周 潔,易禮美,齊傳東,吳金平,吳方華,周家武,文生巧,郭鳳領
(1.湖北省農業科學院經濟作物研究所,武漢 430064;2.湖北省蔬菜種質創新與遺傳改良重點實驗室,武漢 430064;3.五峰土家族自治縣農業農村局,湖北 宜昌 443413;4.當陽市兩河鎮農業服務中心,湖北 宜昌 444100;5.當陽市農業技術推廣中心,湖北 宜昌 444199;6.中華人民共和國武漢海關,武漢 430048)
魚腥草(Houttuynia cordataThunb.)屬三白草科蕺菜屬植物,為自然界中具有廣泛生物活性和食用價值的藥食同源植物,具有“天然第一抗生素”和“神草”的稱號[1]。魚腥草富含多種生物活性物質,具有抑菌、抗病毒、抗炎鎮痛、抗腫瘤以及增強免疫力等多種功效,已被國家衛生部確定為“既是藥品,又是食品”的特色資源,具有廣闊的開發應用前景[2,3]。
魚腥草每公頃效益超過25 萬元,在當前推動農業供給側結構性改革和鄉村振興方面發揮了重要作用[4]。中國魚腥草之鄉——湖北省當陽市兩河鎮是中國中部地區魚腥草主產區之一,2021 年種植面積超過1 300 hm2,產值超過3 億元,產品廣銷北京、貴州等20 多個省市。隨著種植規模的集約化、規模化,農戶為了獲得較高的產量,通常采用大量施用化肥的方式以達到增產目的。關于施肥種類及其配比對魚腥草地下莖產量及品質的研究已有一些,有機-無機復混肥和化肥配施可顯著提高魚腥草產量、藥效成分及粗蛋白、還原糖等營養成分,同時鉀肥對魚腥草產量和品質的影響大于氮肥和磷肥[5-7],相關研究多聚焦于化肥、有機肥施用。
據聯合國糧食及農業組織統計,化肥在提高單產中發揮了40%~60%的作用,但易導致土壤板結、破壞土壤理化性質,對耕地危害較大。尋求肥料配施、提質增效和綠色可持續種植之間的平衡發展成為研究熱點,由此生物菌肥應運而生,其不僅可以改善土壤結構,還可以提高作物的抗逆性和品質等[8]。此外,生物菌肥還能有效緩解連作障礙的發生,促進有益菌的增殖,抑制有害菌的生長,重塑土壤菌落結構[9],在花生、蓖麻、油茶、馬鈴薯上均已有相關研究[10-12]。
魚腥草等根莖類作物對鉀肥需求量較大,而生產上針對僅減少氮磷肥、增施生物菌肥的相關研究有限,因此本研究結合當地農戶魚腥草田間種植的主要4 種施肥方案進行比較,探討在不減少鉀肥情況下,減少氮磷肥、增施生物菌肥對魚腥草產量及品質的影響,為魚腥草可持續綠色發展提供一定的理論依據。
2021 年在湖北省當陽市長坂坡特色蔬菜種植科技創新示范基地進行,試驗田面積850 m2,土壤類型為沙壤土,耕作模式為玉米-魚腥草,土壤地力中等。
供試魚腥草品種為當陽市兩河鎮魚腥草地方品種。供試肥料分別為54%復合肥(宜昌富升化工有限公司;N∶P∶K=18∶18∶18);12%過磷酸鈣(宜都興發化工集團有限公司);17.1%碳酸氫銨(華強化工集團股份有限公司);生物菌肥可施可力菌劑(武漢科諾生物科技股份有限公司;枯草芽孢桿菌KN-42 5.0 億/g;膠凍樣芽孢桿菌0.5 億/g;有機質含量60%;腐殖酸含量10%);硼肥(安徽豐樂農化有限責任公司;純硼含量12%);鋅肥(青島華硼礦業有限公司;純鋅含量25%);46%尿素、51%復合肥(湖北三寧化工集團股份有限公司;N∶P∶K=25∶10∶16)。
肥料配施方案共4 種,分別為最廣泛配施法對照(CK)和配施法1(T1)、配施法2(T2)和配施法3(T3),其中化肥減量僅減少氮肥和磷肥施用量,鉀肥施用量不減少,具體配方如表1 所示。采取隨機區組設計,4 個處理,每處理設3 次重復,共12 個小區,每個小區面積為66.7 m2。

表1 當陽市魚腥草種植試驗各處理的肥料用量
分別于魚腥草齊苗期、封行期和成熟期在各處理小區內隨機選取10 株進行株高、莖粗的測定,其中株高指自地表莖基處至莖部頂端的高度,莖粗指地表莖基部的莖粗度,于魚腥草收獲期對各處理進行地下莖產量測定。
魚腥草地下莖品質檢測時,可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍G-250 染色法測定[13],抗壞血酸含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[14],可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[15],含水量采用直接干燥法測定。
采用IBM SPPS statistics 16.0軟件對相關數據進行統計分析,利用單因素方差分析比較差異顯著性。
圖1 結果表明,齊苗期4 種施肥方案對魚腥草的株高沒有顯著影響,封行期和成熟期各處理之間魚腥草的株高存在一定差異。化肥施用量減少13.7%、增施微生物肥料(T1)和化肥施用量減少3.9%(T3),魚腥草在整個生長期株高與常規配施(CK)之間沒有顯著差異,其中封行期,T1 處理魚腥草株高最高,達36.52 cm,而減少13.7%化肥施用量、不增施微生物肥料(T2)的魚腥草株高最低,為34.88 cm,明顯低于其他3 種處理。魚腥草生長后期即成熟期,T2 處理的地上株高為38.76 cm,顯著低于其他3 個處理,其中較CK 降低6.9%,其他3 個處理之間沒有顯著差異。

圖1 不同肥料配施對魚腥草株高的影響
圖2 結果表明,在齊苗期化肥施用量減少13.7%、增施微生物肥料(T1)時,魚腥草地上莖最粗,為3.43 mm,顯著高于其他處理。僅化肥施用量減少3.9%(T3)的魚腥草地上莖粗與常規施肥(CK)之間差異不顯著,為3.10 mm,而減少13.7%化肥施用量(T2)的魚腥草地上莖最細,為2.62 mm,顯著低于CK。在封行期,T1處理的地上莖最粗,為3.55 mm,T2 處理的地上莖最細,為2.89 mm,顯著低于其他3個處理,而T1、T3 和CK 之間差異不顯著。在成熟期,T1 處理的地上莖最粗,為3.75 mm,與CK 之間差異不顯著,T2 處理的地上莖最細,為3.11 mm,與T3之間差異不顯著,但T2 處理與CK 之間差異顯著,二者分別比對照減少14.1%和6.6%。

圖2 不同肥料配施對魚腥草地上莖粗的影響
表2 結果表明,不同肥料配施處理的魚腥草地下莖產量存在顯著差異。在化肥施用量減少13.7%、增施微生物肥料(T1)時,魚腥草產量最高,比常規配施法(CK)增加約1 300 kg/hm2,二者存在顯著差異。而當僅減少13.7%化肥施用量、不增施微生物肥料(T2)時,魚腥草產量有所降低,較常規配施法減少16.07%,減少9 000 kg/hm2左右;當化肥施用量減少3.9%(T3)時,魚腥草產量減少2.33%,二者均顯著低于常規配施法的產量。

表2 不同肥料配施對魚腥草地下莖產量的影響
表3 結果表明,在化肥施用量減少13.7%、增施微生物肥料(T1)時,魚腥草地下莖的可溶性蛋白質含量最高,達0.75 mg/g,較常規施肥(CK)高44.2%,二者之間存在顯著差異。減施化肥用量后,魚腥草地下莖維生素C 的含量均較農戶常規配施法有所增加,但各處理之間差異不顯著。減施化肥用量后,不同肥料配施魚腥草含水量均較對照有所降低,但僅T2 與對照之間存在顯著差異。減施化肥13.7%、增施微生物肥料(T1)處理中,魚腥草地下莖的可溶性糖含量較對照降低4.8%,二者之間差異不顯著;當減施化肥未施用微生物菌肥處理時,魚腥草地下莖可溶性糖含量有所增加,T2 和T3 處理分別增加26.2%和8.7%,與對照之間存在顯著差異。

表3 不同肥料配施對魚腥草地下莖品質的影響
本試驗通過魚腥草種植不同肥料配施比較發現,在不減少鉀肥用量的情況下,氮肥和磷肥施用量減少13.7%、增施微生物肥料,對魚腥草生長期的株高影響不大,齊苗期地上莖粗略優于常規施肥處理,但封行期和成熟期影響不顯著,該處理魚腥草產量最高達57 378.75 kg/hm2,比對照增產2.3%。而僅減少氮肥和磷肥、不增施生物肥料時,魚腥草生長期的株高和莖粗都有一定程度的降低,尤其是減施量達13.7%時,魚腥草整個生長期的株高均顯著低于常規施肥處理,同時成熟期的地上莖粗較常規施肥也顯著降低,進而導致較常規施肥處理減產16.07%。由此可見,常規施肥措施基本滿足當陽市魚腥草種植的需求,肥料的減少會導致魚腥草生長相應減弱和產量降低。但減少化肥施用量13.7%、增施微生物菌肥,可顯著提高魚腥草產量,其地下莖的可溶性蛋白質和維生素C 含量均有所增加,可能是生物菌肥對植物的生長具有一定的促進作用。這在馬鈴薯上也有類似發現,一定比例的菌肥替代化肥后馬鈴薯產量和品質均有所提升[16]。同時,不同量級生物菌肥的施用在一定程度上也可提高西瓜的可溶性固形物等生化指標[17]。
此外,生物菌肥的施用還具有改善土壤養分供應狀況、增強植物抗病抗逆等功效。張雪玲等[9]研究發現,生物菌肥可提高三七根際促生菌相對豐度,降低病原菌相對豐度75%以上,還可通過電導率、有效磷等土壤理化性質的改變進一步重塑土壤細菌群落結構。姜若勇等[18]研究發現,經生物菌肥寧盾處理的西瓜,平均單株西瓜幼苗總鮮質量和總干質量比不施寧盾的對照分別增加42.2%和43.5%,幼苗根際土壤中細菌、放線菌分別比對照組增加96.15%、59.84%。陳建生等[19]研究發現,生物菌肥配合適量化肥施用,可顯著提高花生產量,促進干物質積累,生物菌肥和氮磷鉀復合肥的最佳配施量為20%~40%,而本試驗魚腥草最佳肥料配比中生物菌肥與化肥配施量為36.4%,在其研究結果范圍內。
因此,在不減少鉀肥的情況下,減施氮磷肥13.7%、增施生物菌肥為更加適合目前當陽市魚腥草種植中肥料需求,不僅可增產提質,還可促進土壤環境的改善,實現化肥減量增效的同時有利于魚腥草產業的綠色健康發展。而減少化肥施用后,魚腥草地下莖的水含量均有所減少,增施生物菌肥后地下莖可溶性糖含量略有降低,因此,后續還需對肥料配比進行細化研究,以篩選出適合魚腥草增產增效的最佳肥料配施方案。