营养元素配施对陇薯5号马铃薯光合生理特性及品质的影响

罗爱花，陆立银，谢奎忠，柳永强，孙小花

摘要：以陇薯5号为材料，研究了营养元素配施对马铃薯光合生理特性及品质的影响。结果表明，不同营养元素组合处理陇薯5号叶片光合生理参数和相对叶绿素含量均具有生育阶段性差异。NPK与中微量营养元素配施条件下，陇薯5号整个生育期叶片光合生理参数和相对叶绿素含量相对较高。处理间鲜薯块茎产量存在差异，单施N、单施P处理的块茎平均产量（19 104 kg/hm2）明显低于对照（NP处理，22 872 kg/hm2），而施NPK、NPK+中微量营养元素配施处理均较对照增产，其中NPK+中微量营养元素配施处理最高可增产11.18%。随着增施营养元素种类增多，陇薯5号块茎品质得到改善，NPK+中微量营养元素配施陇薯5号块茎品质更符合马铃薯膳食营养需求。

关键词：营养元素；马铃薯；陇薯5号；产量；品质

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：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.

马铃薯（Solanum tuberosum L）既是粮食作物，也是蔬菜、饲料和工业原料，用途十分广泛，其营养价值和經济效益为世人公认 [1 ]。在马铃薯生长发育过程中，干物质累积与营养水平密切相关[2 ]，合理的栽培技术措施可提高马铃薯块茎产量。不同品系马铃薯的光合速率反映了马铃薯光合作用的强弱[3 ]，光合速率越高或生育期越长，叶面积系数就越大、植株生长越旺盛[4 ]，生物产量和块茎产量越高。研究马铃薯的光合速率与其植物学性状、经济性状的关系和不同品系马铃薯的光合速率之间的差异，对选育高产优质的马铃薯新品种有一定的指导意义[5 ]。中国尽管是世界马铃薯种植和产量大国，但单产水平只达到新西兰、美国和荷兰等国家单产水平的1/3左右，具有很高的上升空间。我们研究了不同营养元素组合对马铃薯品种陇薯5号植株光合性能、农艺经济性状以及产量和品质的影响，旨在为指导该品种的高产优质栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在甘肃省渭源县会川镇哈地窝村生卜滩社。当地海拔 2 352 m，北纬 35° 04′ 90"，东经 104° 01′ 989"。年降水量在 500 mm 左右，属旱作雨养农业区。土壤为黑麻土，耕层土壤含有机质 22.30 g/kg、碱解氮 121.00 mg/kg、有效磷 13.57 mg/kg、速效钾 145.00 mg/kg、全氮1.24 g/kg、全磷 0.91 g/kg、全钾 23.60 g/kg，pH 7.30。前茬为马铃薯。

1.2 试验材料

供试马铃薯品种为陇薯5号，常规种，由甘肃省农业科学院马铃薯研究所提供。供试肥料尿素（含 N 46%）由山东瑞星化工有限公司提供，过磷酸钙（含 P2O5 12%）由湖南省永和磷肥厂提供。硫酸钾（含K2O 50%）、硫酸铁（含Fe 20.13%）、 硫酸铜（含Cu 25.63%） 、硫酸锰（含Mn 32.54%）、硫酸锌（含Zn 22.60%） 、硫酸镁（含Mg 9.73%）、硫磺（含S 100%），均由云南云天化国际化工股份有限公司提供。

1.3 试验方法

试验共设5个处理，分别为F1，单施N（尿素150.0 kg/hm2）；F2，单施P（普通过磷酸钙120.0 kg/hm2）；F3（CK），NP配施（尿素150.0 kg/hm2、普通过磷酸钙120.0 kg/hm2）；F4，NPK配施（尿素150.0 kg/hm2、普通过磷酸钙120.0 kg/hm2、硫酸钾75.0 kg/hm2）、F5，NPK+Fe+Mn+Cu+Zn+Mg+S（尿素、普通过磷酸钙、硫酸钾、硫酸铁、 硫酸铜、硫酸锰、硫酸锌、硫酸镁、硫磺的施用量分别为：150.0、120.0、75.0、37.5、4.5、25.5、7.5、15.0、30.0 kg/hm2）。试验随机排列，3次重复，共计15个小区，小区面积20 m2。于2009年4月18日播种，每小区种植5行，行长6.67 m，行距60 cm，株距33.3 cm，每行种20株。周围设保护行。田间管理同当地大田。

1.3 测定项目

1.3.1 光合参数的测定 在马铃薯现蕾期、初花期、中花期、盛花期、淀粉累积期分别测定叶片光合速率[Pn，CO2 μmol/（m2·s）]、气孔导度[Cd，H2O mol/（m2·s）]、胞间二氧化碳浓度（Ci，CO2 μmol/mol）、蒸腾速率[Tr，H2O mmol/（m2·s）]、WUE[WUE，CO2 μmol/（m2·s）/H2O mmol/（m2·s）]等参数和叶绿素相对含量（SPAD值）。

1.3.2 产量测定 收获前分小区选择生长正常的植株20～30株，挖出薯块称重，求其平均值。并记录腐烂薯、大中薯、小薯、商品薯的数量和重量。

1.3.3 品质测定 成熟后按小区收获马铃薯鲜样，室内测定陇薯5号马铃薯干物质含量、淀粉含量、粗蛋白、维生素C含量、还原糖含量等。粗蛋白以全氮含量乘以换算系数6.25得出结果。维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定；淀粉采用酸水解法测定，可溶性糖采用3，5-二硝基水杨酸分光光度法测定。

1.3.4 土壤养分测定 采用常规方法测定土壤样品的pH、有机质、有效氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰等养分。

1.3.5 数据处理 采用SPSS 21.0 和Office 2010 对数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同营养元素配施对马铃薯陇薯5号叶片光合生理参数的影响

生育时期不同，不同处理陇薯5号叶片光合生理参数表现各不相同。由表1可知，与处理F3（CK）相比，现蕾期陇薯5号叶片的Pn、Ci、WUE处理间差异均达显著或极显著水平。其中处理F2的Pn、Cd、Ci、Tr最大，而处理F5的WUE最大。始花期陇薯5号叶片的Pn、Cd、Ci、Tr、WUE各处理与处理F3（CK）间差异均不显著，处理F5 Pn和WUE最大。中花期陇薯5号叶片的Pn处理F5与处理F3（CK）间差异显著，叶片的Ci处理F1与处理F3（CK）差异显著，处理F2与处理F5差异极显著，Pn、Cd、Ci、Tr以处理F5最高。除处理F5外，其他各处理陇薯5号叶片的WUE均与处理F3（CK）差异极显著。除WUE外，盛花期各处理间陇薯5号叶片光合参数差异均不显著。陇薯5号叶片的Pn以处理F4最大，WUE以处理F5最大。淀粉积累期陇薯5号叶片的Cd、Tr处理F2与处理F3（CK）间差异显著，其余处理与处理F3（CK）差异均不显著；叶片的Ci处理F4与处理F5间差异极显著，各处理与F3（CK）的差异均不显著。叶片WUE以处理F5最大，与处理F3（CK）差异不显著，与其余各处理间差异显著。

2.2 不同营养元素配施陇薯5号叶片叶绿素含量的变化

对不同处理的陇薯5号各生育时期叶片叶绿素含量进行多重比较分析（表2）可知，现蕾期处理F1、处理F2、处理F4处理与处理F3（CK）叶片叶绿素含量差异显著或极显著。中花期处理F5与处理F2、处理F4间叶片叶绿素含量差异显著，各处理与处理F3（CK）差异均不显著；盛花期处理F5与处理F1间叶片叶绿素含量差异显著，各处理与处理F3（CK）差異均不显著；其他时期各处理间叶片叶绿素含量变化无一致性表现。但整个生育期处理F5叶片持续维持相对较高的叶绿素含量，说明大中微量元素配施能够保证陇薯5号生育期生长所需养分，因而叶片叶绿素含量较高，叶色浓绿。

2.3 不同营养元素配施对陇薯5号产量的影响

任何田间栽培措施最终目标都是为了实现作物产量的提升和品质的改善。该试验中，不同营养元素配施处理对陇薯5号块茎鲜薯产量和品质产生的影响存在差异 （表3）。与处理F3（CK）相比发现，就群体块茎产量而言，处理F1、处理F2块茎产量明显低于对照，而处理F4、处理F5陇薯5号鲜薯块茎产量明显增加，分别增加了472.5 kg/hm2和2 557.5 kg/hm2，增产2.07%、11.18%。

2.4 不同营养元素配施对陇薯5号块茎品质的影响

养分管理直接影响作物产量和品质。经对收获后鲜薯进行品质化验（表4）可知，相对于对照，处理F3（CK），处理F4、处理F5均有利于马铃薯干物质、粗淀粉的积累以及Vc和粗蛋白的形成，有利于马铃薯商品薯的品质优化。处理F5马铃薯块茎各品质指标相对偏高，说明养分均衡施用可实现马铃薯稳产、优质。此外，通过比较发现，各处理的还原糖含量远高于一般测定值，这可能与在送检之前马铃薯样品已经遭受了逆境的伤害，尤其是低温伤害有关。

3 小结与讨论

试验结果表明，不同营养元素组合处理下陇薯5号的叶片光合生理参数和相对叶绿素含量均具有生育阶段性差异。施NPK与中微量营养元素配施处理的陇薯5号生育期叶片光合生理参数和相对叶绿素含量相对较高。处理间鲜薯块茎产量存在差异。单施N、单施P处理块茎平均产量（19 104.0 kg/hm2）明显低于施NP处理（22 872.0 kg/hm2），而施NPK、NPK+中微量营养元素配施处理均較施NP处理（CK）增产，其中NPK+中微量营养元素配施处理最高，较施NP处理（CK）可增产11.18%。随着增施营养元素种类增多，陇薯5号块茎品质得到改善，NPK与中微量营养元素配施使陇薯5号的块茎品质更符合马铃薯膳食营养需求。

光合作用是叶绿素利用二氧化碳和水把光能转变成化学能的过程，所以在一定的范围内，植株叶片的叶绿素含量和叶片氮素营养、叶片颜色、产量、品质存在着密切关系。叶绿素含量低，导致光能吸收不足，使光反应速率降低；气孔相对开放度较低，导致CO2固定速率降低。叶片颜色变化可评价作物氮营养状况。研究表明，叶绿素SPAD值与作物全氮、施氮量及产量之间均有较好的相关性[6 ]。叶绿素含量能直接反应植物生长状况的优劣[7 ]。

现蕾期是马铃薯水分敏感期，处理间SPAD值差异显著或极显著。整个生育期NPK+微量元素处理的陇薯5号叶片持续维持相对较高的叶绿素含量，说明大中微量元素配施能够保证陇薯5号生育期生长所需各种养分，其它生育时期处理间叶片叶绿素含量变化无一致性表现。

马铃薯是富含Vc的粮食作物，故Vc是衡量马铃薯营养品质的重要指标。本试验表明，NP与K配施有利于马铃薯干物质量和粗淀粉的积累以及Vc和粗蛋白的形成，有利于马铃薯商品薯的品质优化。

参考文献：

[1] 段义字，蒲玉宏. 旱地坑种马铃薯栽培技术方案优化决策分析[J]. 干旱地区农业研究，1999（3）：18-23.

[2] 高聚林，刘克礼，盛晋华，等. 马铃薯旱作栽培干物质积累与分配[J]. 中国马铃薯，2004，18（1）：9-15.

[3] 许大全. 光合速率、光合速率与作物产量[J]. 生物学通报，1999，34（8）：8-10.

[4] 何二良. 早熟马铃薯植株性状与单株块茎产量的灰色关联度分析[J]. 中国马铃薯，2002（1）：41-42.

[5] 田 丰，张永成. 马铃薯光合速率与产量相关性研究[J]. 种子，2004，23（6）：30-31.

[6] 徐照丽，李天福. SPAD-502叶绿素仪在烤烟生产中的应用研究[J]. 贵州农业科学，2006（4）：23-24.

[7] 王文丽，李 娟，赵 旭. 3种生物有机肥对马铃薯生长发育和品质的影响[J]. 甘肃农业科技，2014（9）：8-10.

（本文责编：杨 杰）