有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)馬鈴薯光合特性的影響

譚偉軍 王 娟 黃 凱 楊榮洲 張娟寧 何萬(wàn)春

（甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，定西 743000）

馬鈴薯是世界主要糧菜兼用型作物之一[1]，特別是在甘肅省定西地區(qū)，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。但隨著馬鈴薯的集約化種植，土壤生態(tài)環(huán)境惡化嚴(yán)重阻礙了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。研究表明[2]，合理有機(jī)-無(wú)機(jī)肥料配施，不僅能夠提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能夠有效地改善土壤生態(tài)環(huán)境，但有機(jī)肥氮能夠在多大比例替代化肥氮的相關(guān)研究在定西市鮮見(jiàn)報(bào)道。為此在定西市安定區(qū)香泉鎮(zhèn)進(jìn)行了有機(jī)肥氮替代化肥氮的試驗(yàn)，研究有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯光合特性的影響以及有機(jī)肥氮替代化肥氮的適宜比例，以期為定西市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)綠色發(fā)展提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)地概況試驗(yàn)所用馬鈴薯品種為隴薯10 號(hào)，由甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。試驗(yàn)地為黃綿土，肥力均勻，供試土壤理化性質(zhì)：pH 值8.0，有機(jī)質(zhì)19.5g/kg，全氮0.9g/kg，堿解氮87.3mg/kg，速效磷25.1mg/kg，速效鉀220.6mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)共設(shè)6 個(gè)處理。T1：不施肥料（CK）；T2：?jiǎn)问┗实?，施氮量為純?80kg/hm2；T3：10%有機(jī)肥氮替代10%化肥氮；T4：20%有機(jī)肥氮替代20%化肥氮；T5：30%有機(jī)肥氮替代30%化肥氮；T6：40%有機(jī)肥氮替代40%化肥氮。

氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供試有機(jī)肥為生物有機(jī)肥，由甘肅大行農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)，化肥分別用尿素（N≥46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5≥12%）和氯化鉀（K2O≥24%）。各施肥處理分別扣除有機(jī)肥N、P2O5和K2O 含量后用尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)充。有機(jī)肥和氮、磷、鉀肥作基肥一次性施入。各處理重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列，4000 株/667m2，株距31cm，行距70cm。小區(qū)面積5.5m×10m=55m2，田間管理同大田一致。

1.3 樣品采集與處理葉綠素用便攜式葉綠素儀（SPAD-502 型號(hào)）測(cè)量，在頂葉下完全展開(kāi)的第4片復(fù)葉上進(jìn)行，每株植物測(cè)量3 次取平均值，每個(gè)處理測(cè)量10 株，測(cè)量時(shí)間為每天10：00。

凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）和氣孔導(dǎo)度（Gs）用便攜式光合儀（LI-6400XT 型號(hào)）在參比CO2濃度為400μL/L 和光合有效輻射為1000μmol/m2·s 的光照下，在頂葉下完全展開(kāi)的第4 片復(fù)葉上測(cè)定，測(cè)定時(shí)間為8：30-10：00。

1.4 數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2012 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并使用SPSS 20 對(duì)各處理數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和最小顯著性檢驗(yàn)（LSR 法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯SPAD 值的影響由表1可知，隨著出苗后天數(shù)的增加，各處理SPAD 值都逐漸減小。在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5和T6 處理SPAD 值均高于T1（CK）和T2 處理，并顯著高于T1（CK）處理，但T3、T4、T5 和T6 處理之間無(wú)顯著差異?？傮w來(lái)看，隨著有機(jī)肥用量的增加SPAD 值逐漸增加，但在有機(jī)肥替代化肥氮比例達(dá)到30%后，再增加有機(jī)肥用量SPAD 值幾乎不再增加，說(shuō)明適量地施用有機(jī)肥可以有效地促進(jìn)馬鈴薯前期營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)發(fā)育和建成，為后期馬鈴薯庫(kù)容量的增加打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯SPAD 值的影響

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯凈光合速率（Pn）的影響植物進(jìn)行光合作用的載體主要是葉綠素，有研究認(rèn)為葉綠素的含量與植物光合速率呈正相關(guān)關(guān)系[3]。由表2 可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，馬鈴薯凈光合速率逐漸下降；在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5 和T6 處理的Pn 均高于T1（CK）和T2 處理，并顯著高于T1（CK）處理，這和前面對(duì)葉綠素SPAD 值的分析一致。在出苗后36d，T5 和T6 處理下Pn 均顯著高于T1（CK）和T2 處理，表明合理施用有機(jī)肥能夠顯著提高馬鈴薯凈光合速率。

表2 不同處理對(duì)馬鈴薯Pn 的影響 （μmol/m2·s）

2.3 不同處理對(duì)馬鈴薯氣孔導(dǎo)度（Gs）的影響由表3 可以看出，T1（CK）處理氣孔導(dǎo)度在出苗后36d 達(dá)到最大值，為0.38mol/m2·s，而其他處理都是在出苗后23d 已經(jīng)達(dá)到最大值，然后隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸減小，可能是由于T1（CK）處理養(yǎng)分供應(yīng)不足所致。在出苗后23d、36d 和66d，T3、T4、T5 和T6 處理Gs 均高于T1（CK）和T2 處理，并在23d、36d 時(shí)顯著高于T1（CK）處理。與T1（CK）相比，在出苗后23d、36d 和66d，T5 和T6 處理下Gs 均顯著升高，由此可見(jiàn)，施用有機(jī)肥顯著提高了馬鈴薯葉片氣孔導(dǎo)度，更有利于馬鈴薯光合作用的進(jìn)行，從而積累更多的干物質(zhì)量。

表3 不同處理對(duì)馬鈴薯Gs 的影響 （mol/m2·s）

2.4 不同處理對(duì)馬鈴薯胞間二氧化碳濃度（Ci）的影響由表4 可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，馬鈴薯胞間二氧化碳濃度先增加后減小，在出苗后36d達(dá)到最大值，這時(shí)正是馬鈴薯塊莖形成期，說(shuō)明此時(shí)二氧化碳的同化達(dá)到最大值，同時(shí)也迅速地進(jìn)行著干物質(zhì)的積累。分析不同處理，在出苗后23d、36d和66d，T3、T4、T5 和T6 處理的Ci 均高于T1（CK）和T2 處理，并且顯著高于T1（CK）處理。

表4 不同處理對(duì)馬鈴薯Ci 的影響 （μmol/mol）

2.5 不同處理對(duì)馬鈴薯蒸騰速率（Tr）的影響由表5 可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，T1和T2處理馬鈴薯蒸騰速率先增加后減小，在出苗后36d 達(dá)到最大值，這和前面對(duì)馬鈴薯胞間二氧化碳濃度分析一致，說(shuō)明此時(shí)正在大量吸收水分，有利于馬鈴薯塊莖的形成。分析不同處理，T3、T4、T5 和T6 處理下Tr 均高于T1（CK）和T2 處理，并且在出苗后23d 和36d 時(shí)顯著高于T1（CK）處理，在T5 時(shí)達(dá)到最大。

表5 不同處理對(duì)馬鈴薯Tr 的影響 （mmol/m2·s）

3 結(jié)論與討論

植物光合生理特性會(huì)隨著生長(zhǎng)環(huán)境的不同而改變，已有研究表明不同的施氮量對(duì)馬鈴薯光合作用有顯著影響[4-6]。本研究表明，合理的施用有機(jī)肥可以顯著地提高馬鈴薯的SPAD、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率，從而提高馬鈴薯葉片光合作用，進(jìn)一步提高馬鈴薯的塊莖產(chǎn)量。有研究表明[7-8]，有機(jī)肥的用量不是越多越好，本試驗(yàn)中當(dāng)有機(jī)肥氮替代化肥氮的比例達(dá)到30%時(shí)，馬鈴薯光合特性各項(xiàng)指標(biāo)不再增加甚至減小，其原因可能是增施有機(jī)肥改變了土壤理化性狀，使土壤養(yǎng)分能夠有效吸收利用，從而有利于馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，但施用過(guò)多有機(jī)肥馬鈴薯各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)都不再增加，可能是由于有機(jī)肥養(yǎng)分釋放緩慢，后期養(yǎng)分供應(yīng)不足所致。

因此，施氮量為純氮180kg/hm2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有機(jī)肥氮替代化肥氮的比例為30%可以顯著提高馬鈴薯的光合作用，積累更多的干物質(zhì)，為馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的形成提供有力支持。