減施葉面肥對山藥產量品質及生理特征的影響

陳香伊，寇天樂，叢孟菲，胡 洋，孫 霞,2，賈宏濤,2

(1.新疆農業大學 資源與環境學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆土壤與植物生態過程重點實驗室，新疆 烏魯木齊830052)

隨著農產品需求量的增加，肥料不合理施用等現象日益增多[1]。施肥不合理不僅會造成生產成本增加、作物產量、品質等降低，還會造成資源浪費與環境污染，是我國農業發展的瓶頸之一[2-6]。有研究表明，不合理施肥也會對作物的產量和品質產生不利影響[7]。近年來，葉面肥已經普遍應用于田間管理當中，而與根部施肥相比，葉面肥具有疏松土壤、養分吸收快、肥效好等特點[8-10]。其次，葉面肥還具有養分利用率高、肥料用量少、對環境污染小、施用方法簡單等優點[11-14]。施用葉面肥能夠給作物后期生長提供必要的營養，起到提高產量和品質的作用，效果較為明顯[15]。噴施磷酸二氫鉀具有顯著增產以及提高品質等作用[16-17]，對化肥進行減量并增施磷酸二氫鉀葉面肥使山核桃的產量和品質均有提高[18]，噴施磷酸二氫鉀也可以顯著提高芒果實品質[19]。還有研究表明，噴施磷酸二氫鉀可以提高番茄葉片的光合作用和葉綠素含量[20]。在小麥的全生育期噴施磷酸二氫鉀可以提高其產量[21]，適當噴施磷酸二氫鉀還可以增強光合作用從而幫助山藥根莖的生長[22]。但是，當噴施葉面肥過量，植物的生長發育也會受到抑制，造成產量降低等問題。如噴施過量磷酸二氫鉀會抑制馬鈴薯的產量[23]，噴施磷酸二氫鉀濃度過高會對草莓葉片造成傷害[24]。綜上所述，雖然葉面肥已經逐漸成為農業生產中重要的施肥措施[25]。但是，不合理使用葉面肥也會導致資源浪費和減產。

山藥為薯蕷科薯蕷屬（DioscoreaoppositifoliaL.）作物，是一年生或多年生纏繞性藤本植物[26]。它的塊莖富含多糖、維生素、氨基酸、礦物質以及具生物活性的營養元素。隨著市場需求量的劇增，在20世紀90年代后期山藥的集中種植面積迅速擴充至5萬hm2，并且每年仍有增長，是重要的農業經濟作物[27-28]。但是，山藥種植存在肥料資源浪費較為嚴重等諸多問題[29]。在我國的西北地區山藥種植總體以傳統栽培為主，一些山藥主要栽培區在肥料使用上已經出現過量問題，進一步導致了山藥品質和產量出現下降問題[30]。目前的研究主要集中在化肥施用對山藥產量和品質的影響，如合理的氮磷鉀配比能夠增加山藥產量，而過量會導致山藥產量和品質下降[31]。但是，葉面噴施葉面肥對山藥產量和生理特征的影響未見研究。因此，研究我國西北地區葉面肥的減施量對作物的增產、增效和可持續發展尤為重要。本研究選擇新疆山藥主要種植基地五家渠為研究區域，選擇當地主栽山藥品種‘日本白’為研究對象，布設田間試驗。研究區位于新疆五家渠市（87°17” 42″~87°43” 15″E，43°59” 25″~44°39” 00″N），地處博格達峰北麓、準噶爾盆地南緣，與烏魯木齊市、昌吉市相連[32]，屬于溫帶大陸性氣候，年均氣溫為6～7℃，最高氣溫40～42℃，無霜期158 d，日照2 800～3 000 h，日照率為60%～70%，年平均降水量約為190 mm，年蒸發量約為2 000 mm[33]。以常規噴施葉面肥磷酸二氫鉀作為對照，在原有滴灌施肥基礎上分別減量噴施，監測在不同葉面肥噴施量下，山藥產量品質和生理特征的變化，以此來確定山藥的最佳磷酸二氫鉀噴施量，可為新疆山藥種植過程中的噴施葉面肥管理，節本增效等方面提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

2021年，在五家渠市共青團農場四連山藥種植區進行田間試驗。通過前期調研確定山藥磷酸氫二鉀常規噴施量（0.18 g·m-2），選擇采用隨機區組設計的方法，在原有施肥基礎上（每畝施用2 000 kg農家肥、90 kg復合肥），在山藥甩蔓發棵期，以常規大田山藥的噴施量（噴施磷酸二氫鉀0.18 g·m-2）為對照CK、設置K2（噴施0.12 g·m-2）、K1（噴施0.06 g·m-2）、K0（不噴施）共4個處理。每個處理布設3個小區，共12個小區（每小區面積24 m2）。

1.2 樣品采集

在收獲期，采用5點取樣法來采集各小區內0~20 cm的表層土樣。帶回實驗室將土壤樣品平鋪于白紙上陰干，過1 mm篩測定土壤pH、堿解氮、有效磷、速效鉀，過0.25mm篩測定土壤有機碳含量。在收獲期前，使用光合儀（CRIAS-2，美國PP-systems）測定山藥的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、細胞間隙CO2濃度[34]。在收獲期時，采集整株山藥36株，帶回實驗室洗凈，晾干水分后稱山藥鮮質量，烘干后研磨測其丙二醛、可溶性蛋白，以及氮、磷和鉀的含量。以上指標可直接或間接反映出山藥的產量品質以及生理特性[35]。

1.3 測定方法

土壤pH以水土比2.5∶1浸提后使用pH儀（Mettler Toledo FE28-Standard）測定，土壤全氮使用凱氏定氮法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，土壤堿解氮采用堿解擴散法測定，土壤有效磷含量使用分光光度計（Shimadzu UV-1780）進行比色測定，土壤速效鉀和全鉀使用火焰光度計（上海精科6400A）測定[36-37]。

山藥氮、磷、鉀含量使用H2SO4-H2O2消解，分別使用奈氏比色法、鉬酸銨比色法、火焰光度法測定；SPAD值使用SPAD-502測定；葉片凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率、細胞間隙CO2濃度使用光合儀（PPsystem CRIAS-2）測定；葉片丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定；可溶性蛋白采用考馬斯亮藍G-250比色法測定[38-39]。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2010對數據進行統計整理、SPSS 26.0對數據進行單因素方差分析，使用Origin 2018對土壤基礎化學性質、山藥品質進行柱狀圖的繪制。

2 結果與分析

2.1 減施葉面肥對土壤理化性質的影響

從表1可以看出，隨著葉面肥噴施量的減少，土壤田間持水量、飽和持水量、容重、有效磷逐漸降低，土壤含水率、速效鉀逐漸增加，土壤有機質含量先增加后降低，但均未達到顯著水平。

表1 不同噴施量對土壤理化性質的影響

2.2 減施葉面肥對山藥產量和養分的影響

由圖1可知，隨著葉面肥減施量的增加，K2、K1處理對山藥的產量沒有顯著影響，但不噴施葉面肥的K0處理使山藥的產量顯著降低了10.80%。

圖1 減施葉面肥對山藥產量的影響

由圖2可知，隨著葉面肥減施量的增加，對山藥的氮、磷、鉀無顯著影響。其中，山藥氮含量在1.50~1.57 g·kg-1之間，山藥磷含量在0.50~0.53 g·kg-1之間，山藥鉀含量在15.23~15.63 g·kg-1之間。

圖2 減施葉面肥對山藥養分含量的影響

2.3 減施葉面肥對山藥品質的影響

由圖3可知，隨著葉面肥減施量的增加，SPAD值先增加后降低，可溶性蛋白含量先增加后降低，丙二醛含量先降低后增加。減施葉面肥對SPAD值無顯著影響。與CK相比，K2和K1處理對山藥的可溶性蛋白含量無顯著影響，但K0處理顯著降低了山藥的可溶性蛋白含量，降低了7.50%。與CK相比，K2、K1處理對山藥丙二醛含量無顯著影響，但是K2處理丙二醛的含量降低了7.69%，噴施濃度為0.06g·m-2(K1)降低了1.65%，而K0處理丙二醛的含量增加了9.89%。

圖3 減施葉面肥對山藥品質的影響

2.4 減施葉面肥對山藥生理特征的影響

由圖4可知，減施葉面肥對山藥葉片氣孔導度和胞間CO2濃度無顯著影響。K2處理對凈光合速率和蒸騰速率無顯著影響；而K1和K0處理使光合速率顯著降低分別降低了8.30%、8.51%；K1和K0處理使蒸騰速率顯著降低，分別降低了12.14%、12.40%。

圖4 減施葉面肥對山藥光合生理特征的的影響

3 討論與結論

在山藥生長發育過程中，磷肥和鉀肥是其所需的重要元素，鉀肥可以促進作物體內酶的活化并增強其光合效率[40]，磷肥可以促進蛋白質的合成[41]，而磷酸二氫鉀既能有效地提供磷肥的同時又提供了大量的鉀肥[42]。磷酸二氫鉀養分含量高、易被作物吸收利用，適合在多種作物上施用[43]。但是不同種類的作物對所需要的磷酸二氫鉀的噴施量不同，噴施過多反而會灼傷作物的葉片，導致葉片發黃、干枯等[44-45]。因此，研究減施葉面肥對山藥產量和生理特征的影響，找到最適宜的噴施濃度對山藥產量品質和減少肥料浪費等方面尤為重要。

3.1 減施葉面肥對山藥產量的影響

石永春等[46]研究發現葉，面噴施磷酸二氫鉀可以提高煙草葉片產量。噴施葉面肥可以為植株的生長提供養分，經葉面肥噴灑的山藥產量可明顯提升[47]，噴施0.075 g·m-2磷酸二氫鉀可以顯著提高獼猴桃的產量和品質[48]，噴施磷酸二氫鉀可以使水稻增產2.73%[49]。本研究結果與此一致，不噴施葉面肥使山藥產量顯著降低10.8%。本研究結果還發現，與噴施濃度為0.18 g·m-2的葉面肥相比，噴施濃度為0.12 g·m-2的磷酸二氫鉀對山藥產量無顯著影響，因此可降低濃度至0.12 g·m-2進行噴施，這與前人研究結果一致。例如，趙海蓓等[50]研究發現，結合生產成本問題在適宜時期對玉米噴施化肥濃度0.17 g·m-2的處理優于噴施濃度0.34 g·m-2。因此，筆者認為可以通過降低噴施葉面肥濃度至0.12 g·m-2來維持山藥的產量。

3.2 減施葉面肥對山藥生理特征的影響

大量研究表明，磷酸二氫鉀能顯著提高作物的生理特征[51]，葉面肥可以提高玉米的葉綠素含量和光合速率[52]，但是不同噴施量對山藥生理特征的影響是存在差異的。本研究發現，噴施0.12 g·m-2濃度的葉面肥對凈光合速率和蒸騰速率沒有顯著影響，但噴施0.06 g·m-2濃度的葉面肥和不噴施葉面肥顯著降低了凈光合速率和蒸騰速率。有研究發現，磷酸二氫鉀的濃度由0.6%減少至0.5%可以使甘薯的SPAD值增加，從而提高植株光合性能[53]。還有研究表明，噴施化肥可以延緩葉片衰老期葉綠素和可溶性蛋白含量的下降速度[54]，SPAD值能夠間接反映山藥葉片葉綠素的含量，本研究發現減施葉面肥對SPAD值無顯著影響，但噴施0.12g·m-2濃度葉面肥使SPAD值增加了12.92%，而不噴施顯著降低了可溶性蛋白含量，顯著增加了丙二醛含量。因此，筆者認為可以通過降低噴施葉面肥濃度至0.12g·m-2來維持山藥的生理特征。

葉面肥已經廣泛應用于田間管理當中，未來也將是開發與應用過程中的研究熱點。因此，在山藥的產量和生理特征滿足需求的條件下，適當降低葉面肥噴施濃度可以減少肥料的浪費，綜合考慮噴施濃度為0.12 g·m-2效果最佳，可為新疆北疆山藥種植過程中的噴施葉面肥管理，節本增效等方面提供數據支持。

3.3 結論

（1）與葉面肥常規噴施量0.18 g·m-2相比，減施和不噴施葉面肥對土壤特性和山藥養分含量無顯著性影響，且噴施0.06～0.12 g·m-2葉面肥對山藥的產量也無顯著影響，但噴施濃度0.12 g·m-2的葉面肥使產量有所提高，不噴施會顯著降低產量。

（2）噴施0.06～0.12 g·m-2葉面肥對山藥可溶性蛋白和丙二醛含量無顯著影響，噴施0.12 g·m-2的葉面肥提高了山藥的可溶性蛋白含量、降低了山藥的丙二醛含量。但不噴施顯著降低了可溶性蛋白含量，顯著增加了丙二醛含量。

（3）減施和不噴施葉面肥對山藥葉片SPAD值無顯著影響，噴施0.06～0.18 g·m-2葉面肥對山藥葉片氣孔導度和胞間CO2濃度無顯著影響。噴施0.12 g·m-2的葉面肥對凈光合速率和蒸騰速率無顯著影響，但噴施濃度為0.12 g·m-2的處理提高了凈光合速率，噴施0.06 g·m-2葉面肥和不噴施顯著降低了凈光合速率和蒸騰速率。

（4）綜合考慮，噴施濃度為0.12 g·m-2的葉面肥效果最佳。