增氧型水溶肥对生姜农艺性状及重茬病害的影响_王营.pdf

增氧型水溶肥对生姜农艺性状及重茬病害的影响王营1，陈建2*（1 潍坊理工学院，山东青州262500；2 金正大生态工程集团股份有限公司，山东临沭276700）摘要：我国的农田土壤板结、黏重和涝害等问题突出，阻碍作物根系生长和养分吸收。通过研发新型增氧水溶肥技术，并在连年种植的重茬生姜地开展试验，旨在探明新型增氧水溶肥在透气性较差和土传病害土壤中的效果，为生姜高产和病害防治提供技术支撑。结果表明，新型增氧水溶肥通过根系增氧功能，有效提高了生姜长势和产量，生姜叶绿素含量、株高和分枝数等农艺性状明显提高，生姜产量较对照增产约 10.3%，茎基腐病和姜瘟病等土传病害发病率有降低趋势，效果显著，可尝试应用与推广。关键词：土壤透气；增氧技术；水溶肥；生姜；土传病害1材料与方法1.1供试材料供试作物：生姜（山东二号）。试验地点：山东省青州市东夏镇小李家村。青州市位于山东中部，地理坐标为东经 1181011846、北纬 36243656，东夏镇位于青州东部，生姜种植面积大，生姜连年种植导致土壤环境恶化，连作障碍问题突出,试验地块连续 8 年进行生姜种植，属典型重茬地块，种植前土壤性质如下：碱解氮136.71mg/kg、有效磷 98.44mg/kg、速效钾 145.86mg/kg、pH 值 6.88、有机质 2.14%、交换性 Ca 210.43mg/kg、交换性 Mg68.90mg/kg、土壤容重 1.60g/cm3。供试肥料：增氧型 12-8-40（12%N:8%P2O5:40%K2O）水溶肥：增氧水溶肥属于新型功能性水溶肥，通过增氧技术，向固体水溶肥中添加增氧因子，溶于水后缓慢释放氧自由基，为作物根系提供氧气，促进作物根系生长。普通型 12-8-40（12%N8%P2O540%K2O）水溶肥：对照区使用普通水溶肥，与增氧型水溶肥养分含量一致，但无增氧技术。1.2试验设计于 2021 年 4 月 16 日-10 月 20 日在山东省青州市东夏镇进行大田试验。本试验共分为 2 个处理：普通型 12-8-40 水溶肥（CK）和增氧型 12-8-40 水溶肥（T），每个处理各 1333m2，共 2667m2。对照区 CK 生姜生长中后期冲施普通型 12-8-40 水溶肥 4 次，试验区T为增氧型 12-8-40 水溶肥，与对照同时冲施 4 次，每次用量均为 5kg/667m2。试验和对照除水溶肥使用不一致外，其他操作管理均一致。1.3测定项目及方法在生姜生长的三股叉期、七茎期、最大分枝期和收获期分别进行生姜叶绿素含量和株高的测定，叶绿素含量测定用 SPAD仪，株高用卷尺测定；生姜收获期，2个处理各随机取 10 m长生姜进行测产，重复 3 次，并用游标卡尺测定生姜茎粗，计数生姜分枝数，切茎去泥后用天平称量生姜重量，并根据 667m2姜垄长度折算生姜产量；生姜收获期，通过计数方式调查生姜死苗农田土壤环境恶化不断加剧是我国农业发展面临的重要问题，如土壤板结、黏重、透气性差等问题突出，严重阻碍了作物根系的有氧呼吸和正常生长，从而阻碍我国农作物的增产增收1。另外，根系缺氧还会导致根际微生物区系的变化，无氧呼吸增强，作物产生的自毒物质不能被快速分解，也是土传病害不断加剧的重要原因之一。现阶段，由土壤板结、黏重、涝害等问题导致土壤透气性差，一般采用农田翻耕，施用有机肥、秸秆还田和施用化学高分子土壤改良剂进行修复。但这些方法均存在明显短板，如农田的长年深耕，可能会破坏土壤团粒结构，虽然短期内改善土壤透气性差的问题，但长远来看，会导致耕地质量降低；增施有机肥能够有效提高农田土壤的有机质含量，改善土壤团粒结构，增加土壤透气性，但有机肥改良持续周期长，投入高、成本大；秸秆还田是近年来比较流行的改良土壤的措施，秸秆的分解能够为作物补充氮磷钾等营养素，还可增加土壤的有机质含量和土壤透气性，但秸秆还田会一定程度上增加土壤碳排放，且作物秸秆中特别是经济作物秸秆中含有大量的病原物，导致病害的发生；使用化学改良剂或高分子改良剂，技术投入大，改良成本高，而且对农田土壤造成污染1。因此，探索出一种针对土壤透气性差的新型绿色改良技术，且基本不增加农民投入和劳动成本，对我国农业的发展具有重要意义。欧美和日本等发达国家早已开展肥料增氧技术的研究，并广泛运用在农业、环境保护等诸多领域2。20世纪末到 21 世纪初，我国开始将增氧剂运用于大水产养殖等领域，但将增氧技术运用于农业种植的案例并不多，如何将增氧技术科学运用于新型肥料的领域更少。增氧水溶肥技术具有根系增氧的功能，肥料溶于水后会缓慢释放氧自由基，提高作物根际溶解氧含量，打破作物根际厌氧环境，且绿色环保，基本不增加农业成本和劳动力，具有广阔的应用和发展前景。基金项目：山东省重点研发计划（LJNY201818）。作者简介：王营（1989-），女，山东滨州人，硕士，讲师，研究方向：新型肥料和园林园艺。试验研究现代园艺2023 年第 13 期DOI:10.14051/ki.xdyy.2023.13.069数，并根据生姜种植数量换算出苗率。1.4数据统计与分析所有试验数据均采用 Excel 2010 进行整理分析，采用 DPS7.05 软件 LSD法进行分析。试验结果均以 3次重复分析的平均值来表示。2结果与分析2.1不同处理对生姜叶绿素含量的影响由表 1 可知，前期特别是三股叉期前生姜叶绿素含量差别不大，但随着生姜生育期的延长，增氧水溶肥处理生姜叶绿素含量呈现出优势，七茎期增氧水溶肥处理生姜叶绿素含量已高于对照处理，但差异未达显著水平，最大分枝期 2 个处理叶绿素差距进一步拉大，增氧水溶肥处理较对照处理叶绿素含量提高 4.6 个单位，差异达到显著水平；生姜收获期试验区较对照区提高 5.14 个单位，差异同样达到显著水平。说明随着增氧水溶肥的冲施，可有效提高生姜的叶绿素含量，从而提高生姜叶片光合作用。从生姜产量看，增氧水溶肥有效提高生姜产量，经实地测产，试验区生姜 667m2产量约为 4438.6kg，比对照区增产约 413.3 kg/667m2，增产幅度达到 10.3%，整体增产效果明显。另外，增氧型水溶肥还较明显降低了重茬地生姜的死苗率，经统计，对照区生姜死苗率为 16.6%，而试验区生姜死苗率仅为 5.9%，效果显著。重茬地生姜受连作障碍的影响，茎基腐病、姜瘟病等病害突出，导致生姜死苗较多，严重影响生姜产量和农民收入的提高。增氧型水溶肥通过自身的杀菌消毒功能改善生姜根际的微生物环境，从而有效减轻生姜土传病害的发生。3结论与讨论本研究表明，增氧型水溶肥在重茬地生姜上效果显著。主要表现为有效提高生姜各生长期的叶绿素含量，其中最大分枝期和收获期均达到显著水平；显著提高生姜各生育期株高，生姜收获期株高较对照提高约4.62cm；还显著提高生姜茎粗、分枝数等指标，从而大幅度提高了生姜产量，经实地测产，试验区较对照区增产幅度达到 10.3%，增产效果显著。重茬地土壤结构较差，土壤板结、盐渍化等问题突出，容易导致作物根际透气性差，影响到作物根系正常生长。增氧水溶肥通过增氧技术，溶于水后缓慢释放氧自由基，提高作物根际氧气浓度，促进作物的有效呼吸，从而达到显著促生作用。国外学者研究发现，农作物根系周围氧气浓度偏低或者 CO2浓度偏高，会直接影响到作物根系的有氧呼吸，从而影响到作物地下部根系的正常生长，也影响到作物地上部长势和作物产量3。国内学者还分别以马铃薯、水稻等多种作物为研究对象，开展了大量增氧试验，并对作物的各生长指标和产量进行分析，均得到差异显著的结论3。本试验结果还表明，增氧水溶肥有效降低了生姜由于茎基腐病和姜瘟病等造成的死棵，对生姜土传病害具有较好的防治效果，这可能与增氧水溶肥通过根系增氧打破根际土壤厌氧环境、改善作物根际微生物区系有关。前人研究发现，作物根际氧气浓度低，有氧呼吸受阻，根系生长不良，会导致根际分泌物减少，根际分泌物的变化影响到微生物和土壤酶活性的高低，从而影响到作物根际微生物区系4；另外，土壤透气性根系处于厌氧环境，厌氧环境还会导致土壤好氧性微生物减少，以及厌氧微生物数量的增加，从而直接影响到作物根际微生物群落结构5-6。另外，作物根际无氧呼吸还会产生一些危害植物生长的有害物质，如乙烯、甲烷等，对作物的土传病害产生重要影响。增氧水溶肥溶于水后，其自身具有杀菌消毒的功能及对作物的促生功能，提高作物自身抗病能力，多渠道对作物起到抗病防病的功效。（收稿：2022-09-14）（下转第 14 页）CK43.56 a56.78 a58.55 a36.77 aT42.91 a58.32 ab63.15 b41.91 b表 1生姜不同时期叶绿素含量测定时期三股叉期七茎期最大分枝期收获期2.2不同处理对生姜株高的影响由表 2 可知，增氧水溶肥处理可有效提高生姜株高。三股叉期对照区平均株高为 31.4 cm，试验区为31.2cm，处理间差异不显著；七茎期对照区生姜平均株高为 44.8cm，试验区为 47.7cm，试验区较对照区提高2.9cm，差异达到显著水平；最高分枝期和收获期株高差距更为显著，试验区较对照区分别提高 3.41cm 和4.62cm，差异均达到显著水平，说明增氧水溶肥通过根系增氧对促进生姜生长作用显著。CK31.4 a44.8 a67.32 a88.82 aT31.2 a47.7 b70.73 b93.44 b表 2生姜不同时期株高测定（cm）时期三股叉期七茎期最大分枝期收获期2.3不同处理对生姜其他生长、产量指标的影响由表 3 可知，增氧水溶肥作用显著。茎粗方面，增氧水溶肥较明显提高生姜茎粗，试验区平均茎粗为14.25 mm，对照区为 13.78 mm，试验区比对照区提高约 3.4%；分枝数方面，增氧水溶肥显著提高生姜分枝数，试验区生姜分枝数为 15.37，对照区为 14.53，试验区较对照提高约 5.8%，且差异达到显著水平。表 3生姜收获期各生长指标测定处理茎粗（mm）增幅（%）分枝数增幅（%）产量（kg/667m2）增幅（%）死苗率（%）CK13.78 a-14.53 a-4025.3-16.6T14.25 ab3.415.37 b5.84438.610.35.92023 年第 13 期现代园艺试验研究輥輯訛（上接第 11 页）参考文献：1涂张焕,丰文庆,徐唐奇.土壤板结原因分析及其对作物吸水性的影响研究J.陕西农业科学,2020,66(12):71-73.2张文昭,孙祝兴.氧肥-过氧化钙的合成及其应用J.江苏化工,1996(2):443姜莹.土壤微生物多样性及发展前景J.黑龙江农业科学,2010,(7):174-1754张咏梅,周国逸,吴宁.土壤酶学的研究进展J.热带亚热带植物学报,2004,12,（1）:83-90.5李春楠,崔海瑞,王伟博.用 SRAP 标记研究根际土壤微生物的遗传多样性J.生物多样性,2011,19(4):485-4936刘涛,刁治民,祁永青,等.根际微生物及对植物生长效应的初步研究J.青海草业,2008,(17):41-47到 70%，成活率达到 66.7%。郑丽娜等16采用热处理+病毒唑处理+茎尖培养结合方法进行百合脱毒，结果表明，最佳组合为 38光照 16h 和 25黑暗 8h 热空气处理 15d、茎 尖 大 小 0.81.2mm、病 毒 唑 浓 度6mg/mL，组培苗脱毒率为 80%，成活率 79%。王超等17在对百合组培脱毒方法比较发现，2 种或 3 种脱毒方法结合，可以有效提高成苗率和脱毒率，5 个供试百合品种成活率均高于 85%，脱毒率均高于 70%。多名学者试验结果表明，热处理+茎尖培养+化学处理综合脱毒技术是对单一脱毒方法的创新，植物材料经过热处理后，可以采用更低浓度的病毒唑结合较大的茎尖大小，达到脱去百合病毒的目的。2.4超低温处理法超低温处理法是将植物材料采取一定的技术，置于极低温度条件下（通常用液氮，-196）长期保存，需要时再通过一定技术手段使其恢复到常温并能够正常生长的技术手段。超低温脱毒技术是在超低温保存技术的基础上建立起来的一种新型生物脱毒技术。Brison et al.（1997）首次以李砧木 Fereley-Jaspi（R）组培苗为试验材料，剥取茎尖进行玻璃化超低温冷冻处理后，再生苗得到 50%的脱毒率，超低温脱毒技术相继在多种植物的脱毒上应用。国内关于百合超低温处理法首次报道是张玉芹18应用玻璃化法对百合茎尖进行超低温保存试验，探索影响百合茎尖成活率的因素，得出茎尖大小以 23mm 为最佳。靳慧洁19以索邦百合、西伯利亚百合组培苗为材料，采用玻璃化超低温处理法对其所携带的 LSV、LMoV 进行脱毒，超低温处理的茎尖大小为 0.50.8mm，获得索邦 43.33%、西伯利亚40%的脱毒率，成活率皆为 50%。潘辰20以感染 CMV的 3 个品种百合采用玻璃化超低温处理茎尖，再生苗脱毒率初步检测最高为 85%，最低为 73%，均高于靳慧洁19试验结果。3展望百合花为花卉市场上的佼佼者，是大众喜爱的花卉，随着年销量不断上升，百合花的产量和品质也成为市场的关注点，但由于长时间的田间无性繁殖导致病毒积累、品质下降，这使得百合组培脱毒技术成为获得百合原种的关键技术。从国内 10 多年来百合植物组织培养脱毒技术研究综述来看，我国的百合植物组织培养脱毒技术还未形成成熟的标准化生产规程，一直处于科学研究阶段，试验成果未在百合种球生产中得到广泛推广与应用。国内的百合组培脱毒研究学者单方面针对科学研究，没有及时将科研成果转化为生产力，企业又苦于没有新技术支持，无法进行百合脱毒种球的标准化、工厂化生产。关于百合植物组织培养脱毒技术研究来看，采用 2 种或 3 种脱毒方法相结合更为有效，脱毒率更高，获得脱毒原种苗数量更多，因此建议学者们选择行之有效的脱毒法进行百合种球脱毒生产，例如采用热处理+茎尖培养、超低温+茎尖培养、热处理+化学药剂+茎尖培养等方法。因此，当前亟待解决的是我国百合种球依赖进口的问题，促进科研成果转化，制定百合种球组培脱毒生产技术标准，实现常用百合品种种球生产国产化。（收稿：2022-09-09）参考文献：1源朝政,陈海霞,吕长平,等.百合病毒病检测技术研究进展J.湖南农业科学,2013,(09):77-80.2明艳林,郑国华,李燕,等.百合无症病毒的研究进展J.植物检疫,2005,19(1):42-45.3邱艳红,王超楠,朱水芳.黄瓜花叶病毒致病性研究进展J.生物技术通报,2017,33(09):10-16.4沈淑琳.百合病毒病及其检验J.植物检疫,1996(04):223-226.5郑丽娜.百合种球病毒检测与脱除技术研究D.北京:北京林业大学,2009.6孙明伟,赵统利,邵小斌,等.百合组培球茎尖剥取技术研究J.安徽农业科学,2015,43(23):17-18+58.7周晓波,吴艺飞,丁茁荑.卷丹百合脱毒快繁技术研究J.中国农学通报,2012,28(31):201-205.8王茯苓.龙牙百合茎尖脱毒技术体系的初步研究D.长沙:湖南农业大学,2020.9钟海丰,黄宇翔,邓朝生.东方百合快繁培养基优化与脱毒技术研究J.中国农学通报,2009,25(17):168-173.10周晓波,吴艺飞,丁茁荑.卷丹百合 3 种主要病毒脱毒方法研究J.湖南农业科学,2016(10):7-10.11罗丽萍,杨柏云,蔡奇英，等.龙牙百合热处理及茎尖培养技术研究J.江苏农业科学,2005(1):72-73+101.12田山君,裴芸,牛力立,等.卷丹百合脱毒与快繁技术研究J.种子,2020,39(05):157-162.13高慧卿,樊兰瑛,王秀红，等.茎尖培养及热处理技术在百合脱毒中的应用研究J.山西农业大学学报(自然科学版),2010,30(6):528-53214龙世平,彭斯文,黄艳宁,等.卷丹百合脱毒种苗繁育技术规程J.湖北农业科学.2021,60(S1):258-260.15马平霞.西伯利亚百合脱毒及病毒检测D.兰州:西北师范大学,2007.16郑丽娜,刁义维,吴沙沙,等.百合无毒化种球繁育关键技术J.分子植物育种,2009.7(6):1245-1253.17王超,王文和,赵祥云,等.百合病毒脱除技术研究J.北京农学院学报,2012,27(4):25-28.18张玉芹,李锡香,马庆.食用百合种质的玻璃化法超低温保存技术初探J.中国蔬菜,2004,(04):11-13.19靳慧洁.东方百合病毒检测与茎尖超低温脱毒研究D.福州:福建农林大学,2009.20潘辰.百合（Lilium）茎尖超低温保存新技术的建立与超低温疗法脱毒、病毒检测研究D.杨凌:西北农林科技大学,2018.!试验研究现代园艺2023 年第 13 期輥輲訛