增施腐熟牛糞對紅薯生長及產量和品質的影響

黃鵬吳春玲盧亞成聶小英葉萬余劉海東

(1.賀州市農業科學院,廣西 賀州 542800；2.廣西農業科學院賀州分院,廣西 賀州 542813)

引言

紅薯又名甘薯、地瓜、番薯等，原產于美洲屬于熱帶作物，在16世紀末傳入我國，距今已有四百多年歷史[1]。紅薯適應性強在我國分布范圍較廣，我國將紅薯納入糧食作物范疇，目前我國紅薯種植面積超過300萬hm2，平均單產21.35t·hm-2以上，種植面積和單產都居世界首位[2]。隨著人們生活水平的逐步提高，對飲食健康方面日益關注，因此優質農產品的需求越來越大，市場前景廣闊。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，具有通便排毒、輔助降壓、保護心血管、美容養顏的功效，深受廣大群眾喜愛[3]。想種出高產優質的紅薯選擇具有抗逆性好、耐寒耐瘠、結薯集中、薯塊大小均勻和香、甜、糯等特點優良品種，配套高產栽培方法，正所謂“良種配良方”，好的耕作栽培方式有利于紅薯生長，表現型是基因與環境互作的的結果。國內優質紅薯品種有桂薯系列[4]、煙薯系列[5]、濟薯系列[6]等。前人研究表明，紅薯苗期需要氮肥，薯塊形成時期需要大量的磷、鉀肥，在生產中施用低氮中磷高鉀復合肥。然而工業化肥大量施用易造成土壤板結、土壤微生物減少并且化肥易揮發、雨水淋溶流失嚴重污染大氣和水源破壞生態環境[7]。作物高產栽培提倡施用有機肥料如作物秸稈、綠肥、人畜糞尿等，有機肥料不但養分全面、肥效持久，而且促進微生物繁殖改良土壤理化性質提高作為根系吸水吸肥能力[8]。隨著畜牧業蓬勃發展，腐熟牛糞作為優質有機肥具有價格低廉且易獲得等特點在水稻、花生、蔬菜等作物栽培上應用廣泛，然而在紅薯大田生產上鮮有研究，本研究旨在探明增施腐熟牛糞對紅薯生長和產量及品質的影響，為紅薯高產優質栽培技術供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用廣西壯族自治區農業科學院玉米所選育的“桂薯10號”作為試驗材料，有機肥料選用經過腐熟和無害化處理后的牛糞，含水量控制在45%。

1.2 試驗設計

試驗于2021年8月在賀州市農業科學院科研農場進行，試驗田塊土地平整，類型為壤土，試驗前采用五點取樣，測定養分含量分別為全氮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。試驗前劃定好小區，小區面積為30m2，長6m、寬5m。試驗設置4個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T1、T2、T3、T4，以不施用腐熟牛糞為對照，記為CK，共5個處理，隨機區組設計，重復3次，共15個小區，腐熟牛糞按照處理量均勻撒施在各小區，紅薯扦插前對土地進行機械翻耕、破碎后開溝起壟，壟面寬30cm，壟高35cm，壟距80cm，壟面開有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。肥料溝施用高鉀復合肥(N∶P2O5∶K2O=8∶13∶40)450kg·hm-2(常規施肥量750kg·hm-2，化肥減施40%)，肥料一次性施入后期無追肥，施肥、扦插后及時澆水。試驗田間管理參照同期大田生產。

1.3 測定內容

1.3.1 葉片過氧化保護酶活性測定、過氧化產物含量測定

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個關鍵時期，在晴朗的上午每個小區取紅薯主蔓頂端葉15片測定各個時期葉片抗氧化酶活性和細胞過氧化產物。采用氮藍四唑法測定超氧化物歧化酶活性[9]、紫外分光光度計法測定過氧化氫酶活性[10]、硫代巴比妥酸法測定丙二醛含量[11]。

1.3.2 性狀特征及產量測定

在紅薯收獲期每個小區連續選取25株紅薯，測定每株紅薯主蔓長度、分枝數、單株結薯數，收獲時將小區內所有紅薯全部收獲泥土去除干凈后稱量紅薯鮮重。

1.3.3 品質測定

參考GB 5009.8-2003《食品中蔗糖的測定》測定蔗糖含量、GB 5009.5-2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》測定蛋白質含量、GB 5009.83-2016《食品安全國家標準食品中胡蘿卜素的測定》測定胡蘿卜素含量、GB 5009.159-2003《食品中還原型抗壞血酸的測定》測定維生C素含量、GB 5009.9-2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》測定淀粉含量。

1.4 數據分析

利用Office 2010進行數據統計處理及制圖制表，利用SATISTIX 8.0對數據進行最小差異顯著法(LSD)5%水平下進行多重比較分析，圖表中用小寫字母標識，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到顯著水平。

2 結果與分析

2.1 增施腐熟牛糞對紅薯葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

圖1結果表明，S1時期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個時期均以T3處理顯著高于其他處理，CK顯著低于其他處理；S2時期T2、T4處理比較差異不顯著，S3時期T1、T4處理比較差異不顯著，S4時期T1、T2、T4處理間比較差異未達到顯著水平。

圖1 增施腐熟牛糞對紅薯葉片超氧化物歧化酶活性的影響

2.2 增施腐熟牛糞對紅薯葉片過氧化氫酶(CAT)活性的影響

圖2結果表明，S1時期以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個時期均以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時期T2、T4處理間比較差異未達到顯著水平；S4時期各處理CAT活性變化規律與S3時期基本一致。

圖2 增施腐熟牛糞對紅薯葉片過氧化氫酶活性的影響

2.3 增施腐熟牛糞對紅薯葉片丙二醛(MDA)含量的影響

圖3結果表明，4個時期紅薯葉片MDA含量均以CK處理最高且和其他處理比較差異均達到顯著水平，S2、S3、S4 3個時期中T3處理MDA含量顯著低于其他處理。其中S1、S3 2個時期T2、T4處理比較差異不顯著，S2時期T1、T2處理比較差異不顯著，S4時期T1、T2、T4 3個處理間比較差異不顯著。

圖3 增施腐熟牛糞對紅薯葉片丙二醛含量的影響

2.4 增施腐熟牛糞對紅薯農藝性狀及產量的影響

表1結果表明，主蔓長度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%；單株結薯數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 施腐熟牛糞對紅薯農藝性狀及產量的影響

2.5 增施腐熟牛糞對紅薯品質的影響

表2結果表明，蔗糖含量T3>T2>T1>T4>CK處理，T1、T2、T3 3個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 增施腐熟牛糞對紅薯品質的影響

3 討論

紅薯生長期較長，需肥量很大，為保證地下薯塊順利膨大，結合紅薯不同生長期需肥特點紅薯栽培上提出以有機肥為主，化肥為輔的施肥策略。謝靜靜等[12]認為，腐熟牛糞纖維質多，養地效果好，需要配合化肥使用，屬于遲效性肥料。牛糞通過科學堆肥技術和無害化處理腐熟后形成兼具微生物肥效果的有機肥料。劉艷等[13]研究表明，施用生物有機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活性均高于對照，全生育期葉片MDA含量均低于對照。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胞膜質受傷害程度高低，紅薯受外界環境影響其生理調控機制會積極響應，有機肥肥料的施用改變了土壤微生物豐度和團粒結構提高了土壤酶活性，有利于紅薯根系生長，增強了對土壤營養物質的吸收能力，促進了植株相關酶活物質轉化。王靜等[14]認為，化肥配施有機肥能顯著提高土壤酸性磷酸酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性，長期有機肥和無機肥配施能夠提高土壤養分和有機碳含量，調節土壤pH值，在提高甘薯產量和改善土壤生物性狀方面效果顯著。宋以玲等[15]認為，加菌發酵牛糞可降低土壤容重，提高土壤中有效氮、磷、鉀含量，增強了土壤中脲酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性。紅薯植株良好的生長狀態為高產優質紅薯的形成打下了基礎，從“源庫流”三者的關系解釋就是要保證“源足”“庫豐”“流暢通”。試驗結果中施用腐熟牛糞處理的主蔓長度、分枝數、單株結薯數、營養物質及風味品質方面均優于對照。但肥料施用量過大也會導致植株徒長，影響植株營養生長向生殖生長過渡進程。段文學等[16]研究表明，化肥和生物有機肥配施能夠促進甘薯植株和塊根干物質的持續積累，促進干物質向根系的分配，同時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量和品質。因此在化肥減量施用的同時增施生物有機肥不但有利于紅薯生長而且有利于紅薯產量及品質的提高，腐熟牛糞作為常見有機肥在紅薯大田生產上的應用前景較好。

4 結論

增施腐熟牛糞紅薯生育中后期葉片超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性均呈先上升后下降的趨勢，丙二醛含量呈先下降后上升的變化規律。增施腐熟牛糞能夠顯著提高紅薯主蔓長度且隨著施肥量的增大長度也隨之增加。分枝數、單株結薯數、蔗糖含量、蛋白質含量、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，在T3處理即腐熟牛糞施用量為30×103kg·hm-2時達到最佳，因此在生產上增施腐熟牛糞不但能夠減少化學肥料的施用，還有利于紅薯生長和產量及品質的提高，可作為紅薯高產優質栽培技術推廣應用。