APP下载

椰糠施用量对土壤理化性状和甘薯产量的影响

2023-07-20何志强林佳慧吕长文唐道彬周全卢王季春

作物学报 2023年9期
关键词:椰糠块根施用量

杨 毅 何志强 林佳慧 李 洋 陈 飞 吕长文 唐道彬 周全卢 王季春,*

椰糠施用量对土壤理化性状和甘薯产量的影响

杨 毅1,2何志强1林佳慧1李 洋1陈 飞1吕长文1唐道彬1周全卢2,*王季春1,*

1西南大学农学与生物科技学院 / 薯类生物学与遗传育种重庆市重点实验室, 重庆 400715;2南充市农业科学院, 四川南充 637000

研究不同施用量的椰糠对土壤理化性状和甘薯产量的影响, 探索椰糠的施入量与土壤理化性状的相关关系, 为农田土壤肥力的提高与保持以及鲜食型甘薯高产优质栽培提供理论依据和实际生产指导。本试验于2020年和2021年, 采用随机区组试验设计, 研究了椰糠(干重)施用量0、20,250、40,500和60,750 kg hm–2共4个处理对土壤及甘薯的影响。结果表明, 随着椰糠施用量的增加, 土壤容重逐渐降低, 而土壤孔隙度、土壤质量含水量、土壤有机质含量和土壤速效氮、磷、钾养分含量逐渐增加, 其中土壤速效钾含量增加最多, 碱解氮次之, 速效磷最少; 根际土壤细菌数量、真菌数量、放线菌数量都随椰糠施用量的增加而增加。增施椰糠能提高甘薯块根的单株结薯数, 增加200~ 400 g、100~200 g和50~100 g块根的数量, 提高甘薯的商品薯率; 甘薯块根产量随椰糠施用量增加先增后减, 以椰糠40,500 kg hm–2施用量最高; 甘薯块根淀粉率随椰糠施用量的增加而递减。施加椰糠能有效的改善土壤结构和培肥地力, 有利于促进甘薯结薯和大薯的形成, 提高块根产量和增加商品薯率。

甘薯; 椰糠; 土壤理化性状; 产量; 品质

土壤条件的好坏直接影响作物的生长, 改良和提高土壤的理化性状是提高粮食生产的重要途径,在改良土壤方面, 有机培肥是目前采用最广泛、最有效的措施。合理施用有机物料能改善土壤理化性状, 培肥地力, 促进土壤团粒体的形成, 提高土壤有机质含量[1-5], 提高土壤有效养分, 降低土壤容重, 增加土壤孔隙度, 增加土壤微生物量, 固定土壤重金属, 起到净化作用[6]。有机物料是来源于植物或动物,以提供作物养分为主要功效的含碳物料, 各类堆肥、畜禽粪便、生物秸秆、泥炭、椰子壳(椰糠)等都属于有机物料, 其在某种程度上可减少化肥施入量, 降低一定的农业生产成本且对环境友好[7]。

椰糠是椰子外壳通过加工后形成的纤维粉末, 具有很好的孔隙结构, 可以改善土壤的通透性, 促进作物的生长发育, 也能促进生物降解[8], 属于有机物料的一种, 椰糠作为天然的有机物料, 通过加工后非常适合培养植物, 资源丰富, 具有良好的孔隙结构和较强的保水能力, 成本低, 可降解。椰糠的使用大多都是作为无土栽培的基质, 用于园艺和设施农业领域, 可以影响番茄、黄瓜等的产量[9-10]。从长期效应看, 施用椰糠等有机物料可以缓解土壤环境压力、培肥地力、减少化肥的过度施用, 因此对椰糠的研究具有重要意义。甘薯(Lam.)是世界上重要的粮食及多用途作物, 块根富含食用纤维、维生素、糖、蛋白质、矿物质等多种营养成分[11], 其多糖、多酚、花青素、胡萝卜素等功能成分具有抗氧化和保健功效[12], 提高甘薯的产量和品质, 有利于提高人民健康水平, 保障国家粮食安全[13]。

前人大多是以作物秸秆、畜禽粪肥、商品有机肥作为有机物料改良土壤, 研究的大多都是施入有机物料后, 土壤理化性状有何变化, 对有机物料施用量的多少对土壤及作物产量的影响研究甚少。椰糠常用于园艺栽培, 在蔬菜瓜果领域用的较多, 很少用在大田作物栽培中。并且从未将椰糠作为有机物料施入大田与土壤混合。且如何影响土壤理化特性, 进而影响作物产量鲜有报道。本试验选用鲜食型甘薯渝红心薯98作为试验品种, 将不同用量的椰糠施入大田与土壤混合均匀, 研究椰糠施用量对土壤理化性状、甘薯产量的影响, 揭示土壤理化特性及块根产量受椰糠施用量的影响特征, 在有机物料改良土壤和甘薯优质高效栽培的理论和实践上均具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甘薯品种选用渝红心薯98, 鲜食型红黄心甘薯, 植株匍匐型, 茎顶端绒毛多, 薯块纺锤形, 薯皮浅红色, 薯肉中等橘红色, 结薯集中, 单株结薯数5.3个。由薯类生物学与遗传育种重庆市重点实验室提供。

试验所用的椰糠是由厦门花仙谷农业有限公司提供的椰糠砖, 基础养分见表1。试验田为沙壤土, 位于重庆市合川区渭沱镇农场, 2年试验在同一片地不同地块上进行, 基础肥力见表1。该地属亚热带季风湿润气候, 年降雨量在1100~1400 mm之间, 海拔200~400 m, 年均总日照时数1316 h, 多年平均气温18.1℃, ≥10℃积温为5903℃, 全年无霜期331 d。

表1 椰糠基础养分和试验田土壤基础肥力

1.2 试验设计

依据增加10 cm土层土壤有机质含量0、10、20和30 g kg–1所需椰糠的用量来设置椰糠的梯度。椰糠(干重)施用量分别为0、20,250、40,500和60,750 kg hm–2共4个处理, 处理代号分别为T0、T1、T2和T3, 随机区组试验设计, 重复3次。小区面积为7.5 m2, 长为3.125 m, 宽为2.4 m, 垄宽为0.8 m, 栽植窝距为0.21 m, 每小区栽植45株, 密度为64,000株 hm–2。在甘薯苗移栽前7 d, 将称好的椰糠砖用水湿润, 使其完全散开, 湿度保持80%左右。椰糠的干重∶湿重的比例约1.0∶4.5。将湿润椰糠均匀撒施于每个小区土表, 然后与表层约10 cm厚的土壤混合均匀, 起垄备栽。

甘薯种植采用育苗移栽的方法, 3月上中旬地膜覆盖育苗, 保证床内温度15℃以上, 选用长势均一的甘薯苗, 2020年于6月18日栽植、11月18日收获, 2021年于6月10日栽植、11月10日收获。

1.3 土壤取样方法

试验期间: 分别于移栽前和收获时对每个小区采用五点取样法取甘薯根际土壤, 每点取5株甘薯根际土, 将所取土样自然风干、磨细和过筛, 密封保存, 以便测定土壤理化性质。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 根系形态测定 将洗净的甘薯根系样品放在30 cm×40 cm树脂玻璃槽内, 并注水至根系完全呈淹没状态, 使根系完全散开, 用托普根系扫描仪扫描根系, 再用数字化图片分析软件分析获得根系长度、体积、表面积和根尖数等形态指标。

1.4.2 薯块性状产量及品质测定 150 d对每个小区进行实收测产。对分期取样和收获的块根进行分级称重、计数。块根分级标准为: 一级薯200~400 g,二级薯100~200 g, 迷你薯50~100 g, 无级别薯小于50 g或大于400 g[14]。

淀粉率[15]: 淀粉率(%)=烘干率(%)×0.86945– 6.34587

式中, 烘干率的测定方式为将薯块去皮切碎, 称取50 g左右鲜样, 3次重复, 80℃烘干至恒重, 然后称量烘干前后样品的重量, 计算干物质含量。

1.4.3 土壤理化指标测定 土壤容重[16]测定: 采用环刀法测容重, 用容积为100 cm3的环刀切割自然状态下的土样, 使土样填满环刀, 细心削平和擦净环刀两端及外面多余的土, 然后将环刀两端立即加盖, 防止土壤水分蒸发; 带回实验室迅速测其新鲜土样重, 烘干后称量计算单位容积的烘干土重量。

土壤质量含水量[16]测定: 将取样附近的土壤混合均匀, 取20 g左右的土壤装入铝盒中, 室内称重, 记录土样湿质量。

式中,m表示土样的质量含水量;t表示土样湿质量;s表示土样干质量。

土壤孔隙度[16]测定: 土壤孔隙度一般不直接测定, 而是由土粒密度和容重计算求得, 公式为:

式中,表示土壤孔隙度;b表示土壤容重(g cm–3);s表示土壤密度(g cm–3), 一般取2.65 g cm–3。

采用重铬酸钾-控温式远红外消煮炉加热法[17]测定土壤有机质含量; 采用碱解氮扩散法[18]测定土壤碱解氮含量; 使用托普养分测定仪测定(来源于浙江托普云农科技股份有限公司, 参照仪器方法测定)土壤有效磷含量; 使用托普养分测定仪测定(来源于浙江托普云农科技股份有限公司, 参照仪器方法测定)土壤速效钾含量。

1.5 数据统计与分析

采用DPS7.05软件进行数据统计分析, Duncan’s新复极差法方法进行差异显著性检验; 利用Microsoft Excel 2016软件制作图表。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤部分理化性状的影响

2.1.1 对土壤容重、孔隙度及质量含水量的影响

由图1可知, 随着椰糠施用量的增加, 土壤容重表现为T0>T1>T2>T3, 各处理间均有显著差异; 土壤孔隙度与土壤质量含水量表现为T0

2.1.2 对土壤养分的影响 由表2可知, 椰糠施用量对土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾都有极显著影响, 随着椰糠施用量的增加, 土壤有机质含量逐渐增加, 各处理间均有显著差异。增施椰糠能显著增加土壤中的速效氮、磷、钾含量, 随着椰糠施用量的增加, 土壤速效养分含量均表现为T0

图1 椰糠施用量对土壤容重、孔隙度和质量含水量的影响

T0、T1、T2和T3表示椰糠施用量0、20,250、40,500和60,750 kg hm–2, 图注上标以不同小写字母表示同一年处理间在0.05概率水平差异显著。

T0, T1, T2, and T3 represent coconut bran application rate of 0, 20,250, 40,500, and 60,750 kg hm–2, respectively. Different lowercase letters indicate significant difference among the different treatments in the same year at the 0.05 probability level.

表2 不同处理对土壤养分的影响

Y、T和Y×T分别表示年份、椰糠施用量、年份和椰糠施用量的交互作用, Y1和Y2表示2020年和2021年, T0、T1、T2和T3表示椰糠施用量0、20,250、40,500和60,750 kg hm–2。**表示差异极显著(<0.01), *表示差异显著(<0.05), ns表示差异不显著。不同小写字母表示同一年份下不同椰糠施用量处理间在0.05概率水平差异显著, 不同大写字母表示同一因素不同水平间在0.01概率水平差异显著。

Y, T, and Y×T represent the year, the amount of coconut bran application, the interaction between the year, and the amount of coconut bran application, respectively. Y1 and Y2 represent 2020 and 2021, and T0, T1, T2, and T3 represent coconut bran application rate 0, 20,250, 40,500, and 60,750 kg hm–2, respectively. ** means extremely significant difference at the 0.01 probability level; * means significant difference at the 0.05 probability level. ns: not significant difference. Different lowercase letters and uppercase letters indicate different significance in the 0.05 and 0.01 probability levels between treatments with the different application amounts of coconut bran in the same year, respectively.

2.1.3 对土壤微生物数量的影响 由表3可知, 不同年份对土壤细菌、放线菌的数量没有显著影响, 对真菌的数量有显著影响; 椰糠施用量对土壤中细菌、真菌和放线菌数量均有极显著差异, 随着椰糠施用量的增加, 土壤细菌、真菌和放线菌数量逐渐增加。与T0处理相比, T1、T2和T3处理的土壤细菌、真菌和放线菌数量显著增加, 2年表现一致。说明增施椰糠能提高土壤微生物的数量, 增加土壤微生物的多样性。

2.2 不同处理对甘薯块根产量形成的影响

2.2.1 对甘薯生长前期根系的影响 由表4可知, 随着椰糠施用量的增加, 栽后25 d甘薯根系长度、体积、表面积和根尖数都逐渐增加, 根系长度、体积和根尖数表现为T0处理显著低于T1、T2、T3处理, T1处理显著低于T2和T3处理, T2和T3处理间差异不显著; 根系表面积表现为T0和T1处理间差异不显著, 显著低于T2和T3处理。说明增施椰糠能促进甘薯早期根系的生长发育, 提高根系长度、体积、表面积和根尖数。

表3 不同处理对土壤微生物数量的影响

**表示差异极显著(< 0.01), *表示差异显著(< 0.05), ns表示差异不显著。不同小写字母表示同一年份下不同椰糠施用量处理间在0.05概率水平差异显著, 不同大写字母表示同一因素不同水平间在0.01概率水平差异显著。处理同表2。

** means extremely significant difference at the 0.01 probability level; * means significant difference at the 0.05 probability level; ns: not significant difference. Different lowercase and uppercase letters indicate different significance in the 0.05 and 0.01 probability levels between treatments with different application amounts of coconut bran in the same year, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

表4 不同处理对栽后25 d甘薯根系形态的影响(2021年)

不同小写字母表示不同处理之间在0.05概率水平差异显著。处理同图1。

Different lowercase letters represent significant difference between different treatments at the 0.05 probability level. Treatments are the same as those given in Fig. 1.

2.2.2 对甘薯块根产量及其构成因素的影响 由表5可知, 不同年份对甘薯产量有显著影响, 对单株结薯数没有显著影响, 椰糠施用量对甘薯产量及单株结薯数有极显著影响。增施椰糠能显著提高甘薯产量, T1、T2和T3处理显著高于不施椰糠T0处理, 2年试验中T2和T3处理间没有显著差异, T2处理略高于T3处理。单株结薯数随椰糠施用量的增加表现为T0

表5 不同处理对甘薯块根产量及其构成因素的影响

**表示差异极显著(< 0.01), *表示差异显著(< 0.05), ns表示差异不显著。不同小写字母表示同一年份下不同椰糠施用量处理间在0.05概率水平差异显著, 不同大写字母表示同一因素不同水平间在0.05概率水平差异显著。处理同表2。

** means extremely significant difference at the 0.01 probability level; * means significant difference at the 0.05 probability level; ns: not significant difference. Different lowercase letters and uppercase letters indicate different significance in the 0.05 and 0.01 probability levels between treatments with different application amounts of coconut bran in the same year, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

2.3 不同处理对商品薯率和淀粉率的影响

2.3.1 对甘薯块根商品薯数及商品薯率的影响

由表6可知, 椰糠施用量对甘薯块根一级薯数、二级薯数、总数薯和商品薯率有极显著影响, 对迷你薯数有显著影响, 随着椰糠施用量的增加, 各指标逐渐增大, T2和T3处理间差异不显著, 都显著高于T0处理。块根的一级薯数和二级薯数2020年表现为T0和T1处理显著低于T2和T3处理, 2021年表现为T0显著低于T1处理, T1处理显著低于T2和T3处理; 2020年块根迷你薯数各处理间差异不显著, T2处理最大, 2021年的迷你薯数表现为T0

2.3.2 对甘薯块根淀粉率的影响 由图2可知, 随着椰糠施用量的增加, 甘薯块根淀粉率表现为T0>T1>T2>T3, 2020年, 各处理间均有显著差异, 2021年, T0处理显著高于T1处理, T1和T2处理差异不显著, 但显著高于T3处理, T3和T4处理差异不显著。说明增施椰糠会降低甘薯块根的淀粉率。

表6 不同处理对甘薯块根商品薯数及商品薯率的影响

商品薯率(%) = (一级薯数+二级薯数+迷你薯数)/总薯数×100。**表示差异极显著(< 0.01), *表示差异显著(< 0.05), ns表示差异不显著。不同小写字母表示同一年份下不同椰糠施用量处理间在0.05概率水平差异显著, 不同大写字母表示同一因素不同水平间在0.01概率水平差异显著。处理同表2。

Commercial potato rate (%) = (number of primary sweet potatoes + number of secondary sweet potatoes + number of mini sweet potatoes)/total number of sweet potatoes × 100. ** means extremely significant difference at the 0.01 probability level; * means significant difference at the 0.05 probability level; ns: not significant difference. Different lowercase letters and uppercase letter indicate different significance in the 0.05 and 0.01 probability levels between treatments with different application amounts of coconut bran in the same year, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

图2 椰糠施用量对甘薯块根淀粉率的影响

图注上标以不同小写字母表示同一年处理间差异在0.05概率水平差异显著。处理同图1。

Different letters indicate significant difference among different treatments in the same year at the 0.05 probability level. Treatments are the same as those given in Fig. 1.

3 讨论

3.1 椰糠施用量对土壤理化性状的影响

有机物料是指来源于动物或植物, 为作物提供养分的含碳物料, 能够改善土壤的理化性质, 是促进农田土壤碳贮存的主要措施。研究发现, 有机物料还田能够降低土壤容重, 提高土壤有机质含量, 增加土壤的孔隙度, 提高土壤的含水量[19-21]。椰糠作为天然的有机物料, 是椰子外壳的纤维粉末, 通过加工后非常适合培养植物, 资源丰富, 具有良好的孔隙结构和较强的保水能力, 成本低, 可降解[9]。本试验研究发现, 施加椰糠能提高土壤有机质含量、土壤质量含水量、土壤孔隙度, 降低土壤容重, 随着椰糠施用量的增加, 土壤有机质含量、土壤质量含水量和土壤孔隙度均逐渐增大, 土壤容重随椰糠用量的增加表现为递减的趋势。据此, 本研究认为椰糠可作为良好的土壤改良基质, 能很好的贴合土壤, 改善土壤的物理性状。

施入有机物料能够促进作物对氮、磷、钾素的吸收, 提高土壤养分含量, 从而提高作物的产量[22-23]。邓晓等[24]研究发现, 施加蚯蚓粪和椰糠能够使盐渍土的有机质、碱解氮、速效钾和有效磷含量显著增加。本研究中, 增施椰糠能极显著提高耕作层土壤中的碱解氮、速效磷和速效钾的含量, 随椰糠施用量的增加, 速效养分含量也逐渐增加。施用高量秸秆和低量秸秆均能显著增加土壤速效钾和有效磷的含量, 秸秆施用越多, 效果越好[25], 相较于施用秸秆, 施用椰糠还能显著提升土壤碱解氮含量, 因此从该方面讲, 施加椰糠更优于施加秸秆。夏枫等[26]研究表明, 与不施椰糠有机肥处理相比, 施用椰糠有机肥能提高土壤全氮、有效磷和速效钾含量, 在施用量为14,286 kg hm-2时表现最好。本试验在椰糠施用量为60,750 kg hm-2时表现最好, 最佳施用量与夏枫等[26]研究有较大差异是由于前人施用的是椰糠有机肥, 是经过加工腐熟后的, 本试验施用的是将椰糠砖用水充分泡散后的椰糠, 因此对于两者的差异还有待于进一步研究。本研究还发现速效钾含量的增长最多, 碱解氮次之, 有效磷的增长的速率最低, 这可能是因为椰糠中的全钾含量丰富, 全氮和全磷含量少, 所以向土壤中释放的速效钾含量也就较多, 速效氮、磷的增加速率会相应的比速效钾的增加速率低。

土壤微生物是土壤养分循化过程的驱动者, 在一定程度上可以体现土壤肥力, 土壤微生物的多样性越高, 土壤的功能就越完整, 使生态系统就更加完整[27-28], 施加有机物料有利于提高土壤微生物数量, 构建生物多样性[29-30]。在本研究中, 施加椰糠能极显著提高土壤中细菌数、真菌数和放线菌数, 各椰糠处理间均有显著差异, 椰糠施加的越多, 土壤细菌数、真菌数和放线菌数越多, 细菌数>放线菌数>真菌数。说明有机物料确实能促进土壤微生物量,提高土壤微生物多样性, 椰糠可以极显著提高土壤微生物数量, 细菌数量最为显著。

3.2 椰糠施用量对甘薯生长的影响

良好的土壤结构对作物的生长发育起到重要作用, 影响土壤的水分、温度和养分状况, 影响作物的根系对养分的吸收利用。施加椰糠有机肥和其他有机物料可以改良土壤理化性质, 增加土壤的透气性, 促进根呼吸, 从而促进作物根系的生长发育, 提高根系的生物量[26]。Glab等[31]研究发现, 施加秸秆有利于三叶草的根长、表面积、体积和平均根直径的增加。在本研究中, 与不施加椰糠的处理相比, 增施椰糠能增加甘薯前期根系形态的生长发育, T2和T3处理下甘薯根系长度、表面积、体积和根尖数都显著高于不施椰糠处理, 这与Sun等[32]对玉米的研究结果相似, 秸秆的加入影响了玉米根部表型外观和形态, 其特点是根更长更薄, 根表面积更大, 根尖更多, 而不施秸秆处理则更短更厚, 根尖更少。

大量研究表明, 施加有机物料能够提高作物产量[33-35]。朱国鹏等[36]研究发现, 椰糠占比较高的椰糠复合基质能更好的提高小白菜的鲜质量、干质量植株的含氮量。适量椰糠的加入能促进黄瓜、油菜的生长发育, 提高它们的产量[37-38]。在本研究中, 与不施用椰糠相比, 施加椰糠显著提高了甘薯的产量和商品薯率, 一方面是由于椰糠的主要成分是纤维素、半纤维素和一定的木质素等, 通过土壤微生物分解转化为土壤的重要组成成分有机质[39], 为土壤不断提供养分, 从而提高作物的产量; 另一方面是因为提高土壤的通气性能促进光合产物向块根的分配, 能极显著提高块根产量[40]。施用高量椰糠T2和T3处理间差异不显著, T2处理产量略高于T3处理, 这可能是由于有机物料加入的越多, 对土壤的培肥效率(腐殖化系数)越低, 增加了有机物料的矿化速率和土壤盐分[41]。并且施加椰糠后, 改变了土壤的紧实度和土壤阻力, 土壤紧实度和土壤阻力能影响根系分生组织细胞分裂速度或细胞长度来影响根系生长速度[42], 根在土壤阻力过大时, 甘薯主根的伸长受到抑制, 侧根数量会增加, 根系变短变粗, 多数会导致块根不能继续膨大, 变为柴根[43], 土壤阻力过小, 也会使甘薯减产10%~30%[44]。不施氮肥时, 甘薯总淀粉含量随土壤含水量的提高而降低[45]。本试验中, 甘薯块根的淀粉率随椰糠用量的增加而降低, 这可能是由于施加椰糠提高了土壤的含水量, 促进了块根对水分的吸收, 导致甘薯块根淀粉含量降低。

4 结论

施加椰糠能改善土壤结构, 增加土壤有机质含量、土壤孔隙度、土壤含水量, 增加土壤的保水保肥能力, 降低土壤容重, 增加土壤的透气性, 增加土壤微生物数量, 提高土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量, 其中速效钾随椰糠用量的增加变化最为明显。土壤环境的改变, 影响了甘薯块根对土壤养分的吸收, 从而促进了甘薯生长前期根系的生长发育, 提高了甘薯块根的一级薯数、二级薯数和迷你薯数, 提高块根产量, 增加商品薯率。

[1] 陈源泉, 隋鹏, 严玲玲, 龙攀, 李柘锦, 王彬彬. 有机物料还田对华北小麦玉米两熟农田土壤有机碳及其组分的影响. 农业工程学报, 2016, 32(增刊2): 94–102. Chen Y Q, Sui P, Yan L L, Long P, Li Z J, Wang B B. Effects of returning organic materials on soil organic carbon and its components in wheat and maize double-cropping farmland in North China., 2016, 32(S2): 94–102 (in Chinese with English abstract).

[2] Liu Z. Effects of long-term various organic materials incorporation on characteristics of soil quality and crop yield. IOP Conference Series., 2018, 170: 22086.

[3] Bandyopadhyay K K, Misra A K, Ghosh P K, Hati K M. Effect of integrated use of farmyard manure and chemical fertilizers on soil physical properties and productivity of soybean., 2010, 110: 115–125.

[4] 梁尧, 韩晓增, 宋春, 李海波. 不同有机物料还田对东北黑土活性有机碳的影响. 中国农业科学, 2011, 44: 3565–3574. Liang Y, Han X Z, Song C, Li H B. Effects of returning different organic materials to the field on activated organic carbon in black soil in northeast China., 2011, 44: 3565–3574 (in Chinese with English abstract).

[5] 武志杰, 张海军, 许广山, 张玉华, 刘春萍. 玉米秸秆还田培肥土壤的效果. 应用生态学报, 2002, 13: 539–542. Wu Z J, Zhang H J, Xu G S, Zhang Y H, Liu C P. Effects of returning corn stalks to field for fertilizing soil., 2002, 13: 539–542 (in Chinese with English abstract).

[6] 张健男, 谢洪宝, 孙阎. 有机肥料的合理增施对土壤性质影响研究综述. 中国农学通报, 2018, 34(27): 124–129. Zhang J N, Xie H B, Sun Y. A review of the effects of rationally increasing organic fertilizer application on soil properties., 2018, 34(27): 124–129 (in Chinese with English abstract).

[7] 徐节田, 邸文静, 杜刚, 郭德广, 王兴远. 有机物料还田方式及对土壤培肥的作用. 现代农业科技, 2019, (1): 182–184. Xu J T, Di W J, Du G, Guo D G, Wang X Y. Methods of returning organic materials to the field and their effects on soil fertilization., 2019, (1): 182–184 (in Chinese with English abstract).

[8] 王刚, 王业勤, 王倩, 薛忠, 宋刚, 郭昌进. 椰糠有机肥混合机设计与试验. 农机化研究, 2022, 44(3): 231–235. Wang G, Wang Y Q, Wang Q, Xue Z, Song G, Guo C G. Design and experiment of coconut bran organic fertilizer mixer., 2022, 44(3): 231–235 (in Chinese with English abstract).

[9] 刘佳, 季延海, 王宝驹, 武占会, 刘明池, 王丽萍. 椰糠复合基质对温室番茄生长及品质的影响. 江苏农业科学, 2019, 47(17): 150–154. Liu J, Ji Y H, Wang B J, Wu Z H, Liu M C, Wang L P. Effects of coconut bran composite matrix on the growth and quality of greenhouse tomato., 2019, 47(17): 150–154 (in Chinese with English abstract).

[10] 何立中, 丁小涛, 金海军, 张红梅, 崔佳维, 周强, 余纪柱. 商品岩棉条和椰糠条对黄瓜生长、光合、产量和品质的影响. 中国蔬菜, 2021, (10): 91–96. He L Z, Ding X T, Jin H J, Zhang H M, Cui J W, Zhou Q, Yu J Z. Effects of commercial rock wool strips and coconut bran strips on the growth, photosynthesis, yield and quality of cucumber., 2021, (10): 91–96 (in Chinese with English abstract).

[11] 张立明, 王庆美, 王荫墀. 甘薯的主要营养成分和保健作用. 杂粮作物, 2003, (3): 162–166. Zhang L M, Wang Q M, Wang Y C. Main nutrients and health benefits of sweet potato., 2003, (3): 162–166 (in Chinese with English abstract).

[12] Sun H, Mu B, Song Z, Ma Z, Mu T. Theantioxidant activity and inhibition of intracellular reactive oxygen species of sweet potato leaf polyphenols., 2018, 2018: 9017828-11.

[13] 马代夫, 李强, 曹清河, 钮福祥, 谢逸萍, 唐君, 李洪民. 中国甘薯产业及产业技术的发展与展望. 江苏农业学报, 2012, 28: 969–973. Ma D F, Li Q, Cao Q H, Niu F X, Xie Y P, Tang J, Li H M. Development and prospect of sweet potato industry and industrial technology in China., 2012, 28: 969–973 (in Chinese with English abstract).

[14] 郭小丁, 谢一芝, 尹晴红. 鲜食甘薯分级标准探讨. 江苏农业科学, 2005, (4): 115–117. Guo X D, Xie Y Z, Yin Q H. Discussion on grading standard of fresh sweet potato., 2005, (4): 115–117 (in Chinese with English abstract).

[15] 王文质, 以凡, 杜述荣, 魏秀玲, 许莉萍, 曹化林. 甘薯淀粉含量换算公式及换算表. 作物学报, 1989, 40: 94–96. Wang W Z, Yi F, Du S R, Wei X L, Xu L P, Cao H L. Conversion formula and conversion table of starch content in sweet potato., 1989, 40: 94–96 (in Chinese with English abstract).

[16] 华孟, 王坚. 土壤物理学. 北京: 北京农业大学出版社, 1993. pp 38–44. Hua M, Wang J. Soil Physics. Beijing: Beijing Agricultural University Press, 1993. pp 38–44 (in Chinese).

[17] 刘爱叶, 朱德余. 土中有机质含量测定方法的优化. 中国勘察设计, 2015, (4): 88–91. Liu A Y, Zhu D Y. Optimization of the method for the determination of organic matter content in soil., 2015, (4): 88–91 (in Chinese).

[18] 王晓岚, 卡丽毕努尔, 杨文念. 土壤碱解氮测定方法比较. 北京师范大学学报(自然科学版), 2010, 46(1): 76–78. Wang X L, Kali B, Yang W N. Comparison of methods for the determination of soil nitrogen by alkaline hydrolysis.(Nat Sci Edn), 2010, 46(1): 76–78 (in Chinese with English abstract).

[19] 夏国芳, 严红, 魏湜, 潘凤荣, 刘红霞. 有机物料施用量对黑土有机碳积累的影响. 辽宁农业科学, 2010, 51(5): 37–39. Xia G F, Yan H, Wei W, Pan F G, Liu H G. Effects of organic material application rate on organic carbon accumulation in black soil., 2010, 51(5): 37–39 (in Chinese with English abstract).

[20] 孔晓民, 韩成卫, 曾苏明, 吴秋平, 刘丽. 不同耕作方式对土壤物理性状及玉米产量的影响. 玉米科学, 2014, 22(1): 108–113. Kong X M, Han C G, Zeng S M, Wu Q P, Liu L. Effects of different tillage methods on soil physical properties and maize yield., 2014, 22(1): 108–113 (in Chinese with English abstract).

[21] 邵云, 王敬婼, 张紧紧, 韩蕊, 冯荣成, 马守臣, 李昊烊. 耕作和有机物料还田对麦田土壤理化性质及产量效益的影响. 华北农学报, 2017, 32(5): 208–215. Shao Y, Wang J G, Zhang J J, Han R, Feng R C, Ma S C, Li H Y. Effects of tillage and organic material returning on soil physicochemical properties and yield benefit of wheat fields., 2017, 32(5): 208–215 (in Chinese with English abstract).

[22] 陈冬林, 易文新, 屠乃美. 不同土壤耕作方式下秸秆还田量对晚稻土壤养分与微生物的影响. 环境科学学报, 2010, 30: 1722–1728. Chen D L, Yi W X, Tu N M. Effects of straw returning amount on soil nutrients and microorganisms in late rice under different soil tillage methods., 2010, 30: 1722–1728 (in Chinese with English abstract).

[23] Hou R X, Ou-Yang Z, Li Y S. Effects of tillage and residue management on soil organic carbon and total nitrogen in the North China plain., 2012, 76: 230–240.

[24] 邓晓, 武春媛, 吴永梅, 李怡, 吴东明, 谭华东, 李勤奋. 蚯蚓粪与椰糠配施对盐渍土的改良效应. 中国土壤与肥料, 2021, (1): 212–219. Deng X, Wu C Y, Wu Y M, Li Y, Wu D G, Tan H D, Li Q F. Improvement effect of combined application of vermicompost and coconut bran on saline soil., 2021, (1): 212–219 (in Chinese with English abstract).

[25] 余延丰, 熊桂云, 张继铭, 万炎生, 苏运河, 彭红, 孙爱红. 秸秆还田对作物产量和土壤肥力的影响. 湖北农业科学, 2008, 47(2): 169–171. Yu Y F, Xiong G Y, Zhang J M, Wan Y S, Su Y H, Peng H, Sun A H. Effects of straw returning on crop yield and soil fertility., 2008, 47(2): 169–171 (in Chinese with English abstract).

[26] 夏枫, 成善汉, 林师森, 苏蓉蓉, 赵柳莹, 王龙飞. 不同基肥对大棚土壤养分、豇豆产量及品质的影响. 热带生物学报, 2017, 8(1): 42–47. Xia F, Cheng S H, Lin S S, Su R G, Zhao L Y, Wang L F. Effects of different base fertilizers on soil nutrients, cowpea yield and quality in greenhouses., 2017, 8(1): 42–47 (in Chinese with English abstract).

[27] Cardinale B J, Srivastava D S, Duffy J E, Wright J P, Downing A L, Sankaran M, Sankaran M, Jouseau C. Effects of biodiversity on the functioning of trophic groups and ecosystems., 2006, 443: 989–992.

[28] 胡诚, 曹志平, 罗艳蕊, 马永良. 长期施用生物有机肥对土壤肥力及微生物生物量碳的影响. 中国生态农业学报, 2007, 15(3): 48–51. Hu C, Cao Z P, Luo Y R, Ma Y L. Effects of long-term application of bio-organic fertilizer on soil fertility and microbial biomass carbon., 2007, 15(3): 48–51 (in Chinese with English abstract).

[29] 许仁良, 王建峰, 张国良, 戴其根. 秸秆、有机肥及氮肥配合使用对水稻土微生物和有机质含量的影响. 生态学报, 2010, 30: 3584–3590. Xu R L, Wang J F, Zhang G L, Dai Q G. Effects of combined use of straw, organic fertilizer and nitrogen fertilizer on the content of microorganisms and organic matter in paddy soil., 2010, 30: 3584–3590 (in Chinese with English abstract).

[30] 母养秀, 李凤霞, 王长军, 郭永忠, 汤冬. 不同有机物料对宁夏盐碱地土壤微生物数量的影响研究. 宁夏农林科技, 2021, 62(1): 29–33. Mu Y X, Li F X, Wang C G, Guo Y Z, Tang D. Effects of different organic materials on soil microbial counts in Ningxia saline-alkali land., 2021, 62(1): 29–33 (in Chinese with English abstract).

[31] Głąb T, Gondek K, Mierzwa-Hersztek M, Szewczyk W. Effects of straw and biochar amendments on grassland productivity and root morphology.(Basel), 2020, 10: 1794.

[32] Sun C, Wang D, Shen X, Li C, Liu J, Lan T, Wang W, Xie H, Zhang Y. Effects of biochar, compost and straw input on root exudation of maize (L.): from function to morphology., 2020, 297: 106952.

[33] Ros A B, Filho J T, de Cesare Barbosa G M. Sweet potato tuberous roots yield under different soil managements/Produtivida de raizes tuberosas de batata-doce em diferentes sistemas de preparo do solo., 2014, 44: 1929–1935.

[34] 康国栋, 魏家星, 邬梦成, 李鹏, 成艳红, 李大明, 刘满强, 李辉信, 胡锋, 焦加国, 王霞. 有机物料施用对旱地红壤作物产量和有机质活性组分的影响. 土壤, 2017, 49: 1084–1091. Kang G D, Wei J X, Wu M C, Li P, Cheng Y H, Li D M, Liu M Q, Li H X, Hu F, Jiao J G, Wang X. Effects of organic material application on crop yield and active components of organic matter in dryland red soil., 2017, 49: 1084–1091 (in Chinese with English abstract).

[35] 杨苏, 李传哲, 王静, 汪吉东, 张永春, 李辉信, 艾玉春. 有机物料投入对作物产量及潮土固碳的影响. 江苏农业学报, 2020, 36: 569–576. Yang S, Li C Z, Wang J, Wang J D, Zhang Y C, Li H X, Ai Y C. Effects of organic material input on crop yield and carbon sequestration in fluvo-aquic soil., 2020, 36: 569–576 (in Chinese with English abstract).

[36] 朱国鹏, 刘士哲, 陈业渊, 黄宏坤. 基于椰糠的新型无土栽培基质研究(II.): 配方试种筛选. 热带作物学报, 2005, 26(2): 100–106. Zhu G P, Liu S Z, Chen Y Y, Huang H K. Research on a new type of soilless culture substrate based on coconut bran (II.): recipe test selection., 2005, 26(2): 100–106 (in Chinese with English abstract).

[37] 狄文伟, 赵瑞, 张婷, 杜亮. 基于椰糠的基质配比对袋培黄瓜生长的影响. 湖北农业科学, 2008, 47: 440–442.Di W W, Zhao R, Zhang T, Du L. Effects of substrate ratio based on coconut bran on the growth of cucumber grown in bags., 2008, 47: 440–442 (in Chinese with English abstract).

[38] 仇淑芳, 杨乐琦, 黄丹枫, 唐东芹. 草炭椰糠复合基质对‘紫油菜’生长和品质的影响. 上海交通大学学报(农业科学版), 2016, 34(2): 40–46. Qiu S F, Yang L Q, Huang D F, Tang D Q. Effects of peat and coconut bran composite matrix on the growth and quality of ‘Purple rape’.(Agric Sci Edn), 2016, 34(2): 40–46 (in Chinese with English abstract).

[39] 宋蒙亚, 李忠佩, 刘明, 刘满强, 江春玉. 不同农田有机物料组合对物料分解过程的影响. 土壤通报, 2014, 45: 685–690. Song M Y, Li Z P, Liu M, Liu M Q, Jiang C Y. Effects of different organic material combinations in farmland on material decomposition process., 2014, 45: 685–690 (in Chinese with English abstract).

[40] 史春余, 王振林, 余松烈. 土壤通气性对甘薯产量的影响及其生理机制. 中国农业科学, 2001, 34: 173–178. Shi C Y, Wang Z L, Yu S L. Effects of soil aeration on sweet potato yield and its physiological mechanism., 2001, 34: 173–178 (in Chinese with English abstract).

[41] 刘国群, 章明奎, 严建立. 施用高量有机物料对新垦耕地红壤有机碳积累及性态的影响. 安徽农业大学学报, 2021, 48(1): 101–107. Liu G Q, Zhang M K, Yan J L. Effects of high-amount application of organic materials on organic carbon accumulation and properties of red soil in newly cultivated land., 2021, 48(1): 101–107 (in Chinese with English abstract).

[42] Bengough A G, Mullins C E. The resistance experienced by roots growing in a pressurised cell., 1990, 123: 73–82.

[43] 杨晓娟, 李春俭. 机械压实对土壤质量、作物生长、土壤生物及环境的影响. 中国农业科学, 2008, 41: 2008–2015. Yang X J, Li C J. Effects of mechanical compaction on soil qua­lity, crop growth, soil biology and environment., 2008, 41: 2008–2015 (in Chinese with English abstract).

[44] 杨林丰, 钟南. 根系生长与土壤物理性状之间的关系. 农机化研究, 2007, (8): 22–24. Yang L F, Zhong N. Relationship between root growth and soil physical properties., 2007, (8): 22–24 (in Chinese with English abstract).

[45] 朱绿丹, 张珮琪, 陈杰, 张辉, 张永春, 邵孝侯, 许建平. 不同土壤水分条件下施氮对甘薯干物质积累及块根品质的影响. 江苏农业学报, 2013, 29: 533–539. Zhu L D, Zhang P Q, Chen J, Zhang H, Zhang Y C, Shao X H, Xu J P. Effects of nitrogen application on dry matter accumulation and root quality of sweet potato under different soil moisture conditions., 2013, 29: 533–539 (in Chinese with English abstract).

Effects of coconut bran application rate on soil physicochemical properties and sweet-potato yield

YANG Yi1,2, HE Zhi-Qiang1, LIN Jia-Hui1, LI Yang1, CHEN Fei1, LYU Chang-Wen1, TANG Dao-Bin1, ZHOU Quan-Lu2,*, and WANG Ji-Chun1,*

1College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University / Chongqing Key Laboratory of Tuber Biology and Genetics, Chongqing 400715, China;2Nanchong Academy of Agricultural Sciences, Nanchong 637000, Sichuan, China

The objective of this study is to study the effects of different application rate of coconut bran on soil physical and chemical properties and sweet-potato yield, and to explore the correlation between the application rate of coconut bran and soil physical and chemical properties, which can provide the theoretical basis and practical production guidance for the improvement and maintenance of farmland soil fertility and the high-yield and high-quality cultivation of fresh-eating sweet potato. In 2020 and 2021, a randomized block design was used to study the effects of coconut bran (dry weight) application rate of 0, 20,250, 40,500, and 60,750 kg hm–2on soil and sweet potato. The results showed that, with the increase of coconut bran application, soil bulk density decreased gradually, but soil porosity, soil mass water content, soil organic matter content, soil available nitrogen, phosphorus and potassium contents increased gradually. Among them, soil available potassium content increased the most, followed by alkali-hydrolyzed nitrogen and the least available phosphorus. The number of bacteria, fungi, and actinomycetes in rhizosphere soil all increased with the increase of coconut bran application. Moreover, the application of coconut bran can increase the number of storage root per plant, increase the number of 200–400 g, 100–200 g, and 50–100 g of storage root, and improve the commodity rate of sweet-potato. The yield of sweet-potato storage root increased first and then decreased with the increase of coconut bran application, and the highest was 40,500 kg hm–2of coconut bran application, while the starch content of sweet-potato storage roots decreased with the increase of coconut bran application. In conclusion, the application of coconut bran can effectively improve the soil structure and fertility, promote the formation of sweet-potato storage roots and large potatoes, increase the yield of storage root and the commodity rate of sweet potato.

sweet potato; coconut bran; soil physical and chemical properties; yield; quality

2022-09-16;

2023-02-21;

2023-03-07.

10.3724/SP.J.1006.2023.24212

通信作者(Corresponding authors):王季春, E-mail: wjchun@swu.edu.cn; 周全卢, E-mail: zhouquanlu@163.com

E-mail: 1090007936@qq.com

本研究由重庆市科委重点项目(甘薯鲜食营养型及高直淀粉组分新品种创制) (cstc2019jscx-gksbx0100)资助。

This study was supported by the Chongqing Municipal Science and Technology Commission Key Project Fund (Creation of New Varieties of Sweet Potato with Fresh Nutrition and High Straight Starch Components) (cstc2019jscx-gksbx0100).

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20230304.2244.004.html

This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

猜你喜欢

椰糠块根施用量
春大豆施钼条件下最适氮磷肥施用量研究
设施栽培条件下不同椰糠栽培模式对番茄生长发育的影响
浸泡时长对椰糠基质理化性状的影响
德钦乌头块根化学成分的研究
温室礼品西瓜椰糠无土栽培试验总结
块根块茎类植物细胞悬浮培养技术与应用
木薯块根拔起的最大应力数值模拟及试验
复合微生物菌剂施用量对烤烟产量和质量的影响
槟榔芋不同氮肥施用量试验
药用植物珠子参新鲜块根DNA提取方法研究