不同肥料配比对马铃薯品质和产量的影响

李梦露，陈彦云，2，夏皖豫

(1.宁夏大学/西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，宁夏 银川 750021； 2.宁夏大学 生命科学学院，宁夏 银川 750021)

马铃薯(SolanumtuberosumL.)为茄科(Solanaceae)茄属(Solanum)1年生草本植物，其块茎既可作为粮食又可作为蔬菜食用。我国西北地区是马铃薯的主产区之一[1]，其中，宁夏回族自治区固原市西吉县素有“中国马铃薯之乡”之称，该地区利用当地得天独厚的气候条件所产马铃薯品质较优，畅销海外市场[2]。马铃薯品质的高低除受本身遗传和生理特性的影响外，还受栽培地区气候、土壤肥力等因素影响[3-6]。人们通常通过施肥用以增加土壤肥力，肥料中的大量元素N、P、K是马铃薯生长发育的重要元素。N影响马铃薯从土壤中吸收养分的能力，进而影响养分的转运和马铃薯的品质；P可增加块茎中干物质和淀粉的累积；K可促进植物内蛋白质的合成，增加植株抗寒性。另外，微量元素对马铃薯产量和品质也有影响。研究表明，镁(Mg)肥可以提高马铃薯的产量[7-8]；适量锰(Mn)肥可促进马铃薯的生长发育与抗逆性，提高产量和品质[9]；适量的锌(Zn)肥可使马铃薯产量和质量有所提高，过量反而使其产质量下降[10]；硼(B)肥可提高马铃薯产量和品质[11-13]。目前，关于N、P、K肥配比对马铃薯块茎产量、光合特性和肥料利用效率的影响研究较多[6，14-16]，而不同用量B肥与不同用量N、P、K肥配施对马铃薯渗透调节物质含量和产质量的影响研究较少[17-20]。马旭凤[17]在N、P、K大量元素按照当地测土配方施肥建议卡进行统一施肥的基础上基施不同用量B肥，发现B肥施用量7.5 kg/hm2效果最好，显著提高马铃薯产量，比不施B肥处理增产22.9%；李光鹏等[18]将含N 46.0%的尿素、含K2O 51.0%的硫酸钾、含P2O514.0%的过磷酸钙混掺不同用量的B肥后作为底肥施入，发现B肥基施19.79 kg/hm2可以显著提高马铃薯产量；刘福等[19]在马铃薯施用配方肥的基础上添加不同用量的B肥进行单因子肥效试验，发现最佳施肥量为农家肥37 500 kg/hm2、N 597.2 kg/hm2、P2O5239.4 kg/hm2、K2O 539.4 kg/hm2、B 3.3 kg/hm2，此时马铃薯产量较对照(B 0 kg/hm2)提高13.62%；王泽义等[20]采用单独追施K肥、单独追施B肥、同时追施K肥和B肥3种施肥方法研究其对马铃薯的增产提质效果，发现施用K肥195 kg/hm2、叶面喷施B肥750 kg/hm2可以提高马铃薯产量和淀粉含量。综上，前人研究基本以同一水平的大量元素混掺不同水平的B肥研究其对马铃薯产质量的影响，关于不同配比N、P、K、B肥对马铃薯产质量的影响尚缺乏系统深入的研究。为此，采用L9(34)正交试验设计，探讨了不同配比N、P、K、B肥对马铃薯渗透调节物质含量、干质量和产质量的影响，为生产中马铃薯的合理施肥提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料及试验地概况

供试马铃薯为脱毒青薯9号原原种，种植于宁夏回族自治区固原市西吉县吉强镇万崖村的西吉县马铃薯产业服务中心试验示范基地。该区年均气温6.5 ℃，年均降雨量约365 mm，是典型的雨养农业区。土壤为黄壤土，耕层土壤含有机质13.57 g/kg、全N 0.93 g/kg、碱解N 56.00 mg/kg、有效P 12.49 mg/kg、速效K 229.65 mg/kg，pH值8.5。

供试仪器：UV1000紫外分光光度计(上海天美科仪器有限公司)、DHG-9101-3S电热恒温鼓风干燥箱(上海鸿都电子科技有限公司)、AL204型电子天平(梅特勒-托利多仪器有限公司)、HH-4数显恒温水浴锅(常州润华电器有限公司)、TGL-16G高速台式离心机(上海安亭科学仪器厂)、KA-1000低速台式离心机(上海安亭科学仪器厂)。

1.2 试验设计

播种前以N、P、K、B为4个因素，设置3个水平，采用L9(34)正交试验设计不同肥料配比组合(表1)。小区面积为40.0 m2(5 m×8 m)，每小区5垄，于2018年4月25日人工挖穴点播，每垄种植2行马铃薯，株距0.4 m，行距0.5 m。采用春季覆黑膜种植。6月中旬中耕1次，7月15日人工拔草1次，7月28日锄草1次， 10月14—15日测产、收获，并将收获后的马铃薯放入贮藏窖内，温度4 ℃，相对湿度55%。于2018年10月20日随机挑选各处理马铃薯运送至实验室，保存在冷藏柜 (温度4 ℃，相对湿度55%～65%)中，用于马铃薯相关指标的测定，以N1(0)P1(0)K1(0)B1(0)处理为对照(CK)。

表1 马铃薯不同肥料配比的 L9(34)正交试验设计Tab.1 L9(34) orthogonal test design for different fertilizer ratio of potato kg/hm2

1.3 测定项目及方法

1.3.1 渗透调节物质含量 脯氨酸(Proline，Pro)含量采用酸性茚三酮法测定[21]；可溶性糖(Soluble sugar，SS)含量采用硫酸-蒽酮比色法测定[21]。

1.3.2 品质指标 还原糖(Reducing sugar，RS)含量采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定[21]；维生素C(Vitamin C，Vc)含量采用2，6-二氯酚靛滴定法测定[21]；淀粉(Starch)含量采用硫酸-蒽酮比色法测定[21]；可溶性蛋白(Soluble protein，SP)含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定[21]。

1.3.3 产量及干质量 于2018年10月14日，选取小区中间的2垄马铃薯，全部挖出后称质量计产。于2018年10月21日，采用烘干法测定马铃薯干质量[22]。

1.4 数据处理

采用Excel 2013进行数据整理；采用SPSS 24.0统计软件进行方差分析；采用LSD法进行不同处理之间的差异显著性比较；采用Pearson相关系数分析各指标间的相关性；采用Origin 9.1软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同肥料配比对马铃薯渗透调节物质含量的影响

由表2可知，N、P、K和B对马铃薯块茎中Pro含量和SS含量均具有极显著影响。4种因素对Pro含量的影响表现为P>K>N>B；由R分析可知，可提高Pro含量的最佳肥料配比组合为N3P3K2B1，与试验号9组合一致，Pro含量为0.081%，较CK显著提高4.4倍。4种因素对SS含量的影响表现为B>N>K>P；由R分析可知，最佳肥料配比组合为N3P3K3B3。

表2 不同肥料配比对马铃薯渗透调节物质含量的影响Tab.2 Effect of different fertilizer ratios on contents of osmotic adjustment substances of potato

注：同列中不同小写字母表示差异显著(P<0.05),下同。

Note: Different small letters within a column indicate significant difference (P<0.05)，the same below.

2.2 不同肥料配比对马铃薯品质的影响

由表3可知，N、P、K和B对马铃薯块茎中RS含量的影响顺序为B>P>N>K，其中K和B对RS含量具有极显著影响；由R分析可知，最佳肥料配比组合为N2P3K1B1。4种因素中的N、P和B对Vc含量均具有显著影响，表现为P>N>B>K；由R分析可知，最佳肥料配比组合为N2P2K2B3。N、P、K和B对马铃薯块茎中SP含量均具有极显著影响，表现为N>B>K>P；由R分析可知，最佳肥料配比组合为N2P1K2B3，其结果与试验号4组合一致，SP含量为13.074%，较CK显著提高5.96倍。N、P、K和B对马铃薯块茎中淀粉含量的影响表现为P>N>K>B；由R分析可知，最佳肥料配比组合为N2P3K1,3B1。

表3 不同肥料配比对马铃薯品质的影响Tab.3 Effect of different fertilizer ratios on potato quality

2.3 不同肥料配比对马铃薯产量和干质量的影响

由表4可知，N、P、K和B对马铃薯产量的影响表现为N>P>K>B，最佳肥料配比组合为N3P3K1B3；由方差分析可知，N对产量具有极显著影响，P对产量具有显著影响(表5)。由R分析可知，N、P、K和B对马铃薯块茎干质量的影响表现为K>N>B>P，其最佳肥料配比组合为N2P1K2B3，与试验号4组合一致，干质量为22.318 g/kg，与CK 相比显著提高了4.07%；方差分析结果表明，N和K对干质量均具有极显著影响。

表4 不同肥料配比对马铃薯产量和干质量的影响Tab.4 Effect of different fertilizer ratios on potato yield and dry weight

表5 不同肥料配比对马铃薯产量和干质量影响的方差分析Tab.5 Variance analysis of the effects of different fertilizer ratios on potato yield and dry quality

注：**、* 分别表示在0.01、0.05水平影响极显著、显著。

Note: **,* indicate significant effects at the 0.01,0.05 levels respectively.

2.4 马铃薯渗透调节物质含量、产量、品质指标间的相关性分析

由表6可知，马铃薯中的Pro含量与SS含量、干质量、产量均呈显著正相关，SS含量与Vc含量、产量均呈显著正相关；Vc含量与SP含量呈极显著正相关，与产量呈显著正相关， SP含量与干质量呈显著正相关，其他指标之间均无显著相关性。

表6 马铃薯渗透调节物质含量、产量、品质指标间的相关性分析Tab.6 Correlation analysis between osmotic adjustment substances content， quality and yield of potato

注：**、* 分别表示在0.01、0.05水平相关性极显著、显著。

Note: **,* indicate significant correlations at the 0.01,0.05 levels respectively.

3 结论与讨论

3.1 N、P、K和B对马铃薯渗透调节物质含量的影响

在逆境条件下，马铃薯会主动积累各种渗透调节物质来降低渗透势，用以适应胁迫环境，提高马铃薯的抗逆性，其中SS和Pro是常见的渗透调节物质。适量的N、P、K和B配施有利于马铃薯渗透调节物质的积累，从而有利于马铃薯应对外界环境变化。通常情况下，植物体内游离Pro并不多，但是在低温条件下游离Pro含量迅速提高[23]。植物中Pro合成有2条途径：以谷氨酸为底物和以鸟氨酸为底物，在N充足条件下，植物会通过鸟氨酸合成Pro，从而提高植物的抗旱性[24]。综合不同因素分析，本研究提高Pro含量的最佳肥料配比组合为N3P3K2B1。SS参与渗透调节，在维持植物蛋白质稳定方面起到重要作用[25]，适量的B肥可以提升马铃薯块茎蔗糖合成酶活性，继而促进块茎中SS的合成和积累[14]。本研究结果表明，提高SS含量的最佳肥料配比组合为N3P3K3B3，这与张涛等[26]的研究结果类似。赵永厚等[27]研究表明，甘蓝喷施Zn+B肥后，Vc和SS含量明显提高。

3.2 N、P、K和B对马铃薯品质指标的影响

RS、淀粉、Vc和SP是衡量马铃薯品质好坏的常用指标[28]。RS为马铃薯提供能量，淀粉为马铃薯储存能量，Vc可以保护马铃薯块茎免受自由基伤害且参与多种新陈代谢过程，SP含量的增加则可提高细胞的保水性，对马铃薯块茎中的生命物质和生物膜起到保护作用，这些指标相互影响、共同作用以提高马铃薯品质。本研究结果表明，N、P、K和B能够显著提高马铃薯品质，在N2P3K1B1、N2P2K2B3和N2P1K2B3配比组合条件下，马铃薯具有较好的品质。此外，N、P显著影响Vc含量； K显著影响RS含量；B显著影响RS和Vc含量，这与前人[29-33]的研究结果类似。

3.3 N、P、K和B对马铃薯产量和干质量的影响

干质量是作物产量形成的物质基础，干质量积累是物质生产的主要表现途径[34]。前人研究表明，合理的N、P、K和有机肥配合施用可以促进马铃薯干质量的积累，有效增加产量，最终达到增产的目的[35-36]。本研究结果表明，合理的 N、P、K和B肥配比可以提高马铃薯产量和干质量，其中N2P1K2B3是提高马铃薯块茎干质量的最优肥料配比组合，N3P3K1B3是提高马铃薯产量的最佳肥料配比组合。

3.4 马铃薯各项指标相关性分析

本研究结果表明，SS含量与Pro含量具有显著正相关性，说明这2种渗透调节物质在维持植物体内细胞的水势平衡中均起到关键作用。干质量与SP含量呈显著正相关，表明干质量的积累离不开SP的累积，SP的积累可以提高马铃薯的保水能力，维持细胞内的水平衡，使得干质量累积增加。产量与SS、Vc和Pro含量均呈显著正相关，表明马铃薯产量同时也受到SS、Vc和Pro含量的影响，这与石铭福[37]的研究结果类似。

综合分析，宁夏回族自治区马铃薯品质、产量提高的最佳肥料配比组合为N3P3K2B3，即N、P、K、B肥分别为375、225、60、0.90 kg/hm2。