不同施锌量对马铃薯植株锌的吸收、积累及薯块产量的影响

刘新稳,孙亮庆,张丽娟,曾小林,肖水平,威海霞,张新龙,杨 磊

(江西省棉花研究所,江西 九江 332105)

锌是作物和人体必需的微量营养元素,是植物叶绿体的组成成分之一,参与作物生长素的代谢,影响生长素的合成,决定并影响着数十种酶的活性,对作物生长发育和产量具有重要的影响[1-3]；作物锌缺乏不仅影响自身的生长发育,并通过食物链影响人体对锌的摄入量[4-5]。一定含量的锌能促进人体的生长发育,维持人体正常食欲,增强免疫力,促进伤口和创伤的愈合,维持男性的正常生精功能[6]。因此,研究和开发富锌农产品对于改善人体缺锌状况,促进锌的高效吸收具有重要的现实意义[7];提高植物类产品尤其是粮食作物可食部分的锌含量对缓解人体缺锌意义重大[8-9]。

马铃薯是茄科一年生薯块草本植物[10-11],它具有粮、经、饲、工业原料等多种用途且具有适应性广、高产稳产的优点,是世界第四大作物。中国是世界上马铃薯第一大生产国,马铃薯种植面积和总产约占世界的1/4[12-14]。马铃薯不仅产量高,而且营养丰富,是宝贵的营养食品,为十大热门营养健康食品之一[15]。人们倘若每天只吃马铃薯,即使不去补充其他任何食品,身体也能摄取1.5倍于传统食品中的微量元素铁和10倍的维生素[16],因此马铃薯也有“地下苹果”和“第二面包”的美称[17]。

中国南方冬闲田面积大,马铃薯种植面积仅占全国的5%左右,发展潜力巨大。冬种马铃薯已成为南方地区农业发展的一个新热点[18-19]。我们通过田间试验,探讨了施用不同剂量的硫酸锌对马铃薯农艺性状、薯块产量等的影响,并测定分析了马铃薯植株对锌的吸收、积累与土壤有效养分含量的关系,确定了适宜的施用量,旨在为马铃薯大田生产科学施锌提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验设在江西省棉花研究所科研1号基地,处于长江中下游平原,海拔19 m,位于29°20′N,115°50′E,属江湖平原洲地围区,土壤为壤质灰潮土[20]。多年年平均雨日142 d,年降雨量1425.5 mm,年平均气温17 ℃,无霜日239～266 d。该基地地势平整,肥力均匀， pH值为7.5～8.5，0～20耕层土壤养分含量：有机质26.0 g/kg，全氮(N)1.009 g/kg,有效磷(P2O5)48.7 mg/kg,速效钾(K)41.8 mg/kg,速效钾(K2O)50.4 mg/kg,有效锌(Zn)1.871 mg/kg。耕层土壤重金属含量:铅2.3003 μg/L,镉0.3554 μg/L,总汞0.005 μg/L,总砷0.002 μg/L,铬1.5810 μg/L。前茬为棉花。

1.2 供试材料

参试马铃薯品种荷兰15由中国农业科学院引进提供；硫酸锌(ZnSO4·7H2O)为湖南长沙金辉化工厂生产(Zn≥21.5%)；硫基复合肥(N 18%,P2O56%,K2O 22%)；有机肥(N、P、K≥6%,有机质≥55%,有效活菌数≥2000万/g)；黒色地膜。

1.3 试验设计与方法

试验设4个处理：T1，施用ZnSO4·7H2O 15 kg/hm2；T2，施用ZnSO4·7H2O 30 kg/hm2；T3，施用ZnSO4·7H2O 45 kg/hm2；T4，不施用硫酸锌(CK)。马铃薯种植方式均采用平地摆种、秸秆盖种、地膜覆盖。每个处理3次重复,随机区组设计,小区面积26.8 m2(4.0 m×6.7 m),1.2 m宽的畦种植3行,株距0.22 m,种植密度为67500株/hm2。

1.4 观察记载与调查测定项目

观察记载播种、出苗和成熟期,以小区出苗率达50%的日期为出苗期，以小区50%的叶子变黄的日期为成熟期[12]；计算全生育期(从出苗到成熟的天数),调查缺株和发病情况。在采收时调查株高和单株结薯数。

在播种前按5点取样法采集试验地0～20 cm的土样；采收后分处理采取小区0～20 cm的土样,测定土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量；土壤理化性状的测定采用常规测定方法[21]。每小区随机选取10株马铃薯的茎叶、薯块进行室内考种,测定各小区马铃薯的植株高度、茎粗(植株离地10 cm处的直径)、茎叶干重、单株结薯数，按大薯(>100 g)、中薯(50～100 g)、小薯(15～50 g)分别计数称重,而小于15 g的薯块不计数不计重；计算不同大小薯块个数的占比，并计算商品薯率(大薯与中薯占总薯的百分比)。最后按小区实收计算薯块产量。取各处理的薯块送江西省无公害农产品质量监督检验站进行含锌量、重金属和农药残留转移量的检测[22-25]。

1.5 田间管理

试验地于12月18日拨棉秆,于12月31日喷施草胺膦除草,于1月7日线条式撒施肥料,即硫基复合肥750 kg/hm2、生物有机肥1500 kg/hm2以及各处理相应剂量的硫酸锌肥。接着摆薯种,摆种时芽眼朝上,每畦摆3行,行距58 cm,株距0.22 cm。在摆好薯种后再覆盖秸秆；在秸秆经过雨水或浇水后于1月12日用2 m宽的黑色地膜覆盖整畦；在薯苗有4～5片叶时收膜。由于九江地区在2016年3月22日遭遇严重霜冻,本试验分别在3月24日、4月1日喷氟啶胺防病;于4月15日施用10%吡虫啉可湿性粉剂加氯氰菊酯防虫[26]。

2 结果与分析

2.1 施锌对马铃薯生育性状与抗病性的影响

表1结果表明：马铃薯施用硫酸锌对其出苗期和出苗率基本上没有影响；与对照T4相比,硫酸锌处理T1、T2、T3的马铃薯全生育期分别缩短了5、6、7 d，发病株率分别下降了13.86、37.05、31.29个百分点,死亡株率分别减少了36.18、47.11、45.84个百分点。

表1 不同处理对马铃薯生育特性和植株发病率的影响

2.2 施锌对马铃薯植株性状的影响

从表2可以看出：施用适当剂量的锌肥后，马铃薯植株长势旺盛,其中处理T1、T2的马铃薯株高分别比对照增加了1.6、3.4 cm;随着施锌量的增多，马铃薯叶色加深，叶肉增厚，茎秆增粗,T1、T2、T3的茎秆分别比对照增粗了1.3、1.8、2.1 mm；T1、T2、T3的干物质率分别比对照增加了0.2、0.7、1.8个百分点。

表2 不同处理对马铃薯植株性状的影响

2.3 施锌对马铃薯的产量和商品性的影响

由表3可见：施用不同剂量的锌肥后，单株结薯数均较对照有所下降，以T3的下降最明显；随着施锌量的增多，大薯和中薯的个数占比呈先上升后下降的趋势，均以T2处理的占比最高；随着施锌量的增多，小薯的个数占比呈先下降后上升的趋势，以T2处理的占比最低；商品薯率和产量均表现为T2>T1>CK>T3,其中T2、T1的商品薯率分别比对照提高了9.41和5.88个百分点，T2、T1的产量分别比对照增加了1187.50、318.75 kg/hm2；由于施锌过量，处理T3的商品薯率和产量均较对照明显下降。

表3 不同处理对马铃薯产量和商品性的影响

注:产量数据后面的不同字母表示差异达到了显著水平。

2.4 施锌后马铃薯农药残留量及重金属含量

施锌后马铃薯农药残留量及重金属含量检测结果(表4)表明:处理T2马铃薯的含锌量最高，达3.04 mg/kg,T1、T2、T3的含锌量分别比对照增加了0.63、1.46、0.70 mg/kg；不同处理马铃薯的镉、甲拌磷、氯氰菊酯含量完全相同；T1、T2、T3马铃薯的含铅量分别比对照增加了0.01、0.02、0.01 mg/kg,但仍处于安全、绿色范围内(食品标准允许铅残留量为≤0.2 mg/kg)。

表4 施锌对马铃薯农药残留量及重金属含量的影响 mg/kg

注:按参考文献[19～22]的检验方法进行测定；允许残留量为铅≤0.2 mg/kg、镉≤0.1 mg/kg、甲拌磷≤0.1 mg/kg、氯氰菊酯≤0.1 mg/kg。

3 小结与讨论

本试验结果表明，基施不同剂量的硫酸锌对马铃薯的出苗期和出苗率基本上没有影响。但现已发现锌是碳酸酐酶、超氧化物歧化酶、乙醇脱氢酶和RNA聚合酶等多种酶的组分,具有促进蛋白质代谢和生殖器官发育，以及提高抗逆性等生理功能[28-29]。锌对马铃薯干物质吸收与积累有一定的影响,在适量内施锌量与干物质率成正比。施用适量的锌肥能促进马铃薯的生长发育[30],促进根、茎生长,增长株高、增粗茎秆、提早成熟,明显缩短全生育期。锌属于重金属元素,过量施锌会破坏马铃薯的细胞膜结构,影响渗透平衡,从而影响马铃薯的生长发育[31],导致马铃薯减产。马铃薯适量施用硫酸锌能降低马铃薯植株的发病率和死亡率,增强植株的抗病能力,减少缺株数,保证基本苗数，从而为马铃薯的增产增收奠定基础。

马铃薯适量施锌不但能提高产量,而且能增加大中薯率,减少小薯率,大大提高商品薯率,从而提高马铃薯生产的经济效益。

马铃薯适量施用锌肥对土壤和薯块不构成农药残留和重金属危害,马铃薯属安全、绿色食品。而且施锌后马铃薯含锌量较高,对儿童及成年缺锌群体补充锌元素能起到一定作用。

在九江江湖平原洲地区，马铃薯施用30 kg/hm2硫酸锌最佳,能够有效提高马铃薯的产量并改善其食用品质和商品品质。

马铃薯品种、锌肥品种、地块地力、施锌时间、施锌方法等对马铃薯的锌吸收、产量、品质等的影响虽然已经有些报通,但结果差异较大，有待于今后进行进一步的研究和探索。施用锌肥后马铃薯薯块中的锌元素能否被人体吸收？有待于医学界临床鉴定。

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