保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及光合特性的影響

李皓軒 李雪英 郝小花 李雯鈺 黃雅心 李美枝 穆俊祥

（集寧師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 內(nèi)蒙古烏蘭察布012000）

烏蘭察布市地處內(nèi)蒙古高原， 由于其特有的地理位置和氣候條件，非常適宜馬鈴薯種植，目前，該地區(qū)馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量在全國(guó)地級(jí)市排名第一，現(xiàn)已成為全國(guó)重要的種薯、商品薯和加工專用薯基地[1]，但干旱和土壤貧瘠是制約本地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)的主要因素[2]。 大量研究表明，保水劑和化肥的施用可以改善馬鈴薯節(jié)水保肥的效果并提高馬鈴薯的產(chǎn)量和光合效能[3-6]。 但有關(guān)保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯整個(gè)生育期生長(zhǎng)狀況、 光合效能和節(jié)水保肥效果的研究卻鮮有報(bào)道。 因此，本研究在自然條件基礎(chǔ)下采用保水劑和硫酸鉀進(jìn)行配施的試驗(yàn)， 測(cè)定馬鈴薯形態(tài)指標(biāo)、 光合效能和產(chǎn)量的變化以揭示水肥互作與光合效能以及生物量和商品產(chǎn)量變化的關(guān)系，闡釋保水劑和鉀肥處理后馬鈴薯光合效能和產(chǎn)量指標(biāo)的變化規(guī)律， 為烏蘭察布地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)中保水劑與鉀肥合理應(yīng)用提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種為烏蘭察布主栽品種 “克新1號(hào)”（烏蘭察布市農(nóng)科院提供）；保水劑為河北任丘市廣匯化工有限公司購(gòu)買的白色晶體（主要成分為丙烯酸鹽聚合交聯(lián)物和丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物）。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于烏蘭察布市集寧區(qū)集寧師范學(xué)院園藝實(shí)訓(xùn)基地，該地區(qū)海撥高度1 417 m，年平均氣溫4.4℃， 年日照為 3 130 h， 近 10 年平均降水量約360 mm，無(wú)霜期130 d，試驗(yàn)地土壤類型為砂壤土，試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果為：有機(jī)質(zhì)含量為0.91%、堿解氮含量為 （93.16±3.16）mg/kg、 速效磷含量（23.23 ±1.56）mg/kg、速效鉀含量（183.65±4.50）mg/kg、pH 值為 7.09±0.08、且 0～80 cm 土層土壤容重平均為1.34 g/cm3。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)設(shè)置4 個(gè)處理組分別為：C1 （保水劑+硫酸鉀)、C2(硫酸鉀)、C3(保水劑)、CK(不做處理)。 每個(gè)處理3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

2018 年 5 月 10 日播種， 9 月 29 日收獲。 小區(qū)面積為 20 m2， 株、 行距分別為 40 cm×50 cm， 基本苗為 50 000 株/hm2； 保水劑（45 kg/hm2）在施基肥施一并施入， 尿素一半作為基肥和有機(jī)肥（腐熟羊糞）20 000 kg/hm2、 二銨（240 kg/hm2）混合一起施入， 尿素另一半于塊莖形成期作為追肥施入； 硫酸鉀（60 kg/hm2） 按小區(qū)稱量作為追肥于塊莖膨大期施入。 生育期間不灌水，利用自然降水。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定

馬鈴薯株幅和生物量測(cè)定：在馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期每小區(qū)取樣3 株，分別測(cè)定南北、東西距離并計(jì)算冠幅（南北距離乘東西距離），后取回實(shí)驗(yàn)室自來(lái)水沖洗，陰干，按葉片、地上莖、地下莖、塊莖將各器官分開，取小樣于在105℃殺青30 min 80℃烘干至恒重，稱重?fù)Q算成單位面積總生物量。

馬鈴薯產(chǎn)量測(cè)定： 按小區(qū)實(shí)收馬鈴薯塊莖鮮重產(chǎn)量，換算單位面積（公頃）產(chǎn)量，并進(jìn)行商品薯（薯塊重量≥60 g）分級(jí)和商品率的計(jì)算。

馬鈴薯光合性能指標(biāo)測(cè)定： 在塊莖形成期上午進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)每個(gè)小區(qū)選取有代表性的植株3 株，測(cè)定其第5 片葉（由下而上）的光合指標(biāo)。 采用便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定凈光合速率（Pn）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr），葉片水分利用率（WUE）=Pn/Tr。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所得數(shù)據(jù)處理采用SPSS 19.0 和Excel 2003 進(jìn)行分析，方差分析采用單因素方差分析，多重比較采用新復(fù)極差法（Duncan 法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯冠幅和生物量的影響

馬鈴薯株幅及總生物量是反映其生長(zhǎng)情況的重要指標(biāo)，由表1 可知，不同處理對(duì)馬鈴薯各生育時(shí)期冠幅和總生物量影響顯著， 且隨著馬鈴薯生育時(shí)期的推進(jìn)，各處理的株幅和總生物量都呈上升趨勢(shì)，同時(shí)保水劑和鉀肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響也更加明顯。在苗期，各處理間株幅、總生物量無(wú)顯著差異，這是由于馬鈴薯苗期的生長(zhǎng)主要依賴種薯內(nèi)部的水分和養(yǎng)分，保水劑和鉀肥的作用還未體現(xiàn)所致。 從塊莖形成期到淀粉積累期，保水劑和鉀肥配施（C1）的株幅、總生物量顯著高于單獨(dú)使用鉀肥（C2）或保水劑（C3）的處理，更高于CK，這說(shuō)明保水劑和鉀肥單獨(dú)施用均可促進(jìn)馬鈴薯的生長(zhǎng)， 且保水劑和鉀肥配施效果更好。

2.2 保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、 商品率和收獲時(shí)總生物量的影響

從表2 可以看出，單獨(dú)施用保水劑（C3）和單獨(dú)施用硫酸鉀（C2）的產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量、商品率和收獲時(shí)總生物量都顯著高于CK，且單獨(dú)施用硫酸鉀（C2）處理的產(chǎn)量、 商品薯產(chǎn)量和商品率顯著高于單獨(dú)施用保水劑（C3），在總生物量上兩者無(wú)顯著差異；但保水劑和鉀肥配施（C1）后馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量、商品率和收獲時(shí)總生物量進(jìn)一步顯著增加， 這說(shuō)明適宜用量的鉀肥和保水劑的施用更有利于促進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)量、商品率及總生物量的增加。

表1 保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯冠幅和生物量的影響

表2 保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、商品率和收獲時(shí)總生物量的影響

2.3 保水劑和鉀肥配施對(duì)馬鈴薯光合特性的影響

從表3 可見， 不同處理對(duì)馬鈴薯葉片的光合特性均有顯著影響，與對(duì)照相比，保水劑與鉀肥配施處理（C1）、單施鉀肥處理（C2）、單施保水劑處理（C3）的凈光合速率 （Pn）、 氣孔導(dǎo)度 （Gs）、 胞間 CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）都顯著增加。 對(duì) Pn 來(lái)講，C1、C2、C3 處理間均有顯著差異； 且保水劑和鉀肥配施處理的 Pn、Gs、Ci、Tr 均為最高， 且顯著高于其他處理，這表明保水劑和鉀肥配施的效果比單施鉀肥和單施保水劑效果均好。

表3 不同覆蓋方式下馬鈴薯光合特性的變化

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

鉀素是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的營(yíng)養(yǎng)元素之一， 在適度范圍內(nèi)增施鉀肥可促進(jìn)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育并提高馬鈴薯產(chǎn)量、 品質(zhì)和商品率； 保水劑具有吸水、保水和保肥的功能，可以改善土壤水分和養(yǎng)分環(huán)境，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)。 本試驗(yàn)結(jié)果表明，在單獨(dú)使用鉀肥時(shí)或單獨(dú)使用保水劑時(shí)，馬鈴薯冠幅、總生物量、產(chǎn)量和商品率均顯著增加，保水劑和鉀肥配合施用下馬鈴薯冠幅、總生物量、產(chǎn)量和商品率進(jìn)一步顯著增加， 這說(shuō)明保水劑和適量鉀肥配施表現(xiàn)出水分和養(yǎng)分間較好的協(xié)同和疊加效應(yīng)， 從而更能促進(jìn)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育， 而且大的冠幅和較大的莖粗能夠增加單株單位時(shí)間的有效光合面積， 提高無(wú)機(jī)有機(jī)養(yǎng)分的運(yùn)輸， 是影響地上生物量和塊莖馬鈴薯產(chǎn)量積累的重要因素，這與茍春林等[7]、俞粟曉萬(wàn)等[8]、高天鵬等[9]的研究結(jié)果類似，這一結(jié)論對(duì)保水劑和鉀素肥料配施實(shí)現(xiàn)水肥同步、 提高作物產(chǎn)量具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

植物的光合作用是植物將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲(chǔ)備有機(jī)物的過(guò)程， 光合作用在馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要的作用， 葉片的光合特性如凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間 CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）在不同程度上反映了光合能力的強(qiáng)弱，從而影響馬鈴薯產(chǎn)量的高低。 其中營(yíng)養(yǎng)水平、光照條件、水分狀況等因素均對(duì)植物光合性能有或大或小的影響[10]。 本研究顯示，保水劑和鉀肥對(duì)馬鈴薯葉片的Pn、Gs、Ci、Tr 均有極顯著影響， 合理施用保水劑或鉀肥后馬鈴薯的 Pn、 Gs、 Ci、 Tr 等均顯著提高， 尤其是鉀肥和保水劑配合施用， 進(jìn)一步增強(qiáng)馬鈴薯生產(chǎn)中的光合作用和光合效率， 因而馬鈴薯的產(chǎn)量、 總生物量、 商品率均最高， 本結(jié)果與龐海穎等[11]，史普酉等[12]，梁曉麗等[13]，包開花等[14]在馬鈴薯和煙草的研究結(jié)果一致。

3.2 結(jié)論

鉀肥和保水劑都能單獨(dú)發(fā)揮作用， 鉀肥改善馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)狀況，保水劑可改善土壤狀況，最終改善馬鈴薯生長(zhǎng)狀況，而兩者聯(lián)合施用效果更優(yōu)，可進(jìn)一步提高馬鈴薯實(shí)際光合效能， 顯著提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、 商品率、 總生物量。 在本試驗(yàn)條件下適宜用量（60 kg/hm2）的鉀肥和適宜用量（45 kg/hm2）的保水劑配施可顯著增加馬鈴薯冠幅、生物量、產(chǎn)量、商品率，有利于馬鈴薯生長(zhǎng)和水肥利用。