商品有機肥施用量對冬作馬鈴薯硅營養(yǎng)特性的影響

代啟貴 張帆 曹先維 張新明

摘要 [目的]研究商品有機肥對冬作馬鈴薯硅營養(yǎng)特性的影響，為廣東省冬作馬鈴薯生產(chǎn)過程中硅肥的合理施用提供技術(shù)支撐。[方法]以無肥和不施有機肥處理為對照，設(shè)5個有機肥用量處理（OM1～OM5：3 000～15 000 kg/hm2），完全隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次；并在關(guān)鍵生育時期取樣測定馬鈴薯植株莖葉和塊莖的全硅量。[結(jié)果]苗齊后隨著生育時期的推進，各處理馬鈴薯全硅濃度變化表現(xiàn)為莖葉硅濃度總體呈下降趨勢，塊莖的變化處理間不同，總體下降，處理OM3濃度在0.25～0.93 g/kg；硅積累量的變化表現(xiàn)為莖葉呈先上升后下降的趨勢，塊莖硅積累量不斷上升；硅分配率的變化表現(xiàn)為莖葉先下降后趨于平穩(wěn)，塊莖呈先升高后平穩(wěn)的趨勢，齊苗后27 d硅分配率表現(xiàn)為塊莖>莖葉。[結(jié)論]隨著有機肥施用量增加，冬作馬鈴薯植株中的硅積累量增加；隨著冬作馬鈴薯生育進程的推進，硅逐漸向塊莖轉(zhuǎn)移，說明硅在冬作馬鈴薯體內(nèi)具有一定的移動性。

關(guān)鍵詞 冬作馬鈴薯；商品有機肥；硅；營養(yǎng)特性

中圖分類號 S158.3；S131；S532文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）31-0138-05

Abstract [Objective] To study the influence of the dosages of commercial organic fertilizer on the silicon nutrition characteristics of winter potato， in order to provide technical support for the rational application of silicate fertilizers in the actual production process of winter potato in Guangdong Province.[Method] Five dosages of commercial organic fertilizer （OM1-OM5： 3 000 to 15 000 kg/hm2 ） were designed， with CK（no fertilizer） and CF （only chemical fertilizer without commercial fertilizers） as the control treatments， complete random block design method was used and three replicates for each treatment. Then in the critical growth stages， total silicon contents of leafstem and tuber samples were measured. [Result]With the development of the growth period after seedling emergence， the change of the total silicon concentration of potato was as follows： the stems and leaves showed a downward trend， the potato tuber showed different trend in different treatments and was overall decline， and the concentration range of OM3 was 0.25-0.93 g/kg. The change of silicon accumulation was as follows： the stems and leaves first increased and then decreased， and tuber increased. The change of silicon distribution rate was as follows： stems and leaves descend first and then tend to smooth， but tubers increased.The distribution of silicon elements in the tuber was larger than that of the stem and leaf after 27 days of emergence.[Conclusion]With the increase of commercial organic fertilizer， the silicon accumulation amounts increase in winter potato plants.Silicon nutrient would move towards tubers from leaves and stems with the growth process， which show that silicon nutrient is mobile in the winter potato plants.

Key words Winter potato（Solanum tuberosum L）；Commercial organic fertilizer；Silicon element；Nutrition characteristics

馬鈴薯（Solanum tuberosum L）是僅次于玉米、小麥、水稻之后的世界第四大糧食作物，在糧食安全方面發(fā)揮重要的作用[1]。我國馬鈴薯種植面積與總產(chǎn)已位居全球第一，且在南方稻區(qū)和干旱、半干旱地區(qū)，種植面積仍有增加的潛力，具有廣闊的發(fā)展空間，特別是南方冬作馬鈴薯，其產(chǎn)量效益更高，在南方冬季農(nóng)業(yè)中越來越重要[2-3]。廣東地處熱帶、南亞熱帶地區(qū)，冬季氣候資源優(yōu)越，光溫水條件好，自然災(zāi)害較少，發(fā)展冬作馬鈴薯生產(chǎn)潛力大，市場前景好，產(chǎn)業(yè)效益高。

硅在地殼中含量位居第二位，盡管尚未被列為植物生長的必需營養(yǎng)元素，但在促進植物生長發(fā)育和營養(yǎng)吸收、提高植物對非生物逆境脅迫和生物逆境脅迫的抗性等方面均具有重要作用[4]。硅能增加植物對生物和非生物脅迫的抗性。馬鈴薯吸收積累硅量很低，在不理想的生長條件下很容易造成產(chǎn)量損失，因此，施硅肥可能有助于馬鈴薯的改良。研究表明，在施硅肥的情況下，馬鈴薯塊莖成熟時間會推遲[5]。Gomes等[6]研究表明，施硅肥可以使馬鈴薯葉片損傷的數(shù)量較少。王利勇等[7]研究發(fā)現(xiàn)噴施葉面肥（B、Si、復(fù)硝酚鈉）顯著提高了馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)以及淀粉、蛋白質(zhì)和總糖含量，其中硅肥在提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)上的效果最明顯。研究發(fā)現(xiàn)土壤施硅肥和噴施硅葉面肥增加馬鈴薯中脯氨酸含量和過氧化氫酶（CAT）活性，使塊莖干重增加，且減少水脅迫下馬鈴薯中的過氧化氫（H2O2）濃度。葉面施硅還可以增加超氧化物歧化酶（SOD）的活性。在水分脅迫條件下，土壤施硅或者葉面噴施硅肥馬鈴薯生長、葉綠素a和類胡蘿卜素的濃度、葉綠素a/b、塊莖產(chǎn)量均與無水分脅迫的馬鈴薯接近[8]。Carlosac等[9]研究表明，施加硅可以降低葉片中的總糖和可溶性蛋白濃度，減少了莖稈倒伏，增加了塊莖平均質(zhì)量，從而提高了塊莖產(chǎn)量。Talebi等[10]研究顯示，噴施5 mmol/L硅酸鉀可以使馬鈴薯葉片葉綠素b和可溶性糖含量顯著增加。

近年來，關(guān)于冬作馬鈴薯氮磷鉀等必需礦質(zhì)營養(yǎng)特性及肥效研究較多[11-15]，但對硅營養(yǎng)特性的研究鮮見報道。為掌握硅在冬作馬鈴薯上吸收積累和分配特征，筆者研究商品有機肥施用量對冬作馬鈴薯硅營養(yǎng)特性的影響，旨在為硅肥在冬作馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的應(yīng)用與推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于惠東縣平海鎮(zhèn)徑口村國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣州綜合試驗站試驗地。

供試土壤為輕壤質(zhì)水稻土，基礎(chǔ)土壤樣品：堿解氮（N）91.6 mg/kg，速效磷（P）89.2 mg/kg，速效鉀（K）102.4 mg/kg，前茬水稻。

1.2 試驗材料

供試肥料包括馬鈴薯肥（15-8-22）和商品有機肥（N 11.94 g/kg，P2O5 17.65 g/kg，K2O 9.20 g/kg）。

供試馬鈴薯品種和種薯：費烏瑞它，一級脫毒種薯。

1.3 試驗方法

采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，共7個處理，3個重復(fù)，共21個小區(qū)，每個小區(qū)3壟，每個試驗小區(qū)面積為3.3 m×6.0 m=19.8 m2。3壟中1壟作為采樣區(qū)，另外2壟作為測產(chǎn)區(qū)。每小區(qū)間設(shè)置0.7 m的隔離壟，防止肥料隨雨水滲透至相鄰小區(qū)，影響試驗結(jié)果。

除CK處理外，各處理的緩控釋肥用量相同，均為1 500 kg/hm2。不同處理商品有機肥施用量：15 000 kg/hm2（OM1）、12 000 kg/hm2（OM2）、9 000 kg/hm2（OM3）、6 000 kg/hm2（OM4）、3 000 kg/hm2（OM5）、0（CF）、0（CK）。

馬鈴薯田NPK化肥養(yǎng)分施用量折算為（N 225 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2和K2O 330 kg/hm 35%控釋氮+65%速效氮，磷和鉀均為速效養(yǎng)分。

試驗在2016年11月10日布置，大田管理主要參考歷年操作，不同之處在于一次性施用基肥，無追肥。采取稻草覆蓋種植模式。

1.4 田間管理

實行稻草覆蓋高壟雙行栽培，具體方法：

①2016年11月12日整地、施肥，壟高20 cm左右，壟寬85 cm，壟間溝寬20 cm，清理干凈壟溝并平整壟面。從壟中開約10 cm深的溝，將有機肥和基肥分小區(qū)均勻撒入溝中，覆土，平整壟面。

②2016年11月13日播種，壟兩側(cè)播種，播種方法為“品”字形錯株穴播，每壟均勻播種50株，密度為75 758棵/hm 播種后壟面覆蓋稻草，蓋土壓住，防止稻草被吹走。

③2016年12月26日覆土，采用覆土機作業(yè)，覆土厚度7～9 cm。

④2017年3月26日收獲，分小區(qū)進行測產(chǎn)分級，統(tǒng)計各小區(qū)測產(chǎn)壟的商品薯、小薯、病薯、爛薯，商品薯的標準：單個薯≥75 g，無畸形，無病，無蟲蛀，無裂口等；次品薯的標準：單個薯小于75 g，爛薯，裂薯和畸形薯。

其他管理同大田。

1.5 樣品采集、處理與分析方法

1.5.1 樣品采集與處理。

植株樣品采集與處理：分別于齊苗（出苗率80%）后3、15、27、39、51和63 d采樣，采樣時，在每個小區(qū)的取樣壟選取有代表性的3株作為取樣植株；取回室內(nèi)進行清洗、晾干，然后將每個小區(qū)的3株植株的塊莖、葉和莖分離，然后按部位匯總稱重，且均勻取樣（≤300 g），分器官裝在信封并置于烘箱中105 ℃下殺青30 min，之后調(diào)烘箱溫度至75 ℃烘至恒重，稱量各樣品干重，粉碎，后放于塑料封口袋中做好標記，按處理類別保存供分析測定。收獲時選取有代表性塊莖作為收獲樣品，測定硅元素全量。

土壤樣品采集與處理：整地前采用“S”型采樣方法采集0～20 cm土層的基礎(chǔ)混合土壤樣品，經(jīng)風(fēng)干，過2.000和0.149 mm篩，保存于密封袋中，供分析。

1.5.2 樣品分析。

土壤樣品：土壤質(zhì)地、堿解氮、速效磷和速效鉀；

植物樣品：全硅。

分析方法參照《土壤農(nóng)化分析》[16] 。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 14.0統(tǒng)計軟件[17] 和Excel 2007對相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 商品有機肥施用量對馬鈴薯全硅濃度的影響

由表1可知，商品有機肥莖葉硅濃度為1.73～4.77 g/kg。齊苗后3 d，各處理的莖葉硅濃度無顯著差異。齊苗后15 d，OM1處理的莖葉濃度最高，與其他處理差異顯著，且與OM4、OM5和CF處理存在顯著差異。齊苗后39 d，各處理莖葉全硅濃度表現(xiàn)為OM3>OM2>OM5>CK>OM1>OM4>CF，處理OM3和OM2與其他處理存在顯著差異，且與CF和CK處理差異顯著。齊苗后51～63 d，各處理之間差異不顯著。

對于同一處理不同時期，齊苗后27～51 d，各處理在生育中期均出現(xiàn)一個小峰值，處理OM1～OM5莖葉硅濃度的小峰值均出現(xiàn)在齊苗后39 d，CF處理的小峰值出現(xiàn)在齊苗后51 d，而CK處理的小峰值出現(xiàn)在齊苗后27 d。

由表2可知，馬鈴薯塊莖硅濃度為0.45～1.01 g/kg。齊苗后15 d，處理OM3的塊莖硅濃度達最高0.93 g/kg，且與同時期其他處理差異顯著。齊苗后51 d，處理OM4的塊莖硅濃度達同時期最大值，且與OM2、OM3和CF處理的塊莖濃度差異顯著。齊苗63 d后，各處理馬鈴薯塊莖硅濃度表現(xiàn)為OM5>CK>OM4>OM3>OM1>CF>OM2。

從同一處理不同時期看，齊苗后15～63 d，OM1、OM3和OM5處理的塊莖濃度最大值出現(xiàn)在齊苗后15 d，OM2、CF和CK5處理的塊莖濃度最大值出現(xiàn)在齊苗后27 d，OM4處理的最大值出現(xiàn)在齊苗后39 d。處理OM5在整個生長時期，塊莖濃度一直遞減。

由表3可知，各處理全株硅濃度為0.46～4.34 g/kg，各處理整體呈全株硅濃度隨生長時期的推進而呈下降趨勢（中間個別時期濃度會小幅回升再下降）。齊苗后63 d，各處理全株硅濃度表現(xiàn)為OM5>CK>OM4>OM3>OM1>CF>OM 其中OM5處理達到這一時期的最大值，OM5處理的全株硅濃度與其他處理之間均存在差異，且與OM1、OM2和CF處理差異顯著。齊苗后27～63 d，處理OM1、OM3、OM4、OM5和CF的馬鈴薯全株硅濃度的峰值均出現(xiàn)在齊苗后39 d，而處理OM2和CK的全株硅濃度的峰值出現(xiàn)在齊苗后27 d。

2.2 商品有機肥施用量對馬鈴薯莖葉全硅積累量的影響

由圖1可知，莖葉全硅積累量呈先上升后下降的單峰曲線變化，各處理莖葉硅積累量為9.65～53.03 mg/株，各處理的峰值均出現(xiàn)在齊苗后51 d。從同一處理不同時期看，齊苗后39～63 d各處理莖葉硅積累量均無差異。齊苗后27～39 d，齊苗后39 d均高于齊苗后27 d的莖葉全硅積累量，且均達顯著差異（CK除外）。齊苗后51～63 d，各處理均呈下降趨勢，其中CF處理齊苗后63 d全硅積累量與齊苗后51 d有顯著差異。

由表4可知，齊苗后51 d，各施肥處理與空白處理CK有顯著差異，各施肥處理之間無顯著差異。齊苗后63 d，各處理莖葉全硅積累量表現(xiàn)為OM1>OM2>OM4>OM3>OM5>CF>CK，處理OM1、OM2和OM4與其他處理的莖葉硅積累量有差異，且與CF和CK差異顯著。

由圖2可知，塊莖全硅積累量隨著生育期的推進而不斷上升，塊莖全硅積累量為0.42～44.22 mg/株。 從同一處理不同時期看，各處理齊苗后27 d的塊莖全硅積累量高于齊苗后15 d的塊莖全硅積累量，且差異顯著；OM1～OM5處理齊苗后39 d的塊莖全硅積累量高于齊苗后27 d的塊莖全硅積累量，且差異顯著。OM1～CF 6個施肥處理在齊苗后39～63 d，塊莖全硅積累量均有小幅增加（OM4處理齊苗后51～63 d除外），但3個時期的塊莖積累量無顯著差異。

由表5可知，齊苗后15 d，OM1處理高于其他處理，且有顯著差異。齊苗后63 d后，塊莖全硅積累量表現(xiàn)為OM1>OM2>OM3>OM4>OM5>CF>CK，處理OM1～CF的塊莖硅積累量與CK有顯著差異，OM1和OM2施肥處理的塊莖硅積累量最高，且與處理OM5、CF和CK存在顯著差異。

由圖3可知，各處理所有時期全株全硅積累量為11.76～95.99 mg/株。從同一處理不同時期看，各處理的全株全硅積累量（OM1除外）均呈先升高后降低的趨勢，OM1處理的全株全硅積累量一直遞增。齊苗后3～39 d，處理OM1和OM2后一個采樣時期的全株全硅積累量均高于前一時期，且有顯著差異。齊苗后15～39 d，處理OM3、OM4、OM5和CF后一個采樣時期的全株全硅積累量均高于前一時期，且有顯著差異。齊苗后39～63 d，同處理（CK除外）3個采樣時期的全株全硅積累之間無顯著差異。

由表6可知，齊苗后15 d，OM1和OM2處理高于其他處理的全株全硅積累量，且有顯著差異。齊苗后27 d，處理OM1全株全磷積累量高于其他處理，且與處理CF和CK差異顯著。齊苗后39～51 d，除CK外各施肥處理之間均無顯著差異。齊苗后63 d，各處理全株全硅積累量表現(xiàn)為OM1>OM2>OM4>OM3>OM5>CF>CK，處理OM1全株全硅積累量與處理CF和CK差異顯著。

2.3 商品有機肥施用量對馬鈴薯全硅分配率的影響

由圖4可知，隨著馬鈴薯生育期的推進，馬鈴薯莖葉全硅分配率逐漸降低，塊莖全硅積累量占比則逐漸上升。齊苗后3 d莖葉全硅積累量占93.40%～98.09%，隨著生育期的推進，馬鈴薯葉片發(fā)黃脫落，齊苗后63 d，莖葉全硅積累量占比為51.82%～54.50%。而塊莖全硅積累量占比從齊苗后3 d的1.91%～6.67%，到齊苗后63 d的45.50%～48.18%，塊莖全硅積累量占總積累量比例表現(xiàn)為CK>CF>OM5>OM2>OM1>OM3>OM4。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，商品有機肥莖葉硅濃度為1.73～4.77 g/kg。齊苗后3 d，各處理的莖葉硅濃度無顯著差異。馬鈴薯塊莖硅濃度為0.45～1.01 g/kg，各處理全株硅濃度為0.46～4.34 g/kg，各處理整體呈全株全硅濃度隨著生長時期的推進呈下降趨勢。馬鈴薯各部位硅濃度表現(xiàn)為莖葉>全株>塊莖，與李曉艷等[18]對番茄等植物全硅研究結(jié)果相近。

莖葉全硅積累量呈單峰曲線變化，各處理莖葉硅積累量為9.65～53.03 mg/株，各處理的峰值均出現(xiàn)在齊苗后51 d。

塊莖全硅積累量表現(xiàn)為隨著生育期的推進而不斷上升，塊莖全硅積累量為0.42～44.22 mg/株。各處理所有時期全株全硅積累量為11.76～95.99 mg/株，全株全硅積累量呈先升高再降低的趨勢，且有機肥施加量越多，各相應(yīng)處理的全硅積累量越高。

齊苗后3 d莖葉全硅積累量占比為93.40%～98.09%，隨著生育期的推進，馬鈴薯葉片發(fā)黃脫落，齊苗后63 d，莖葉全硅積累量占比為51.82%～54.50%。而塊莖全硅積累量占比從齊苗后3 d的1.91%～6.67%，到齊苗后63 d的45.50%～48.18%。由于馬鈴薯和排硅作物番茄均是茄科植物，與李換麗[19]的研究結(jié)果相符，馬鈴薯各器官硅積累量也較少。由于馬鈴薯硅營養(yǎng)相關(guān)的研究較少，因此對于全硅吸收分配規(guī)律還需要進一步探討。

綜上所述，隨著有機肥施用量增加，冬作馬鈴薯植株中的硅積累量增加；隨著冬作馬鈴薯生育進程的推進，硅逐漸向塊莖轉(zhuǎn)移，說明硅在冬作馬鈴薯體內(nèi)具有一定的移動性。硅在冬作馬鈴薯由莖葉轉(zhuǎn)移塊莖的機理有待進一步研究。

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