營(yíng)養(yǎng)元素配施對(duì)隴薯5號(hào)馬鈴薯光合生理特性及品質(zhì)的影響

羅愛(ài)花，陸立銀，謝奎忠，柳永強(qiáng)，孫小花

摘要：以隴薯5號(hào)為材料，研究了營(yíng)養(yǎng)元素配施對(duì)馬鈴薯光合生理特性及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同營(yíng)養(yǎng)元素組合處理隴薯5號(hào)葉片光合生理參數(shù)和相對(duì)葉綠素含量均具有生育階段性差異。NPK與中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施條件下，隴薯5號(hào)整個(gè)生育期葉片光合生理參數(shù)和相對(duì)葉綠素含量相對(duì)較高。處理間鮮薯塊莖產(chǎn)量存在差異，單施N、單施P處理的塊莖平均產(chǎn)量（19 104 kg/hm2）明顯低于對(duì)照（NP處理，22 872 kg/hm2），而施NPK、NPK+中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施處理均較對(duì)照增產(chǎn)，其中NPK+中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施處理最高可增產(chǎn)11.18%。隨著增施營(yíng)養(yǎng)元素種類(lèi)增多，隴薯5號(hào)塊莖品質(zhì)得到改善，NPK+中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施隴薯5號(hào)塊莖品質(zhì)更符合馬鈴薯膳食營(yíng)養(yǎng)需求。

關(guān)鍵詞：營(yíng)養(yǎng)元素；馬鈴薯；隴薯5號(hào)；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1001-1463（2017）11-0059-04

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2017.11.019

Effect of Combined Application of Nutrient Elements on Photosyntetic Physiological Features and Quality of Longshu 5

LUO Aihua， LU Liyin， XIE Kuizhong， LIU Yongqiang， SUN Xiaohua

（Institute of Potato， Gansu Academy of Agricultural Science， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：With potato cultivar Longshu 5 as material， the combined application of nutrient elements on photosynthetic physiological features and quality of Longshu 5 are studied. The result shows that theres periodical difference of leaf photosynthetic parameters and SPAD（relative chlorophyll content） of Longshu 5 potato among five nutrient elements treatments， such as single Nitrogen（N）， single phosphorus（P）， NP（the contrast） ， NPK（K as potassium），full nutrients treatment （NPK with other middle and trace nutrient elements）.During whole growing stages， Longshu 5 had relative high photosynthetic physiological parameters and SPAD value under full nutrients treatment. The combination patterns of nutrient elements directly affected the tuber yield of Longshu 5. The average tuber yield of Longshu 5 under N and P treatment is 19 104 kg/hm2 which obvious lower than the contrast， while Longshu 5 have higher tuber yield than the contrast under NPK and full nutrient treatments whose tuber yield was 22 872 kg/hm2 higher than the contrast with 11.18%. Along with supplying more and more nutrient elements， tuber quality of Longshu No.5 improved more in line with dietary nutritional requirements.

Key words：Nutrient elements；Potato；Longshu 5；Yield；Quality.

馬鈴薯（Solanum tuberosum L）既是糧食作物，也是蔬菜、飼料和工業(yè)原料，用途十分廣泛，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益為世人公認(rèn) [1 ]。在馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，干物質(zhì)累積與營(yíng)養(yǎng)水平密切相關(guān)[2 ]，合理的栽培技術(shù)措施可提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。不同品系馬鈴薯的光合速率反映了馬鈴薯光合作用的強(qiáng)弱[3 ]，光合速率越高或生育期越長(zhǎng)，葉面積系數(shù)就越大、植株生長(zhǎng)越旺盛[4 ]，生物產(chǎn)量和塊莖產(chǎn)量越高。研究馬鈴薯的光合速率與其植物學(xué)性狀、經(jīng)濟(jì)性狀的關(guān)系和不同品系馬鈴薯的光合速率之間的差異，對(duì)選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯新品種有一定的指導(dǎo)意義[5 ]。中國(guó)盡管是世界馬鈴薯種植和產(chǎn)量大國(guó)，但單產(chǎn)水平只達(dá)到新西蘭、美國(guó)和荷蘭等國(guó)家單產(chǎn)水平的1/3左右，具有很高的上升空間。我們研究了不同營(yíng)養(yǎng)元素組合對(duì)馬鈴薯品種隴薯5號(hào)植株光合性能、農(nóng)藝經(jīng)濟(jì)性狀以及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為指導(dǎo)該品種的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省渭源縣會(huì)川鎮(zhèn)哈地窩村生卜灘社。當(dāng)?shù)睾０?2 352 m，北緯 35° 04′ 90"，東經(jīng) 104° 01′ 989"。年降水量在 500 mm 左右，屬旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。土壤為黑麻土，耕層土壤含有機(jī)質(zhì) 22.30 g/kg、堿解氮 121.00 mg/kg、有效磷 13.57 mg/kg、速效鉀 145.00 mg/kg、全氮1.24 g/kg、全磷 0.91 g/kg、全鉀 23.60 g/kg，pH 7.30。前茬為馬鈴薯。

1.2 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種為隴薯5號(hào)，常規(guī)種，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供。供試肥料尿素（含 N 46%）由山東瑞星化工有限公司提供，過(guò)磷酸鈣（含 P2O5 12%）由湖南省永和磷肥廠提供。硫酸鉀（含K2O 50%）、硫酸鐵（含F(xiàn)e 20.13%）、 硫酸銅（含Cu 25.63%） 、硫酸錳（含Mn 32.54%）、硫酸鋅（含Zn 22.60%） 、硫酸鎂（含Mg 9.73%）、硫磺（含S 100%），均由云南云天化國(guó)際化工股份有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，分別為F1，單施N（尿素150.0 kg/hm2）；F2，單施P（普通過(guò)磷酸鈣120.0 kg/hm2）；F3（CK），NP配施（尿素150.0 kg/hm2、普通過(guò)磷酸鈣120.0 kg/hm2）；F4，NPK配施（尿素150.0 kg/hm2、普通過(guò)磷酸鈣120.0 kg/hm2、硫酸鉀75.0 kg/hm2）、F5，NPK+Fe+Mn+Cu+Zn+Mg+S（尿素、普通過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀、硫酸鐵、 硫酸銅、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂、硫磺的施用量分別為：150.0、120.0、75.0、37.5、4.5、25.5、7.5、15.0、30.0 kg/hm2）。試驗(yàn)隨機(jī)排列，3次重復(fù)，共計(jì)15個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積20 m2。于2009年4月18日播種，每小區(qū)種植5行，行長(zhǎng)6.67 m，行距60 cm，株距33.3 cm，每行種20株。周?chē)O(shè)保護(hù)行。田間管理同當(dāng)?shù)卮筇铩?/p>

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 光合參數(shù)的測(cè)定 在馬鈴薯現(xiàn)蕾期、初花期、中花期、盛花期、淀粉累積期分別測(cè)定葉片光合速率[Pn，CO2 μmol/（m2·s）]、氣孔導(dǎo)度[Cd，H2O mol/（m2·s）]、胞間二氧化碳濃度（Ci，CO2 μmol/mol）、蒸騰速率[Tr，H2O mmol/（m2·s）]、WUE[WUE，CO2 μmol/（m2·s）/H2O mmol/（m2·s）]等參數(shù)和葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）。

1.3.2 產(chǎn)量測(cè)定 收獲前分小區(qū)選擇生長(zhǎng)正常的植株20～30株，挖出薯塊稱(chēng)重，求其平均值。并記錄腐爛薯、大中薯、小薯、商品薯的數(shù)量和重量。

1.3.3 品質(zhì)測(cè)定 成熟后按小區(qū)收獲馬鈴薯鮮樣，室內(nèi)測(cè)定隴薯5號(hào)馬鈴薯干物質(zhì)含量、淀粉含量、粗蛋白、維生素C含量、還原糖含量等。粗蛋白以全氮含量乘以換算系數(shù)6.25得出結(jié)果。維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定；淀粉采用酸水解法測(cè)定，可溶性糖采用3，5-二硝基水楊酸分光光度法測(cè)定。

1.3.4 土壤養(yǎng)分測(cè)定 采用常規(guī)方法測(cè)定土壤樣品的pH、有機(jī)質(zhì)、有效氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳等養(yǎng)分。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 21.0 和Office 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營(yíng)養(yǎng)元素配施對(duì)馬鈴薯隴薯5號(hào)葉片光合生理參數(shù)的影響

生育時(shí)期不同，不同處理隴薯5號(hào)葉片光合生理參數(shù)表現(xiàn)各不相同。由表1可知，與處理F3（CK）相比，現(xiàn)蕾期隴薯5號(hào)葉片的Pn、Ci、WUE處理間差異均達(dá)顯著或極顯著水平。其中處理F2的Pn、Cd、Ci、Tr最大，而處理F5的WUE最大。始花期隴薯5號(hào)葉片的Pn、Cd、Ci、Tr、WUE各處理與處理F3（CK）間差異均不顯著，處理F5 Pn和WUE最大。中花期隴薯5號(hào)葉片的Pn處理F5與處理F3（CK）間差異顯著，葉片的Ci處理F1與處理F3（CK）差異顯著，處理F2與處理F5差異極顯著，Pn、Cd、Ci、Tr以處理F5最高。除處理F5外，其他各處理隴薯5號(hào)葉片的WUE均與處理F3（CK）差異極顯著。除WUE外，盛花期各處理間隴薯5號(hào)葉片光合參數(shù)差異均不顯著。隴薯5號(hào)葉片的Pn以處理F4最大，WUE以處理F5最大。淀粉積累期隴薯5號(hào)葉片的Cd、Tr處理F2與處理F3（CK）間差異顯著，其余處理與處理F3（CK）差異均不顯著；葉片的Ci處理F4與處理F5間差異極顯著，各處理與F3（CK）的差異均不顯著。葉片WUE以處理F5最大，與處理F3（CK）差異不顯著，與其余各處理間差異顯著。

2.2 不同營(yíng)養(yǎng)元素配施隴薯5號(hào)葉片葉綠素含量的變化

對(duì)不同處理的隴薯5號(hào)各生育時(shí)期葉片葉綠素含量進(jìn)行多重比較分析（表2）可知，現(xiàn)蕾期處理F1、處理F2、處理F4處理與處理F3（CK）葉片葉綠素含量差異顯著或極顯著。中花期處理F5與處理F2、處理F4間葉片葉綠素含量差異顯著，各處理與處理F3（CK）差異均不顯著；盛花期處理F5與處理F1間葉片葉綠素含量差異顯著，各處理與處理F3（CK）差異均不顯著；其他時(shí)期各處理間葉片葉綠素含量變化無(wú)一致性表現(xiàn)。但整個(gè)生育期處理F5葉片持續(xù)維持相對(duì)較高的葉綠素含量，說(shuō)明大中微量元素配施能夠保證隴薯5號(hào)生育期生長(zhǎng)所需養(yǎng)分，因而葉片葉綠素含量較高，葉色濃綠。

2.3 不同營(yíng)養(yǎng)元素配施對(duì)隴薯5號(hào)產(chǎn)量的影響

任何田間栽培措施最終目標(biāo)都是為了實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量的提升和品質(zhì)的改善。該試驗(yàn)中，不同營(yíng)養(yǎng)元素配施處理對(duì)隴薯5號(hào)塊莖鮮薯產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生的影響存在差異 （表3）。與處理F3（CK）相比發(fā)現(xiàn)，就群體塊莖產(chǎn)量而言，處理F1、處理F2塊莖產(chǎn)量明顯低于對(duì)照，而處理F4、處理F5隴薯5號(hào)鮮薯塊莖產(chǎn)量明顯增加，分別增加了472.5 kg/hm2和2 557.5 kg/hm2，增產(chǎn)2.07%、11.18%。

2.4 不同營(yíng)養(yǎng)元素配施對(duì)隴薯5號(hào)塊莖品質(zhì)的影響

養(yǎng)分管理直接影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。經(jīng)對(duì)收獲后鮮薯進(jìn)行品質(zhì)化驗(yàn)（表4）可知，相對(duì)于對(duì)照，處理F3（CK），處理F4、處理F5均有利于馬鈴薯干物質(zhì)、粗淀粉的積累以及Vc和粗蛋白的形成，有利于馬鈴薯商品薯的品質(zhì)優(yōu)化。處理F5馬鈴薯塊莖各品質(zhì)指標(biāo)相對(duì)偏高，說(shuō)明養(yǎng)分均衡施用可實(shí)現(xiàn)馬鈴薯穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)。此外，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，各處理的還原糖含量遠(yuǎn)高于一般測(cè)定值，這可能與在送檢之前馬鈴薯樣品已經(jīng)遭受了逆境的傷害，尤其是低溫傷害有關(guān)。

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同營(yíng)養(yǎng)元素組合處理下隴薯5號(hào)的葉片光合生理參數(shù)和相對(duì)葉綠素含量均具有生育階段性差異。施NPK與中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施處理的隴薯5號(hào)生育期葉片光合生理參數(shù)和相對(duì)葉綠素含量相對(duì)較高。處理間鮮薯塊莖產(chǎn)量存在差異。單施N、單施P處理塊莖平均產(chǎn)量（19 104.0 kg/hm2）明顯低于施NP處理（22 872.0 kg/hm2），而施NPK、NPK+中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施處理均較施NP處理（CK）增產(chǎn)，其中NPK+中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施處理最高，較施NP處理（CK）可增產(chǎn)11.18%。隨著增施營(yíng)養(yǎng)元素種類(lèi)增多，隴薯5號(hào)塊莖品質(zhì)得到改善，NPK與中微量營(yíng)養(yǎng)元素配施使隴薯5號(hào)的塊莖品質(zhì)更符合馬鈴薯膳食營(yíng)養(yǎng)需求。

光合作用是葉綠素利用二氧化碳和水把光能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過(guò)程，所以在一定的范圍內(nèi)，植株葉片的葉綠素含量和葉片氮素營(yíng)養(yǎng)、葉片顏色、產(chǎn)量、品質(zhì)存在著密切關(guān)系。葉綠素含量低，導(dǎo)致光能吸收不足，使光反應(yīng)速率降低；氣孔相對(duì)開(kāi)放度較低，導(dǎo)致CO2固定速率降低。葉片顏色變化可評(píng)價(jià)作物氮營(yíng)養(yǎng)狀況。研究表明，葉綠素SPAD值與作物全氮、施氮量及產(chǎn)量之間均有較好的相關(guān)性[6 ]。葉綠素含量能直接反應(yīng)植物生長(zhǎng)狀況的優(yōu)劣[7 ]。

現(xiàn)蕾期是馬鈴薯水分敏感期，處理間SPAD值差異顯著或極顯著。整個(gè)生育期NPK+微量元素處理的隴薯5號(hào)葉片持續(xù)維持相對(duì)較高的葉綠素含量，說(shuō)明大中微量元素配施能夠保證隴薯5號(hào)生育期生長(zhǎng)所需各種養(yǎng)分，其它生育時(shí)期處理間葉片葉綠素含量變化無(wú)一致性表現(xiàn)。

馬鈴薯是富含Vc的糧食作物，故Vc是衡量馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)表明，NP與K配施有利于馬鈴薯干物質(zhì)量和粗淀粉的積累以及Vc和粗蛋白的形成，有利于馬鈴薯商品薯的品質(zhì)優(yōu)化。

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（本文責(zé)編：楊 杰）