产量[17],增强了抗衰老特性[18],降低了土壤容重,提高了土壤的脲酶活性、转化酶活性以及速效氮、速效磷和速效钾含量[19],而且提高了木薯叶片氮、磷、钾含量[20]。罗兴录等的研究结果显示,施用生物有机肥降低了土壤容重,增加了土壤通气性,提高了土壤孔隙度、有机质含量和氮磷钾含量[21],同样也促进了木薯茎叶生长、体内生理代谢以及同化物向地下部运输和积累,提高了木薯叶片叶绿素含量和光合强度,增强了植株抗衰老生理机能[22]。韦茂贵等[23]研究认为,施用生物有机肥可以改善土壤物理性状,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,促进木薯生长,提高木薯块根产量。据曾黎明等报道,施用生物有机肥提高了木薯叶片叶绿素b含量、叶绿素总量、可溶性糖含量、净光合速率、蒸腾速率和气孔导度[24],提高了土壤有机质、速效K含量和微生物数量,增强了土壤转化酶活性,提高了鲜薯产量和淀粉产量[25]。本试验研究发现,在等氮条件下,随着木薯酒精渣施用比例的提高,木薯产量、株高和茎径均呈下降趋势。在等氮条件下,提高木薯酒精渣的施用比例,会降低复合肥的施用比例,木薯酒精渣中的钾素明显不足，而木薯是喜钾作物,因此提高木薯酒精渣的施用比例会导致木薯产量略有下降。还有研究[26]表明,在推荐施用量偏小的情况下,施用松土荣和木薯增产王对木薯的鲜薯产量、淀粉含量、淀粉产量均无显著影响。可见,只有合理配施有机肥才能促进木薯产量的提高。本试验只进行了1年，所获结果有待通过开展多年定位或多点试验加以进一步验证。