化肥减量配施腐殖酸土壤调理剂对槟榔芋产量、品质和土壤肥力的影响

Effects of Fertilizer Reduction Combined with Humic Acid Soil Conditioner on Yield, Quality of <i>Colocasia esculenta</i> (L.) Schott var. Binglang and Soil Fertility

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.05.009

霍礼龙 Lilong HUO , 杨庆鹏 Qingpeng YANG , 付裕 Yu FU , 许立阳 Liyang XU , 乔佳乐 Jiale QIAO , 李玲 Ling LI , 王伟 Wei WANG , 洪丕征 Pizheng HONG

1 农业农村部腐植酸类肥料重点实验室/山东农大肥业科技股份有限公司山东泰安 271600 Key Laboratory of Humic Acid Fertilizer, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co., Ltd., Tai′an, Shandong 271600, China 2 泰山护理职业学院山东泰安 271000 Taishan Vocational College of Nursing, Tai′an, Shandong 271000, China

Author notes:

Correspondence to: 洪丕征(1985—)，男，博士，正高级工程师，从事新型肥料的研发创新与推广工作；pizhenghong@163.com

摘要：

针对不合理施肥造成的土壤理化性状恶化、槟榔芋产量和品质下降等问题，开展了化肥减量配施腐殖酸土壤调理剂的田间小区试验。试验共设置常规施肥(CK)、常规施肥+750 kg/hm²腐殖酸调理剂(T1)、常规施肥+1 500 kg/hm²腐殖酸调理剂(T2)及常规施肥减施15%+1 500 kg/hm²腐殖酸调理剂(T3)等4个处理，考察了不同施肥处理对槟榔芋产量、品质、土壤养分含量、土壤酶活性、经济效益等指标的影响。结果表明：与CK处理相比，T2、T3处理可提高槟榔芋淀粉和蛋白质含量，产量分别增加22.68%、9.09%；土壤交换性酸度分别降低0.14、0.13 cmol/kg，土壤中有效磷和速效钾含量分别提高32.07%、21.47%和20.08%、28.81%，净收入分别增加943.54、465.49元/亩(1亩=667 m²)；同时，还能提高土壤pH和酶活性。相关性热图分析表明，槟榔芋产量、淀粉含量与土壤中多种养分含量及酶活性呈正相关，与土壤交换性酸度呈负相关。在试验条件下，T2处理效果显著，T3处理是实现化肥减量增效的有效措施。

关键词：

槟榔芋; 化肥减施; 腐殖酸; 土壤调理剂; 土壤肥力; 土壤酶活性;

Abstract：

In response to issues such as the deterioration of soil physical and chemical properties and the decline in yield and quality of Colocasia esculenta (L.) Schott var. Binglang caused by irrational fertilization practices, a field plot experiment is conducted involving reduced chemical fertilizer application combined with a humic acid soil conditioner. The experiment includes four treatments: conventional fertilization (CK), conventional fertilization + 750 kg/hm² humic acid conditioner (T1), conventional fertilization + 1 500 kg/hm² humic acid conditioner (T2), and conventional fertilization reduced by 15% + 1 500 kg/hm² humic acid conditioner (T3). The effects of different fertilization treatments on yield, quality of the product, soil nutrient content, soil enzyme activity, and economic benefits are investigated. The results show that comparing with the CK treatment, the T2 and T3 treatments increase the starch and protein content of Colocasia esculenta (L.) Schott var. Binglang, as well as increasing yield by 22.68% and 9.09%, respectively. Soil exchangeable acidity decreases by 0.14 and 0.13 cmol/kg and the content of available phosphorus and available potassium in the soil increase by 32.07%, 21.47% and 20.08%, 28.81%, and net income increases by 943.54 and 465.49 yuan/mu (1 mu = 667 m²). Simultaneously, these treatments also increase soil pH and enzyme activity. Correlation heat map analysis indicates that Colocasia esculenta (L.) Schott var. Binglang yield and starch content are positively correlated with various nutrient contents and enzyme activities in the soil, but negatively correlated with soil exchangeable acidity. Under the experimental conditions, the T2 treatment shows significant effects, and the T3 treatment is an effective measure for achieving reduced fertilizer application with enhanced efficiency.

Keyword：

Colocasia esculenta (L.) Schott var. Binglang; fertilizer reduction; humic acid; soil conditioner; soil fertility; soil enzyme activity;

0 前言

芋[Colocasia esculenta (L.) Schott]属于天南星科、芋属一年生草本植物，原产于东南亚，在热带和亚热带地区广泛种植，是世界上第五大根茎类作物，也是最重要的蔬菜作物之一^[1]。长汀槟榔芋是福建长汀县种植面积排名第三的作物，因具有独特的香味、大块的外形、软糯细腻的肉质和丰富的营养物质而出名，深受消费者的青睐^[2]。近年来，由于不合理且过量施用化肥，土壤理化性状出现恶化，槟榔芋的品质和产量呈下降趋势，严重制约了槟榔芋产业的健康可持续发展。因此，改善土壤环境，通过化肥减量以提高作物的产量和品质，已成为目前亟待解决的问题^[3]。

生石灰是南方最常用的土壤调理剂，可以有效改良酸性土壤，但大量使用会导致土壤板结和理化性状发生劣变，进而造成作物减产^[4]。腐殖酸是具有多个官能团大分子有机酸的复杂混合物，已广泛应用于农业生产、土壤改良等领域；同时，腐殖酸作为土壤有机质的主要形态和土壤碳库的重要组成部分，具有不可替代的固碳功能^[5]。Lv等^[6]的研究发现，在小麦-玉米轮作系统施用含腐殖酸肥料可以有效改善土壤环境，并且在一定条件下，含腐殖酸肥料施用量越大，小麦和玉米整个生长季节的生态系统净生产力越高。腐殖酸土壤调理剂可以促使土壤中的氮、磷、钾等元素以络合态形式出现，从而提高土壤中有效养分的含量，改善土壤环境。刘喜存等^[7]的试验发现，在西瓜常规施肥的基础上增施腐殖酸调理剂，可以有效提高西瓜中维生素C、可溶性固形物的含量，同时显著提高西瓜的品质和口感。胡慧影等^[8]的研究发现，在玉米种植过程中减施化肥并配施含腐殖酸肥料可以显著提升玉米干物质的积累，提高土壤酶活性和土壤养分含量。

本文以长汀香芋1号为试验材料，通过田间小区试验考察配施不同量的腐殖酸土壤调理剂及减量化肥的施用对槟榔芋产量、品质和土壤理化性状的影响，以期为改进槟榔芋种植技术提供新思路。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

大田试验地位于福建邵武市洪墩镇河坊村某地块，土壤类型为砂底乌泥田，母质类型为洪积物、冲积物，土壤质地为壤土。试验前土壤理化性状：w(碱解氮)为127.87 mg/kg，w(有效磷)为52.92 mg/kg，w(速效钾)为138.67 mg/kg，w(有机质)为51.16 mg/kg，pH为5.24，土壤交换性酸度为0.52 cmol/kg。

1.2 试验设计

供试作物为长汀香芋1号。试验肥料为复合肥料、水溶肥料、控释肥、腐殖酸土壤调理剂，均由山东农大肥业科技股份有限公司提供。基肥：复合肥料，N-P₂O₅-K₂O=20-5-15，w(总养分)≥40%，w(活性腐殖酸)≥3%，有效活菌数≥0.5亿/g。提苗肥：水溶肥料，N-P₂O₅-K₂O=20-10-20，w(总养分)≥50%，w(Mg)≥1%。膨果肥：控释肥，N-P₂O₅-K₂O=18-8-20，w(总养分)≥46%，w(活性腐殖酸)≥3%，w(控释氮)≥10%，w(控释钾)≥8%。腐殖酸土壤调理剂：pH为7.5~8.0，w(腐殖酸)≥4%，w(黄腐酸)≥1%，w(有机质)≥10%，w(CaO)≥17%，w(MgO)≥3%，w(Fe)≥0.4%，w(Mn)≥0.1%，w(Zn)≥0.05%，w(SiO₂)≥10%。

试验共设置4个处理：CK，常规施肥；T1，常规施肥+750 kg/hm²腐殖酸土壤调理剂；T2，常规施肥+1 500 kg/hm²腐殖酸土壤调理剂；T3，常规施肥减施15%+1 500 kg/hm²腐殖酸土壤调理剂。各处理的肥料和腐殖酸土壤调理剂施用量见表 1(1亩=667 m²)。每个处理设置3次重复，每个试验小区面积为85.8 m²(畦长19.5 m、畦宽1.1 m，每个小区4畦)，均种植槟榔芋200株。各试验小区随机区组排列，各小区间田埂用塑料薄膜覆盖，隔离防渗。各处理的常规施肥、除草用药、水分管理、土壤管理等完全一致。槟榔芋于2023年3月10日开始种植，2023年10月22日收获，并开展样品采集与产量测定工作。

表 1

各处理的肥料和腐殖酸土壤调理剂施用量

处理 (kg·亩^-1)	基肥/ (kg·亩^-1)	提苗肥/ (kg·亩^-1)	膨果肥/ (kg·亩^-1)	腐殖酸土壤调理剂/ (kg·亩^-1)
CK	40	10	160	0
T1	40	10	160	50
T2	40	10	160	100
T3	34	10	136	100

1.3 样品采集

1.3.1 土壤样品采集

收获时，按“S”形多点采集耕层(0~20 cm)土样1~1.5 kg，过2 mm筛后保存于冰箱(设置温度为-20 ℃)中。

1.3.2 植株样品采集

收获时，避开大风、下雨等天气，在各小区随机采集槟榔芋5株。

1.4 测定方法

土壤理化性状：采用pH计测定收获后土壤样品，样品和水的质量体积比为1 ∶5；采用K₂Cr₂O₇滴定法测定土壤中有机质含量；采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定土壤中碱解氮、有效磷、速效钾的含量^[9]。

土壤酶活性：土壤脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定，磷酸酶活性采用对硝基苯磷酸盐比色法测定，蔗糖酶活性采用3, 5-二硝基水杨酸比色法测定，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定^[10-11]。

槟榔芋产量测定：槟榔芋收获时，避开大风、下雨等天气，挖取每个小区所有的槟榔芋，去除表面泥土后称量；统计每个小区总产量及结芋数，并在每个小区随机挑选5个完整的槟榔芋进行称量，计算平均单芋质量。

槟榔芋品质测定：采收后, 将不同处理的槟榔芋清洗、削皮并切成小块置于培养皿上，在105 ℃烘箱中放置30 min进行杀青，然后在75 ℃烘干至恒质量；将样品磨碎并过149 μm孔径筛子，放于干燥处保存待测；淀粉含量采用高氯酸-蒽酮比色法测定^[12]，粗纤维、蛋白质、可溶性糖、脂肪的含量测定参照美国分析化学家协会(AOAC)的检测方法进行^[13]。

1.5 数据分析

采用Excel 2019软件进行数据的整理、统计和作图，采用SPSS 22软件进行方差分析，采用Ducan法检验比较数据的差异显著性(P＜0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对槟榔芋产量的影响

不同处理的槟榔芋产量见表 2，表中同列数据后不同小写字母表示各处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

表 2

不同处理的槟榔芋产量

处理	结芋头数/个	单芋质量/kg	小区产量/kg
CK	139.00±3.06 b	1.75±0.33 a	255.53±2.34 ab
T1	136.33±7.51 b	1.55±0.32 a	250.45±8.61 c
T2	160.67±4.06 a	2.04±0.24 a	313.48±8.72 a
T3	145.00±6.66 ab	1.80±0.05 a	278.75±10.48 b

从表 2可看出：T2处理的结芋头数比CK处理的显著增加15.59%，但单芋质量无显著性差异；T1处理的小区产量比CK处理的显著降低1.99%；T2、T3处理的小区产量较CK处理的虽有提高，但差异不显著。试验结果表明，T2处理对槟榔芋产量的促进效果较佳。

2.2 不同处理对槟榔芋品质的影响

不同处理的槟榔芋品质指标见表 3。

表 3

不同处理的槟榔芋品质指标

处理	w(淀粉)/%	w(蛋白质)/%	w(粗纤维)/%	w(可溶性糖)/%	w(脂肪)/%
CK	76.15±0.51 b	7.32±0.05 b	1.35±0.03 a	0.06±0.01 a	0.70±0.02 a
T1	76.71±0.39 a	7.39±0.02 a	1.35±0.02 a	0.06±0.02 a	0.66±0.01 b
T2	76.87±0.22 a	7.35±0.03 ab	1.35±0.02 a	0.06±0.02 a	0.67±0.02 ab
T3	76.93±0.09 a	7.36±0.03 ab	1.37±0.01 a	0.07±0.02 a	0.69±0.02 ab

从表 3可看出：与CK处理相比，施用腐殖酸土壤调理剂的处理可提高槟榔芋的淀粉、蛋白质含量并降低脂肪含量，且T1~T3处理间的淀粉、蛋白质含量无显著性差异，T1处理的脂肪含量最低；各处理的粗纤维、可溶性糖含量无显著性差异。

2.3 不同处理对土壤pH和土壤交换性酸度的影响

不同处理的土壤pH和土壤交换性酸度见图 1，图中不同小写字母表示各处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

图 1

不同处理的土壤pH和土壤交换性酸度

从图 1可看出：与CK处理相比，T2、T3处理可以提高土壤pH并降低土壤交换性酸度。T2、T3处理的土壤pH分别提高了0.19、0.11，T1处理的降低了0.13，CK、T2、T3处理间差异不显著；T1处理的土壤交换性酸度降低了0.05 cmol/kg，T2、T3处理的分别显著降低了0.14、0.13 cmol/kg。试验结果表明，T2处理对于提高土壤pH和降低土壤交换性酸度的效果较佳。

2.4 不同处理对土壤养分含量的影响

不同处理的土壤养分含量见表 4。

表 4

不同处理的土壤养分含量

处理	w(有机质)/(g·kg^-1)	w(碱解氮)/(mg·kg^-1)	w(有效磷)/(mg·kg^-1)	w(速效钾)/(mg·kg^-1)
CK	51.43±0.31 a	151.33±2.22 ab	60.11±0.57 b	177±3.21 b
T1	51.44±0.69 a	147.50±5.53 b	60.25±1.59 b	186±16.62 ab
T2	51.71±0.56 a	160.78±1.17 a	79.39±5.04 a	215±19.47 ab
T3	51.05±0.52 a	157.61±0.57 ab	72.18±2.49 a	228±0.58 a

从表 4可看出：各处理间有机质含量差异不显著，但施用腐殖酸土壤调理剂的处理不同程度地影响了土壤中碱解氮、有效磷、速效钾的含量。土壤中碱解氮含量的提升效果以T2处理较理想，与CK处理相比提高了6.24%，但差异不显著；各处理的土壤中碱解氮含量呈T2＞T3＞CK＞T1的变化趋势。与CK处理相比，T2、T3处理的土壤中有效磷含量分别显著提高了32.07%、20.08%，T2、T3处理间差异不显著；各处理的土壤中有效磷含量呈T2＞T3＞T1＞CK的变化趋势，CK、T1处理间差异不显著。与CK处理相比，T1、T2、T3处理的土壤中速效钾含量分别提高了5.08%、21.47%、28.81%，T1~T3处理间差异不显著。综上，T2处理对提高土壤中碱解氮、有效磷、速效钾含量的效果较佳。

2.5 不同处理对土壤酶活性的影响

土壤酶参与土壤的物质转化和能量代谢，可加速土壤中有机物质的转化。腐殖酸土壤调理剂均能够不同程度地影响土壤酶活性，不同处理的土壤酶活性见图 2。

图 2

不同处理的土壤酶活性

从图 2可看出：土壤蔗糖酶活性的变化趋势为T2＞T3＞T1＞CK，脲酶和磷酸酶活性的变化趋势为T2＞T3＞CK＞T1，过氧化氢酶活性的变化趋势为T3＞T2＞CK＞T1；对于4种土壤酶活性结果，CK、T1处理间无显著性差异，T2、T3处理间无显著性差异；与CK处理相比，T2、T3处理的蔗糖酶活性分别显著提升了26.85%、26.15%，T2处理的脲酶活性显著提升了19.44%，T2、T3处理的磷酸酶活性分别显著提升了46.93%、33.33%，T3处理的过氧化氢酶活性显著提升了30.99%。综上，T2处理对提升土壤酶活性的效果最佳，其次为T3处理。

2.6 不同处理对槟榔芋经济效益的影响

按照槟榔芋收购价2.50元/kg、复合肥4.75元/kg、水溶肥12.00元/kg、控释肥6.00元/kg、腐殖酸土壤调理剂1.72元/kg、人工和农药等其他成本1 750.00元/亩进行计算，各处理的投入成本见表 5，不同处理的经济效益见表 6。

表 5

不同处理的投入成本

处理	肥料和土壤调理剂成本/(元·亩^-1)	人工、农药等其他成本/(元·亩^-1)	成本合计/ (元·亩^-1)
CK	1 270.00	1 750	3 020.00
T1	1 356.00	1 750	3 106.00
T2	1 442.00	1 750	3 192.00
T3	1 269.50	1 750	3 019.50

表 6

不同处理的槟榔芋经济效益

处理	小区产量/kg	小区产值/元	收益/(元·亩^-1)	净收益/(元·亩^-1)
CK	255.53±2.34 ab	638.82±5.85 ab	4 966.16±44.64 ab	1 946.16±44.65 ab
T1	250.45±8.61 c	626.12±21.53 c	4 867.43±164.29 c	1 761.43±164.29 c
T2	313.48±8.72 a	783.70±21.80 a	6 092.40±166.35 a	2 900.40±166.35 a
T3	278.75±10.48 b	696.88±26.20 b	5 417.43±199.58 b	2 397.93±199.92 b

从表 6可看出，净收益T2＞T3＞CK＞T1。与CK处理相比，T2处理的净收益增加954.24元/亩，增幅为49.03%；T3处理的净收益增加451.77元/亩，增幅为23.21%。综上，T2处理可以较好地提高槟榔芋净收益，其次是T3处理。

2.7 槟榔芋产量、品质与土壤养分含量和土壤酶活性的相关性分析

对槟榔芋产量、品质与土壤养分含量和土壤酶活性的相关性进行热图分析，见图 3。

图 3

槟榔芋产量、品质与土壤养分含量和土壤酶活性的相关性分析

从图 3可以看出：槟榔芋结芋数、小区产量、淀粉含量与碱解氮、有效磷、速效钾含量及蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶活性有较高的正相关性，与土壤交换性酸度有较高的负相关性；槟榔芋粗纤维含量与过氧化氢酶活性、有效磷含量有较高的正相关性；槟榔芋单芋质量与有机质、有效磷含量有较高的正相关性，与土壤交换性酸度有较高的负相关性。

3 讨论

腐殖酸是自然界中动物、植物残骸经微生物分解转换，以及地球化学的一系列过程积累起来的一类有机物质，其内部独特复杂的结构可以增强土壤的保水保肥能力，改善土壤团粒结构，提升土壤肥力，进而提高作物产量和改善作物品质，同时还可以提高土壤酶活性^[14]。邵俊飞等^[15]的研究发现，在苹果园中施用腐殖酸有机肥料同时减施10%的化肥，苹果产量不仅可提高68.67%，而且改善了苹果的品质和果实的硬度等。周丽等^[16]在大棚黄瓜种植中施用腐殖酸土壤调理剂，提高了黄瓜中维生素C、可溶性糖的含量，有效改良了酸化土壤。本试验结果显示，与CK处理相比，施用腐殖酸土壤调理剂可以影响槟榔芋的产量、品质等指标，其中T2、T3处理分别增产22.68%、9.09%，还可提高槟榔芋中淀粉、蛋白质的含量。王文英等^[17]在西瓜重茬地施用腐殖酸土壤调理剂后发现，既可以提高作物的座果率、改善西瓜品质、有效降低土壤的pH，又可以提高土壤中硝态氮和速效钾的含量。刘灿华等^[18]在耕层土壤中减氮配施腐殖酸时发现，土壤中有机质含量增加了4.58%，全氮和碱解氮含量分别增加了21.76%和9.82%，有效磷和速效钾含量分别增加了2.68%和1.84%。本试验结果还显示，与CK处理相比，施用腐殖酸土壤调理剂可以影响土壤中碱解氮、有效磷、速效钾的含量，其中T2、T3处理可以分别提高有效磷和速效钾含量32.07%、21.47%和20.08%、28.81%。郭伟等^[19]发现，在化肥减量条件下配施腐殖酸，可以使土壤中脲酶、过氧化氢酶、土壤蔗糖酶的活性分别显著提高78.7%、23.7%、97.1%。本试验结果表明：与CK处理相比，T2、T3处理都可以提高土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶的活性，同时还能增加槟榔芋的净收益；通过相关性热图分析还发现，槟榔芋的结芋数与碱解氮、有效磷、速效钾的含量及蔗糖酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶的活性有较高的正相关性，与土壤交换性酸度有较高的负相关性。

综上所述，常规施肥+1 500 kg/hm²腐殖酸土壤调理剂处理对槟榔芋产量、品质、收益以及土壤改良效果较理想，其次是常规施肥减施15%+ 1 500 kg/hm²腐殖酸土壤调理剂处理。

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