不同施肥水平對甜菜植物學(xué)性狀及產(chǎn)質(zhì)量的影響

白曉山，劉華君，林明，潘竟海，李承業(yè)

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊830091）

【研究意義】甜菜是喜肥作物，對肥料反應(yīng)非常敏感，氮、磷、鉀作為肥料三要素，是甜菜產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，在甜菜產(chǎn)量形成及糖分積累中起到重要作用[1]，確定適宜的施肥量是獲得甜菜高產(chǎn)的根本保證。【前人研究進(jìn)展】適當(dāng)施用氮肥，不僅使甜菜塊根和莖葉產(chǎn)量增加、葉叢生物量與塊根生物量比減小，而且使糖浸出液中鉀、鈉等不純性物質(zhì)的含量降低，使得含糖率升高，適當(dāng)?shù)厥┯昧追?，對甜菜植株的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等一系列有機(jī)營養(yǎng)的合成、分解和運(yùn)輸具有重要的作用[2]。鉀能調(diào)節(jié)甜菜根部的滲透壓，有助于水分和養(yǎng)分的吸收，能極大地促進(jìn)植物體內(nèi)糖分的轉(zhuǎn)移，還能促進(jìn)幼苗生長、增大葉面積、增強(qiáng)光合作用、加快生長速度等[3]，適量施用鉀可以通過調(diào)節(jié)氮的代謝，減少植株吸收過量的氮影響糖汁中的可溶性成分，從而提高甜菜品質(zhì)[4]；氮磷鉀對于甜菜產(chǎn)質(zhì)量的提高具有明顯的互作效應(yīng)，但最佳比例目前沒有定論[5-6]。【本研究切入點(diǎn)】本文旨在目前栽培技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，選擇更加合理的施肥水平，【擬解決的關(guān)鍵問題】為大田高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年在奇臺縣西地鎮(zhèn)西地村進(jìn)行，試驗地土層深厚，土壤類型為壤土，肥力中等，pH值為7.9，偏堿性，有機(jī)質(zhì)含量17.055g/kg，全氮含量0.655g/kg，速效氮含量71.4g/kg，全磷含量1.398g/kg，速效磷含量35.3g/kg，全鉀含量12.658g/kg，速效鉀含量477g/kg。前茬作物為南瓜，奇臺縣年平均氣溫5.5℃，無霜期154d以上，年平均降水量269.4mm，年蒸發(fā)量2141mm，年總?cè)照?035h。

1.2 試驗材料

甜菜品種HI0936來自先正達(dá)公司，肥料為專用沖施肥慧爾3號，由慧爾肥業(yè)有限公司提供?？傪B(yǎng)分≥45%，其營養(yǎng)成分包含23%的N，12%的P2O5，10%的K2O。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)A、B、C、D、E和F共6個處理，施肥量分別設(shè)為0kg/hm2、300kg/hm2、600kg/ hm2、900kg/hm2、1200kg/hm2和1500kg/hm2。4行區(qū)種植，行長10m，小區(qū)面積40m2，3次重復(fù)，各小區(qū)間設(shè)置4行隔離區(qū)（不施肥），采用膜下滴灌栽培模式，9萬株/hm2。甜菜專用肥分4次隨水滴施。試驗于2013年4月17日播種，4月19日滴出苗水，各處理滴施總肥料量的20%，灌溉量20m3左右，4月28日出苗，5月2日第一次中耕，5月17日第二次中耕，6月3日第三次中耕，6月15日開始灌溉，滴總肥料量的30%，灌溉量50m3左右；7月20日滴總肥料量的30%，灌溉量40m3左右；7月25日滴總肥料量的20%，灌溉量40m3左右。期間視田間需水情況進(jìn)行不施肥灌溉，全生長期灌溉10次，總灌溉量450m3左右。其他田間管理與生產(chǎn)田相同，10月10日收獲。

1.4 測定項目及方法

⑴葉叢高度：分別于苗期、葉叢快速生長期、塊根糖分增長期、糖分積累期測量各處理倒8葉高度，每小區(qū)選取中間2行有代表性的10株甜菜，測量倒8葉自葉柄著生處至葉片頂部的長度。⑵根圍：分別選擇各處理長勢均勻的10株甜菜，測定根基部根圍。⑶葉片數(shù)消長動態(tài)：分別于苗期、葉叢快速生長期、塊根糖分增長期、糖分積累期測量各處理葉片數(shù)，每小區(qū)選取中間2行有代表性的10株甜菜，測量葉片數(shù)。⑷根冠比：分別于苗期、葉叢快速生長期、塊根糖分增長期、糖分積累期測量各處理根冠比，每小區(qū)選取連續(xù)10株有代表性的甜菜，將整株甜菜連根挖出，分別測量葉叢部分及塊根部分的鮮重、干重。⑸葉綠素含量：分別于苗期、葉叢快速生長期、塊根糖分增長期、糖分積累期測量各處理葉片SPAD值，每小區(qū)選取長勢均勻、有代表性的播行，連續(xù)測量30株甜菜葉片。⑹干物質(zhì)：在不同時期分別選取長勢均勻植株10株，盡量完整地從土壤中挖出，刷凈根部所帶的泥土，用自來水沖洗干凈后，將葉叢和塊根分開，在105℃條件下殺青30min，將葉片切碎，同時將根部切絲后，分別置于80℃條件下烘干至恒重，取出后放入干燥器中待溫度與室溫相同時，取出稱重。收獲時將整株枯萎的葉片也進(jìn)行單獨(dú)收集，帶回實(shí)驗室后進(jìn)行烘干并稱重。⑺葉面積消長動態(tài)：用北京瑞析公司生產(chǎn)的RX-BXYMJ葉面積測定儀測定葉面積，烘干后根據(jù)干重?fù)Q算出全株葉面積，并折算出葉面積指數(shù)。⑻產(chǎn)量：收獲期各小區(qū)選取中間2行長勢均勻有代表性的10m實(shí)收實(shí)測，獲得產(chǎn)量數(shù)據(jù)。⑼含糖率：用手持式測糖儀各小區(qū)實(shí)測10株塊根，通過折算得出含糖率。⑽單株重：進(jìn)入成熟期后，每個試驗小區(qū)選擇中間兩行，用卷尺量取10m長的距離，挖出整株的甜菜，削去葉子，留下根，稱取根重。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥水平對甜菜植物學(xué)性狀的影響

2.1.1 不同施肥水平甜菜葉叢高度的變化規(guī)律 甜菜葉叢高度與品種特性、種植密度、土壤肥力、土壤水分等均存在著不同程度的相關(guān)性，本試驗采用《甜菜生理學(xué)》（邵金旺，1991）對甜菜生育期的劃分法，測定不同施肥處理甜菜各生育期葉叢高度值，葉叢高度平均結(jié)果（如圖1）：甜菜各個生育期內(nèi)所有施肥處理的葉叢高度均高于對照處理，葉叢高度隨著施肥量的增加而增加，塊根糖分增長期達(dá)到峰值，隨后開始下降，6個處理在塊根糖分增長期葉叢高度分別為：D＞E＞F＞C＞B＞A。

2.1.2 不同施肥水平甜菜根圍的變化規(guī)律 在甜菜生長的各個時期，施肥處理塊根根體直徑均大于對照處理，甜菜塊根根體直徑隨著施肥量的增加而增加，前期根徑增長迅速，后期增長放緩，各處理在糖分增長期甜菜塊根根體直徑達(dá)到峰值，大小排列順序：D＞E＞F＞C＞B＞A（如圖2所示）。

圖1 不同施肥水平對甜菜葉叢高度的影響Fig1 Effect of different fertilization on height of beet phyllome

圖2 不同施肥水平對甜菜根圍的影響Fig2 Effect of different fertilization on beet rhizosphere

2.1.3 不同施肥水平甜菜葉片數(shù)消長動態(tài)變化規(guī)律 甜菜葉片數(shù)在生育前期呈現(xiàn)快速增長趨勢，到塊根糖分增長期達(dá)到峰值，隨后開始下降，各處理在塊根糖分增長期葉片數(shù)量排序：E＞D＞F＞C＞A＞B（圖3所示）。

2.1.4 不同施肥水平甜菜根冠比變化規(guī)律 甜菜各生育期的根冠比能夠很好地反映甜菜葉叢、塊根部分生長的協(xié)同性，生長前期根冠比過高，則不利于同化作用；中后期根冠比過低，則不利于塊根產(chǎn)量及品質(zhì)的形成。據(jù)研究，甜菜根冠比與品種特性、肥水條件等密切相關(guān)[2]。各施肥處理甜菜根冠比在4個生育期均高于空白對照，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，各處理甜菜根冠比逐漸增大，糖分增長期達(dá)到峰值，其大小順序：D＞C＞E＞F＞A＞B（如圖4所示）。

圖3 不同施肥水平對甜菜葉片數(shù)的影響Fig3 Effect of different fertilization on beet leaf number

圖4 不同施肥水平對甜菜根冠比的影響Fig4 Effect of different fertilization on beet root shoot ratio

2.1.5 不同施肥水平甜菜葉綠素含量變化規(guī)律 甜菜葉片葉綠素含量與品種特性、土壤水分、施肥情況等密切相關(guān)，葉綠素參與甜菜光合同化作用，其含量是反應(yīng)甜菜營養(yǎng)和生長狀況的重要生理指標(biāo)，甜菜葉片葉綠素含量的差異能夠從田間管理的角度反映栽培技術(shù)措施是否合理。在甜菜整個生長期內(nèi)，葉片葉綠素含量呈現(xiàn)出先升后降的趨勢，苗期各處理葉片葉綠素含量在30～35（SPAD），塊根增長期達(dá)到峰值 35～45（SPAD），糖分積累期下降到 35～40（SPAD），各處理在葉叢快速生長期葉綠素含量相差較大，后期差距明顯縮小。生長后期，隨著氣溫下降、晝夜溫差增大、甜菜葉片的相對老化，生長速度放緩等，葉片同化功能降低，物質(zhì)分配重心轉(zhuǎn)移到根部，葉片葉綠素含量也隨著降低（如圖5所示）。

2.1.6 不同施肥水平甜菜干物質(zhì)變化規(guī)律 干物質(zhì)是作物同化作用形成的最終產(chǎn)物，與甜菜植株的生育時期、土壤肥力、灌溉條件等有著密不可分的關(guān)系。植株干物質(zhì)量的高低與甜菜產(chǎn)量、含糖率有一定的相關(guān)性。苗期甜菜植株干物質(zhì)量較低，隨著葉片快速生長，干物質(zhì)量迅速提高，塊根增長期增加最快，生長后期積累速度放緩。各施肥處理在4個生育時期植株干物質(zhì)含量均高于空白對照，說明礦質(zhì)養(yǎng)分對于甜菜植株干物質(zhì)的形成至關(guān)重要，糖分積累期各處理甜菜植株干物質(zhì)量大小順序：E＞F＞D＞C＞A＞B（如圖6所示）。

Fig5 Effect of different fertilization on beet chlorophyll content

圖6 不同施肥水平對甜菜干物質(zhì)的影響Fig6 Effect of different fertilization on beet dry matter

圖7 不同施肥水平對甜菜葉面積指數(shù)的影響Fig7 Effect of different fertilization on beet leaf area index

2.1.7 不同施肥水平甜菜葉面積消長動態(tài)變化規(guī)律 甜菜葉面積前期增長迅速，塊根增長期達(dá)到峰值，隨后開始下降，各施肥處理葉面積均高于空白對照。甜菜生長前期，田間光、溫、水、肥、氣等條件適宜，葉片生長旺盛，葉面積增長顯著；甜菜生長后期，葉叢繁茂，群體內(nèi)部開始出現(xiàn)郁蔽現(xiàn)象，通風(fēng)透光性差，葉面積開始逐步下降（如圖7所示）。

2.2 不同施肥水平對甜菜經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.2.1 不同施肥水平甜菜產(chǎn)量變化規(guī)律 如表1所示，甜菜塊根產(chǎn)量隨施肥量的增加而迅速增加，施肥量增加到900kg/hm2處理時，甜菜塊根產(chǎn)量達(dá)到最大，隨后開始下降，降幅較小。說明在一定的施肥范圍內(nèi)，甜菜塊根產(chǎn)量與施肥量呈顯著正相關(guān)。

2.2.2 不同施肥水平甜菜含糖率變化規(guī)律 甜菜塊根含糖率隨施肥量的增加呈降低趨勢，施肥量增加到1500kg/hm2處理時，甜菜塊根含糖率最低。說明，在一定的施肥范圍內(nèi)，甜菜塊根含糖率與施肥量呈顯著負(fù)相關(guān)。

2.2.3 不同施肥水平甜菜單株重變化規(guī)律 甜菜塊根單株重隨施肥量的增加而增加，施肥量增加到900kg/ hm2處理時，甜菜塊根單株重達(dá)到最大值。說明在本試驗設(shè)計的施肥范圍內(nèi)，甜菜塊根產(chǎn)量與施肥量呈顯著正相關(guān)。

Tab1 Effect of different fertilization on beet economic traits不同施肥條件對甜菜經(jīng)濟(jì)性狀的影響表1處理 根產(chǎn)量/（kg/hm）A 72016.80 16.34 0.76 B 653522 29 89 c 79526.05 15.90 0.99 D 81814 52 108 E 4092.0 14.74 .12 F 81107.59 13.61 1.13 Rcct yicId 含糖率/% Sugar ccntcnt 單株重/kg SingIc pIant wcight

3 討論

3.1 不同施肥水平甜菜植物學(xué)性狀的變化規(guī)律

氮、磷、鉀肥可以為甜菜的高產(chǎn)高效創(chuàng)造條件，但不同的施肥種類、施肥水平和施肥方法起著不同的作用。本研究在肥料種類確定，不同施肥水平和施肥方法條件下，甜菜各個生育期內(nèi)所有施肥處理的葉叢高度、根圍、葉片數(shù)、根冠比、葉綠素含量、干物質(zhì)積累量及葉面積數(shù)在一定范圍內(nèi)均高于對照處理，說明合理地施用氮、磷、鉀肥有利于甜菜對養(yǎng)分的吸收和分配利用，段玉等[7]的研究也得出了相同的結(jié)論。根冠比能夠很好地反映甜菜葉叢、塊根部分生長的協(xié)同性，生長前期根冠比過高，不利于同化作用；中后期根冠比過低，不利于塊根產(chǎn)量及品質(zhì)的形成。本研究在甜菜整個生長期內(nèi)葉叢高度、塊根根徑、葉片數(shù)及葉面積的增長與施肥量成正比，前期增長迅速，自塊根糖分增長期增速放緩，根冠比隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而逐漸增大，在糖分增長期到達(dá)峰值，在合理范圍內(nèi)[8-9]；葉綠素參與甜菜光合同化作用，其含量的差異能夠從田間管理的角度反映栽培技術(shù)措施是否合理。本研究葉片葉綠素含量呈現(xiàn)先升后降的趨勢，在塊根增長期達(dá)到峰值，糖分積累期有所下降，各處理間相差較大，后期差距明顯縮小，可能與生長后期氣溫下降、晝夜溫差增大，甜菜葉片相對老化，生長速度放緩，葉片同化功能降低，物質(zhì)分配重心轉(zhuǎn)移到根部等因素有關(guān)；干物質(zhì)是作物同化作用的最終產(chǎn)物，植株干物質(zhì)量的高低與甜菜產(chǎn)量、含糖率有一定的相關(guān)性[10-13]，本研究苗期甜菜植株干物質(zhì)量較低，隨著葉片快速生長，干物質(zhì)量迅速提高，塊根增長期增加最快，生長后期積累速度放緩，這與蓋志佳等[14]的研究結(jié)果一致。

3.2 不同施肥水平甜菜經(jīng)濟(jì)性狀的變化規(guī)律

關(guān)于氮、磷、鉀對甜菜經(jīng)濟(jì)性狀影響研究，前人已經(jīng)做了大量工作。曲文章等[15]研究了施氮量對甜菜產(chǎn)量和生理指標(biāo)的影響，高妙真等[16]研究了氮素水平對甜菜干物質(zhì)積累、分配和產(chǎn)糖量的影響，李強(qiáng)等[11]研究了施氮對高產(chǎn)甜菜干物質(zhì)積累分配及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。這些試驗結(jié)果都是在單一營養(yǎng)元素條件下獲得的，其結(jié)果對甜菜生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。但要使甜菜生產(chǎn)高產(chǎn)高效，必須研究氮磷鉀肥的交互作用。本研究結(jié)果顯示，在一定的施肥范圍內(nèi)，甜菜塊根產(chǎn)量與施肥量呈顯著正相關(guān)，這與魯劍巍等[17-19]的研究結(jié)果一致；在一定的施肥范圍內(nèi)，塊根含糖率與施肥量呈顯著負(fù)相關(guān)，這與張云生[20]等研究的過量施用氮肥會使甜菜塊根含糖率明顯下降的結(jié)果一致。

4 結(jié)論

本研究得出，施肥對植株的生長有著很大的促進(jìn)作用，所有施肥處理的產(chǎn)量均高于對照處理，通過調(diào)查不同生育期對比葉叢高度、根圍變化規(guī)律、葉片數(shù)消長動態(tài)、根冠比、葉綠素含量、干物質(zhì)、葉面積指數(shù)等方面的變化規(guī)律顯示，施肥量在900kg/hm2的處理時甜菜塊根產(chǎn)量達(dá)到最大，隨后開始下降，降幅較小。在處理0～1500kg/hm2這個范圍內(nèi)，甜菜塊根產(chǎn)量、單株鮮重與施肥量呈顯著正相關(guān)。而塊根含糖率隨著施肥的增加呈現(xiàn)降低趨勢，施肥量增加到1500kg/hm2處理時，甜菜塊根含糖率最低，甜菜塊根含糖率與施肥量呈顯著負(fù)相關(guān)。綜合產(chǎn)量和含糖率因素，慧爾專用肥的用量在900kg/hm2左右較為合適。

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