保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯產量及光合特性的影響

李皓軒 李雪英 郝小花 李雯鈺 黃雅心 李美枝 穆俊祥

（集寧師范學院生命科學學院 內蒙古烏蘭察布012000）

烏蘭察布市地處內蒙古高原， 由于其特有的地理位置和氣候條件，非常適宜馬鈴薯種植，目前，該地區馬鈴薯種植面積和總產量在全國地級市排名第一，現已成為全國重要的種薯、商品薯和加工專用薯基地[1]，但干旱和土壤貧瘠是制約本地區馬鈴薯生產的主要因素[2]。 大量研究表明，保水劑和化肥的施用可以改善馬鈴薯節水保肥的效果并提高馬鈴薯的產量和光合效能[3-6]。 但有關保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯整個生育期生長狀況、 光合效能和節水保肥效果的研究卻鮮有報道。 因此，本研究在自然條件基礎下采用保水劑和硫酸鉀進行配施的試驗， 測定馬鈴薯形態指標、 光合效能和產量的變化以揭示水肥互作與光合效能以及生物量和商品產量變化的關系，闡釋保水劑和鉀肥處理后馬鈴薯光合效能和產量指標的變化規律， 為烏蘭察布地區馬鈴薯生產中保水劑與鉀肥合理應用提供理論和實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試馬鈴薯品種為烏蘭察布主栽品種 “克新1號”（烏蘭察布市農科院提供）；保水劑為河北任丘市廣匯化工有限公司購買的白色晶體（主要成分為丙烯酸鹽聚合交聯物和丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物）。

1.2 試驗地概況

試驗地位于烏蘭察布市集寧區集寧師范學院園藝實訓基地，該地區海撥高度1 417 m，年平均氣溫4.4℃， 年日照為 3 130 h， 近 10 年平均降水量約360 mm，無霜期130 d，試驗地土壤類型為砂壤土，試驗地土壤理化性質測定結果為：有機質含量為0.91%、堿解氮含量為 （93.16±3.16）mg/kg、 速效磷含量（23.23 ±1.56）mg/kg、速效鉀含量（183.65±4.50）mg/kg、pH 值為 7.09±0.08、且 0～80 cm 土層土壤容重平均為1.34 g/cm3。

1.3 試驗設計與方法

試驗設置4 個處理組分別為：C1 （保水劑+硫酸鉀)、C2(硫酸鉀)、C3(保水劑)、CK(不做處理)。 每個處理3 次重復，隨機區組設計。

2018 年 5 月 10 日播種， 9 月 29 日收獲。 小區面積為 20 m2， 株、 行距分別為 40 cm×50 cm， 基本苗為 50 000 株/hm2； 保水劑（45 kg/hm2）在施基肥施一并施入， 尿素一半作為基肥和有機肥（腐熟羊糞）20 000 kg/hm2、 二銨（240 kg/hm2）混合一起施入， 尿素另一半于塊莖形成期作為追肥施入； 硫酸鉀（60 kg/hm2） 按小區稱量作為追肥于塊莖膨大期施入。 生育期間不灌水，利用自然降水。

1.4 項目測定

馬鈴薯株幅和生物量測定：在馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期每小區取樣3 株，分別測定南北、東西距離并計算冠幅（南北距離乘東西距離），后取回實驗室自來水沖洗，陰干，按葉片、地上莖、地下莖、塊莖將各器官分開，取小樣于在105℃殺青30 min 80℃烘干至恒重，稱重換算成單位面積總生物量。

馬鈴薯產量測定： 按小區實收馬鈴薯塊莖鮮重產量，換算單位面積（公頃）產量，并進行商品薯（薯塊重量≥60 g）分級和商品率的計算。

馬鈴薯光合性能指標測定： 在塊莖形成期上午進行測定，測定時每個小區選取有代表性的植株3 株，測定其第5 片葉（由下而上）的光合指標。 采用便攜式光合測定儀測定凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）和蒸騰速率（Tr），葉片水分利用率（WUE）=Pn/Tr。

1.5 數據分析

所得數據處理采用SPSS 19.0 和Excel 2003 進行分析，方差分析采用單因素方差分析，多重比較采用新復極差法（Duncan 法）。

2 結果與分析

2.1 保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯冠幅和生物量的影響

馬鈴薯株幅及總生物量是反映其生長情況的重要指標，由表1 可知，不同處理對馬鈴薯各生育時期冠幅和總生物量影響顯著， 且隨著馬鈴薯生育時期的推進，各處理的株幅和總生物量都呈上升趨勢，同時保水劑和鉀肥對馬鈴薯生長的影響也更加明顯。在苗期，各處理間株幅、總生物量無顯著差異，這是由于馬鈴薯苗期的生長主要依賴種薯內部的水分和養分，保水劑和鉀肥的作用還未體現所致。 從塊莖形成期到淀粉積累期，保水劑和鉀肥配施（C1）的株幅、總生物量顯著高于單獨使用鉀肥（C2）或保水劑（C3）的處理，更高于CK，這說明保水劑和鉀肥單獨施用均可促進馬鈴薯的生長， 且保水劑和鉀肥配施效果更好。

2.2 保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯產量、 商品率和收獲時總生物量的影響

從表2 可以看出，單獨施用保水劑（C3）和單獨施用硫酸鉀（C2）的產量、商品薯產量、商品率和收獲時總生物量都顯著高于CK，且單獨施用硫酸鉀（C2）處理的產量、 商品薯產量和商品率顯著高于單獨施用保水劑（C3），在總生物量上兩者無顯著差異；但保水劑和鉀肥配施（C1）后馬鈴薯產量、商品薯產量、商品率和收獲時總生物量進一步顯著增加， 這說明適宜用量的鉀肥和保水劑的施用更有利于促進馬鈴薯產量、商品率及總生物量的增加。

表1 保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯冠幅和生物量的影響

表2 保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯產量、商品率和收獲時總生物量的影響

2.3 保水劑和鉀肥配施對馬鈴薯光合特性的影響

從表3 可見， 不同處理對馬鈴薯葉片的光合特性均有顯著影響，與對照相比，保水劑與鉀肥配施處理（C1）、單施鉀肥處理（C2）、單施保水劑處理（C3）的凈光合速率 （Pn）、 氣孔導度 （Gs）、 胞間 CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）都顯著增加。 對 Pn 來講，C1、C2、C3 處理間均有顯著差異； 且保水劑和鉀肥配施處理的 Pn、Gs、Ci、Tr 均為最高， 且顯著高于其他處理，這表明保水劑和鉀肥配施的效果比單施鉀肥和單施保水劑效果均好。

表3 不同覆蓋方式下馬鈴薯光合特性的變化

3 討論與結論

3.1 討論

鉀素是影響作物生長發育最重要的營養元素之一， 在適度范圍內增施鉀肥可促進馬鈴薯生長發育并提高馬鈴薯產量、 品質和商品率； 保水劑具有吸水、保水和保肥的功能，可以改善土壤水分和養分環境，從而促進作物生長。 本試驗結果表明，在單獨使用鉀肥時或單獨使用保水劑時，馬鈴薯冠幅、總生物量、產量和商品率均顯著增加，保水劑和鉀肥配合施用下馬鈴薯冠幅、總生物量、產量和商品率進一步顯著增加， 這說明保水劑和適量鉀肥配施表現出水分和養分間較好的協同和疊加效應， 從而更能促進馬鈴薯生長發育， 而且大的冠幅和較大的莖粗能夠增加單株單位時間的有效光合面積， 提高無機有機養分的運輸， 是影響地上生物量和塊莖馬鈴薯產量積累的重要因素，這與茍春林等[7]、俞粟曉萬等[8]、高天鵬等[9]的研究結果類似，這一結論對保水劑和鉀素肥料配施實現水肥同步、 提高作物產量具有現實指導意義。

植物的光合作用是植物將光能轉化成化學能，儲備有機物的過程， 光合作用在馬鈴薯的生長發育過程中起著重要的作用， 葉片的光合特性如凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間 CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）在不同程度上反映了光合能力的強弱，從而影響馬鈴薯產量的高低。 其中營養水平、光照條件、水分狀況等因素均對植物光合性能有或大或小的影響[10]。 本研究顯示，保水劑和鉀肥對馬鈴薯葉片的Pn、Gs、Ci、Tr 均有極顯著影響， 合理施用保水劑或鉀肥后馬鈴薯的 Pn、 Gs、 Ci、 Tr 等均顯著提高， 尤其是鉀肥和保水劑配合施用， 進一步增強馬鈴薯生產中的光合作用和光合效率， 因而馬鈴薯的產量、 總生物量、 商品率均最高， 本結果與龐海穎等[11]，史普酉等[12]，梁曉麗等[13]，包開花等[14]在馬鈴薯和煙草的研究結果一致。

3.2 結論

鉀肥和保水劑都能單獨發揮作用， 鉀肥改善馬鈴薯營養狀況，保水劑可改善土壤狀況，最終改善馬鈴薯生長狀況，而兩者聯合施用效果更優，可進一步提高馬鈴薯實際光合效能， 顯著提高馬鈴薯塊莖產量、 商品率、 總生物量。 在本試驗條件下適宜用量（60 kg/hm2）的鉀肥和適宜用量（45 kg/hm2）的保水劑配施可顯著增加馬鈴薯冠幅、生物量、產量、商品率，有利于馬鈴薯生長和水肥利用。