有机肥氮替代化肥氮对马铃薯光合特性的影响

谭伟军 王 娟 黄 凯 杨荣洲 张娟宁 何万春

（甘肃省定西市农业科学研究院，定西 743000）

马铃薯是世界主要粮菜兼用型作物之一[1]，特别是在甘肃省定西地区，马铃薯产业是经济发展的重要支撑。但随着马铃薯的集约化种植，土壤生态环境恶化严重阻碍了马铃薯产业的健康发展。研究表明[2]，合理有机-无机肥料配施，不仅能够提高作物产量和品质，而且能够有效地改善土壤生态环境，但有机肥氮能够在多大比例替代化肥氮的相关研究在定西市鲜见报道。为此在定西市安定区香泉镇进行了有机肥氮替代化肥氮的试验，研究有机肥对马铃薯光合特性的影响以及有机肥氮替代化肥氮的适宜比例，以期为定西市马铃薯产业的健康可持续绿色发展提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验地概况试验所用马铃薯品种为陇薯10 号，由甘肃省定西市农业科学研究院提供。试验地为黄绵土，肥力均匀，供试土壤理化性质：pH 值8.0，有机质19.5g/kg，全氮0.9g/kg，碱解氮87.3mg/kg，速效磷25.1mg/kg，速效钾220.6mg/kg。

1.2 试验设计试验共设6 个处理。T1：不施肥料（CK）；T2：单施化肥氮，施氮量为纯氮180kg/hm2；T3：10%有机肥氮替代10%化肥氮；T4：20%有机肥氮替代20%化肥氮；T5：30%有机肥氮替代30%化肥氮；T6：40%有机肥氮替代40%化肥氮。

氮磷钾配比为N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供试有机肥为生物有机肥，由甘肃大行农业科技开发有限公司生产，化肥分别用尿素（N≥46%）、过磷酸钙（P2O5≥12%）和氯化钾（K2O≥24%）。各施肥处理分别扣除有机肥N、P2O5和K2O 含量后用尿素、过磷酸钙和氯化钾补充。有机肥和氮、磷、钾肥作基肥一次性施入。各处理重复3 次，随机区组排列，4000 株/667m2，株距31cm，行距70cm。小区面积5.5m×10m=55m2，田间管理同大田一致。

1.3 样品采集与处理叶绿素用便携式叶绿素仪（SPAD-502 型号）测量，在顶叶下完全展开的第4片复叶上进行，每株植物测量3 次取平均值，每个处理测量10 株，测量时间为每天10：00。

净光合速率（Pn）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）用便携式光合仪（LI-6400XT 型号）在参比CO2浓度为400μL/L 和光合有效辐射为1000μmol/m2·s 的光照下，在顶叶下完全展开的第4 片复叶上测定，测定时间为8：30-10：00。

1.4 数据处理试验数据使用Excel 2012 进行统计汇总，并使用SPSS 20 对各处理数据进行方差分析和最小显著性检验（LSR 法）。

2 结果与分析

2.1 不同处理对马铃薯SPAD 值的影响由表1可知，随着出苗后天数的增加，各处理SPAD 值都逐渐减小。在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5和T6 处理SPAD 值均高于T1（CK）和T2 处理，并显著高于T1（CK）处理，但T3、T4、T5 和T6 处理之间无显著差异。总体来看，随着有机肥用量的增加SPAD 值逐渐增加，但在有机肥替代化肥氮比例达到30%后，再增加有机肥用量SPAD 值几乎不再增加，说明适量地施用有机肥可以有效地促进马铃薯前期营养器官的生长发育和建成，为后期马铃薯库容量的增加打下坚实基础。

表1 不同处理对马铃薯SPAD 值的影响

2.2 不同处理对马铃薯净光合速率（Pn）的影响植物进行光合作用的载体主要是叶绿素，有研究认为叶绿素的含量与植物光合速率呈正相关关系[3]。由表2 可以看出，随着生育进程的推进，马铃薯净光合速率逐渐下降；在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5 和T6 处理的Pn 均高于T1（CK）和T2 处理，并显著高于T1（CK）处理，这和前面对叶绿素SPAD 值的分析一致。在出苗后36d，T5 和T6 处理下Pn 均显著高于T1（CK）和T2 处理，表明合理施用有机肥能够显著提高马铃薯净光合速率。

表2 不同处理对马铃薯Pn 的影响 （μmol/m2·s）

2.3 不同处理对马铃薯气孔导度（Gs）的影响由表3 可以看出，T1（CK）处理气孔导度在出苗后36d 达到最大值，为0.38mol/m2·s，而其他处理都是在出苗后23d 已经达到最大值，然后随着生育进程的推进逐渐减小，可能是由于T1（CK）处理养分供应不足所致。在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5 和T6 处理Gs 均高于T1（CK）和T2 处理，并在23d、36d 时显著高于T1（CK）处理。与T1（CK）相比，在出苗后23d、36d 和66d，T5 和T6 处理下Gs 均显著升高，由此可见，施用有机肥显著提高了马铃薯叶片气孔导度，更有利于马铃薯光合作用的进行，从而积累更多的干物质量。

表3 不同处理对马铃薯Gs 的影响 （mol/m2·s）

2.4 不同处理对马铃薯胞间二氧化碳浓度（Ci）的影响由表4 可以看出，随着生育进程的推进，马铃薯胞间二氧化碳浓度先增加后减小，在出苗后36d达到最大值，这时正是马铃薯块茎形成期，说明此时二氧化碳的同化达到最大值，同时也迅速地进行着干物质的积累。分析不同处理，在出苗后23d、36d和66d，T3、T4、T5 和T6 处理的Ci 均高于T1（CK）和T2 处理，并且显著高于T1（CK）处理。

表4 不同处理对马铃薯Ci 的影响 （μmol/mol）

2.5 不同处理对马铃薯蒸腾速率（Tr）的影响由表5 可以看出，随着生育进程的推进，T1和T2处理马铃薯蒸腾速率先增加后减小，在出苗后36d 达到最大值，这和前面对马铃薯胞间二氧化碳浓度分析一致，说明此时正在大量吸收水分，有利于马铃薯块茎的形成。分析不同处理，T3、T4、T5 和T6 处理下Tr 均高于T1（CK）和T2 处理，并且在出苗后23d 和36d 时显著高于T1（CK）处理，在T5 时达到最大。

表5 不同处理对马铃薯Tr 的影响 （mmol/m2·s）

3 结论与讨论

植物光合生理特性会随着生长环境的不同而改变，已有研究表明不同的施氮量对马铃薯光合作用有显著影响[4-6]。本研究表明，合理的施用有机肥可以显著地提高马铃薯的SPAD、净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率，从而提高马铃薯叶片光合作用，进一步提高马铃薯的块茎产量。有研究表明[7-8]，有机肥的用量不是越多越好，本试验中当有机肥氮替代化肥氮的比例达到30%时，马铃薯光合特性各项指标不再增加甚至减小，其原因可能是增施有机肥改变了土壤理化性状，使土壤养分能够有效吸收利用，从而有利于马铃薯的生长发育，但施用过多有机肥马铃薯各项数据指标都不再增加，可能是由于有机肥养分释放缓慢，后期养分供应不足所致。

因此，施氮量为纯氮180kg/hm2，氮磷钾配比为N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有机肥氮替代化肥氮的比例为30%可以显著提高马铃薯的光合作用，积累更多的干物质，为马铃薯块茎产量的形成提供有力支持。