优化施肥对鲜食型甘薯产量、养分利用及土壤性质的影响

杨汉，黄志谋，瞿和平，柴沙沙，黎雨薇，赵清纯，秦晓银

（1咸宁市农业科学院，湖北咸宁 437000；2湖北省农业科学院，武汉 430070）

0 引言

甘薯[Ipomoeabatatas(L.)Lam.]属于旋花科甘薯属，高产、稳产、适应性广，营养全面均衡，具有抗氧化、抗肿瘤、预防便秘等药用价值，是世界卫生组织推荐的一种具有高营养保健价值的作物[1-2]。中国是世界上最大的甘薯生产国家，2021 年联合国粮农组织(FAO)统计结果显示中国的甘薯种植面积为2.206×106hm2，近年来，随着“藏粮于地、藏粮于技”方针的实施，甘薯经济效益明显，很多地区将甘薯列入产业扶贫项目，助力乡村振兴，且对保障中国的粮食安全具有重要意义[3]。

在甘薯栽培生产中，存在着不施肥、少施肥或者过量施肥等现象，导致养分利用率低、产量和品质不高，导致甘薯的生产效率偏低，影响甘薯产业发展，同时过量施肥也会导致资源浪费、降低土壤质量，从而破坏农田生态环境。因此，适宜的施肥方式可有效提高甘薯的产量与品质，提升氮、磷、钾素利用率及土壤质量等。甘薯在生育期需肥量表现为钾＞氮＞磷，适量氮素、钾素、磷素可以促进地上部植株的生长，提高甘薯干物质生产能力，增加甘薯干物质向块根中的分配比例，有利于甘薯块根内干物质积累和块根养分吸收，从而促进产量提高[4-5]。合理利用氮磷钾素，可大大改善甘薯块根品质，增加块根粗蛋白含量和可溶性糖含量，促进淀粉的生物合成，同时降低块根的硝酸盐含量[6-9]。合适的氮磷钾配比可对甘薯各器官的养分积累量产生影响，提高氮磷钾的利用率、偏生产力、产块根效率、产干物质效率等[9-11]，改良土壤理化特征，提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量，增强土壤肥力[12]。

本研究设置不同施肥处理，研究其对土壤养分的影响、甘薯的产量效应、干物质分配、氮磷钾吸收利用情况，以期为鲜食型甘薯合理施肥提供科学依据，以促进甘薯提质增效。

1 材料与方法

1.1 材料及试验地状况

供试材料为‘烟薯25’。试验地位于湖北省咸宁市咸安区向阳湖镇宝塔村，红壤，0～20 cm土层含碱解氮为67.68 mg/kg、有效磷12.97 mg/kg、速效钾133 mg/kg、有机质1.45%、pH 5.25。

1.2 试验处理

本试验采用随机区组试验，小区面积35 m2，垄距80 cm，株距20 cm。每处理设置3次重复，施肥量见表1，所有肥料作为基肥在栽插前撒施，常规田间管理。处理1(T1)：不施肥；处理2(T2)：习惯施肥，复合肥(NP2O5-K2O=15-15-15) 600 kg/hm2；处理3 (T3)：优化施肥，N-P2O5-K2O 配比为15-10-20（自配掺混肥、控氮控钾），600 kg/hm2；处理4 (T4)：优化施肥+有机肥4500 kg/hm2。

表1 处理施肥量g/小区

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤理化性质测定试验实施前，按规范取一个混合基础土样；试验结束后，每个小区取土样。参照《土壤农化分析》进行测定。

1.3.2 产量的测定收获时统计各小区产量及产量构成因素：株数、单株结薯数、小区产量等。

1.3.3 植物养分含量的测定收获后按照各处理和小区采集地上、地下样品，杀青烘干测定植株养分，采用凯氏定氮法测定全氮，采用钒钼黄比色法测定全磷，采用火焰光度计测定全钾。

1.4 相关指标计算公式

相关指标计算如公式(1)～(4)所示。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel进行处理，DPS V9.01数据分析软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对土壤养分的影响

由图1 可知，与不施肥(T1)相比、单施化肥(T2)、优化施肥(T3)、优化施肥与有机肥配施处理(T4)的土壤速效钾、有效磷、碱解氮、有机质均有不同程度的增加，说明施肥措施可以有效提高土壤养分含量。土壤速效钾、有效磷、碱解氮含量表现为T4＞T3＞T2＞T1，土壤有机质含量表现T4＞T2＞T3＞T1。其中，T4处理的速效钾、有效磷、碱解氮、有机质较T2处理提高8.21%、6.77%、3.13%、1.84%，较T3处理提高5.84%、6.37%、0.48%、3.20%。由此可知，不同施肥处理对土壤养分含量变化有不同的影响。

图1 不同施肥处理甘薯土壤养分含量的变化

2.2 不同施肥处理对甘薯产量的影响

由表2可见，不施肥处理(T1)与不同施肥方式处理间(T2、T3、T4)单株结薯数、单薯重和鲜薯产量差异呈显著性，各施肥处理间对单株结薯数的影响较小。与T2、T3相比，T4的单薯重和鲜薯产量均有显著性增加，其中单薯重增加24.52%、19.69%，鲜薯产量增加14.35%、2.59%，但T2与T3之间差异不显著。以上数据及分析表明优化施肥+有机肥可促进甘薯单薯重和产量的提升。

表2 不同施肥处理的甘薯产量及产量构成

2.3 不同施肥处理对甘薯收获期干物质的影响

由表3 可以看出，T3和T4处理的甘薯块根烘干率较低，烘烤食味品质较优，说明优化施肥及优化施肥+有机肥处理可以改善烘烤口感。所有处理中T4处理的收获指数最高，且T3和T4的收获指数较T1和T2处理有显著性提升，表明优化施肥是有利于生物产量向甘薯块根转运的；所有处理中T4处理的甘薯块根干物质分配率（块根/整株）为最高，且较T1和T2有显著性差异，表明优化施肥+有机肥更有利于干物质向块根分配，从而提高甘薯产量。

表3 甘薯收获期干物质分配

2.4 不同施肥处理对甘薯养分积累和养分生产效率的影响

由表4 可以看出，氮、磷、钾积累量均表现为T4＞T3＞T2＞T1，T3、T4块根的氮、磷、钾积累量较T1有显著性增加，所有处理氮素、钾素的总积累量要显著高于磷素总积累量，且氮、磷、钾积累主要集中在块根。与T2相比，T3、T4块根的氮素积累量分别增加0.11%、29.25%，磷素积累量分别增加40.60%、44.97%，钾素积累量分别增加25.36%、36.84%；与T3相比，T4块根的氮素积累量增加29.11%，磷素积累量增加3.11%，钾素积累量增加9.16%.

表4 收获期甘薯氮、磷、钾积累量 kg/hm2

由表5可知，氮素：产块根效率上表现为T3＞T4＞T2＞T1，T3、T4比T1、T2有显著性增加，在氮素收获指数上表现为T4＞T2＞T3＞T1，T4较T1、T2、T3均有显著性差异，分别增加30.7%、10.9%、12.5%。磷素：产块根效率上表现为T4＞T1＞T3＞T2，T4较T1、T2、T3有显著性差异，在磷素收获指数上表现为T3＞T4＞T1＞T2，T2的磷素收获指数最低，其他3个处理无差异。钾素：产块根效率上，T4较T1、T2有显著性提升，T4比T3的产块根效率提升3.9%；收获指数上，T3、T4较T1、T2有显著性差异，T3比T2提升12.0%，T4比T2提升13.2%。

表5 收获期甘薯氮、磷、钾利用率的比较%

3 结论与讨论

氮、磷、钾是鲜食型甘薯生长发育的重要营养元素及产量形成的关键因素，只有在合适的施肥配比下才能获得甘薯的高产与优质。

合理的施肥方式可以改良土壤理化特征，增强土壤肥力。多名学者研究发现生物有机肥+化肥配施可显著提高土壤碱性磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶等的活性，有效提升有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的含量，改变了土壤微生物群落结构组成[12-16]。本试验结果表明，优化施肥条件下配施有机肥可以有效提高土壤养分含量，提升土壤肥力。

在甘薯生产中，合适的施肥配比可以协调好甘薯地上部与地下部的竞争关系，有效提高甘薯的产量与品质。甘薯茎叶（“源”）生产光合产物，块根（“库”）不断积累干物质，甘薯源库关系协调是获得高产的关键条件[17-18]。本研究发现，优化施肥+有机肥处理(T4)的单薯重和产量相较于习惯施肥(T2)均有极显著性增加，分别增加24.52%、14.35%，且优化施肥+有机肥处理(T4)的收获指数和块根干物质分配率是最高的，是有利于生物产量及干物质向甘薯块根转运和分配。

氮磷钾是甘薯生长的物质基础，需求量表现为钾＞氮＞磷，合适的氮磷钾配比可对甘薯各器官的养分积累量产生影响，提高氮磷钾的利用率、偏生产力、产块根效率、产干物质效率等[19-20]。本研究发现，优化施肥措施能提高甘薯茎叶和块根的养分积累量，氮、钾的总积累量要显著高于磷积累量，且养分积累的主要器官在块根。优化施肥+有机肥处理的总氮磷钾积累量均为最高，分别为116.52、33.72、260.18 kg/hm2，与不施肥处理有显著性差异。养分生产效率表示甘薯吸收养分转化为块根产量的能力。优化施肥+有机肥处理的氮磷钾素收获指数和产块根效率较不施肥处理、习惯施肥处理均有显著性提升，说明该施肥措施可以促进甘薯对养分的吸收和利用。

综合以上分析，优化施肥+有机肥处理可有效提高甘薯产量，提升土壤肥力水平，促进氮磷钾素的积累和利用。建议在咸宁地区加大甘薯测土配方施肥推广力度，增施有机肥，优化氮、磷、钾肥的施肥结构和方式，提高鲜薯产量，促进甘薯产业化发展，助力乡村振兴。