磷肥用量對冬作馬鈴薯鎂素積累與分配特征的影響

馮劍　黃美華　徐鵬舉　代啟貴　畢艷霞　李英　曹先維　張新明

摘 要 以費(fèi)烏瑞它脫毒種薯為材料，通過大田試驗(yàn)研究4個(gè)磷肥水平，即0（P0）、45.0（P1）、90.0（P2）、135.0（P3）kg/hm2對冬作馬鈴薯鎂積累與分配特征的影響。結(jié)果表明：各處理馬鈴薯整株鎂積累量呈先升高后降低變化趨勢，齊苗后17～45 d為快速積累期，在齊苗后59 d出現(xiàn)峰值，齊苗后73 d，各處理全株鎂積累量表現(xiàn)為：P1>P2>P3>P0；塊莖鎂積累量呈持續(xù)升高趨勢，齊苗后73 d，各處理塊莖鎂積累量表現(xiàn)為：P1>P2>P3>P0，但各處理間并未產(chǎn)生顯著差異；各處理鎂在葉片中的分配比例均呈逐漸降低趨勢；鎂在莖中的分配比例整體呈逐漸降低趨勢，變幅不大，而在塊莖中的分配比例呈持續(xù)上升趨勢；整個(gè)生育期間，鎂在各生育階段各器官的分配比例呈現(xiàn)：葉>莖（齊苗后3 d）；葉>莖>塊莖（齊苗后17 d）；葉>塊莖>莖（齊苗后31～45 d）；塊莖>葉>莖（齊苗后59～73 d）的動(dòng)態(tài)變化過程，鎂在塊莖中的分配率以P1處理最大，為60.38%。供試條件下，磷肥施用量在P1水平下可提高馬鈴薯鎂積累量，P2、P3水平的用量則會(huì)降低鎂的積累；平均每生產(chǎn)1 000 kg塊莖，植株需從土壤中吸收鎂0.253 kg.

關(guān)鍵詞 冬作馬鈴薯；磷肥；鎂；積累；分配

中圖分類號 S532 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

Abstract The field experiment was carried out to probe into the characteristics of magnesium accumulation and distribution of winter potato under different phosphate fertilizer dosage（Four phosphorus levels were set as follows：0， 45.0， 90.0， 135.0 kg·hm-2， respectively， marked as P0， P1， P2， P3，）by using Favorita（potato caltivar）as the experimental materials. The main results showed： The accumulation of magnesium in the whole plant increased first and then decreased in all treatments， rapid accumulation period was at 17 to 45 d after seedling emergence and the peak appeared in 59d after seedling emergence. The accumulation of magnesium in the whole potato plant was shown as P1>P2>P3>P0 in 73 d after seedling emergence. The accumulation of magnesium in tubers showed a trend of rising and when harvested， the accumulation of magnesium in tubers showed as P1>P2>P3>P0， but there were no significant differences between the treatments. The distribution of magnesium in the leaves and stems decreased gradually， and in tuber showed a trend of rising. In the whole growth period， the distribution of magnesium in different organs presented the dynamic change process as follows： leaf>steam， leaf>steam>tuber， leaf>tuber>steam， tuber>leaf>team， and magnesium was mainly stored in tubers when it was harvested. The distribution of magnesium in the tuber of P1 was the largest， 60.38%. In this experiment under the condition， the supply of phosphorus fertilizer at P1 level could increase the accumulation of magnesium， but the P2， P3 level of consumption would reduce the accumulation； 0.253 kg magnesium was needed to be absorbed to produce 1 000 kg tubers.

Key words Winter potato；phosphorus；magnesium；accumulation；distribution

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.016

馬鈴薯是中國大力發(fā)展的糧食作物，研究馬鈴薯施肥技術(shù)對提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。在實(shí)際生產(chǎn)中往往存在只重視大量元素的施用而忽視中微量元素的添加，從而致使礦質(zhì)養(yǎng)分比例相對失衡，不僅嚴(yán)重影響了馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，還為種植戶造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。鎂作為葉綠素的中心原子，是葉綠素中唯一的金屬原子，約占葉綠素分子量的2.7%，對維持葉綠體結(jié)構(gòu)以及光合作用具有重要意義[3-5]。關(guān)于馬鈴薯對中微量元素吸收分配特性的相關(guān)研究已有報(bào)道，馮琰等[6]通過研究馬鈴薯硫吸收規(guī)律發(fā)現(xiàn)，硫在各器官的分配以葉莖為主，塊莖很少，在試驗(yàn)條件下，平均每生產(chǎn)1 000 kg塊莖需吸收硫0.26 kg。吳旭銀[7]等對鈣吸收特性研究結(jié)果表明，鈣在各器官的分配以葉莖為主，塊莖很少，在試驗(yàn)條件下，平均每生產(chǎn)1 000 kg塊莖需吸收鈣1.739 kg。馬鈴薯是一種對鎂較敏感的作物，鎂對于馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)形成具有重要的生理功能作用[8]。本研究通過探討冬作馬鈴薯鎂積累、分配的特征，以期為廣東省冬作馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)合理施肥提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2014～2015年在廣東省惠州市惠東縣平海鎮(zhèn)徑口村，國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣州綜合試驗(yàn)站試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試土壤類型為水稻土，質(zhì)地為輕壤土，前茬作物為水稻。土壤耕層0～20 cm測定的土壤基本農(nóng)化性狀見表1。供試品種：費(fèi)烏瑞它（一級脫毒種薯）。供試肥料：尿素（N，46%）、過磷酸鈣（P2O5，12%）、硫酸鉀（K2O，50%）、有機(jī)肥（腐熟雞糞，N：30.25 g/kg；P2O5：21.08 g/kg；K2O：27.04 g/kg）。

1.2方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)為單因素4水平隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，磷肥（P2O5）用量分別為：0、45.0、90.0、135.0 kg/hm2，處理編號分別以P0、P1、P2和P3表示。各處理氮、鉀和有機(jī)肥用量保持一致，分別是240、312、9 000 kg/hm2。各處理肥料施用量見表2。播種時(shí)均勻施入基肥和全部有機(jī)肥，剩余肥料用于4次追肥。氮磷鉀化肥基、追肥比例見表3。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，隨機(jī)排列，種植密度78 357棵/hm2，共21個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積19.14（5.8 m×3.3 m）m2，每小區(qū)間設(shè)置0.7 m隔離帶，防止肥料隨雨水滲透到相鄰小區(qū)，影響試驗(yàn)結(jié)果。其他栽培管理同大田。

1.2.2 樣品采集、制備與分析 生育期間共取樣6次，分別于齊苗（出苗率達(dá)80%時(shí)）后3、17、31、45、59和73 d采樣，每個(gè)小區(qū)取代表性的馬鈴薯植株3株，帶回室內(nèi)洗凈、晾干。樣品按葉、莖、塊莖分器官稱量鮮重，于105 ℃下殺青30 min后，75 ℃烘干至恒重并稱重，粉碎，放置于密封袋保存供測定分析。

土壤樣品采集與處理：播種前采用“S”型采樣方法采集0～20 cm土層的基礎(chǔ)混合土壤樣品，經(jīng)風(fēng)干，過2、1和0.149 mm篩，保存于密封袋中供測定分析。

土壤理化測定：土壤pH值采用電位法測定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；速效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用1 mol/L中性醋酸銨浸提；交換性鎂采用1 mol/L乙酸銨交換-原子吸收分光光度法測定；植物樣品鎂含量測定采用干灰化——原子吸收分光光度法[9]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 計(jì)算公式 器官鎂積累量/（kg/hm）=器官干物質(zhì)質(zhì)量（kg/hm）×器官鎂含量（g/kg）；地上部（莖和葉）鎂積累量/（kg/hm）=莖鎂積累量（kg/hm）+葉片鎂積累量（kg/hm）；全株鎂積累量/（kg/hm）=地上部（莖和葉）鎂積累量（kg/hm）+地下部（主要是塊莖）鎂積累量（kg/hm）；積累速率/[kg/（hm2·d）]=階段鎂積累量差值（kg/hm）/階段天數(shù)（d）；各器官鎂分配率/%=各器官鎂積累量（kg/hm）/全株鎂積累量（kg/hm）×100。

1.3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)采用DPS14.10統(tǒng)計(jì)軟件[10]和Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥施用量對馬鈴薯地上部鎂積累量的影響

由圖1可知，馬鈴薯地上部鎂積累量隨著生長時(shí)間的推移均呈現(xiàn)先升高后降低的單峰曲線變化趨勢，整個(gè)生育期間變化范圍為0.89～8.36 kg/hm2。地上部鎂積累量在齊苗后17～45 d快速增長，隨后逐漸達(dá)到峰值，各處理峰值出現(xiàn)時(shí)間存在一定差異，其中P0～P2處理出現(xiàn)在齊苗后59 d，分別為7.46、8.07、7.18 kg/hm2，P3處理在45 d，為8.36 kg/hm2。齊苗后59 d，P1處理積累量均高于其他處理，且與P3處理產(chǎn)生顯著差異。隨著生長中心的轉(zhuǎn)移，地上部莖葉中鎂向塊莖轉(zhuǎn)移以及部分莖葉的衰老、脫落致使鎂流失，繼而發(fā)生地上部鎂積累量下降。齊苗后73 d，各處理鎂積累量表現(xiàn)為：P1>P3>P2>P0，但各處理間差異并未達(dá)到顯著。

2.2 磷肥施用量對馬鈴薯塊莖鎂積累量的影響

由圖2可知，在整個(gè)生育過程中塊莖鎂積累量變化范圍為：0.16～9.73 kg/hm2，P1～P2處理對鎂的積累速率最大值均出現(xiàn)在齊苗后31～45 d，分別為：0.24、0.22、0.18 kg/（hm2·d），P3處理較晚，在齊苗后45～59 d，為0.28 kg/（hm2·d）。齊苗后59 d，P3處理鎂積累量均顯著高于其他處理，P0、P1、P2處理間無顯著差異；齊苗后73 d，各處理塊莖鎂積累量表現(xiàn)為：P1>P2>P3>P0，各處理間無顯著差異。在馬鈴薯全生育期間，各處理縱向分析可知，P0、P1處理除17～31 d外，各階段積累量均達(dá)顯著差異，P2、P3處理各階段積累量均達(dá)顯著差異。在較低的磷肥用量處理下馬鈴薯塊莖前期鎂積累比較緩慢。

2.3 磷肥施用量對馬鈴薯全株鎂積累量的影響

由圖3可知，各處理全株鎂積累量快速增長期均在齊苗后17～45 d，并在齊苗后59 d達(dá)到峰值，分別為：13.18、14.65、12.70、14.52 kg/hm2，P1、P3處理和P2處理達(dá)到顯著差異。各處理鎂積累速率最大值出現(xiàn)時(shí)間不一致，P2處理在齊苗后17～31 d，其余處理均在31～45 d，各處理鎂積累速率分別為：0.41、0.43、0.34、0.37 kg/（hm2·d）。齊苗后59～73 d，各處理全株鎂積累量均呈下降趨勢，主要是由于植株下部老葉的枯萎脫落造成鎂素流失所致。齊苗后73 d，各處理全株鎂積累量表現(xiàn)為：P1>P2>P3>P0，P1處理與P0處理產(chǎn)生顯著差異，但與其他處理間無顯著差異。

2.4 磷肥施用量對馬鈴薯各器官鎂分配比例的影響

由圖4可知，鎂在馬鈴薯各器官的分配隨生長時(shí)間的推進(jìn)而發(fā)生相應(yīng)的變化。各處理下鎂在葉片中的分配比例隨生育期的推進(jìn)均呈逐漸降低趨勢， 分配比例以苗期（齊苗后3 d）的最高、成熟期（齊苗后73 d）的最低，變化范圍為76.40%～29.25%；鎂在莖中的分配比例整體呈逐漸降低趨勢，但變化幅度不大，變化范圍為30.63%～8.18%；塊莖形成后，生長中心由莖葉轉(zhuǎn)為莖葉與塊莖并進(jìn)階段，鎂在莖葉中的分配比例逐漸降低，在塊莖中的分配比例呈持續(xù)上升趨勢，變化范圍為7.11%～60.38%。在馬鈴薯全生育期內(nèi)，鎂在各器官的分配比例情況為：葉>莖（齊苗后3 d）；葉>莖>塊莖（齊苗后17 d）；葉>塊莖>莖（齊苗后31～45 d）；塊莖>葉>莖（齊苗后59～73 d），最終鎂主要貯存在塊莖中。

3 討論

3.1 磷肥施用量對馬鈴薯鎂積累量的影響

趙永秀等[11]研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯生育期間對鎂積累速率最大值和積累最大值均出現(xiàn)在出苗后31～40 d，本試驗(yàn)中，馬鈴薯生育期間對鎂積累速率最大值出現(xiàn)時(shí)間與其研究結(jié)果相同，但鎂積累最大值出現(xiàn)時(shí)間較晚（在齊苗后59 d），其原因可能與種植區(qū)域、施肥水平和品種不同等因素有關(guān)。齊苗后17～45 d為快速積累階段，種植過程中在此生育階段追施鎂肥效果較好。齊苗后 ，各處理鎂積累量大小順序?yàn)椋篜1>P2>P3>P0，各處理間差異不顯著，磷肥的施用在一定程度上提高了鎂積累量，但高水平的施用量則會(huì)對鎂的積累產(chǎn)生一定的抑制作用，這與俄勝哲等[12]在稻米研究中的結(jié)論相一致。

此外，有關(guān)研究表明，鈣和鎂之間具有拮抗作用[13-14]，由于所用磷肥中含有鈣，試驗(yàn)中磷肥在高濃度條件下對鎂積累產(chǎn)生的抑制作用具體原因有待進(jìn)一步研究。在本試驗(yàn)中，馬鈴薯塊莖中鎂積累量與趙永秀等[11]研究結(jié)果差異不大，但地上部（莖、葉）鎂積累量明顯低于吳旭銀[7]、趙永秀等[11]研究結(jié)果，此外，本試驗(yàn)中每生產(chǎn)1 000 kg塊莖植株需從土壤中吸收鎂0.253 kg，明顯低于吳旭銀[7]、趙永秀[11]等研究結(jié)果，這種差異的產(chǎn)生可能與種植區(qū)地理位置相關(guān)，由于鎂在植株體內(nèi)的吸收及運(yùn)移主要靠蒸騰作用，北方種植時(shí)間在6月份，光照條件充足，植物蒸騰作用強(qiáng)度大，從而增加了莖葉中的積累量，進(jìn)而提升整株的吸收量。此外，品種之間的生理特性差異可能也是一個(gè)重要影響因素[15-16]，具體影響機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

3.2 磷肥施用量對馬鈴薯各器官鎂分配比例的影響

在馬鈴薯全生育期間，鎂在各器官的分配比例隨著生長時(shí)間的推進(jìn)以及生育中心的轉(zhuǎn)移而發(fā)生相應(yīng)的變化。吳旭銀等[7]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，全生育期鎂在各器官的分配以葉、莖為主，塊莖很少，收獲時(shí)鎂主要貯存在莖與葉中。本研究結(jié)果顯示，整個(gè)生育期間，鎂在葉中的分配比例呈下降趨勢；在塊莖中的分配比例呈上升趨勢；在莖中的分配比例變幅不大，這與趙永秀等[11]研究結(jié)果相一致。鎂在各生育階段各器官的分配比例呈現(xiàn)：葉>莖（齊苗后3 d）；葉>莖>塊莖（齊苗后17 d）；葉>塊莖>莖（齊苗后31～45 d）；塊莖>葉>莖（齊苗后59～73 d）的動(dòng)態(tài)變化過程，最終鎂主要貯存在塊莖中，這與趙永秀等[11]研究結(jié)果存在差異。由于本試驗(yàn)中莖、葉鎂積累量明顯低于趙永秀等[11]研究結(jié)果，塊莖鎂積累量與其結(jié)果差異不大，致使各器官鎂相對分配比例產(chǎn)生變化，原因可能是施肥差異和品種不同造成的，在王珊珊[17]的施肥對馬鈴薯不同品種硫鈣鎂吸收分配規(guī)律及產(chǎn)量的影響研究結(jié)果中顯示，鎂在馬鈴薯各器官的分配比例因品種不同而顯示較大差異。鎂在各器官的遷移主要表現(xiàn)在葉和塊莖中，Mg2+的吸收是通過Mg2+轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)行，Mg2+轉(zhuǎn)運(yùn)體基因在不同磷肥用量中表達(dá)不同而造成Mg吸收轉(zhuǎn)移的差異[18]。隨著磷肥用量的增加，鎂在塊莖中分配比例降低，在齊苗后73 d，各處理鎂在塊莖中的分配比例表現(xiàn)為：P1>P0>P2>P3，各處理間均未達(dá)到顯著差異。

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