Soil nutrient status and fertility evaluation of typical taro producing areas in Shaoguan City
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摘要:目的
了解广东省韶关市典型香芋产区的土壤肥力情况，以期为香芋产区土壤养分资源管理提供参考依据。
方法分别于韶关市的3个香芋种植区(桂头镇老均村，廊田镇官坡滩村、农庄村)采集0~30 cm香芋根际土壤样品，测定土壤理化性质，通过主成分分析和相关性分析，筛选出最能代表当地土壤肥力的指标进入最小数据集，通过隶属度函数对所有的指标进行归一化处理，计算土壤质量指数并评价土壤肥力。
结果3个香芋产区土壤均呈酸性；容重为1.17 g·cm−3，质地适宜；阳离子交换量(Cation exchange capacity，CEC)为9.17 cmol·kg−1，处于较低水平；速效P (54.20 mg·kg−1)、有效Cu (2.07 mg·kg−1)、有效Fe (186.33 mg·kg−1)、有效Zn (1.87 mg·kg−1)丰富，有效Mn (4.21 mg·kg−1)、有效B (0.12 mg·kg−1)、有效Mo (0.10 mg·kg−1)缺乏或极缺乏，其他养分含量处于中等及以上水平。3个香芋产区土壤粒级占比、碱解N、交换性Ca及交换性Mg含量差异显著，其他指标差异均不显著。从20个指标中筛选出7个指标构成土壤质量评价的最小数据集，分别为碱解N、砂粒、黏粒、交换性Ca、有效B和有效Fe含量以及CEC。评价结果表明，3个香芋产区的土壤肥力均处于中等水平，其中，碱解N和交换性Ca含量为肥力水平的主要限制因子。
结论韶关市典型香芋产区的土壤肥力水平整体处于中等水平，土壤保肥能力较差，有效Mn、B、Mo等微量元素缺乏。因此，在香芋种植时，要注重有机肥以及微量元素肥料的施用，平衡施肥，改善土壤理化性质，提高土壤保肥能力。
Abstract:ObjectiveTo better understand the soil fertility status in typical taro producing areas in Shaoguan City, Guangdong Province, and provide suggestions for soil nutrient management in taro producing areas.
MethodThe 0−30 cm soil samples were collected from taro rhizosphere in Laojun Village of Guitou Town, Guanpotan Village and Nongzhuang Village of Langtian Town from Shaoguan City, to determine the physical and chemical properties. Principal component analysis and correlation analysis were conducted to select the key indicators that best represent local soil fertility entering into minimum data set. All indicators were normalized using membership functions, and soil quality indices were calculated for soil fertility evaluation.
ResultThe soils in three taro producing areas were all acidic with suitable bulk density (1.17 g·cm−3) and texture, but with low cation exchange capacity (CEC, 9.17 cmol·kg−1). The contents of available P (54.20 mg·kg−1), Cu (2.07 mg·kg−1), Fe (186.33 mg·kg−1), Zn (1.87 mg·kg−1) were rich, while the contents of available Mn (4.21 mg·kg−1), B (0.12 mg·kg−1), Mo (0.10 mg·kg−1) were deficient or extremely deficient. The contents of other nutrients were at moderate to above-average levels. Among the three taro producing areas, there were significant differences in the percentage of soil grain size, contents of alkali-hydrolyzed N, exchangeable Ca, and exchangeable Mg, whereas the differences in other indicators were not significant. Seven indicators were selected to build the minimum data set for soil fertility evaluation, including alkali-hydrolyzed N, sand, clay, exchangeable Ca, available B, and available Fe contents as well as CEC. The evaluation results indicated that the soil fertilities of the three taro producing areas were at moderate levels, and the contents of alkali-hydrolyzed N and exchangeable Ca were the main limiting factors.
ConclusionThe overall soil fertility level of typical taro producing area in Shaoguan City is moderate, with poor soil nutrient retention capacity and deficiencies in trace elements, such as available Mn, B and Mo. Therefore, it is important to use organic fertilizers and micronutrient fertilizers during taro cultivation. Balanced fertilization shall be practiced to improve soil properties and enhance its nutrient retention capacity.
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Keywords:
- Taro producing area /
- Nutrient level /
- Minimum data set /
- Soil fertility evaluation
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我国是生猪养殖和猪肉消费第一大国[1]，但是受育种、生产管理和技术等方面的影响，母猪的繁殖性能相对较低，远不及养殖发达国家[2]。背膘厚可反映母猪体况，可作为饲养阶段划分、育种选择和了解营养需要的依据[3]。研究表明母猪背膘厚与繁殖性能存在较强的相关性[4]。现阶段，根据背膘厚进行测膘调料已逐步在生产中得到应用，并取得了较明显的效果。探讨妊娠期母猪背膘变化与繁殖性能的关系对提高母猪繁殖性能和增加猪场效益具有重要意义。本研究以温氏种猪公司经产大白母猪为研究对象，测定妊娠期各阶段母猪背膘厚及繁殖性能，以期为生产提供指导。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
选取2016年9月至2017年12月温氏华东种猪公司喻河扩繁场经产(2、3、4胎)大白母猪作为样本。
A超仪(美国运高)购自广东亚卫畜牧新技术有限公司，背膘测定位点为最后一根肋骨向上距背中线6.5 cm处(P2点)。
1.2 测定指标
测定各阶段(开配期、妊娠第28天、妊娠第80天和妊娠第112天)母猪背膘厚和繁殖性能(总产仔、活仔、健仔、弱仔、死胎、畸仔、木乃伊数量和仔猪均重)，所有母猪的背膘厚为19~22 mm。
根据妊娠期背膘的变化将妊娠前期(开配到妊娠第28天)、妊娠中期(妊娠第29天到80天)、妊娠后期(妊娠期第81—112天)的样本分为4组，背膘变化分别为-3、-2~0、1~3和4 mm。
1.3 数据处理
采用Excel 2007和SPSS 21软件对数据进行处理和单因素方差分析，结果用“平均数±标准差”表示，其中畸仔率和木乃伊率用每窝发生的概率来表示。畸仔率和木乃伊率的P为各组均值间的差异；差异较大(P < 0.05)的组在组内用Tukey法进行两两比较。
2. 结果与分析
2.1 妊娠前期背膘变化与母猪繁殖性能的关系
由表 1可知，妊娠前期背膘变化处于-2~0和1~3 mm的母猪较多，占总数的94.20%；妊娠前期背膘变化为-2~0和1~3 mm的总产仔、活仔和健仔数量均显著多于-3 mm的(P < 0.05)，与4 mm的不存在显著相关(P>0.05)；妊娠前期背膘变化4 mm的畸仔数量显著多于其他组(P < 0.05)；其他繁殖性状在各组间差异均不显著(P>0.05)。综合以上指标数据来看，妊娠前期背膘变化为-2~0和1~3 mm的繁殖性能较好。
表 1 妊娠前期背膘变化与繁殖性能的关系1)背膘变化/mm 样本数/头 总仔/头 活仔/头 健仔/头 弱仔/头 死胎/头 畸仔率/% 木乃伊率/% 窝重/kg 仔猪重/kg -3 17 12.41±3.62b 11.00±3.71b 9.53±2.83b 1.29±1.40 1.24±1.30 17.65b 11.76 12.84±4.65 1.17±0.13 -2~0 231 14.67±3.29a 13.27±3.07a 11.19±2.71a 1.86±1.90 1.01±1.27 15.15b 25.97 15.41±3.82 1.16±0.19 1~3 110 14.86±3.39a 13.31±3.10a 11.45±2.54a 1.70±1.94 1.25±1.47 12.73b 21.82 15.25±3.71 1.15±0.15 4 4 13.50±4.93ab 13.00±5.03ab 10.25±3.59ab 1.75±2.22 0.25±0.50 50.00a 25 15.45±5.64 1.20±0.13 P 0.04 0.04 0.05 0.63 0.25 0.02 0.59 0.07 0.93 1)测定数据为平均值±标准差；同列数据后凡具有一个相同字母者表示差异不显著(P>0.05) 2.2 妊娠中期背膘变化与母猪繁殖性能的关系
由表 2可知，妊娠中期背膘变化处于-2~0和1~3 mm的母猪较多，占总数的93.17%；妊娠中期背膘变化为1~3 mm的弱仔数量显著多于背膘变化为-3和-2~0 mm的(P < 0.05)，这可能与其总产仔数量较多有关。其他繁殖性状在各组之间差异均不显著(P>0.05)。在产总仔、活仔、健仔数量和窝重方面，妊娠中期背膘变化处于-2~0和1~3 mm组的高于-3和4 mm组的，但差异不显著(P>0.05)。综合以上指标数据来看，妊娠中期背膘变化处于-2~0和1~3 mm的母猪繁殖性能较好。
表 2 妊娠中期背膘变化与繁殖性能的关系1)背膘变化/mm 样本数/头 总仔/头 活仔/头 健仔/头 弱仔/头 死胎/头 畸仔率/% 木乃伊率/% 窝重/kg 仔猪重/kg -3 18 12.67±3.66 11.56±3.49 10.33±2.38 1.06±1.51b 0.78±0.94 11.11 27.78 13.69±4.83 1.18±0.16 -2~0 288 14.88±3.48 13.22±3.28 11.36±2.77 1.68±1.83b 1.25±1.54 23.4 28.82 15.29±4.05 1.15±0.18 1~3 230 14.87±3.53 13.44±3.36 11.16±2.60 2.10±2.00a 0.98±1.42 12.61 27.39 15.36±3.89 1.15±0.18 4 20 14.50±2.57 12.85±2.03 11.10±2.02 1.70±1.81ab 1.10±1.25 5 35 14.29±2.81 1.12±0.16 P 0.07 0.12 0.41 0.02 0.15 0.7 0.75 0.25 0.68 1)同列数据后凡具有一个相同字母者表示差异不显著(P>0.05) 2.3 妊娠后期背膘变化与母猪繁殖性能的关系
由表 3可知，妊娠后期背膘变化处于-2~0和1~3 mm的母猪较多，占总数的96.26%，妊娠后期背膘变化-3 mm的母猪较少，占总数的1.07%；但各组间的繁殖性能不存在显著差异(P>0.05)。除妊娠后期背膘变化为-3 mm的母猪外，随着背膘变化的增大，其余组总产仔、活仔、弱仔、死胎、畸仔率、木乃伊数量和窝重均有减少的趋势。综合以上指标数据来看，妊娠后期背膘变化为-3和-2~0 mm的母猪繁殖性能较好。
表 3 妊娠后期背膘变化与繁殖性能的关系背膘变化/mm 样本数/头 总仔/头 活仔/头 健仔/头 弱仔/头 死胎/头 畸仔率/% 木乃伊/% 窝重/kg 仔猪重/kg -3 8 16.13±3.14 14.63±2.88 11.88±1.55 2.38±1.85 1.50±1.41 37.5 0 16.46±2.93 1.13±0.13 -2~0 395 15.06±3.33 13.32±3.20 11.28±2.74 1.86±1.89 1.33±1.75 13.92 28.1 15.21±3.89 1.14±0.18 1~3 326 14.63±3.41 13.08±3.36 11.03±2.66 1.84±1.67 1.17±1.69 12.74 23.01 15.09±4.20 1.16±0.16 4 20 13.65±4.15 12.65±3.72 11.10±3.35 1.40±1.14 0.80±0.83 1 2 14.37±4.86 1.16±0.21 P 0.09 0.38 0.55 0.58 0.36 0.69 0.37 0.62 0.39 3. 讨论与结论
3.1 妊娠前期背膘变化与母猪繁殖性能的关系
妊娠前期是胚胎生长的重要时期，母猪营养维持水平会显著影响胚胎的存活率[5-6]。高能量水平维持会影响子宫腔内的蛋白水平和胚胎内雌激素水平，从而显著降低胚胎的存活率；这与本试验背膘厚增加较多的母猪繁殖性能降低的结果相一致。低能量的营养水平会显著影响受精卵的着床[7]。妊娠前期是胚胎损失的高峰期[8], 有效的营养调控能够大幅度降低胚胎的死亡率[9]。本试验表明背膘厚减少，对繁殖性能的影响较小，可能与本试验选取母猪背膘较厚有关。
本试验结果表明妊娠前期母猪的背膘厚调控范围在-2~3 mm时能显著提高母猪的繁殖性能。Filha等[10]试验表明适度背膘厚能够提高母猪的繁殖水平。法系大白猪配种时保持适中的背膘厚即保持母猪背膘厚上下浮动范围适中，有助于提高母猪的繁殖水平[11]，结果与本试验基本一致。
3.2 妊娠中期背膘变化与母猪繁殖性能的关系
妊娠中期主要是在满足胎儿发育的同时为母猪自身增重及恢复身体储备提供必需营养的时期[12]，所以妊娠中期是母猪体况调节的关键时期[13]。研究表明，妊娠中期提供2倍维持需要的能量对胎盘重、产仔数和仔猪初生窝重都没有明显影响[12]。妊娠后80 d，增加日粮能量水平才能提高仔猪初生重[14]。这可能是本试验除了弱仔数量外，其他各组繁殖性能差异不显著的原因。有研究表明妊娠60 d时母猪保持中等(15.5~20 mm)背膘厚，有助于提高母猪生产的合格仔猪数量和出生窝重[11]。本试验结果表明，背膘变化为-2~0 mm组的弱仔数量显著少于0~3 mm组的，所以在妊娠中期不应持续地对母猪增加饲喂，而应适当降低饲喂以保持合适的背膘厚，进而提高母猪的繁殖性能并为产后哺乳打好基础。妊娠中期母猪的背膘厚调控范围在-2~3 mm时，母猪的繁殖性能最佳，其中母猪背膘厚的变化范围在-2~0 mm时可显著减少生产的弱仔数量。
3.3 妊娠后期背膘变化与母猪繁殖性能的关系
生产中在母猪的妊娠后期会增加饲料的供给。一方面妊娠后期的营养物质摄入量是决定仔猪初生重的关键因素[15]，另一方面，妊娠后期母猪的乳腺快速发育需足够营养[16], 组织中DNA和RNA的数量显著增加[17]。本试验得出母猪背膘厚与各繁殖性能在该阶段不存在显著相关性，这可能是由于背膘厚为19~22 mm的母猪背膘较厚，母猪体储能够满足仔猪生长的需要，因此各组之间繁殖性能差异不显著。
罗卫星等[18]认为背膘过厚和过薄的母猪产仔数量低于背膘中等的母猪，而死胎数量随背膘的增厚而增多。生产中母猪妊娠后期的饲喂量通常较大，这可能会导致分娩时母猪过肥。母猪过肥会导致腹部子宫脂肪沉积、子宫壁血液循环受限、降低孕酮激素水平、影响胚胎发育，进而影响分娩[19]。这与本试验得出妊娠后期对于较厚背膘的母猪随着背膘的增加，总产仔和产活仔数量有下降趋势的结果相一致。生产中应合理调控母猪背膘厚使其具有较好的繁殖性能。
3.4 结论
妊娠前期控制母猪背膘变化为-2~3 mm时其繁殖性能最佳；妊娠中期控制母猪背膘变化为-2~3 mm时其繁殖性能较佳，但控制在0~3 mm时，会显著增加弱仔数量；妊娠后期背膘变化与各繁殖性状不存在显著相关性，但随着背膘的增加，其总产仔和活仔数量有减少趋势。
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图 1 香芋产区土壤理化性质指标评价
LJ：老均村；GPT：官坡滩村，NZ：农庄村；各图中相同指标箱子上方的不同小写字母表示不同产区土壤之间差异显著(P<0.05，Duncan’s法)；虚线代表土壤理化性质指标分级，参考全国第二次土壤普查的分级标准[30]
Figure 1. Evaluation of soil physicochemical properties in taro producing areas
LJ: Laojun Village, GPT: Guanpotan Village; NZ: Nongzhuang Village; Different lowercase letters on the boxes of the same indicator in each figure indicate significant differences among the soils of different producing areas (P<0.05, Duncan’s method); The dotted line represents the classification of soil physical and chemical properties indices, referring to the classification standard of the second national soil survey[30]
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图 2 香芋产区土壤养分指标评价
LJ：老均村，GPT：官坡滩村，NZ：农庄村；各小图中箱子上方的不同小写字母表示不同产区土壤之间差异显著(P<0.05，Duncan’s法)；虚线代表土壤理化性质指标分级，参考全国第二次土壤普查的分级标准[30]
Figure 2. Evaluation of soil nutrient indices in taro producing areas
LJ: Laojun Village, GPT: Guanpotan Village, NZ: Nongzhuang Village; Different lowercase letters on the boxes in each figure indicate significant differences among the soils of different producing areas (P<0.05, Duncan’s method); The dotted line represents the classification of soil physical and chemical properties indices, referring to the classification standard of the second national soil survey[30]
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图 3 各土壤指标相关性分析图
“*”和“**”分别表示各土壤指标在0.05和0.01水平显著相关(Pearson法)；1：容重，2：砂粒含量，3：粉粒含量，4：黏粒含量，5：pH，6：有机质含量，7：CEC，8：全N含量，9：碱解N含量，10：速效P含量，11：速效K含量，12：交换性Ca含量，13：交换性Mg含量，14：交换性Na含量，15：有效Fe含量，16：有效Mn含量，17：有效Cu含量，18：有效Zn含量，19：有效B含量，20：有效Mo含量
Figure 3. Correlation analysis of soil indices
“*” and “**” indicate that soil indices are significantly correlated at 0.05 and 0.01 levels, respectively (Pearson method); 1: Bulk density, 2: Sand content, 3: Silt content, 4: Clay content, 5: pH, 6: Organic matter content, 7: CEC, 8: Total N content, 9: Alkali-hydrolyzed N content, 10: Available P content, 11: Available K content, 12: Exchangeable Ca content, 13: Exchangeable Mg content, 14: Exchangeable Na content, 15: Available Fe content, 16: Available Mn content, 17: Available Cu content, 18: Available Zn content, 19: Available B content, 20: Available Mo content
表 1 主成分载荷矩阵及Norm值计算结果
Table 1 Calculation results of principal component loading matrix and Norm values
指标
Index主成分载荷值 Principal component loading value Norm 分组
GroupPC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 碱解N含量 Alkali-hydrolyzed N content 0.886 0.288 −0.111 0.141 0.086 0.118 2.002 1 有机质含量 Organic matter content 0.835 0.368 0.024 0.070 −0.124 0.193 1.948 1 砂粒含量 Sand content −0.562 0.749 −0.208 0.051 0.177 0.032 1.946 1 容重 Bulk density −0.738 −0.173 0.245 −0.041 −0.228 0.345 1.724 1 黏粒含量 Clay content 0.653 −0.666 0.200 −0.099 −0.128 −0.053 1.954 2 粉粒含量 Silt content 0.473 −0.765 0.203 −0.017 −0.201 −0.017 1.861 2 全N含量 Total N content 0.676 0.558 0.147 −0.078 −0.195 0.011 1.851 2 有效Zn含量 Available Zn content 0.237 0.586 0.208 0.253 0.157 −0.213 1.382 2 交换性Na含量 Exchangeable Na content −0.167 0.551 0.191 0.045 −0.057 0.148 1.196 2 交换性Ca含量 Exchangeable Ca content −0.418 0.274 0.708 0.170 0.115 0.087 1.533 3 CEC 0.369 0.195 0.690 0.299 0.070 −0.069 1.439 3 交换性Mg含量 Exchangeable Mg content −0.097 −0.274 0.703 −0.261 −0.218 0.091 1.307 3 有效Fe含量 Available Fe content 0.326 −0.582 −0.047 0.565 0.027 0.024 1.557 4 速效P含量 Available P content −0.234 −0.163 −0.343 0.585 −0.034 0.483 1.249 4 有效B含量 Available B content 0.015 −0.540 −0.148 −0.054 0.541 −0.302 1.329 5 速效K含量 Available K content −0.178 −0.044 −0.010 0.648 −0.502 0.036 1.166 5 pH −0.331 −0.438 0.365 −0.048 0.459 0.470 1.469 有效Mn含量 Available Mn content −0.450 −0.121 0.223 0.479 0.289 −0.458 1.385 有效Cu含量 Available Cu content 0.191 0.190 0.493 0.446 0.471 0.166 1.282 有效Mo含量 Available Mo content 0.419 0.087 −0.070 −0.320 0.485 0.354 1.249 
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表 2 各指标隶属度
Table 2 Membership of each index
指标
Index老均村
Laojun
Village官坡滩村
Guanpotan
Village农庄村
Nongzhuang
Village碱解N含量
Alkali-hydrolyzed N content0.318 0.423 0.578 黏粒含量 Clay content 0.800 0.314 0.676 交换性Ca含量
Exchangeable Ca content0.589 0.278 0.206 砂粒含量 Sand content 0.372 0.826 0.474 CEC 0.527 0.407 0.427 有效B含量
Available B content0.511 0.679 0.654 有效Fe含量
Available Fe content0.439 0.727 0.690
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表 3 各指标公因子方差及权重
Table 3 Common factor variance and weight of each index
指标
Index公因子方差
Common factor
variance权重
Weight碱解N含量
Alkali-hydrolyzed N content0.898 0.164 黏粒含量 Clay content 0.886 0.161 交换性Ca含量
Exchangeable Ca content0.885 0.161 砂粒含量 Sand content 0.874 0.159 CEC 0.801 0.146 有效B含量
Available B content0.629 0.115 有效Fe含量
Available Fe content0.516 0.094
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