納米碳增效肥在馬鈴薯上的應(yīng)用

解 謙 ，李 利 ，喬 俊 ，邢寶巖 ，趙建國(guó)

（1.山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同 037009；2.山西大同大學(xué)碳材料研究所，山西大同 037009）

納米碳可以從NH4+中吸出N元素，釋放H+。而H+是植物吸收土壤水分和溶解于土壤水中的營(yíng)養(yǎng)元素的動(dòng)力，可以增強(qiáng)植物的光合作用。納米碳遇到水后變成超導(dǎo)體，增加了土壤的電動(dòng)電位，納米碳溶膠可以使土壤膠體重組，促進(jìn)土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的釋放[1]。因此，納米碳可以起到生物泵的作用，增加植物吸收水分和養(yǎng)分的能力[2-4]。近幾年，科學(xué)家們將納米碳粉添加到作物肥料中形成納米碳增效肥，其一方面能增強(qiáng)植物對(duì)肥料的吸附，減少土壤中肥料的流失和固定，提高肥料利用率；另一方面能夠促進(jìn)作物生產(chǎn)發(fā)育和提高產(chǎn)量。納米碳應(yīng)用到肥料中，顯示出明顯的增產(chǎn)效果。其中，谷類(lèi)作物增產(chǎn)幅度為10%～20%；蔬菜作物增產(chǎn)幅度為20%～40%，并且能節(jié)肥30%[5-7]。

為探究納米碳增效肥在馬鈴薯生產(chǎn)中的肥效，本試驗(yàn)以常規(guī)肥作對(duì)照，研究了納米碳增效肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育以及產(chǎn)量形成的影響，旨在為納米碳增效肥在馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

馬鈴薯品種為脫毒種薯克新1號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年5月在山西省大同市南郊區(qū)金農(nóng)合作社試驗(yàn)地進(jìn)行，后期分析在山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。設(shè)6個(gè)處理（表1），隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)面積50 m2，每處理3次重復(fù)。每個(gè)處理布置前均深耕翻土層25 cm，耕地平整，各處理施肥方式和施肥量一致，播種前用40%甲基異硫磷乳油7.5 kg/hm2制成毒土施入，防治地下害蟲(chóng)；用50%的乙草胺乳油0.1 kg對(duì)水50 kg噴灑，以滅殺草。馬鈴薯根、莖、塊莖部位含K量均用火焰光度計(jì)測(cè)定，消煮步驟采取380℃消煮90 min[8]。馬鈴薯栽培方式列于表1、試驗(yàn)施肥量處理列于表2。

表1 田間馬鈴薯栽培方式

表2 納米碳增效肥在馬鈴薯播種時(shí)試驗(yàn)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 納米碳增效肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

為考察納米碳增效肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響，對(duì)馬鈴薯塊莖鮮質(zhì)量進(jìn)行了取樣稱(chēng)量。由圖1可知，添加了納米碳增效肥的處理比常規(guī)肥處理產(chǎn)量偏高，其中產(chǎn)量最高的為處理B（100%納米碳增效肥），平均公頃產(chǎn) 40 653 kg，較常規(guī)肥 A（30 391.5 kg）增產(chǎn)33.76%，說(shuō)明納米碳增效肥對(duì)馬鈴薯有一定的增產(chǎn)作用。比較處理C與處理A，處理C平均公頃產(chǎn)量為34 347.15 kg，較常規(guī)肥差異不大，可得知納米碳增效肥對(duì)馬鈴薯生產(chǎn)有一定的節(jié)肥作用，可節(jié)肥約30%；比較處理D與處理A，處理D平均公頃產(chǎn)量為38 227.5 kg，較常規(guī)肥處理產(chǎn)量有所增加，說(shuō)明在減少K肥施入并添加納米碳同樣能趕上常規(guī)肥的產(chǎn)量水平，表明納米碳增效肥可提高K肥的利用[7]，可節(jié)約K肥約30%；比較處理E與處理A，處理E平均公頃產(chǎn)量為31 822.65 kg，與常規(guī)肥處理相比差異不大，說(shuō)明納米碳在節(jié)約K肥方面有明顯的作用，可節(jié)約K肥約50%；處理F產(chǎn)量最低，平均公頃產(chǎn)量為20 824.35 kg，說(shuō)明K肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)是必需元素，缺K處理導(dǎo)致產(chǎn)量過(guò)低。以上說(shuō)明納米碳在節(jié)肥方面有明顯作用，尤其是在節(jié)K肥方面。在不同施肥量處理下，添加納米碳和不添加納米碳在產(chǎn)量方面進(jìn)行比較得出，處理B增產(chǎn)最高，增產(chǎn)率為33.76%，因?yàn)樗┤氲氖?00%納米碳增效肥；處理D增產(chǎn)次之，增產(chǎn)率為25.78%，它施入的是70%K2O量納米碳增效肥；處理C為70%納米碳增效肥，增產(chǎn)13.01%；E施入的為50%K2O量納米碳增效肥，增產(chǎn)4.71%。可見(jiàn)，納米碳增效肥在馬鈴薯生產(chǎn)中有增產(chǎn)作用[9-12]。不同施肥量處理在增產(chǎn)方面，最佳施肥量為B（100%納米碳增效肥），在節(jié)肥及節(jié)肥增產(chǎn)方面，最佳施肥量均為C（70%納米碳增效肥）。

2.2 各部位K含量分析

分析不同施肥量下產(chǎn)量變化情況可知，K肥是馬鈴薯生產(chǎn)的必需元素，因此，分析馬鈴薯在不同施肥量處理下各部位含K量情況，分別對(duì)馬鈴薯塊莖、根、莖的含K量進(jìn)行分析（圖2）。

由圖2可知，在不同施肥量下馬鈴薯塊莖含K量存在不同，其中，處理B的K含量最高，處理B施加的是100%納米碳增效肥，在K肥施入量上與常規(guī)肥一致，說(shuō)明在相同K肥施入水平下，添加納米碳處理的K含量比不添加納米碳處理有明顯的增加，表明納米碳增效肥施入作物對(duì)K肥利用有明顯的促進(jìn)作用[13]；處理C與處理D在K肥施入量處于同一水平，都是常規(guī)K肥施入量的70%并添加了納米碳，比較處理C，D與A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在K含量水平上差異不大，說(shuō)明減少K肥施入量的同時(shí)添加納米碳同樣可達(dá)到常規(guī)肥的K含量水平，表明納米碳促進(jìn)了作物對(duì)K的吸收利用，并可節(jié)約30%K肥；比較處理E與處理A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，K含量水平與常規(guī)肥相比差異不大，而處理E添加的是50%K2O量的納米碳增效肥，說(shuō)明納米碳增效肥促進(jìn)了作物對(duì)K的吸收，并可節(jié)約50%的K肥；處理F為缺K處理，在播種時(shí)并沒(méi)有施加K肥，因此，處理F的K含量最低。納米碳增效肥在促進(jìn)K肥利用方面具有積極的作用，因而可以節(jié)約一部分K肥。

由圖3，4可知，在不同施肥量處理下馬鈴薯根部和莖部含K量最高的為處理B，最低的為處理F，處理A，C，D，E在K含量水平差異不大。分析施肥量可知，處理B是在常規(guī)肥基礎(chǔ)上添加了納米碳，處理A為常規(guī)肥，處理B與處理A相比，處理B在K含量水平上較處理A有明顯提高，說(shuō)明納米碳增效肥明顯提高了作物對(duì)K肥的吸收與利用；處理C與D在K肥施入量上處于同一水平，處理E在K肥施入上比常規(guī)肥降低了50%，比較處理C，D，E與處理A，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在K含量水平上差異不大，表明納米碳增效肥能有效提高K肥利用率，從而產(chǎn)生節(jié)肥的效果。

2.3 K肥農(nóng)學(xué)利用率分析

據(jù)上文分析可知，納米碳增效肥在促進(jìn)作物對(duì)K吸收方面有明顯的作用，K對(duì)于農(nóng)作物是非常重要的元素，K肥在提高作物產(chǎn)量和改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)方面起重要作用[8]，增強(qiáng)病蟲(chóng)害和倒伏的抵抗能力，促進(jìn)淀粉和糖分的生成。在有機(jī)肥、復(fù)合肥的基礎(chǔ)上添加一定量的納米碳增效劑，能增加肥效并能有效地調(diào)節(jié)植株生長(zhǎng)，提高抗逆性，使植株生長(zhǎng)穩(wěn)健。

根據(jù)（施肥區(qū)產(chǎn)量-不施肥區(qū)產(chǎn)量）/施鉀肥量[9]計(jì)算得到的鉀肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）結(jié)果列于表3。

表3 不同施肥量處理下K肥的農(nóng)學(xué)利用率

從表3可以直觀地看出，添加了納米碳增效肥的處理比常規(guī)肥處理在K肥農(nóng)學(xué)利用方面有明顯提高，進(jìn)一步說(shuō)明納米碳增效肥對(duì)作物吸收K有明顯的促進(jìn)作用，說(shuō)明納米碳可使土壤中的鉀肥充分釋放出來(lái)，有效提高K肥的利用率，因此表現(xiàn)出節(jié)肥的作用[10]，處理B與處理A相比，在K肥農(nóng)學(xué)利用率上有提高，表明納米碳促進(jìn)了作物對(duì)K的吸收與利用；處理C比處理B在K肥施入上少了30%，N，P肥也減少了30%，但K肥農(nóng)學(xué)利用效率相差無(wú)幾，表明納米碳具有促進(jìn)肥料吸收利用的作用，可節(jié)約K肥；處理D的K肥農(nóng)學(xué)利用效率最高，處理D在K肥施入上比處理B減少30%，N，P肥施入量一致，說(shuō)明納米碳促進(jìn)了K的吸收與利用，防止肥料流失，吸收效率高；處理E比處理D雖然在K肥施入方面減少20%，但是作物對(duì)K肥的吸收利用也很高，低于處理D但高于處理B，C。分析K肥農(nóng)學(xué)利用效率可知，納米碳在促進(jìn)作物對(duì)K吸收方面具有積極的作用，尤其是在K肥施入量較少時(shí)更能發(fā)揮納米碳促K的作用。因此，納米碳增效肥在節(jié)肥方面特別是在節(jié)K肥方面有明顯的作用。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，納米碳增效肥在馬鈴薯生產(chǎn)過(guò)程中有提高產(chǎn)量的作用，并隨著施肥量的不同與產(chǎn)量有一定的比例關(guān)系。

納米碳增效肥在馬鈴薯生產(chǎn)過(guò)程中具有一定的節(jié)肥作用，尤其是在節(jié)約K肥方面；在節(jié)肥增產(chǎn)方面，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，最佳施肥量為70%納米碳增效肥（總養(yǎng)分量為常規(guī)肥的70%+納米碳）[11-14]。

納米碳增效肥在促進(jìn)作物對(duì)K肥利用方面有明顯的促進(jìn)作用，根據(jù)K肥農(nóng)學(xué)利用效率的分析，表明納米碳能有效提高K肥利用效率、促進(jìn)作物對(duì)K的吸收，納米碳增效肥在促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)方面具有較好的應(yīng)用前景[15-16]。