氮磷鉀用量對木薯產量和品質的影響

趙信林，郭媛，邱化蛟，邱財生，龍松華，王玉富

(中國農業科學院 麻類研究所，湖南 長沙 410205)

木薯(ManihotesculentaCrantz)為大戟科木薯屬多年生亞灌木植物，是世界3大薯類作物之一[1]，因具有較高的淀粉含量而成為熱帶和亞熱帶地區重要的糧食作物[2-3]。木薯主要種植于非洲和拉丁美洲，其中非洲地區占據全球木薯種植面積的50%以上，因此，木薯一度被認為是貧窮的象征。

木薯具有耐土壤貧瘠、耐干旱、耐高溫、產量高的特點，于19世紀20年代首先傳入我國廣東，現在主要分布于我國的廣西、廣東、海南和云南，在福建、江西、湖南和貴州等地也有種植[4]，是我國第6大熱帶作物[5]。近年來，木薯的工業價值(生物燃料)逐漸受到重視[6]，成為新興的能源作物之一[1]。

養分是植物生長的基礎。研究木薯的施肥問題，通過植物營養手段來提高產量、改善品質，對未來木薯產業的發展具有積極意義。在國際上，關于木薯施肥方面的研究并不少見，但主要集中在非洲[2,7-8]和拉丁美洲[9-10]等地。隨著我國木薯種植業的發展，相關研究也逐漸增多：蔣萬等[11]通過對若干組木薯肥效試驗進行綜合分析，指出氮磷鉀用量的高低影響木薯長勢強弱、產量高低和品質好壞；黃潔等[12]于海南省儋州市研究了施肥對木薯生長的影響，發現施肥可以提高木薯塊根淀粉含量、鮮薯產量、單株結薯數、單株鮮薯重等；高志紅等[13]在廣東韶關通過試驗發現，不同施肥水平不僅會影響木薯塊根產量，還會影響氮磷鉀在木薯植株體內的分布；何軍月[14]通過“3414”試驗，在廣西防城港市研究了氮磷鉀對木薯生長的影響，并得出3個因子對木薯產量的影響依次是N>K>P；韋劍鋒等[15]發現，施氮不僅可以提高木薯塊根、莖、葉的干物質積累量，還可以提高木薯塊根、莖和葉的氮磷鉀含量和積累量。此外，關于復混肥[16]、緩控釋肥[1]、配方肥[17]等對木薯產量的影響也有報道。

國內現有的關于木薯種植和相關田間試驗的研究多集中在廣東、廣西、海南等地[4,18]，在湖南省內開展的研究相對很少。面對湖南省內日益增長的木薯種植需求，本研究擬通過“3414”肥效試驗來明確不同氮磷鉀用量及其組合方式對湖南木薯產量和品質的影響，為當地木薯種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試木薯品種為農家品種面包木薯。供試氮肥為尿素(N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O512%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O 50%)。

試驗地點位于中國農業科學院麻類研究所沅江試驗站。供試田塊土壤的有機質、全氮、全磷、全鉀含量分別為21.9、1.13、0.723、2.11 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為104、8.9、83 mg·kg-1。試驗地屬于亞熱帶濕潤季風氣候，具有湖區氣候特色，光熱和降雨條件充足，年平均氣溫16.9 ℃，年平均日照數為1 743 h，年平均降水量1 322 mm，多集中在4～6月，年均無霜期276 d。

1.2 處理設計

按照“3414”肥效田間試驗的方案要求，設定氮、磷、鉀為3個因素，每個因素各設置4個水平，共設定14個處理，各處理編號及其養分投入量如下：N0P0K0，N 0，P2O50，K2O 0；N0P2K2，N 0，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N1P1K2，N 45 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N1P2K1，N 45 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N1P2K2，N 45 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P0K2，N 90 kg·hm-2，P2O50，K2O 110 kg·hm-2；N2P1K1，N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N2P1K2，N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P2K0，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 0；N2P2K1，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N2P2K2，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P2K3，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 165 kg·hm-2；N2P3K2，N 90 kg·hm-2，P2O5135 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N3P2K2，N 135 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2。每個處理重復3次，共42個小區，隨機區組排列。每個小區長8 m、寬2 m，面積16 m2，每個小區種植10×2株木薯。

試驗中木薯均為種莖扦插繁殖，扦插日期為2016年4月10日，收獲日期為2016年12月12日。試驗過程中，氮肥分3次施用，基肥用量占總氮肥用量的25%，木薯種植40 d后進行第一次追肥，氮肥用量為總量的50%，剩余氮肥在種植60 d后施用；磷肥作為基肥一次性施用；鉀肥施用日期及各次施用的比例與氮肥一致。其他田間管理，如灌溉、除草、殺蟲等均按照當地農民管理模式進行。

1.3 檢測方法

土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化法測定[19]，土壤全氮、全磷和全鉀含量按照土壤分析標準方法測定[20]。于成熟期，隨機選擇小區內若干株具有代表性的木薯對其生長狀況進行調查和記錄，包括株高，每株結薯數量，每株收獲鮮薯重，鮮薯長度、直徑等。根據每個小區的木薯產量折算單位面積鮮木薯產量。

將采集的木薯塊根樣品在室內烘干，粉碎，過篩，稱取一定量樣品用H2SO4-H2O2消煮，全氮含量用全自動化學分析儀(Smart Chem 200型，法國Alliance公司)測定，全鉀含量用火焰光度計法測定，全磷含量用電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP-AES)(Spectroblue，德國斯派克)測定。

1.4 數據分析

所有試驗數據利用Excel 2016進行整理。在SPSS 22.0統計分析軟件上進行單因素方差分析(one way ANOVA)和R回歸分析，對于有顯著(P<0.05)差異的，采用Duncan法進行多重比較。采用Origin Pro 2017做圖。

2 結果與分析

2.1 對木薯農藝性狀的影響

在成熟期對木薯的多項農藝性狀進行調查，結果如表1所示。對比N組處理數據可以發現，氮肥施用量對木薯的株高、薯條長度、薯條直徑都具有顯著影響，但對每株薯條數、每株結薯重沒有顯著影響。對比P組處理數據可以發現，磷肥施用量對薯條直徑具有顯著影響，但對其他農藝性狀并無顯著影響。對比K組處理數據可以發現，鉀肥用量除了對每株薯條數無顯著影響外，對其他幾項農藝性狀都有顯著影響，尤其是隨著鉀肥施用量的增加，薯條長度、薯條直徑和每株結薯重都顯著增加。

表1 不同處理對木薯農藝性狀的影響

2.2 對木薯產量和養分含量的影響

如表2所示，氮肥施用量對木薯塊根的磷、鉀含量有顯著影響，而對其他指標并無顯著影響。設定的磷肥施用量對各指標無顯著影響。鉀肥施用量對鮮塊根產量和塊根含氮量有顯著影響，且隨著鉀肥施用量的增加，木薯鮮塊根產量顯著增加。綜合看來，木薯的鮮塊根產量和淀粉產量均以N2P2K3處理最高。

表2 不同處理對木薯經濟產量、生物量和養分含量的影響

2.3 肥料用量與木薯塊根產量的關系

對木薯塊根產量與肥料用量進行線性回歸，結果見表3?？梢园l現，不論是三元線性回歸模型，還是二元線性回歸模型或一元線性回歸模型，只有鉀肥用量對木薯塊根產量的影響始終達到顯著水平。這說明在本試驗條件下，氮肥和磷肥用量對木薯塊根產量的影響并不顯著。進一步分析顯示，隨著鉀肥用量的增加，塊根產量呈線性增加(圖1)。

表3 肥料用量對木薯塊根產量的影響

圖1 氮、磷、鉀肥用量與木薯塊根產量的關系

3 討論

開展作物肥效試驗是獲得一定地區某類作物合理施肥量的最佳途徑?！?414”試驗方案具有設計處理少、效率高的優點，符合肥料試驗和施肥決策的專業要求[21]。本試驗發現，氮磷鉀3元素對木薯產量的影響不同。在所選試驗田區域和所設定的肥料用量范圍內，氮、磷肥對木薯產量的影響較小，而鉀肥對木薯產量較大，其原因可能是該試驗田的土壤鉀素肥力偏低，是限制當地木薯產量的關鍵因子。在本試驗設定的各處理中，N2P2K3處理的木薯鮮塊根產量和淀粉產量均最高，但是并不能將此配方作為試驗地木薯種植的最佳施用量。這是因為所選取的試驗田塊土壤鉀素肥力較差，木薯塊根產量受鉀肥施用量的影響較大，鑒于本試驗中鉀肥施用量與木薯產量幾乎成線性關系，因此，有必要進一步增加鉀肥施用量，并進一步探明其與木薯產量的關系，從而根據合適的鉀肥用量進一步開展田間肥效試驗，以明確適于當地木薯種植的最佳施肥量。