鉀肥用量對(duì)檳榔芋生理特性及產(chǎn)量的影響

邵曉偉，許 奕，余文慧，張富仙，郭勤衛(wèi)*

(1.衢州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 衢州市農(nóng)作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 衢州 324000； 2.衢州市柯城區(qū)農(nóng)業(yè)局，浙江 衢州 324000)

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鉀肥用量對(duì)檳榔芋生理特性及產(chǎn)量的影響

邵曉偉1，許 奕2，余文慧1，張富仙1，郭勤衛(wèi)1*

(1.衢州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 衢州市農(nóng)作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 衢州 324000； 2.衢州市柯城區(qū)農(nóng)業(yè)局，浙江 衢州 324000)

以檳榔芋為材料，設(shè)4個(gè)鉀肥(K2O)水平處理(0、300、600和1 050 kg·hm-2)，通過田間試驗(yàn)，研究鉀肥用量對(duì)檳榔芋生理特性及產(chǎn)量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，合理的鉀肥施用量可促進(jìn)芋植株生長，加快干物質(zhì)積累速率，提高葉綠素含量，維持可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶活性和丙二醛含量在相對(duì)合理的水平，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)完整性，從而提高產(chǎn)量。本試驗(yàn)條件下，鉀肥用量為600 kg·hm-2時(shí)，產(chǎn)量最高，分別比其他3個(gè)處理高47.9%、28.3%、14.0%，達(dá)極顯著性差異。

鉀肥用量； 檳榔芋； 生長； 生理特性； 產(chǎn)量

芋[Colocasiaesculenta(L.)Schott]是我國重要的特產(chǎn)創(chuàng)匯蔬菜，其中檳榔芋因香味濃郁、粉甜可口、營養(yǎng)豐富，深受國內(nèi)外消費(fèi)者喜愛。我國檳榔芋栽培地區(qū)主要集中在廣東、廣西、福建、湖南等地。近年來，長江中下游地區(qū)、黃淮地區(qū)已先后進(jìn)行了檳榔芋引種栽培，通過檳榔芋的北移栽培，既調(diào)整了當(dāng)?shù)厥卟水a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，又增加了農(nóng)民收入，種植面積逐年擴(kuò)大，對(duì)栽培技術(shù)尤其是合理施肥技術(shù)的要求也越來越高，但前人對(duì)芋的研究多集中在品質(zhì)性狀分析和種質(zhì)資源鑒定等方面[1-2]，因此長期以來，檳榔芋的生產(chǎn)多按傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，在生產(chǎn)上存在著盲目施肥及種植密度不合理的現(xiàn)象。鉀肥對(duì)多種作物生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)有顯著的影響[3-6]，為此，本文開展了鉀肥對(duì)檳榔芋生理特性及產(chǎn)量的影響研究，旨在完善檳榔芋北移栽培的施肥技術(shù)，提高栽培技術(shù)水平。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地及供試品種

試驗(yàn)于2016年在浙江衢州農(nóng)科院試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地位于28°57′N，118°53′E，海拔70 m，年降雨量1 500～2 300 mm，無霜期251～261 d，7—8月份易高溫干旱，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。試驗(yàn)地土壤為砂壤土，0～20 cm土壤pH值為6.48，含有機(jī)質(zhì)13.5 g·kg-1、全氮1.00 g·kg-1、有效磷24.5 mg·kg-1、速效鉀50.0 mg·kg-1。供試材料為廣東蓮花香芋，廣東蓮花香芋屬于檳榔芋魁芋類型。

1.2 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)鉀肥(K2O)水平處理，K1、K2、K3分別施用300、600、1 050 kg·hm-2，對(duì)照K0不施肥。其中基肥施20%，出苗后50、80、110 d，分別追施20%、40%、20%。播種前按磷肥240 kg·hm-2施入過磷酸鈣做基肥，氮肥450 kg·hm-2分基肥和苗后50、80、110 d追肥共4次施入，分別占總量的40%、30%、20%和10%。供試肥料為尿素(含N 46.3%)、過磷酸鈣(含P2O514%)、硫酸鉀(含K2O 52%)。挑選大小均勻一致、重量在25～75 g的種芋于3月28日種植，株距40 cm，行距130 cm，小區(qū)面積22.1 m2，隨機(jī)排列，重復(fù)3次。

1.3 測定內(nèi)容及方法

芋出苗后，于第40天開始取樣，之后每隔30 d取樣1次，共取5次。測定形態(tài)及生理生化指標(biāo)，包括株高、干率(干重/鮮重×100)、葉綠素含量(80%丙酮提取)、超氧化物岐化酶(SOD)活性(氮藍(lán)四唑法)、過氧化物酶(POD)活性(愈創(chuàng)木酚法)、丙二醛(MDA)含量(硫代巴比妥酸)和可溶性糖含量(蒽酮比色法)[7]。收獲時(shí)按小區(qū)實(shí)測產(chǎn)量記產(chǎn)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鉀肥施用量對(duì)芋生長的影響

2.1.1 株高

株高是反映植株生長勢強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，合理的生長勢有利于不同時(shí)期養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)積累，對(duì)芋的產(chǎn)量和品質(zhì)有著重要影響。由圖1可看出，各處理幼苗期株高差異不大，苗后40～100 d株高增長迅速，各處理與對(duì)照差異顯著，K1、K2和K3的株高顯著高于K0，且隨著施肥量的增加，株高越高。但芋生長后期(100 d)應(yīng)避免植株生長過旺和繼續(xù)發(fā)生新葉，否則不利于養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)積累，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。由此可見，鉀肥的施用對(duì)芋植株的長勢有著顯著的影響，合理的施用量能維持植株的正常生長，但施用量過多植株易徒長，不利于養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)，且造成肥料的浪費(fèi)。

2.1.2 干率

圖2給出了不同鉀肥處理下芋葉片干物質(zhì)積累速率的增長動(dòng)態(tài)，從圖中可以看出，整個(gè)生長季節(jié)基本呈先增加后降再增加的一個(gè)趨勢，苗后100 d干率有所下降，主要是因?yàn)?月下旬高溫干旱導(dǎo)致葉片干物質(zhì)積累較少所致。不同鉀肥施用量對(duì)葉片干率影響顯著，K2干率在整個(gè)生長期內(nèi)均為最高(苗后40 d除外)，K1次之，生長后期(100 d)K3干率低于對(duì)照K0，由此可見，合理的施肥量能促進(jìn)芋的干物質(zhì)積累速率，而施肥過量反而會(huì)產(chǎn)生抑制作用，影響芋的生長。

圖2 不同鉀肥施用量對(duì)芋干率的影響

2.2 不同鉀肥施用量對(duì)芋生理特性的影響

2.2.1 葉綠素含量

葉綠素是植物體內(nèi)主要的光合色素，在一定范圍內(nèi)，光合能力隨葉綠素含量的增加而增大。由圖3可知，芋幼苗期葉片葉綠素含量較低，各處理間差異不大，但隨著芋的生長，各處理間差異逐漸顯現(xiàn)出來，苗后70 d，K2的葉片葉綠素含量分別比K1、K3、K0高3.1%、9.8%、52.5%，苗后100 d，K2處理分別比K3、K0高11.8%、19.7%，K1處理雖然高于K2處理，但芋膨大后期(苗后130～160 d)K1處理葉片衰老較嚴(yán)重，造成葉片葉綠素含量下降迅速，而K2處理葉片衰老較輕，植株仍具有一定的同化能力。

圖3 不同鉀肥施用量對(duì)芋葉片葉綠素含量的影響

2.2.2 可溶性糖含量

可溶性糖是一種重要的滲透調(diào)節(jié)劑，在滲透脅迫中，植物體內(nèi)可溶性糖含量的變化在一定程度上能反映其對(duì)不良環(huán)境的適應(yīng)能力。同時(shí)在作物的碳素營養(yǎng)中，可溶性糖也是主要的營養(yǎng)物質(zhì)，為作物的各種合成過程和生命活動(dòng)提供能量。由圖4可以看出，苗后40 d和70 d，K0的可溶性糖含量分別比K1、K2、K3高18.0%、19.2%、22.8%和20.9%、12.8%、21.1%，達(dá)到極顯著差異，因?yàn)镵0處理不施鉀肥，植株通過積累較多的可溶性糖來緩解缺肥造成的脅迫。由圖中同時(shí)可以看出，苗后40 d開始，可溶性糖含量總體呈先增加后降低的趨勢，這是因?yàn)殡S著葉片光合能力的不斷增強(qiáng)，光合產(chǎn)物大量增加，作為中間產(chǎn)物的可溶性糖含量也相應(yīng)增加，到芋膨大期(苗后100 d收獲)，葉片不斷衰老，光合能力下降，而光合產(chǎn)物仍在大量運(yùn)往生長中心芋根莖，因而葉片可溶性糖含量急劇下降。

不同字母分別表示在0.05水平上差異顯著，圖5同圖4 不同鉀肥施用量對(duì)芋可溶性糖含量的影響

2.2.3 SOD、POD活性和MDA含量

植物在逆境中產(chǎn)生自由基，導(dǎo)致過氧化作用加強(qiáng)，造成膜脂破壞和植物傷害。施肥過量或不足都會(huì)導(dǎo)致芋葉片細(xì)胞膜受損，自身防御機(jī)制觸發(fā)，致使SOD、POD活性和MDA含量出現(xiàn)不同程度的上升。由圖5可以看出，苗后40 d，SOD、POD活性和MDA含量均未達(dá)到顯著性差異。隨著生育期的進(jìn)行，苗后70 d，K1、K3、K0的SOD活性分別比K2高20.8%、23.3%、21.1%，均達(dá)到極顯著性差異；苗后100 d，正值7、8月份高溫干旱等逆境脅迫較重，SOD活性普遍升高，各處理間差異不顯著；苗后130 d，K2的SOD活性較其他3個(gè)處理依然處于一個(gè)相對(duì)較低的水平，且差異顯著；苗后160 d，隨著植株的不斷生長，酶的活力不斷降低，SOD活性逐漸下降。POD在植物體內(nèi)主要有兩方面的作用，一方面在植物的生長、發(fā)育過程中起作用，另一方面與植物的抗逆性有關(guān)，是植物保護(hù)酶系的重要保護(hù)酶之一。苗后70～130 d，K0的POD活性都顯著高于施肥處理，說明肥料可以降低芋葉片POD的活性，相對(duì)應(yīng)的，不施肥處理對(duì)芋葉片的逆境脅迫更大，因而其POD活性較高。MDA是膜質(zhì)氧化的產(chǎn)物，通常可以用MDA的含量衡量細(xì)胞膜的氧化程度和植物對(duì)逆境反應(yīng)的強(qiáng)弱。從圖中可以看出，整個(gè)生育期內(nèi)，K2的MDA含量始終最低，說明K2的施肥量適宜芋植株的生長，葉片細(xì)胞膜受損較小；隨著生育期的進(jìn)行，苗后160 d，葉片不斷衰老，植物保護(hù)酶活力不斷降低，膜損傷的程度不斷升高，反映在生理指標(biāo)上就是MDA含量不斷增高，剛好與SOD活性相對(duì)應(yīng)。

圖5 苗后不同天數(shù)不同鉀肥施用量對(duì)芋SOD，POD活性和MDA含量的影響

2.3 不同鉀肥施用量對(duì)芋產(chǎn)量的影響

由表1可知，與對(duì)照K0相比，施肥處理后產(chǎn)量均有不同程度增加，且差異顯著。其中，K2處理產(chǎn)量最高，分別比K1，K3，K0高28.3%、14.0%、47.9%，均達(dá)極顯著水平。說明合理的鉀肥施用量可以促進(jìn)芋的高產(chǎn)，施肥過少，肥力不足從而限制芋的產(chǎn)量，施肥過多也會(huì)造成減產(chǎn)，且成本高，效益低。

表1 不同鉀肥施用量對(duì)芋產(chǎn)量的影響

3 小結(jié)與討論

植株生長量是反映植株長勢強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，在植物所需的營養(yǎng)元素中，鉀是重要的肥力因子[8-10]，劉冬碧等[11]研究認(rèn)為，油菜缺鉀植株生育進(jìn)程縮短，易早衰，施鉀處理后植株鉀素供應(yīng)充足，保證了光合產(chǎn)物的形成和運(yùn)輸，防止早衰，對(duì)油菜高產(chǎn)具有重要作用。在氮磷肥基礎(chǔ)上增施鉀肥，油菜生長發(fā)育健壯，能形成較多的莖稈與分枝，以促進(jìn)油菜高產(chǎn)支架的構(gòu)建[12-13]。本研究結(jié)果表明，芋植株生長量隨著鉀肥用量的增加而增加，5月中旬至7月中下旬是葉片生長最快的時(shí)期，7月中下旬株高和葉面積達(dá)最大值，以后逐漸降低，但要獲得芋的高產(chǎn)，其植株必須在生長盛期具備較大的葉面積，芋植株7～8葉位到10～12葉位的葉同化量最大，12～14片以上的葉同化量顯著下降。因此，如何延緩第7～14片葉的衰老速度還有待于進(jìn)一步研究。

光合色素是光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉綠素和類胡蘿卜素含量的高低在一定程度上能夠反映植株的生長狀況和葉片的光合能力，鉀能促進(jìn)葉綠素的合成和穩(wěn)定，調(diào)節(jié)氣孔開閉，控制二氧化碳和水分的進(jìn)出，提高光合磷酸化效率，使單位重量葉綠體產(chǎn)生的三磷酸腺苷增多，從而能更好的利用光能增強(qiáng)光合作用[14-15]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鉀肥施用量不同，芋植株葉片的葉綠素含量存在顯著差異，導(dǎo)致不同處理植株長勢和產(chǎn)量差異，氮、磷、鉀施用量適宜，配比合理，則葉面積較大，葉片葉綠素含量較高，光合作用較強(qiáng)，高光效持續(xù)期長，有利于干物質(zhì)積累和高產(chǎn)形成，這與宋春鳳[8]的研究結(jié)果基本一致。

植物在正常條件下，體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和防御系統(tǒng)的清除能達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，逆境脅迫下，植物體內(nèi)活性氧代謝失調(diào)，膜結(jié)構(gòu)被破壞，SOD、POD等是膜保護(hù)系統(tǒng)的主要酶類，能清除自由基，維護(hù)膜系統(tǒng)的完整性，以減輕不良環(huán)境對(duì)植物的傷害。一般認(rèn)為，MDA在植物體內(nèi)積累是活性氧毒害的表現(xiàn)，其含量高低是判斷膜脂過氧化程度的重要指標(biāo)[16-17]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，合理的氮、磷、鉀配比施肥量，使SOD活性、MDA含量維持在一個(gè)相對(duì)較低的值，此時(shí)，細(xì)胞內(nèi)活性氧含量較低，膜脂破壞程度較輕，保護(hù)細(xì)胞膜的完整性。此外，施肥可以降低POD活性，這與周錄英等[16]在花生上的研究結(jié)果有差異，可能是由于不同作物所致。

檳榔芋北移栽培主要是將檳榔芋從緯度較低的華南沿海地區(qū)向緯度較高的長江中下游及以北地區(qū)引種栽培，北移過程中，引種來源地和目的地的氣候差異，尤其是生長期間的氣候條件差異應(yīng)重點(diǎn)考慮，檳榔芋的生育期較長，所以種芋2月下旬應(yīng)在溫室內(nèi)催芽，待3月下旬芽長2 cm左右時(shí)，挑選大小均勻一致的種芋種植，做到適當(dāng)早播，同時(shí)加強(qiáng)肥水管理，以獲得高產(chǎn)，在本試驗(yàn)條件下，鉀肥(K2O)的合理施用量為600 kg·hm-2時(shí)，芋的產(chǎn)量最高。

[1] 黃新芳，彭靜，柯衛(wèi)東，等. 206份芋種質(zhì)資源品質(zhì)性狀分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2014，15(3)：519-525.

[2] 黃新芳，柯衛(wèi)東，劉義滿，等. 芋優(yōu)異種質(zhì)資源鑒定評(píng)價(jià)研究[J]. 長江蔬菜，2013(18)：85-91.

[3] 宋春鳳，徐坤. 氮鉀配施對(duì)芋頭產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2004，10(2)：167-170.

[4] 秦魚生，涂仕華，馮文強(qiáng)，等. 不同鉀肥品種及用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，23(6)：1950-1954.

[5] 張濤，閔炬，施衛(wèi)明，等. 不同磷鉀肥配比對(duì)大棚蔬菜養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，24(5)：668-673.

[6] 郭熙盛，吳禮樹，朱宏斌，等. 不同鉀肥品種和用量對(duì)花椰菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2007，13(3)：464-470.

[7] 趙世杰，劉華山，董新純. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，1998.

[8] 宋春鳳. 氮磷鉀對(duì)芋生長發(fā)育及生理特性的影響[D]. 泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[9] 吳國喜. 鉀肥對(duì)大棚番茄品質(zhì)影響及主要相關(guān)機(jī)理的研究[D]. 合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[10] BUWALDA J G, SMITH G S. Influences of anions on the potassium status and productivity of kiwifruit vine[J]. Plant Soil，1991，133：209-218.

[11] 劉冬碧，陳防，魯劍巍，等. 油菜干物質(zhì)積累和養(yǎng)分鉀、磷、硫吸收特點(diǎn)及施鉀的影響[J]. 中國油料作物學(xué)報(bào)，2001，23(2)：48-52.

[12] 鄒娟，魯劍巍，劉銳林，等. 4個(gè)雙低甘藍(lán)型油菜品種干物質(zhì)積累及養(yǎng)分吸收動(dòng)態(tài)[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，27(2)：229-234.

[13] 李銀水，魯劍巍，廖星，等. 鉀肥用量對(duì)油菜產(chǎn)量及鉀素利用效率的影響[J]. 中國油料作物學(xué)報(bào)，2011，33(2)：152-156.

[14] 張銘. 鉀肥不同施用量對(duì)玉米主要生理、生化指標(biāo)的影響研究[D]. 長春：吉林大學(xué)，2009.

[15] 薛楊，景元書，譚孟祥. 鉀肥對(duì)晚稻葉片生理特性及產(chǎn)量的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28(6)：901-909.

[16] 周錄英，李向東，湯笑，等. 氮、磷、鉀肥不同用量對(duì)花生生理特性及產(chǎn)量品質(zhì)的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2007，18(11)：2468-2474.

[17] ROSEN G M, RAUCKMAN E J. Spin trapping of superoxide and hydroxyl radicals[J]. Methods in Enzymology，1984，105：198-209.

(責(zé)任編輯：張瑞麟)

2017-02-28

衢州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院中心實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)(2014Y022)；衢州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015Y023，2015Y024)

邵曉偉(1987—)，男，山西運(yùn)城人，農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)作物良種選育與技術(shù)推廣工作，E-mail: driever@163.com。

郭勤衛(wèi)，E-mail:604254773@qq.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170720

S667

A

0528-9017(2017)07-1157-04

文獻(xiàn)著錄格式：邵曉偉，許奕，余文慧，等. 鉀肥用量對(duì)檳榔芋生理特性及產(chǎn)量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(7)：1157-1160，1165.