有機肥氮替代化肥氮對馬鈴薯光合特性的影響

譚偉軍 王 娟 黃 凱 楊榮洲 張娟寧 何萬春

（甘肅省定西市農業科學研究院，定西 743000）

馬鈴薯是世界主要糧菜兼用型作物之一[1]，特別是在甘肅省定西地區，馬鈴薯產業是經濟發展的重要支撐。但隨著馬鈴薯的集約化種植，土壤生態環境惡化嚴重阻礙了馬鈴薯產業的健康發展。研究表明[2]，合理有機-無機肥料配施，不僅能夠提高作物產量和品質，而且能夠有效地改善土壤生態環境，但有機肥氮能夠在多大比例替代化肥氮的相關研究在定西市鮮見報道。為此在定西市安定區香泉鎮進行了有機肥氮替代化肥氮的試驗，研究有機肥對馬鈴薯光合特性的影響以及有機肥氮替代化肥氮的適宜比例，以期為定西市馬鈴薯產業的健康可持續綠色發展提供指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及試驗地概況試驗所用馬鈴薯品種為隴薯10 號，由甘肅省定西市農業科學研究院提供。試驗地為黃綿土，肥力均勻，供試土壤理化性質：pH 值8.0，有機質19.5g/kg，全氮0.9g/kg，堿解氮87.3mg/kg，速效磷25.1mg/kg，速效鉀220.6mg/kg。

1.2 試驗設計試驗共設6 個處理。T1：不施肥料（CK）；T2：單施化肥氮，施氮量為純氮180kg/hm2；T3：10%有機肥氮替代10%化肥氮；T4：20%有機肥氮替代20%化肥氮；T5：30%有機肥氮替代30%化肥氮；T6：40%有機肥氮替代40%化肥氮。

氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供試有機肥為生物有機肥，由甘肅大行農業科技開發有限公司生產，化肥分別用尿素（N≥46%）、過磷酸鈣（P2O5≥12%）和氯化鉀（K2O≥24%）。各施肥處理分別扣除有機肥N、P2O5和K2O 含量后用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀補充。有機肥和氮、磷、鉀肥作基肥一次性施入。各處理重復3 次，隨機區組排列，4000 株/667m2，株距31cm，行距70cm。小區面積5.5m×10m=55m2，田間管理同大田一致。

1.3 樣品采集與處理葉綠素用便攜式葉綠素儀（SPAD-502 型號）測量，在頂葉下完全展開的第4片復葉上進行，每株植物測量3 次取平均值，每個處理測量10 株，測量時間為每天10：00。

凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導度（Gs）用便攜式光合儀（LI-6400XT 型號）在參比CO2濃度為400μL/L 和光合有效輻射為1000μmol/m2·s 的光照下，在頂葉下完全展開的第4 片復葉上測定，測定時間為8：30-10：00。

1.4 數據處理試驗數據使用Excel 2012 進行統計匯總，并使用SPSS 20 對各處理數據進行方差分析和最小顯著性檢驗（LSR 法）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯SPAD 值的影響由表1可知，隨著出苗后天數的增加，各處理SPAD 值都逐漸減小。在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5和T6 處理SPAD 值均高于T1（CK）和T2 處理，并顯著高于T1（CK）處理，但T3、T4、T5 和T6 處理之間無顯著差異。總體來看，隨著有機肥用量的增加SPAD 值逐漸增加，但在有機肥替代化肥氮比例達到30%后，再增加有機肥用量SPAD 值幾乎不再增加，說明適量地施用有機肥可以有效地促進馬鈴薯前期營養器官的生長發育和建成，為后期馬鈴薯庫容量的增加打下堅實基礎。

表1 不同處理對馬鈴薯SPAD 值的影響

2.2 不同處理對馬鈴薯凈光合速率（Pn）的影響植物進行光合作用的載體主要是葉綠素，有研究認為葉綠素的含量與植物光合速率呈正相關關系[3]。由表2 可以看出，隨著生育進程的推進，馬鈴薯凈光合速率逐漸下降；在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5 和T6 處理的Pn 均高于T1（CK）和T2 處理，并顯著高于T1（CK）處理，這和前面對葉綠素SPAD 值的分析一致。在出苗后36d，T5 和T6 處理下Pn 均顯著高于T1（CK）和T2 處理，表明合理施用有機肥能夠顯著提高馬鈴薯凈光合速率。

表2 不同處理對馬鈴薯Pn 的影響 （μmol/m2·s）

2.3 不同處理對馬鈴薯氣孔導度（Gs）的影響由表3 可以看出，T1（CK）處理氣孔導度在出苗后36d 達到最大值，為0.38mol/m2·s，而其他處理都是在出苗后23d 已經達到最大值，然后隨著生育進程的推進逐漸減小，可能是由于T1（CK）處理養分供應不足所致。在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5 和T6 處理Gs 均高于T1（CK）和T2 處理，并在23d、36d 時顯著高于T1（CK）處理。與T1（CK）相比，在出苗后23d、36d 和66d，T5 和T6 處理下Gs 均顯著升高，由此可見，施用有機肥顯著提高了馬鈴薯葉片氣孔導度，更有利于馬鈴薯光合作用的進行，從而積累更多的干物質量。

表3 不同處理對馬鈴薯Gs 的影響 （mol/m2·s）

2.4 不同處理對馬鈴薯胞間二氧化碳濃度（Ci）的影響由表4 可以看出，隨著生育進程的推進，馬鈴薯胞間二氧化碳濃度先增加后減小，在出苗后36d達到最大值，這時正是馬鈴薯塊莖形成期，說明此時二氧化碳的同化達到最大值，同時也迅速地進行著干物質的積累。分析不同處理，在出苗后23d、36d和66d，T3、T4、T5 和T6 處理的Ci 均高于T1（CK）和T2 處理，并且顯著高于T1（CK）處理。

表4 不同處理對馬鈴薯Ci 的影響 （μmol/mol）

2.5 不同處理對馬鈴薯蒸騰速率（Tr）的影響由表5 可以看出，隨著生育進程的推進，T1和T2處理馬鈴薯蒸騰速率先增加后減小，在出苗后36d 達到最大值，這和前面對馬鈴薯胞間二氧化碳濃度分析一致，說明此時正在大量吸收水分，有利于馬鈴薯塊莖的形成。分析不同處理，T3、T4、T5 和T6 處理下Tr 均高于T1（CK）和T2 處理，并且在出苗后23d 和36d 時顯著高于T1（CK）處理，在T5 時達到最大。

表5 不同處理對馬鈴薯Tr 的影響 （mmol/m2·s）

3 結論與討論

植物光合生理特性會隨著生長環境的不同而改變，已有研究表明不同的施氮量對馬鈴薯光合作用有顯著影響[4-6]。本研究表明，合理的施用有機肥可以顯著地提高馬鈴薯的SPAD、凈光合速率、氣孔導度、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率，從而提高馬鈴薯葉片光合作用，進一步提高馬鈴薯的塊莖產量。有研究表明[7-8]，有機肥的用量不是越多越好，本試驗中當有機肥氮替代化肥氮的比例達到30%時，馬鈴薯光合特性各項指標不再增加甚至減小，其原因可能是增施有機肥改變了土壤理化性狀，使土壤養分能夠有效吸收利用，從而有利于馬鈴薯的生長發育，但施用過多有機肥馬鈴薯各項數據指標都不再增加，可能是由于有機肥養分釋放緩慢，后期養分供應不足所致。

因此，施氮量為純氮180kg/hm2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有機肥氮替代化肥氮的比例為30%可以顯著提高馬鈴薯的光合作用，積累更多的干物質，為馬鈴薯塊莖產量的形成提供有力支持。