營養元素配施對隴薯5號馬鈴薯光合生理特性及品質的影響

羅愛花，陸立銀，謝奎忠，柳永強，孫小花

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

關鍵詞：營養元素；馬鈴薯；隴薯5號；產量；品質

中圖分類號：S532 文獻標志碼：A 文章編號：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、飼料和工業原料，用途十分廣泛，其營養價值和經濟效益為世人公認 [1 ]。在馬鈴薯生長發育過程中，干物質累積與營養水平密切相關[2 ]，合理的栽培技術措施可提高馬鈴薯塊莖產量。不同品系馬鈴薯的光合速率反映了馬鈴薯光合作用的強弱[3 ]，光合速率越高或生育期越長，葉面積系數就越大、植株生長越旺盛[4 ]，生物產量和塊莖產量越高。研究馬鈴薯的光合速率與其植物學性狀、經濟性狀的關系和不同品系馬鈴薯的光合速率之間的差異，對選育高產優質的馬鈴薯新品種有一定的指導意義[5 ]。中國盡管是世界馬鈴薯種植和產量大國，但單產水平只達到新西蘭、美國和荷蘭等國家單產水平的1/3左右，具有很高的上升空間。我們研究了不同營養元素組合對馬鈴薯品種隴薯5號植株光合性能、農藝經濟性狀以及產量和品質的影響，旨在為指導該品種的高產優質栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在甘肅省渭源縣會川鎮哈地窩村生卜灘社。當地海拔 2 352 m，北緯 35° 04′ 90"，東經 104° 01′ 989"。年降水量在 500 mm 左右，屬旱作雨養農業區。土壤為黑麻土，耕層土壤含有機質 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 試驗材料

供試馬鈴薯品種為隴薯5號，常規種，由甘肅省農業科學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Fe 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%），均由云南云天化國際化工股份有限公司提供。

1.3 試驗方法

試驗共設5個處理，分別為F1，單施N（尿素150.0 kg/hm2）；F2，單施P（普通過磷酸鈣120.0 kg/hm2）；F3（CK），NP配施（尿素150.0 kg/hm2、普通過磷酸鈣120.0 kg/hm2）；F4，NPK配施（尿素150.0 kg/hm2、普通過磷酸鈣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）。試驗隨機排列，3次重復，共計15個小區，小區面積20 m2。于2009年4月18日播種，每小區種植5行，行長6.67 m，行距60 cm，株距33.3 cm，每行種20株。周圍設保護行。田間管理同當地大田。

1.3 測定項目

1.3.1 光合參數的測定 在馬鈴薯現蕾期、初花期、中花期、盛花期、淀粉累積期分別測定葉片光合速率[Pn，CO2 μmol/（m2·s）]、氣孔導度[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）]等參數和葉綠素相對含量（SPAD值）。

1.3.2 產量測定 收獲前分小區選擇生長正常的植株20～30株，挖出薯塊稱重，求其平均值。并記錄腐爛薯、大中薯、小薯、商品薯的數量和重量。

1.3.3 品質測定 成熟后按小區收獲馬鈴薯鮮樣，室內測定隴薯5號馬鈴薯干物質含量、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6.25得出結果。維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定；淀粉采用酸水解法測定，可溶性糖采用3，5-二硝基水楊酸分光光度法測定。

1.3.4 土壤養分測定 采用常規方法測定土壤樣品的pH、有機質、有效氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳等養分。

1.3.5 數據處理 采用SPSS 21.0 和Office 2010 對數據進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同營養元素配施對馬鈴薯隴薯5號葉片光合生理參數的影響

生育時期不同，不同處理隴薯5號葉片光合生理參數表現各不相同。由表1可知，與處理F3（CK）相比，現蕾期隴薯5號葉片的Pn、Ci、WUE處理間差異均達顯著或極顯著水平。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號葉片光合參數差異均不顯著。隴薯5號葉片的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 不同營養元素配施隴薯5號葉片葉綠素含量的變化

對不同處理的隴薯5號各生育時期葉片葉綠素含量進行多重比較分析（表2）可知，現蕾期處理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；其他時期各處理間葉片葉綠素含量變化無一致性表現。但整個生育期處理F5葉片持續維持相對較高的葉綠素含量，說明大中微量元素配施能夠保證隴薯5號生育期生長所需養分，因而葉片葉綠素含量較高，葉色濃綠。

2.3 不同營養元素配施對隴薯5號產量的影響

任何田間栽培措施最終目標都是為了實現作物產量的提升和品質的改善。該試驗中，不同營養元素配施處理對隴薯5號塊莖鮮薯產量和品質產生的影響存在差異 （表3）。與處理F3（CK）相比發現，就群體塊莖產量而言，處理F1、處理F2塊莖產量明顯低于對照，而處理F4、處理F5隴薯5號鮮薯塊莖產量明顯增加，分別增加了472.5 kg/hm2和2 557.5 kg/hm2，增產2.07%、11.18%。

2.4 不同營養元素配施對隴薯5號塊莖品質的影響

養分管理直接影響作物產量和品質。經對收獲后鮮薯進行品質化驗（表4）可知，相對于對照，處理F3（CK），處理F4、處理F5均有利于馬鈴薯干物質、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優化。處理F5馬鈴薯塊莖各品質指標相對偏高，說明養分均衡施用可實現馬鈴薯穩產、優質。此外，通過比較發現，各處理的還原糖含量遠高于一般測定值，這可能與在送檢之前馬鈴薯樣品已經遭受了逆境的傷害，尤其是低溫傷害有關。

3 小結與討論

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

光合作用是葉綠素利用二氧化碳和水把光能轉變成化學能的過程，所以在一定的范圍內，植株葉片的葉綠素含量和葉片氮素營養、葉片顏色、產量、品質存在著密切關系。葉綠素含量低，導致光能吸收不足，使光反應速率降低；氣孔相對開放度較低，導致CO2固定速率降低。葉片顏色變化可評價作物氮營養狀況。研究表明，葉綠素SPAD值與作物全氮、施氮量及產量之間均有較好的相關性[6 ]。葉綠素含量能直接反應植物生長狀況的優劣[7 ]。

現蕾期是馬鈴薯水分敏感期，處理間SPAD值差異顯著或極顯著。整個生育期NPK+微量元素處理的隴薯5號葉片持續維持相對較高的葉綠素含量，說明大中微量元素配施能夠保證隴薯5號生育期生長所需各種養分，其它生育時期處理間葉片葉綠素含量變化無一致性表現。

馬鈴薯是富含Vc的糧食作物，故Vc是衡量馬鈴薯營養品質的重要指標。本試驗表明，NP與K配施有利于馬鈴薯干物質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優化。

參考文獻：

[1] 段義字，蒲玉宏. 旱地坑種馬鈴薯栽培技術方案優化決策分析[J]. 干旱地區農業研究，1999（3）：18-23.

[2] 高聚林，劉克禮，盛晉華，等. 馬鈴薯旱作栽培干物質積累與分配[J]. 中國馬鈴薯，2004，18（1）：9-15.

[3] 許大全. 光合速率、光合速率與作物產量[J]. 生物學通報，1999，34（8）：8-10.

[4] 何二良. 早熟馬鈴薯植株性狀與單株塊莖產量的灰色關聯度分析[J]. 中國馬鈴薯，2002（1）：41-42.

[5] 田 豐，張永成. 馬鈴薯光合速率與產量相關性研究[J]. 種子，2004，23（6）：30-31.

[6] 徐照麗，李天福. SPAD-502葉綠素儀在烤煙生產中的應用研究[J]. 貴州農業科學，2006（4）：23-24.

[7] 王文麗，李 娟，趙 旭. 3種生物有機肥對馬鈴薯生長發育和品質的影響[J]. 甘肅農業科技，2014（9）：8-10.

（本文責編：楊 杰）