不同肥料對(duì)晚熟馬鈴薯光合特性及產(chǎn)量形成的影響

尹旺 鄧仁菊 曾憲浩 孔令元 陳明俊 盧揚(yáng) 王洪亮 李飛 雷尊國(guó)

摘要：以晚熟馬鈴薯品種青薯9號(hào)為試材，采用有機(jī)與無(wú)機(jī)相結(jié)合的田間培肥方式，研究不同施肥處理對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、光合特性及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，不同培肥方式對(duì)植株的株高、葉面積指數(shù)、凈光合速率、總生物質(zhì)量、產(chǎn)量等影響較為顯著，而對(duì)莖粗和葉綠素含量的影響相對(duì)較小;青薯9號(hào)的產(chǎn)量與植株的株高、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率及總生物質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與葉溫下蒸汽壓虧缺呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。不同施肥方式以處理8的效果最好，即施50 kg/667m2微生物菌肥 （有機(jī)質(zhì)≥15%，有效活菌數(shù)≥0.20億個(gè)/g）+50 kg/667m2興農(nóng)寶島復(fù)合肥 （總養(yǎng)分≥40%，N ∶P2O5 ∶K2O=10 ∶6 ∶24）+1 000 kg/667m2農(nóng)家肥，植株整體長(zhǎng)勢(shì)健壯，株高、葉面積指數(shù)、凈光合速率、總生物質(zhì)量均顯著優(yōu)于其他處理，產(chǎn)量較空白對(duì)照增產(chǎn)42.21%，較農(nóng)家肥對(duì)照增產(chǎn)38.91%。說(shuō)明一季作區(qū)晚熟馬鈴薯品種采用農(nóng)家肥配施復(fù)合肥和微生物菌肥，可以促進(jìn)植物健壯生長(zhǎng)，凈光合速率提高，對(duì)產(chǎn)量形成的效果顯著。

關(guān)鍵詞：肥料;生長(zhǎng);光合特性;晚熟馬鈴薯;增產(chǎn);農(nóng)家肥

中圖分類號(hào)：S532.06 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2021）02-0058-05

收稿日期：2020-05-19

基金項(xiàng)目：貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年基金（編號(hào)：黔農(nóng)科院青年基金[2018]70號(hào)）;薯芋類資源收集、保存與創(chuàng)新利用項(xiàng)目（編號(hào)：黔農(nóng)科院種質(zhì)資源[2020]15號(hào)）;貴州省創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：黔科合人才團(tuán)隊(duì)[2020]5002號(hào)）;貴州省第五批創(chuàng)新人才基地建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：黔人領(lǐng)發(fā)[2016]22號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介：尹旺（1990—），男，湖南岳陽(yáng)人，碩士，助理研究員，主要從事薯類作物育種及栽培生理研究。E-mail：173100332@qq.com。

通信作者：雷尊國(guó)，碩士，研究員，主要從事馬鈴薯育種及栽培研究。E-mail：1398415777@163.com。

馬鈴薯屬于高產(chǎn)喜肥作物，對(duì)肥料的反應(yīng)較為敏感。肥料充足、養(yǎng)分配比合理時(shí)，植株的生物產(chǎn)量、塊莖產(chǎn)量及品質(zhì)也相應(yīng)提高[1-2]。但不同熟期的馬鈴薯品種對(duì)施肥方式的反應(yīng)有差異[3]，不同肥料種類[4]、不同施肥方式[5-6]、以及不同施肥水平[7]對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、光合及產(chǎn)量的影響也各不相同。史書強(qiáng)等研究表明，生物有機(jī)肥配合化肥施用能顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量，增加土壤微生物活性以及降低化肥造成的環(huán)境污染[8]。張悅等研究表明，施用生物多元有機(jī)復(fù)合肥能顯著提高花期馬鈴薯的生物質(zhì)量，單株結(jié)薯數(shù)和大中薯率顯著增加，馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率顯著提高[9]。王國(guó)興等研究表明，氮 、磷、鉀、有機(jī)肥的合理施用明顯促進(jìn)了馬鈴薯的干物質(zhì)累積量，并對(duì)馬鈴薯葉片的葉綠素含量、葉面積等生長(zhǎng)指標(biāo)以及生物質(zhì)量均產(chǎn)生重要影響[4]。青薯9號(hào)為青海省農(nóng)林科學(xué)院選育的馬鈴薯晚熟品種，薯形好，產(chǎn)量高，抗病性強(qiáng)。2016年該品種通過貴州省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，目前為貴州省主推品種之一。本研究主要針對(duì)貴州省特殊的寡日照氣候特點(diǎn)，開展不同肥料及配施肥方式對(duì)青薯9號(hào)生長(zhǎng)、光合特性及產(chǎn)量等影響的研究，探討適宜高寒山區(qū)晚熟馬鈴薯的施肥方式，以期為當(dāng)?shù)伛R鈴薯的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供依據(jù)和參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于貴州省威寧縣雙龍鎮(zhèn)江林村（104°06′E，26°49′N，海拔為2 218 m），前茬作物為玉米，沙壤土，肥力中等。根據(jù)威寧縣氣象局提供的資料，2018年雙龍鎮(zhèn)4—9月 （馬鈴薯生育期內(nèi)） 日照時(shí)數(shù)為2.91～5.74 h，日照時(shí)數(shù)最高為5月，最低為6月;月降水量為0.1～207.7 mm，降水量最高為6月，最低為4月;月平均溫度為12.73～18.87 ℃，溫度最高為7月，最低為4月。

1.2試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為青薯9號(hào)馬鈴薯，紅皮黃心，是晚熟品種，生育期為130 d左右。

1.3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用單因素設(shè)計(jì)，共9個(gè)處理（表1）。為盡量保證試驗(yàn)的有效性和一致性，所有處理均采用單壟雙行種植，按1.1 m×10 m開廂，每個(gè)處理 33 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。2018年4月初播種，9月底收獲，種植密度為3 760株/667 m2，其他管理措施完全一致。馬鈴薯盛花期，于不同小區(qū)隨機(jī)取樣3株，調(diào)查馬鈴薯株高、莖粗、地上和地下生物質(zhì)量，用SPAD-502 葉綠素儀測(cè)定馬鈴薯主莖倒4葉的葉綠素含量（SPAD值），每片葉測(cè)3個(gè)位點(diǎn)，每個(gè)小區(qū)測(cè)5株。另外，在各小區(qū)選擇中間3株，于晴天08：00—11：00，選擇紅藍(lán)光源，光強(qiáng) 1 000 μmol/（m2·s），樣本室內(nèi)氣流速率 500 μmol/s，用美國(guó)拉哥公司Li6400便攜式光合測(cè)定儀進(jìn)行光合測(cè)定，主要測(cè)定指標(biāo)：凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉溫下蒸汽壓虧缺等。馬鈴薯收獲期，小區(qū)全部收獲測(cè)產(chǎn)，并調(diào)查各小區(qū)大薯率、中薯率、小薯率和商品薯率。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2018和DPS v7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥方式對(duì)青薯9號(hào)生長(zhǎng)及SPAD值的影響

從田間植株長(zhǎng)勢(shì)結(jié)合表2相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)看，不同施肥方式對(duì)青薯9號(hào)的株高和葉面積指數(shù)影響較為明顯，而對(duì)莖粗和SPAD值的影響相對(duì)較小?？傮w上施肥處理后植株的株高、莖粗以及葉面積指數(shù)均明顯高于對(duì)照未施肥處理;單施農(nóng)家肥影響植株長(zhǎng)高，而對(duì)莖粗、葉面積指數(shù)及SPAD值影響相對(duì)較小;農(nóng)家肥配施含普通有機(jī)肥或含有效活菌數(shù)的微生物菌肥或不同N、P、K比例的復(fù)合肥，對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)影響不明顯，但施微生物有機(jī)肥和復(fù)合肥的植株葉片SPAD值明顯升高。所有處理中，以處理8的施肥方式，即施50 kg/667 m2微生物有機(jī)肥 （有機(jī)質(zhì)≥15%，有效活菌數(shù)≥0.20億個(gè)/g）+50 kg/667 m2 興農(nóng)寶島復(fù)合肥 （總養(yǎng)分≥40%，N ∶P2O5 ∶K2O=10 ∶6 ∶24）+1 000 kg/667 m2農(nóng)家肥，植株整體長(zhǎng)勢(shì)最好，株高、葉面積指數(shù)及SPAD值均高于其他處理。

2.2不同施肥方式對(duì)青薯9號(hào)光合特性的影響

從表3可以看出，不同施肥處理間的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率及葉溫下蒸汽壓虧缺存在顯著性差異。凈光合速率表現(xiàn)為處理8>處理9>處理6>處理4>處理7>處理5>處理3>處理2>處理1，其中，處理8與處理9、處理6之間差異不明顯，與其余處理之間差異顯著;對(duì)照處理1的凈光合速率顯著低于其他處理。氣孔導(dǎo)度、 胞間CO2濃度和蒸騰速率與葉片凈光合速率存在一定相似的變化規(guī)律，均為對(duì)照未施肥處理顯著低于施肥處理，且凈光合速率相對(duì)較高的處理，其氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率也處于一個(gè)相對(duì)較高的水平。其中，氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)為處理9>處理8>處理6>處理4>處理7>處理3>處理5>處理2>處理1，胞間CO2濃度表現(xiàn)為處理9>處理4>處理8>處理7>處理6>處理3>處理2>處理5>處理1，蒸騰速率表現(xiàn)為處理9>處理6>處理8>處理4>處理7>處理5>處理3>處理2>處理1。而葉溫下蒸汽壓虧缺則與凈光合速率存在相反的變化規(guī)律，表現(xiàn)為處理1>處理5>處理2>處理3>處理6>處理7>處理4>處理9>處理8。

2.3不同施肥方式對(duì)青薯9號(hào)生物質(zhì)量的影響

表4是不同施肥處理對(duì)青薯9號(hào)地上和地下生物質(zhì)量的影響?？傮w上所有施肥處理的總生物質(zhì)量均明顯高于空白對(duì)照，以處理8最高，分別比空白對(duì)照、農(nóng)家肥對(duì)照高47.9%、30.4%;其次為處理9，分別比空白對(duì)照、農(nóng)家肥對(duì)照高36.9%、20.7%;再次為處理7，分別比空白對(duì)照、農(nóng)家肥對(duì)照高293%、14.0%。另外，從處理3到處理7，各處理間的總生物質(zhì)量差異不明顯，但均與空白對(duì)照處理差異顯著。從不同器官的生物質(zhì)量來(lái)看，葉、莖、薯塊的生物質(zhì)量仍以處理8最高，比空白對(duì)照分別高37.1%、51.9%、59.9%，比農(nóng)家肥對(duì)照分別高173%、28.4%、51.8%;而不同處理根的生物質(zhì)量變化規(guī)律不明顯，以處理7最高，處理8次之，空白對(duì)照處理仍最低。

2.4不同施肥方式對(duì)青薯9號(hào)產(chǎn)量的影響

從表5可以看出，不同施肥方式下的馬鈴薯產(chǎn)量存在顯著性差異，較對(duì)照的增產(chǎn)幅度也各不相同。產(chǎn)量總體表現(xiàn)為處理8>處理9>處理6>處理7>處理4>處理5>處理3>處理2>處理1。其中，處理8的產(chǎn)量最高，較空白對(duì)照處理1增產(chǎn)42.21%， 較農(nóng)家肥對(duì)照處理2增產(chǎn)38.91%; 其次為處理9，產(chǎn)量較空白對(duì)照處理1增產(chǎn)35.52%，較農(nóng)家肥對(duì)照處理2增產(chǎn)32.39%;增產(chǎn)幅度最小的是處理3，較空白對(duì)照增產(chǎn)12.78%;而只施農(nóng)家肥的產(chǎn)量較空白對(duì)照產(chǎn)量差異不顯著。從馬鈴薯商品率來(lái)看，施肥處理與空白對(duì)照、農(nóng)家肥對(duì)照處理之間差異顯著，而不同施肥處理之間差異并不顯著。

2.5青薯9號(hào)的產(chǎn)量與植株生長(zhǎng)、光合指標(biāo)、生物質(zhì)量之間的相關(guān)性分析

從表6可以看出，青薯9號(hào)的產(chǎn)量與植株的株高、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率及總生物質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與葉溫下蒸汽壓虧缺呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。從植株生長(zhǎng)來(lái)看，株高與凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、總生物質(zhì)量、產(chǎn)量及商品薯率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與葉面積指數(shù)呈顯著相關(guān)關(guān)系;而莖粗除與葉面積指數(shù)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系外，與其他指標(biāo)的正負(fù)相關(guān)性均不顯著;葉面積指數(shù)與凈光合速率、胞間CO2濃度、總生物質(zhì)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與葉溫下蒸汽壓虧缺呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;SPAD值除與產(chǎn)量、總生物質(zhì)量呈顯著正相關(guān)外，與其他指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著。從植株的光合指標(biāo)來(lái)看，凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等4個(gè)指標(biāo)之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而葉溫下蒸汽壓虧缺與其他光合指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系?？傮w上馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率與植株長(zhǎng)勢(shì)、凈光合速率、總生物質(zhì)量密切相關(guān)，而與葉面積指數(shù)、莖粗的相關(guān)性相對(duì)較小。

3討論

施肥通過改善土壤環(huán)境、增加土壤肥力，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)[10-11]。而在貴州省高寒山區(qū)，施肥長(zhǎng)期以農(nóng)家肥為主，或農(nóng)家肥配施少量三元復(fù)合肥（N ∶P ∶K=15 ∶15 ∶15），且無(wú)論針對(duì)早熟、中熟還是晚熟品種，基本都采用同一施肥模式，這對(duì)充分發(fā)揮不同馬鈴薯品種的產(chǎn)量潛力具有較大的局限性。從本研究結(jié)果可以看出， 施肥均能促進(jìn)青薯9號(hào)生長(zhǎng)和光合產(chǎn)物的形成，但不同肥料配施之間存在顯著的差異。單施農(nóng)家肥馬鈴薯植株生長(zhǎng)矮小、凈光合速率低、總生物質(zhì)量偏低，與后期產(chǎn)量較低相呼應(yīng)，這可能由于農(nóng)家肥為緩釋肥，有機(jī)質(zhì)含量雖高，但有效N、P、K含量少，滿足不了生育期較長(zhǎng)的馬鈴薯的需肥要求。農(nóng)家肥配施有機(jī)肥或農(nóng)家肥配施復(fù)合肥均能有效促進(jìn)馬鈴薯長(zhǎng)高，顯著增加葉面積指數(shù)，提高凈光合速率和增加產(chǎn)量。其中，農(nóng)家肥配施總養(yǎng)分≥40% （N ∶P2O5 ∶K2O=10 ∶6 ∶24） 的興農(nóng)寶島復(fù)合肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相對(duì)較大，比空白對(duì)照增產(chǎn)32.31%，比農(nóng)家肥對(duì)照增產(chǎn)29.24%，這說(shuō)明農(nóng)家肥可通過改善土壤性能，促使作物對(duì)N、P、K的吸收，從而間接增加作物產(chǎn)量[12]。其次為農(nóng)家肥配施有機(jī)質(zhì)≥15%、有效活菌數(shù)≥0.20億個(gè)/g 的微生物菌肥，分別較空白對(duì)照、農(nóng)家肥對(duì)照增產(chǎn)26.30%、23.37%，這可能是與生物菌肥能改善作物根際微生物群，促進(jìn)化肥的利用，提高化肥利用率的特性有關(guān)[9]。為進(jìn)一步了解農(nóng)家肥、有機(jī)肥以及復(fù)合肥對(duì)青薯9號(hào)產(chǎn)量形成的影響，本研究在農(nóng)家肥配施有機(jī)肥的基礎(chǔ)上增施了復(fù)合肥，在農(nóng)家肥配施復(fù)合肥的基礎(chǔ)上增施了微生物菌肥。結(jié)果表明，微生物菌肥 （有機(jī)質(zhì)≥15%，有效活菌數(shù)≥0.20億個(gè)/g）+興農(nóng)寶島復(fù)合肥 （總養(yǎng)分≥40%，N ∶P2O5 ∶K2O=10 ∶6 ∶24）+農(nóng)家肥，這3種肥料配施對(duì)產(chǎn)量形成的效果顯著優(yōu)于其他施肥方式;整個(gè)生育期，該處理的植株長(zhǎng)勢(shì)最好，株高、葉面積指數(shù)、SPAD值凈光合速率、總生物質(zhì)量均高于其他施肥處理。究其原因，一方面可能與青薯9號(hào)的生長(zhǎng)特性有關(guān)，整個(gè)生育期較長(zhǎng)（約130 d），植株較高（正常高度在65 cm左右），枝葉生長(zhǎng)茂盛，對(duì)肥料的需求相對(duì)早熟或中熟品種較高;另一方面，馬鈴薯生長(zhǎng)前期主要靠施入的N、P、K復(fù)合肥維持生長(zhǎng)發(fā)育，后期的肥料來(lái)源主要靠微生物分解土壤或農(nóng)家肥釋放，促進(jìn)塊莖膨大從而達(dá)到增產(chǎn)的效果。

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