摘""要：通過研究長期養(yǎng)分虧缺對(duì)木薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量、淀粉含量的影響，為木薯連作科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。在長期定位田間試驗(yàn)時(shí)間軸上，選取2019—2021年（連作28～30年）的試驗(yàn)材料，對(duì)CK（施氮磷鉀肥）、–N（不施氮肥）、–P（不施磷肥）和–K（不施鉀肥）4個(gè)處理，測(cè)定木薯品種SC205和SC124的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量、淀粉含量。結(jié)果表明：（1）與CK相比，–N、–K均顯著降低木薯的株高，–N、–P和–K顯著降低木薯的莖徑，–K顯著降低葉片SPAD值；主體間效應(yīng)檢驗(yàn)表明，品種和施肥對(duì)各農(nóng)藝性狀均有顯著影響，但二者的交互作用影響不顯著。（2）與CK相比，–N顯著提高2021年的鮮薯淀粉含量；–K顯著降低鮮薯淀粉含量，3年平均降幅為14.2%。（3）–N、–P、–K較CK均顯著降低鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單條薯重，各養(yǎng)分虧缺處理鮮薯產(chǎn)量的3年平均降幅均大于40.0%，各養(yǎng)分虧缺處理間的產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著；–K淀粉產(chǎn)量的3年平均降幅為53.3%，降幅顯著高于–N、–P。（4）相關(guān)性分析結(jié)果表明，鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量均與單株結(jié)薯數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與單條薯重呈顯著正相關(guān)。綜合分析結(jié)果顯示，氮、磷、鉀虧缺均顯著抑制木薯生長，連作前期氮是木薯產(chǎn)量的首要限制因素，鉀其次，磷效應(yīng)不明顯，隨連作年限延長，鉀、磷效應(yīng)逐漸顯著，氮、鉀上升為最主要的限制因素，而后，氮、磷、鉀肥間的鮮薯產(chǎn)量效應(yīng)無顯著差異，三者均同等重要。

關(guān)鍵詞：木薯；長期定位施肥；養(yǎng)分虧缺；產(chǎn)量；淀粉中圖分類號(hào)：S533；S365""""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Effects"of"Long-term"Nutrient"Deficiency"on"Agronomic"Characters，"Yield"and"Starch"Content"of"Cassava

WEI"Yunxia，"WEI"Zhuowen，"HUANG"Jie*，"XU"Ruili

Tropical"Crops"Genetic"Resources"Institute，"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences"/"Key"Laboratory"of"Conservation"and"Utilization"of"Cassava"Genetic"Resources，"Ministry"of"Agriculture"and"Rural"Affairs，"Haikou，"Hainan"571101，"China

Abstract："The"effects"of"long-term"nutrient"deficiency"on"cassava"agronomic"characters，"yield"and"starch"content"were"studied"to"provide"scientific"basis"for"fertilization"of"continuous"cropping."In"this"study，"experimental"materials"in"2019"to"2021"（continuous"cropping"in"28th-30th"years）"were"selected"from"the"time"axis"of"long-term"fertilization"trials."CK"（with"NPK），"–N"（without"N），"–P"（without"P），"–K"（without"K）"combined"with"two"cassava"varieties"SC205"and"SC124"were"selected."The"SPAD"value，"plant"height，"stem"diameter"and"starch"content，"yield，"starch"yield"of"the"fresh"storage"root"（FSR）"were"measured"and"evaluate."Compared"to"CK，"–N"and"–K"significantly"reduced"plant"height，"and"–N，"–P"and"–K"significantly"reduced"stem"diameter"of"cassava."Meanwhile，"–K"significantly"reduced"SPAD"value"of"leaves."Test"of"between-subjects"effect"showed"that，"variety"or"fertilization"had"significant"effects"on"agronomic"characters，"but"the"interaction"effect"between"them"was"not"significant."The"starch"content"of"FSR，"compared"to"CK，"–N"significantly"improved"in"2021."–K"significantly"reduced，"the"three-year"average"decrease"was"14.2%."Compared"to"CK，"–N，"–P"and"–K"significantly"reduced"the"yield，"starch"yield"of"FSR，"storage"root"number"per"plant"（SRNPP）"and"weight"per"storage"root"（WPSR）."The"yield"of"FSR"reduced"by"more"than"40.0%"under"different"nutrient"deficiency，"while"the"yield"effects"were"insignificantly"different"among"nutrient"deficiency"treatments."The"starch"yield"of"FSR"under"-K"decreased"by"53.3%，"the"decrease"was"significantly"higher"than"that"of"–N"and"–P."The"correlation"analysis"showed"that"yield，"starch"yield"of"FSR"were"extremely"significantly"positively"correlated"with"the"SRNPP，"and"significantly"positively"correlated"with"the"WPSR."–N，"–P"and"–K"significantly"inhibited"cassava"growth."N"was"the"primary"limiting"factor"for"cassava"fresh"storage"root"yield"in"the"early"stage"of"continuous"cropping，"followed"by"K，"but"P"effect"was"not"obvious."With"the"extension"of"continuous"cropping"years，"the"effects"of"K"and"P"effect"gradually"became"more"significant，"and"N，"K"became"the"main"limiting"factors，"then"there"was"no"significant"difference"on"the"fresh"storage"root"yield"effect"among"N，"P"and"K，"there"were"equally"important.

Keywords："cassava;"long-term"fertilization;"nutrient"deficiency;"yield;"starch

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2024.07.012

木薯（Manihot"esculenta"Crantz）是熱帶和亞熱帶地區(qū)主要的糧食作物及淀粉、酒精生產(chǎn)原料，是全球近10億人的主要食糧[1]，其塊根淀粉含量約占干物質(zhì)重的80%[2]。在我國，木薯作為經(jīng)濟(jì)作物，主要分布在廣西、廣東、海南等華南8?。▍^(qū)），木薯地土壤肥力水平以低和極低等級(jí)為主[3]，較低的土壤肥力極大地限制了木薯的生長發(fā)育和產(chǎn)量的提升[4-5]，且養(yǎng)分供應(yīng)不足是造成農(nóng)民田間實(shí)際產(chǎn)量與木薯潛在產(chǎn)量差距較大的主要原因之一[6]。

長期不施肥或施肥不均衡會(huì)導(dǎo)致木薯產(chǎn)量低，而科學(xué)合理施肥是木薯增產(chǎn)提質(zhì)增效的有效途徑[7]。林洪鑫等[8]研究發(fā)現(xiàn)，施氮顯著提高木薯單株結(jié)薯數(shù)、單株薯重和鮮薯產(chǎn)量，但降低淀粉含量。SIEVERDING等[9]研究表明，土壤中較低的磷含量明顯限制木薯產(chǎn)量。ROSA等[4]研究發(fā)現(xiàn)，施磷增加了酸性土壤中的木薯地上部生物量、增粗薯徑、提高單條薯重，且木薯對(duì)施磷的反應(yīng)因基因型而異。作為喜鉀植物，鉀是長期連作木薯產(chǎn)量的重要限制養(yǎng)分因子，且隨連作年限的延長而增強(qiáng)[10]。魏云霞等[5]研究表明，施鉀比不施鉀顯著提高木薯株高、莖徑、單條薯重，增產(chǎn)鮮薯51.4%以上，促進(jìn)可溶性糖向淀粉轉(zhuǎn)化；HOWELER[11]通過長期施肥試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，長期缺鉀造成木薯產(chǎn)量顯著下降。黃潔等[12]通過12年木薯長期定位試驗(yàn)的研究表明，隨施鉀量增加，鮮薯產(chǎn)量和淀粉含量均呈顯著增加的趨勢(shì)。此外，陸小靜等[13]、張永發(fā)等[14]通過1～2年試驗(yàn)結(jié)果表明，氮、磷、鉀肥對(duì)木薯增產(chǎn)效應(yīng)為鉀gt;氮gt;磷，陸小靜等[13]指出氮、磷、鉀肥對(duì)其淀粉含量影響不大，而張永發(fā)等[14]指出對(duì)其淀粉含量影響的主次順序?yàn)榈猤t;磷gt;鉀。綜上，科學(xué)的施肥管理，對(duì)保障木薯生產(chǎn)力具有重要意義，但國內(nèi)外關(guān)于木薯氮、磷、鉀養(yǎng)分虧缺的研究局限在中短期的10年內(nèi)[10，"15-19]，而針對(duì)較長期的虧缺效應(yīng)研究極少[12，"20]。為此，本研究在28年木薯長期定位施肥試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以華南地區(qū)主推的2個(gè)木薯品種SC205和SC124為研究對(duì)象，明確長期氮、磷、鉀肥虧缺對(duì)木薯農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量以及淀粉含量的影響，以期為長期連作的木薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供科學(xué)施肥依據(jù)。

1""材料與方法

1.1""材料

長期定位試驗(yàn)于1992年開始在海南省儋州市寶島新村中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所（品資所）木薯試驗(yàn)基地進(jìn)行。在試驗(yàn)時(shí)間軸上選取2019—2021年（連作28～30年）的試驗(yàn)材料作為本研究的內(nèi)容。試驗(yàn)地土壤為花崗巖發(fā)育的磚紅壤，1992年的試驗(yàn)初始土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH"5.35，有機(jī)質(zhì)8.40"g/kg，全氮0.25"g/kg，有效磷24.6"mg/kg，速效鉀36.9"mg/kg。

供試木薯品種為SC205和SC124，均由品資所提供。供試肥料為尿素（含N"46%）、過磷酸鈣（含P2O5"12%）、氯化鉀（含K2O"60%）。

1.2""方法

1.2.1""試驗(yàn)設(shè)計(jì)""選取4個(gè)施肥處理：（1）CK（氮磷鉀肥配施）、（2）–N（不施氮肥）、（3）–P（不施磷肥）、（4）–K（不施鉀肥），其中，CK的施肥量為N"100"kg/hm2、P2O5"50"kg/hm2、K2O"100"kg/hm2。–N、–P、–K分別在CK的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的缺肥處理，所有肥料均在木薯植后45～60"d一次性穴施。試驗(yàn)按裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為不同施肥處理，副區(qū)為2個(gè)木薯品種，主處理4次重復(fù)。F表示施肥處理，V表示品種。木薯株行距為80"cm×80"cm，植后300～330"d調(diào)查農(nóng)藝性狀、收獲鮮薯，每個(gè)重復(fù)選取5株代表性植株調(diào)查、收獲。田間管理措施一致。

1.2.2""項(xiàng)目測(cè)定""（1）農(nóng)藝性狀調(diào)查。收獲前，調(diào)查各重復(fù)的SPAD值、株高、莖徑。其中，使用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定植株頂部第3、第4片完全展開葉SPAD值，平均值作為該植株的SPAD值；采用卷尺測(cè)量地面到頂端心葉的高度即為株高；采用游標(biāo)卡尺測(cè)量距離地面5"cm高處主莖的直徑即為莖徑。

（2）鮮薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因子。收獲期，對(duì)各重復(fù)計(jì)數(shù)單株結(jié)薯數(shù)、稱重單株薯重，并換算單條鮮薯重，以實(shí)收的5株木薯鮮薯重?fù)Q算每公頃鮮薯產(chǎn)量（t/hm2）。

（3）鮮薯淀粉含量。用泰國生產(chǎn)的鮮薯淀粉測(cè)定儀測(cè)定鮮薯中淀粉含量。稱鮮薯重后，選取5"kg左右的代表性鮮薯，按照國際熱帶農(nóng)業(yè)中心制定的公式計(jì)算鮮薯淀粉含量[21]，計(jì)算公式如下：

Sc=210.8×[m1/（m1–m2）]–213.4 "（1）

式中，Sc為鮮薯淀粉含量，單位為%；m1為鮮薯在空氣中的質(zhì)量，單位為g；m2為鮮薯在水中的質(zhì)量，單位為g。

（4）淀粉產(chǎn)量。

Sy=Ry×Sc （2）

式中，Sy為淀粉產(chǎn)量，單位為t/hm2；Ry為鮮薯產(chǎn)量，單位為t/hm2。

1."3""數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS"19.0軟件進(jìn)行裂區(qū)方差分析，采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，Origin"8.0軟件繪圖。

2""結(jié)果與分析

2.1""農(nóng)藝性狀

主體間效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果表明（表1），施肥和品種對(duì)3年試驗(yàn)的木薯葉片SPAD值、株高和莖徑影響顯著，從SPAD值的效應(yīng)來看，3年的施肥影響均大于品種的影響；株高和莖徑效應(yīng)來看，2019年施肥影響大于品種的影響，而2020和2021年施肥影響則小于品種的影響。施肥和品種的交互作用對(duì)各指標(biāo)影響不顯著。多重比較結(jié)果表明（表2），主區(qū)因素中，SPAD值表現(xiàn)為–P和CK均顯著高于–K，其中，–K與CK相比，3年降幅為7.9%～13.6%；株高表現(xiàn)為CK顯著高于–N和–K，其中，–N的3年降幅為12.9%～18.2%，–K的3年降幅為15.7%～20.2%；莖徑表現(xiàn)為CK顯著高于缺肥處理，其中，–N、–P、–K較CK的3年降幅分別為13.9%～17.8%、10.0%～16.5%和10.4%～11.7%。副區(qū)因素中，2個(gè)品種間株高差異顯著，表現(xiàn)為SC124gt;SC205。

2.2""鮮薯淀粉含量

主體間效應(yīng)檢驗(yàn)表明（表3），施肥對(duì)3年試驗(yàn)的鮮薯淀粉含量影響顯著，品種對(duì)鮮薯淀粉含量無顯著影響，而施肥和品種間交互作用對(duì)淀粉含量有顯著影響。多重比較結(jié)果表明（表4），主區(qū)因素中，鮮薯淀粉含量表現(xiàn)為：2019和2020年，–K顯著低于CK、–N和–P，2021年，–K顯著低于CK和–P，三者均顯著低于–N；與CK相比，–K鮮薯淀粉含量的3年降幅為8.4%～23.4%，平均降幅為14.2%。副區(qū)因素中，–K下，品種間淀粉含量差異顯著，表現(xiàn)為SC124顯著高于SC205。

2.3""鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量

主體間效應(yīng)檢驗(yàn)表明（表5），施肥處理對(duì)3"a試驗(yàn)的鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量均有極顯著影響，品種對(duì)鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量無顯著影響，2020和2021年二者交互作用對(duì)鮮薯產(chǎn)量影響顯著，2019和2020年二者交互作用對(duì)淀粉產(chǎn)量影響顯著。多重比較結(jié)果表明（表6），主區(qū)因素中，養(yǎng)分虧缺均顯著降低鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量，與CK相比，2019—2021年，–N、–P和–K分別減產(chǎn)24.1%～"70.7%、25.5%～61.6%和37.3%～64.8%，3"a平均減產(chǎn)分別為45.1%、43.3%、47.5%；–N、–P和–K淀粉產(chǎn)量降幅分別為19.9%～65.1%、24.7%～40.8%和43.7%～53.3%，3年平均降幅分別為39.6%、40.8%和53.3%，–K的淀粉產(chǎn)量降幅顯著高于–N和–P。副區(qū)因素中，–K下，2021年，SC205鮮薯產(chǎn)量顯著高于SC124；2019和2020年，SC124淀粉產(chǎn)量顯著高于SC205。

2.4""產(chǎn)量構(gòu)成因子

主體間效應(yīng)檢驗(yàn)表明（表7），施肥、品種以及二者的交互作用極顯著影響各年度的單株結(jié)薯數(shù)和單條薯重。多重比較結(jié)果表明（表8），主區(qū)因素中，2019年，–N較CK顯著增加單株結(jié)薯數(shù)，但單條薯重顯著降低，2020年，–N較CK顯著降低單株結(jié)薯數(shù)，而單條薯重顯著增加；2020和2021年，–P和–K較CK的單株結(jié)薯數(shù)顯著降低，降幅分別為17.8%～59.8%和22.1%～53.6%；2019—2021年，–P和–K較CK的單條薯重均顯著降低，降幅分別為13.0%～43.9%和21.3%～43.5%。副區(qū)因素中，2個(gè)品種間單株結(jié)薯數(shù)和單條薯重差異顯著，單株結(jié)薯數(shù)表現(xiàn)為SC205gt;SC124，而單條薯重表現(xiàn)為SC205lt;SC124。

2.5""相關(guān)性分析

各因子相關(guān)性分析表明（圖1），鮮薯產(chǎn)量、淀粉產(chǎn)量均與單株結(jié)薯數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與單條薯重呈顯著正相關(guān)。淀粉產(chǎn)量還與鮮薯淀粉含量呈極顯著正相關(guān)，鮮薯淀粉含量與單條薯重、SPAD值與株高呈顯著正相關(guān)，單株結(jié)薯數(shù)與莖徑呈極顯著正相關(guān)。

3""討論

3.1""長期養(yǎng)分虧缺對(duì)農(nóng)藝性狀的影響

葉綠素是光合作用過程中最重要的色素，參與光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化[22]。本研究中，2個(gè)木薯品種間的SPAD值無顯著差異，而不同施肥處理間SPAD值的影響達(dá)極顯著水平，其中，–K顯著降低SPAD值，可能與–K造成葉綠體的體積和數(shù)目減少，葉綠體結(jié)構(gòu)受到明顯的影響，從而限制光合色素的合成[23]，降低木薯葉片葉綠素含量[24]有關(guān)。本研究結(jié)果表明，–N和–K顯著降低木薯的株高，品種間株高差異顯著，表現(xiàn)為SC124gt;SC205，這與前期研究結(jié)果相似[5]。本研究各養(yǎng)分虧缺處理均顯著降低木薯莖徑，–N的莖徑降幅最大，進(jìn)一步說明N是木薯莖徑的主要限制因子[25]。

3.2""長期養(yǎng)分虧缺對(duì)鮮薯淀粉含量的影響

提高塊根淀粉含量是木薯栽培的首要品質(zhì)目標(biāo)，主要受品種特性和栽培技術(shù)的影響[26]。本研究中，–N顯著提高2021年木薯的塊根淀粉含量，–P對(duì)淀粉含量無顯著影響，–K顯著降低淀粉含量，與本試驗(yàn)連作4、7、12年的研究結(jié)果一致[10，"12，"17]，也與NGUYEN[20]在越南東奈不同養(yǎng)分虧缺連作第19年的–N、–K效應(yīng)一致，但與其–P顯著降低鮮薯淀粉含量的效應(yīng)不同，這可能與試驗(yàn)的木薯品種[16]有關(guān)。–N提高塊根淀粉含量可能與–N條件下蔗糖合成與糖酵解能力下降，淀粉合成酶活性增強(qiáng)，促進(jìn)糖主要用于合成淀粉[27]有關(guān)；–K降低塊根淀粉含量，可能是由于–K限制木薯CO2同化，抑制淀粉合成酶的活性，也可能是限制次生木質(zhì)部生長，不利于淀粉沉淀，制約光合產(chǎn)物從葉片向塊根轉(zhuǎn)移[28]，這值得進(jìn)一步研究?？傊?、鉀可顯著影響鮮薯淀粉含量，而磷對(duì)淀粉含量無顯著影響。

3.3""長期養(yǎng)分虧缺對(duì)木薯產(chǎn)量的影響

在長期定位試驗(yàn)中，張偉特等[10]的1992—1995年研究表明，–N、–K的4年間平均減產(chǎn)幅度分別為37.2%、23.4%，–P對(duì)鮮薯產(chǎn)量無影響；黃潔等[17]的1992—1998年分析表明，–N、–K的7年間平均減產(chǎn)幅度分別為34.3%、24.9%，–P對(duì)鮮薯產(chǎn)量尚無影響，而后對(duì)1992—2003年[12]的研究表明，–N、–P、–K的12年間平均減產(chǎn)幅度分別為40.6%、9.5%、32.2%，–P表現(xiàn)出明顯影響；本研究發(fā)現(xiàn)，在連作第28—30年的3年間，N、P、K肥的長期虧缺均顯著降低鮮薯產(chǎn)量，3年間平均降幅均在40%以上，但不同養(yǎng)分虧缺處理間及品種間差異均不顯著；總之，–N從試驗(yàn)初期即顯著減產(chǎn)鮮薯，連作12年內(nèi)減產(chǎn)幅度均表現(xiàn)為–Ngt;–Kgt;–P，–K、–P的減產(chǎn)幅度隨連作年限延長明顯提高。前人的多數(shù)研究認(rèn)為，氮是影響木薯鮮薯產(chǎn)量的第一限制因素[8，"15，"29]，–N抑制莖葉生長和光合產(chǎn)物分配[30-31]而降低鮮薯產(chǎn)量；木薯根系耐低磷、吸磷能力強(qiáng)[32]，纖維根與土壤菌根高效共生吸磷[33]，因此，生產(chǎn)中較少出現(xiàn)不施磷減產(chǎn)的現(xiàn)象，但隨連作年限增加，土壤磷含量逐漸降低，磷肥效應(yīng)愈加明顯[18]；本研究連作初期，–P對(duì)鮮薯產(chǎn)量影響較小，與初始土壤磷含量較高有關(guān)[10]，隨連作年限延長，其土壤磷素逐漸耗竭至低于臨界值，–P的減產(chǎn)效應(yīng)明顯增強(qiáng)，故連作木薯前期可不施或少施磷肥，后期需注重施磷；據(jù)HOWELER在全球各地組織的木薯長期定位試驗(yàn)綜合研究，木薯塊根的鉀占全株的60%，收獲塊根從土壤中帶走的K明顯高于N和P，故施鉀效應(yīng)隨連作年限延長而顯著增強(qiáng)，鉀逐漸上升為連作木薯的主要產(chǎn)量限制因子[19，"33]。綜合分析本研究及前人結(jié)果，木薯連作前期，氮是木薯產(chǎn)量的首要限制因子，鉀其次，磷效應(yīng)不明顯，隨連作年限延長，鉀、磷效應(yīng)逐漸顯著，氮、鉀成為最主要的限制因子，而后，氮、磷、鉀肥間的鮮薯產(chǎn)量效應(yīng)無顯著差異，氮、磷、鉀同等重要。氮、磷、鉀肥在長期連作中肥效的年限閾值及影響有待進(jìn)一步分析研究。

本研究中，鮮薯產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量均與單株結(jié)薯數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與單條薯重呈顯著正相關(guān)，這與黃渝嵐等[34]的研究結(jié)果相似。

4""結(jié)論

氮、磷、鉀虧缺均顯著抑制木薯生長，其中，缺鉀顯著降低葉片SPAD值，氮是木薯莖徑增粗的主要限制因子，氮、鉀可顯著影響鮮薯淀粉含量，而磷對(duì)鮮薯淀粉含量無顯著影響。連作前期，氮是木薯產(chǎn)量的首要限制因子，鉀其次，磷效應(yīng)不明顯，隨連作年限延長，鉀、磷效應(yīng)逐漸顯著，氮、鉀成為最主要的限制因子，而后氮、磷、鉀肥間的鮮薯產(chǎn)量效應(yīng)無顯著差異，氮、磷、鉀均同等重要。

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