氮磷钾配施对马铃薯净光合速率的影响研究

黄 科 ，刘明月 ，何长征 ，宋 勇 ，熊兴耀

（1.作物种质创新与资源利用国家重点实验室培育基地，湖南 长沙 410128；2.湖南农业大学园艺园林学院，湖南 长沙 410128；3.湖南省马铃薯工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

合理施肥是提高马铃薯产量的有效措施，尤其是氮磷钾三要素的合理施用对马铃薯的植株生长发育和产量品质的形成有着直接的影响。湖南冬作马铃薯生产期间面临着低温、弱光等逆境，对马铃薯光合作用效率和产量形成有着极明显的障碍。弄清氮磷钾三要素对马铃薯光合作用效率的影响规律，对开展冬闲田马铃薯的科学施肥具有重要意义。笔者采用“3414”设计方案[1]，通过分析冬闲田马铃薯在不同肥料水平下马铃薯光合作用效率特征，以期弄清冬闲田马铃薯光合作用及产量形成对氮磷钾需要的规律，为指导冬闲田马铃薯施肥提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试肥料：氮肥（尿素，含N 46%）；磷肥（钙镁磷肥，含P2O512%）；钾肥（硫酸钾，含K2O 50%）。

供试品种：早熟马铃薯品种费乌瑞它。

1.2 方法

1.2.1 试验地点与时间 试验地点为中国农业科学院土壤肥料研究所祁阳红壤试验站，农业部马铃薯产业技术体系常德试验站试验基地，湖南农业大学教学基地。前作均为水稻。试验时间为2010年1月8日至5月15日。

1.2.2 试验设计 试验采用“3414”方案设计，各肥料因子水平见表1，各处理施肥量实施方案见表2。0水平指不施肥，2水平指当地最佳施肥量，1水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5（该水平为过量施肥水平）。设计的 2水平为：氮（N）12 kg/667m2、磷（P2O5）6 kg/667m2、钾（K2O）26 kg/667m2。设一次重复。顺序排列，小区面积为30 m2（1.2 m×25 m）。试验区四周设保护行，采用大垄双行地膜覆盖种植，垄宽80 cm，垄高25 cm，垄沟宽40 cm。沿垄两边植入种薯，入土深度10 cm以上。播种后垄面与垄沟均喷芽前除草剂（金都尔）一遍，然后覆盖幅宽120 cm的地膜。种薯出苗时，采用人工破膜让秧苗长出地面。其他栽培管理措施同大田。

表1 肥料各水平用量 （kg/667m2）

1.2.3 测定项目 马铃薯结薯期每处理随机选取5株，用美国基因公司生产的LI-6400XT光合测定仪测定植株净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率。

1.2.4 数据处理与统计 试验数据采用DPS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

于成熟期（5月15日）测定各处理小区马铃薯光合特性数据（表2）。试验数据用DPS软件进行统计学相关分析，得出马铃薯净光合速率与各肥料因子的回归方程式：

表2 各处理施肥量实施方案

2.1 氮磷钾单因子对马铃薯净光合速率的影响

由回归方程和图1可知，本试验中马铃薯净光合速率与氮水平呈直线正相关（图1A）；与磷水平呈曲线相关，磷水平在5 kg/667m2之前，净光合速率与磷肥水平呈正相关，高于5 kg/667m2的水平后则表现为负相关（图1B）；钾水平低于25 kg/667m2水平时，净光合速率与钾水平呈直线负相关，但当钾水平高于25 kg/667m2的水平后，净光合速率表现为趋于稳定在一个较低的水平（图1C）。

2.2 氮磷钾互作对马铃薯净光合速率的影响

进一步分析氮、磷、钾之间的互作对马铃薯净光合速率的影响。氮磷之间的互作关系表明：低氮低磷水平时，氮水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的增加而降低，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着氮水平的提高而降低；高氮低磷水平时，氮水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而增加，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着氮水平的提高而降低；低氮高磷水平时，氮水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而降低，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着氮水平的提高而增加；高氮高磷水平时，氮水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而降低，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着氮水平的提高而降低（图1D）。氮钾互作关系表明，氮水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着钾水平的提高而降低，并且这个降低趋势在低氮水平时表现更为明显；钾水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着氮水平的提高而提高，并且这个增加趋势在高钾水平时表现更为明显（图1E）；磷钾之间的互作关系表明，低磷低钾水平时，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着钾水平的提高而提高，钾水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而提高；高磷低钾水平时，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着钾水平的提高而提高，钾水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而降低；低磷高钾水平时，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着钾水平的提高而提高，钾水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而降低；高磷高钾水平时，磷水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着钾水平的提高而降低，钾水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而降低（图1F）。

图1 马铃薯净光合速率与各肥料因子的相关性分析

3 结论与讨论

马铃薯吸收氮，主要用于植株茎秆的生长和叶片的扩大。叶片是进行光合作用制造有机物质的关健部位。所以有足量的氮素，就能使马铃薯植株枝叶繁茂、叶片墨绿，为有机营养的制造和积累创造有利的条件。适量的氮气还能增加块茎中的蛋白质含量，提高块茎的产量[2-3]。因此，氮素是马铃薯植株健壮生长和获得较高产量不可缺少的肥料之一。如果氮肥不足，就会使马铃薯棵长得矮，长势弱，叶片小，叶色淡绿发灰，分枝少，开花早，下部叶片提早枯萎和凋落，降低产量。但是，如果氮肥过量，则又会引起植株疯长，营养分配打乱，大量营养被茎叶生长所消耗，匍匐茎“窜箭”，降低块茎形成效量，延迟结薯时间，造成块茎晚熟和个小，使它的干物质含量降低，淀粉含量减少等。本研究结果表明马铃薯净光合速率与氮肥施用量呈正相关（图1A），说明在本试验设计的氮肥施用范围对马铃薯光合作用及产量形成有积极作用，没有氮肥过量施用的问题，这对于冬闲田马铃薯科学施用氮肥具有现实指导意义。

马铃薯吸收的磷肥，在前期主要用于根系的生长发育和匍匐茎的形成，使幼苗健壮，提高抗旱、抗寒能力[4]。本研究结果表明马铃薯净光合速率与磷肥施用量呈曲线相关（图1B），更进一步说明了马铃薯在前期主要为产量形成打基础，重点是根、茎、叶的生长，这一时期主要是光合作用产物的形成和积累，所以对氮、磷的需要较大；马铃薯生长后期磷肥主要用于干物质和淀粉的积累，促进早熟，增进品质，增加耐贮性[4]，所以磷肥对于光合速率的影响趋于下降。磷肥的施用还能增强氮肥的增产效应[4]，本研究结果也表明高氮低磷水平时，氮水平一定的情况下，马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而增加，而在高氮高磷、低氮低磷、低氮高磷水平时则表现为马铃薯净光合速率随着磷水平的提高而降低，说明氮磷组合对马铃薯光合作用的积极效应需要在适合的范围之内。

马铃薯是喜钾作物，马铃薯吸收钾素主要用于块茎的生长发育[5-8]。本试验结果表明钾肥施用量与马铃薯净光合速率在低水平范围内呈负相关，这可能与马铃薯前期生长钾肥供应不足导致光合作用对钾的分配不利有关[10]，其更深层次的机理有待进一步研究。

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