水肥一體化和覆蓋地布等對木薯生長和土壤養分的影響

周時藝 韋云東 陳蕊蕊 盤歡 李軍 鄭華 徐釧 羅燕春

摘 要：本文通過大田試驗，研究了水肥一體化和覆蓋地布等對木薯生長和土壤養分的影響，試驗設置地膜/地布，4個施肥量，3種灌溉量等13個處理。結果表明，水肥一體化能顯著提高木薯產量（40.18 %～51.85 %），最高為處理12（地膜+減量施肥2+滴灌2）和處理13（地布+減量施肥2+滴灌2）。在無滴灌條件下，覆蓋地布或者地膜也能顯著提高木薯產量，但水肥一體化各處理間增產不明顯;處理3（減量施肥1）和處理5（地布+減量施肥1）的氮肥、鉀肥利用率比處理2（常規施肥）提高了4.18 %～10.32 %和12.65 %～22.66 %，而處理11（減量施肥2+滴灌2）和處理13則比處理2提高了23.32 %～36.58 %和37.48 %～45.72 %;處理8～13比處理2的速效磷增加了11.67 mg/kg～33.79 mg/kg，速效鉀含量增加了24.9 mg/kg～70.2 mg/kg。在覆蓋地布/地膜條件下，減量施肥+滴灌能明顯提高氮、磷、鉀肥料利用率;整體上滴灌處理的土壤速效磷和土壤速效鉀含量有明顯增加;綜合考慮產量、節水、減肥和環保因素，處理13（地布+ N 75 kg/hm2、P2O5 37.5 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2+333.3 m3/hm2）為本研究最佳處理。

關鍵詞：水肥一體化 覆蓋地布 木薯生長 土壤養分

中圖分類號：S889+.5 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

Effects of Water-Fertilizer Integration and Ground Cloth Mulching on Cassava Growth and Soil Nutrients

ZHOU Shiyi1，2， WEI Yundong1，2， CHEN Ruirui1，2， PAN Huan1，2，

LI Jun1，2， ZHENG Hua1，2*， XU Chuan1，2，LUO Yanchun1，2

（1 Guangxi Subtropical Crops Research Institute ， Nanning， Guangxi 530001， China;

2 Guangxi Cassava Research Institute， Nanning， Guangxi 530001， China）

Abstract： Effects of water-fertilizer integration and ground cloth mulching on cassava growth and soil nutrients were studied in a field trial with 13 treatments， including ground cloth/plastic film mulching， 4 fertilization rates and 3 irrigation quantities. The results showed that the cassava yield significantly increased （40.18%～51.85%） under the conditions of? water-fertilizer integration and ground cloth or plastic film mulching， reaching the highest level in T12 （plastic film mulching + fertilizer reduction 2 + drip irrigation 2） and T13（ground cloth mulching + fertilizer reduction 2+drip irrigation 2）. The cassava yield also remarkably increased even under the conditions of ground cloth or plastic film mulching without drip irrigation. The yield increasing effect was not obvious among different treatments of water-fertilizer integration. The utilization rate of nitrogen and potassium in T3 （fertilizer reduction1）， T5 （ground cloth mulching + fertilizer reduction1）， T11 （fertilizer reduction 2 + drip irrigation 2） and T13 increased by 4.18%～10.32%， 12.65%～22.66%， 23.32%～36.58% and37.48%～45.72% respectively than that in T2 （conventional fertilization）; the available phosphorus and potassium in T8-T13 increased by 11.67 mg/kg～33.79 mg/kg， 24.9 mg/kg～70.2 mg/kg respectively than that in T2. The utilization rate of nitrogen， phosphorus and potassium significantly increased under the condition of fertilization reduction + drip irrigation and ground cloth or plastic film mulching; the available phosphorus and potassium in soil increased under the drip irrigation; taking into account of yield， water saving， fertilization reduction and environmental protection， T13 （ground cloth mulching + N 75 kg/hm2， P2O5 37.5 kg/hm2 and K2O 75 kg/hm2 + 333.3 m3/hm2） is the best treatment.

Key words： Water-fertilizer integration; ground cloth mulching; cassava growth; soil nutrients

合理施肥能顯著提高作物產量和品質，但過分追求產量而無節制施用化肥，造成土壤嚴重板結、有機質含量減少、作物產量和品質下降等問題日益突出，這與國家可持續發展戰略相背而行，因此減少化肥施用，提高肥料利用率，成為了農業生產中亟須解決的問題。

廣西木薯主產區多年平均降雨量為1445.38 mm，木薯生育期內有效降雨量656.90 mm，苗期、塊根形成期、塊根膨大期、塊根成熟期分別占全生育期有效降雨量15.41 %、25.92 %、52.00 %、6.67 %[1]，可見木薯苗期和成熟期容易遭遇氣候性干旱。近年來，隨著水肥一體化技術的不斷成熟，該技術逐漸被應用于木薯栽培，并且能夠有效解決木薯常年只能依靠降雨和土壤存水維持生長等現狀。研究表明，木薯苗期和塊根膨大期是木薯需水關鍵期，灌溉可以大幅增加木薯塊根產量[2-5];灌溉能改善木薯農藝性狀，如增加單株綠葉數、增加株高、莖粗等[6];相比微噴灌溉和不灌溉，微滴灌溉既能提高水分利用率，增強木薯抗旱性，又能提高木薯光合效率和木薯產量[7]。樊吳靜等研究發現，膜下滴灌條件下增加灌溉定額，可有效改善土壤理化性狀，提高木薯產量和經濟效益，3種灌溉定額以1200 m3/hm2 效果最佳[8];鄭厚貴等對不同灌水量對木薯需水量及產量的影響進行研究，結果發現木薯需水量在1969.88 mm～2160.74 mm產量表現最佳，灌水量過高或者過低，均會影響木薯產量的增加[9]。蔣建華等研究表明，木薯生育期最佳灌水量為3600 t/hm2，最佳施肥搭配為N 70 kg/hm2、K2O 105 kg/hm2[10]。

因此，如何科學利用水肥一體化，提高肥料利用率，進而提高木薯產量，近年來成為了許多研究工作者的研究方向之一。本試驗于2018年在廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所木薯種植基地，研究了水肥一體化及地布覆蓋下滴灌減量施肥對木薯生長和土壤養分的影響，以期為木薯水肥一體化技術在更大范圍內的推廣和發展提供科學基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用化肥：尿素（N 46.4 %，重慶建峰化工股份有限公司）、復合肥（N∶P2O5∶K2O比例為15∶15∶15，歐洲化學安特衛譜公司）、氯化鉀（K2O 60 %，中化化肥有限公司）、磷酸二氫鉀（P2O5≥51.5 %，K2O≥33.9 %，什邡市康龍化工有限責任公司）、硝酸鉀（硝態氮≥13.5 %，K2O≥46 %，什邡市康龍化工有限責任公司）。地膜為市購白色地膜，地布為市購黑色園藝地布。

供試木薯品種為桂熱10號（GR10），是廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所從廣西防城港市防城區平旺鄉橫過村采集的地方糯米木薯種質，原名糯米糍，經多年田間觀測及評價，培育繁育而成。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

試驗在廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所木薯試驗基地（N 22°54′02.56″，E 108°20′05.42″）進行。試驗處理包括不施肥（處理1）、常規施肥（處理2、4、6）、減量施肥1（處理3、5、7）、以及減量施肥2配合滴灌、地布、地膜等共13個處理（見表1）。其中處理2～7為施肥方式為穴施固體肥料，處理8～13為滴灌。

木薯起壟種植，壟寬約1.3 m，壟溝約0.5 m，每壟種2行，行距0.9 m，株距1 m。每個小區設置6×6=36株，試驗設置3次重復，隨機區組排列。

2019年4月18日種植木薯， 4月20～22日按處理要求設置滴灌系統，每株木薯設置一個滴頭，均設置在壟內距離木薯約20 cm處（上下2株錯開方向）。滴頭流速為2 L/h，每個試驗小區設有一個獨立水表。4月23日按處理要求覆蓋地膜或者地布。

2019年5月18日（植后30 d）處理2、4、6以復合肥，處理3、5、7以復合肥、尿素、氯化鉀的形式施用100 %的化肥。同日處理8～13尿素和磷酸二氫鉀的形式溶解于水，通過4 %的肥液濃度滴灌，施入N 17.5 %，P2O5 50 %，K 17.0 %。2019年6月17日（植后60 d）同30 d在處理8～13滴灌施入水肥;7月25日（植后90 d）以尿素和硝酸鉀的形式滴灌施入N 50 %，K2O 25 %;8月5日（植后109 d）以尿素和硝酸鉀的形式滴灌施入N 15 %，K2O 41 %。

2019年4月22日進行灌溉，滴灌1灌溉量為6 L/株，滴灌2灌溉量為4 L/株;分別于8月30日、9月15日、10月10日進行灌溉，滴灌1（處理8、9）灌溉量為10 L/株/次，滴灌2（處理10～13）灌溉量為6 L/株/次。加上施肥用水量，滴灌1灌溉總量為44 L/株，滴灌2為30 L/株，折算成降雨量分別為488.9 m3/hm2和333.3 m3/hm2。

1.2.2 測定項目與方法

株高、莖粗、鮮薯產量、淀粉含量測定：每個小區內部株選取16株植株，株高采用塔尺測定，莖粗采用游標卡尺測定;用電子秤測定鮮薯產量，用雷蒙秤法測定淀粉含量;

植株地上部、地下部鮮重與干重測定：采集處理1、2、3、5、11、13的木薯植株樣（每個小區3株），分別用電子秤測定地上部和地下部鮮重，105 ℃殺青20 min，85 ℃烘干至恒重稱干重;

全量養分（氮/磷/鉀）測定：植物樣品經H2SO4-H2O2消煮后，全氮采用半微量凱氏定氮法測定、全磷采用鉬銻抗比色法測定、全鉀采用火焰光度計法測定;

土壤速效養分（氮/磷/鉀）測定：速效氮（堿解氮）采用堿解擴散法測定、速效采用磷碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定、速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度計法測定[11];

木薯干物質率（%）=干重/鮮重×100;

作物體內元素吸收量（kg/hm2）=木薯干重（t/hm2）× 養分含量（g/kg）;

肥料利用率（%）=（施肥區作物體內元素吸收量-不施肥區作物體內元素吸收量）/肥料中該元素的總量。

1.3 數據處理與分析

運用Microsoft office/Excel 2013軟件對試驗數據進行整理統計，方差分析采用RStudio version 1.1.463（基于R Version 3.5.2）中的ANOVA進行，多重比較采用SSR法。

2 結果與分析

2.1 木薯收獲期株高、莖粗比較

從表2可以看出，處理13木薯株高最大，其次是處理12、2，3個處理均顯著大于處理5，但是與正常施肥相比較，減量施肥的所有處理株高幾乎沒有顯著差異，而處理1株高最小，即不施肥處理（CK），說明施肥能促進株高增長。莖粗最大值為處理13，為27.44 mm，顯著大于處理7、9、12、5，且處理6顯著大于處理5，處理1（CK）最低。說明施肥增加了木薯莖粗;在減量施肥2的情況下，使用地布比地膜能明顯增加木薯莖粗。

木薯株高和莖粗有極顯著（P<0.01）的線性相關（圖1），決定系數為0.5636。

2.2 鮮薯產量、淀粉含量、淀粉產量比較

鮮薯產量最高為處理12（41.38 t/hm2），其次為處理13、8、9、10、11，最低為處理1（表2）。處理12和處理13顯著高于處理1～7，說明在覆蓋地膜或者地布的情況下，滴灌2+減量施肥2可比不灌溉的情況下顯著提高木薯產量;但在有滴灌的條件下（處理8～13），覆蓋地膜/地布并未顯著增產。處理2和處理3的鮮薯產量均顯著低于處理4～7，表明在無灌溉的情況下，覆蓋地布和地膜能顯著提高木薯產量。

在施肥和灌溉相同條件下，地膜和地布對木薯產量、淀粉含量、淀粉產量沒有顯著影響。處理1（CK）的鮮薯產量低于其他處理（表2），說明施肥比不施肥增加了木薯產量;但處理1的淀粉含量最高，說明不施肥導致木薯光合同化物積累在相對少的塊根中，導致淀粉含量相對偏高，而淀粉產量卻最低。

2.3 木薯生物量、干物質率、養分含量、肥料利用率比較

木薯地上部、地下部和全株生物量均表現為不施肥處理（處理1）最低（表3），說明施肥增加了木薯生物量。地上部干物質率在24.4%±0.8～25.3%±0.4之間，處理間差異不顯著;處理間地下部干物質率差異也不顯著。各觀測處理間的木薯全株的氮和鉀含量差異不顯著，但處理5磷含量最低，顯著低于處理13，說明地布+減量施肥2+滴灌2比地布+減量施肥1+不灌溉顯著提高了木薯植株磷含量。

木薯體內的氮和鉀吸收量規律一致，均表現為處理1最小，顯著低于其他處理（表4），說明施肥顯著促進了木薯體內氮和鉀的吸收;磷吸收量也為處理1最小，同時與處理13有顯著差異，表明地布+減量施肥2+滴灌2比不施肥顯著提高了植物體內磷吸收。

處理3和處理5的氮肥、鉀肥利用率比常規施肥處理2提高了4.18 %～10.32 %和12.65 %～22.66 %，這說明在覆蓋地布+不灌溉+減量施肥1的條件下氮和鉀的肥料利用率進一步提高;而處理11和處理13比處理2的氮肥利用率提高了23.32 %～36.58 %，鉀肥提高了37.48 %～45.72 %，磷肥提高了10.53 %～14.65 %，這說明在減肥條件下，灌溉能提高氮磷鉀肥料利用率。處理13的氮肥利用率比處理11提高了13.26 %，但鉀肥利用率卻降低了8.24 %，這說明在減肥2+滴灌2條件下，覆蓋地布促進了氮肥被吸收利用。

2.4 土壤速效養分比較

由表5可知，處理8和處理12的土壤速效氮與處理1有顯著差異，與其他處理差異不顯著;處理8的速效磷最高，為42.34 mg/kg，與處理12和處理13無顯著差異，但三者均與處理1～7差異達顯著水平，處理8～13比常規施肥處理2的速效磷增加了11.67 mg/kg～33.79 mg/kg，并且處理8、11～13與處理1～4、6～7差異達顯著水平，這說明灌溉能有效增加土壤速效磷含量;處理12的土壤速效鉀含量最高，處理11～13顯著高于處理5～7，滴灌處理的速效鉀含量比常規施肥增加了24.9 mg/kg～70.2 mg/kg，說明在減量施肥的條件下滴灌依然能提高土壤速效鉀含量。

3 討論與結論

在本試驗中，施肥促進了木薯株高和莖粗增加，提高木薯產量及生物量，但是滴灌各處理與常規施肥并沒有顯著差異，這與張耀華等研究結果不一致[6]，可能是灌溉方式和木薯品種特性不同導致的;在一定減施化肥范圍內，減施和滴灌條件下的木薯產量顯著高于常規施肥，原因是滴灌噴頭能將水肥直接施到根系附近，縮短了水肥在土壤中的運輸距離，提高根系對水肥的吸收效率和利用率[12]。處理1木薯淀粉含量最高（28.5 %），原因是不施肥導致光合同化物積累在相對少的塊根中，導致淀粉含量相對偏高，而淀粉產量卻最低。各觀測處理間的木薯全株的氮和鉀含量差異不顯著，但處理5磷含量最低，顯著低于處理13，原因是灌溉條件下促進了植株對磷的吸收和積累。

在灌溉條件下，減量施肥2（75∶37.5∶75）處理對氮磷鉀的利用率明顯高于常規施肥，處理8～13提高了土壤速效鉀和速效磷的含量，這是由于水肥一體化促進根系對肥料的吸收，同時也減少了肥料的淋失和被土壤的固定，提高了肥料的利用率[12]。在無灌溉和減量施肥1（100∶50∶100）的條件下，覆蓋地布和地膜相比常規施肥能顯著提高木薯產量，這是因為覆蓋地布和地膜后能有效減少水肥流失，提高土溫，減少雜草生長，促進木薯生長。在相同條件下，地膜與地布對木薯產量、淀粉含量、淀粉產量并無顯著差異，但根據田間觀察，覆蓋地布的防草效果比較好，而且幾乎沒有塑料污染，生態環保，是一種值得推薦的木薯栽培技術。

試驗結果表明，水肥一體化能顯著提高木薯產量（40.18 %～51.85 %），最高為處理12（地膜+減量施肥2+滴灌2）和處理13（地布+減量施肥2+滴灌2）。在無滴灌條件下，覆蓋地布或者地膜也能顯著提高木薯產量，但水肥一體化各處理間增產不明顯;處理3（減量施肥1）和處理5（地布+減量施肥1）的氮肥、鉀肥利用率比處理2（常規施肥）提高了4.18 %～10.32 %和12.65 %～22.66 %，而處理11（減量施肥2+滴灌2）和處理13則比處理2提高了23.32 %～36.58 %和37.48 %～45.72 %;處理8～13比常規施肥處理2的速效磷增加了11.67 mg/kg～33.79 mg/kg，速效鉀含量增加了24.9 mg/kg～70.2 mg/kg。在覆蓋地布/地膜條件下，減量施肥+滴灌能明顯提高氮、磷、鉀肥料利用率;整體上滴灌處理的土壤速效磷和土壤速效鉀含量有明顯增加;綜合考慮產量、節水、減肥和環保因素，處理13（地布+ N 75 kg/hm2、P2O5 37.5 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2+333.3 m3/hm2）為本研究最佳處理。

參考文獻

[1]? ? ? 吳衛熊， 黃奕. 廣西木薯需水量及灌溉需求指數分析[J]. 中國農村水利水電， 2019（10）：

123-126.

[2]? ? ?莫凡，黃忠華，廖婷，等.木薯高效節水灌溉方式對比研究與應用探討[J]. 黑龍江水利，2015，

1（2）： 17-20.

[3]? ? ?樊吳靜， 羅興錄， 單忠英， 等. 木薯微滴灌溉對土壤理化性狀與產量效應研究[J]. 廣西水利水電， 2015（1）： 30-34.

[4]? ? ?羅興錄， 陳會鮮， 楊鑫， 等. 木薯不同灌溉方式對產量和土壤理化性狀影響研究[J]. 中國農學通報， 2014， 30（18）： 151-155.

[5]? ? ?黃潔， 葉劍秋， 李開綿， 等. 木薯苗期淋水試驗初報[J]. 廣西熱帶農業， 2005（4）：18-19.

[6]? ? ? 張耀華，葉軍，李定容. 不同灌溉方式對木薯主要農藝性狀的影響[J]. 廣東農業科學， 2010（2）： 15-18.

[7]? ? ?羅興錄， 樊吳靜， 單忠英， 等. 微滴灌溉對木薯葉片生理特性和產量的影響[J]. 廣西農業科學， 2014（17）： 9-12.

[8]? ? ?樊吳靜， 羅興錄， 單忠英. 灌溉定額對膜下滴灌木薯產量及土壤理化性狀的影響[J]. 中國農學通報， 2019， 35（28）： 25-31.

[9]? ? ? 鄭厚貴， 關意昭， 張耀華， 等. 不同灌水量對木薯需水量及產量的影響研究[J]. 廣東農業科學， 2011， 38（01）： 1-3.

[10]? ? 蔣建華， 關意昭. 水肥耦合效應對木薯產量的影響[J]. 廣東農業科學， 2012（11）： 75-

76，79.

[11]? ? 鮑士旦. 土壤農化分析（第三版）[M].北京： 中國農業出版社， 2000.

[12]? ?習奇亮， 趙科， 邢雪霞， 等. 水肥一體化的滴灌模式對煙葉質量及經濟效益的影響[J]. 中國農學通報， 2017， 33（18）： 153-158.