搭架種植下粉葛不同部位氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收與分配特征

何紹浪，王斌強(qiáng)，林小兵，黃尚書，王馨悅，鐘義軍，成艷紅，張昆，孫永明，黃欠如

(江西省紅壤研究所，南昌 330046)

粉葛(Pueraria thomsoniiBenth)屬豆科，是一種多年生的藤本落葉植物。粉葛具有解肌退熱、生津止渴、透疹、升陽止瀉、通經(jīng)活絡(luò)、解酒毒之功效，用于治療外感發(fā)熱頭痛、項(xiàng)背強(qiáng)痛、消渴、麻疹不透、熱痢、泄瀉、眩暈頭痛、酒毒傷中[1]。目前，廣西、廣東、江西已經(jīng)成為我國粉葛主產(chǎn)區(qū)，江西省把粉葛列入“贛食十味”之一[2]。實(shí)際生產(chǎn)中眾多種植戶為了追求產(chǎn)量，大量施用復(fù)合肥，導(dǎo)致肥料利用率不高，也易引起粉葛的內(nèi)部缺陷[3]。關(guān)于粉葛施肥方面的研究已有報(bào)道。黃濤[4]對大巴山粉葛研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥和磷肥對粉葛產(chǎn)量的影響大于氮肥。穴施磷肥50 g 處理粉葛塊根生物量最高，穴施25 g 磷肥處理粉葛淀粉含量最高，穴施100 g 復(fù)合肥處理葛根素含量最高[5]。楊遠(yuǎn)寧[6]研究發(fā)現(xiàn)，根施和葉面噴施含硒有機(jī)肥后，粉葛的產(chǎn)量、品質(zhì)和硒積累量均有提高。何明慧等[7]研究表明，施用有機(jī)肥可提高粉葛塊根、葉中的N、P 含量和藤、葉的K 含量，降低藤的N 含量和塊根的K 含量，提高粉葛塊根產(chǎn)量及商品率，促進(jìn)有效成分的合成。

植物N、P、K 養(yǎng)分的吸收與分配規(guī)律是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，但已有的相關(guān)研究尚未揭示粉葛對N、P、K 養(yǎng)分的吸收與分配規(guī)律。為此，筆者于粉葛采收期從江西省15 個(gè)縣(市、區(qū))的17 個(gè)粉葛搭架種植基地共采集85 株植株樣品，對采收期粉葛N、P、K養(yǎng)分吸收與分配特征進(jìn)行研究，以期為粉葛合理施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

樣品于2019 年12 月初采集，此時(shí)粉葛剛進(jìn)入采收期。從江西省15 個(gè)縣(市、區(qū))選取17 個(gè)粉葛搭架種植基地，每個(gè)基地采集長勢相對一致的5 株粉葛，共采集85 株植株。每株分別采集塊根、葛頭、主藤、側(cè)枝、葉片，測定各部位生物量(鮮質(zhì)量、干質(zhì)量)。具體粉葛種植基地信息及粉葛生物量見文獻(xiàn)[8]。粉葛種植基地土壤理化性質(zhì)見表1。

表1 粉葛種植基地土壤基本理化性質(zhì)Table 1 The basic physical and chemical properties of soil in P.thomsonii Benth cultivation base

1.2 測定項(xiàng)目與方法

將植株分為塊根、葛頭、主藤、側(cè)枝、葉片5 個(gè)部位分別進(jìn)行測定。將塊根(切成片)、葛頭(切成片)、主藤、側(cè)枝、葉片分開包扎，于干燥箱內(nèi)105 ℃殺青20 min，80 ℃烘至恒重，冷卻至室溫后測干質(zhì)量。將每個(gè)基地的塊根、葛頭、主藤、側(cè)枝、葉片分別充分混合，用四分法縮分至200 g 左右磨碎并過0.25 mm 篩。采用硫酸—過氧化氫消煮、全自動(dòng)定氮儀測植物全氮，分光光度法測植物全磷，火焰原子吸收分光光度法測植物全鉀。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2003 和DPS 7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，采用單因素方差分析(one－way ANOVA)的最小顯著差異(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉葛不同部位N、P、K 養(yǎng)分含量特征

全省17 個(gè)采樣點(diǎn)粉葛各部位N、P、K 養(yǎng)分含量特征見表2。從同一養(yǎng)分指標(biāo)來看，N 含量表現(xiàn)為葉片>葛頭>主藤>側(cè)枝>塊根，各部位的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；P 含量表現(xiàn)為葛頭>主藤>塊根>葉片>側(cè)枝，葛頭顯著高于其他部位(P<0.05)，主藤顯著高于側(cè)枝(P<0.05)；K 含量表現(xiàn)為塊根>葛頭>側(cè)枝>葉片>主藤，塊根顯著高于主藤和葉片(P<0.05)，葛頭顯著高于主藤(P<0.05)。從同一部位不同養(yǎng)分指標(biāo)來看，塊根中K>N>P，各養(yǎng)分之間差異顯著(P<0.05)；葛頭、主藤、葉片中N>K>P，各養(yǎng)分之間差異顯著(P<0.05)；側(cè)枝中N 和K 含量相近，均顯著高于P 含量(P<0.05)。各部位N、P、K養(yǎng)分含量的變異系數(shù)在0.10～0.53 之間，均屬于中等變異，其中各部位N 含量的變異系數(shù)均小于各部位K 含量的變異系數(shù)。

表2 粉葛不同部位N、P、K 養(yǎng)分含量統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of N，P and K nutrient contents in different organs of P.thomsonii Benth

2.2 粉葛不同部位N、P、K 養(yǎng)分含量相關(guān)分析

由表3 可知，各部位中N 含量與P 含量的相關(guān)性均不顯著，主藤、側(cè)枝、葉片中N 含量與K 含量均呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，塊根中P 含量與K 含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，葛頭和葉片中P 含量與K含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表3 粉葛不同部位N、P、K 養(yǎng)分含量的相關(guān)系數(shù)(n＝17)Table 3 The correlation coefficients of N，P and K nutrient contents in different organs of P.thomsonii Benth

2.3 粉葛不同部位N、P、K 養(yǎng)分的分配

從表4 可以看出，粉葛中N 的分配比例以塊根最高，顯著高于其他部位(P<0.05)，其次是葉片，顯著高于葛頭、主藤和側(cè)枝(P<0.05)，側(cè)枝顯著高于葛頭(P<0.05)。粉葛中P 的分配比例以塊根最高，顯著高于其他部位(P<0.05)，而其他部位之間沒有顯著差異。粉葛中K 的分配比例也以塊根最高，顯著高于其他部位(P<0.05)，其次是側(cè)枝，顯著高于葛頭、主藤和葉片(P<0.05)。

表4 粉葛N、P、K 養(yǎng)分在不同部位的分配比例Table 4 The distribution of N，P and K nutrient in different organs of P.thomsonii Benth %

2.4 粉葛N、P、K 養(yǎng)分需求特征

粉葛在生長過程中需要吸收大量的N、P、K 養(yǎng)分。如表5 所示，每生產(chǎn)100 kg 粉葛的N、P、K 養(yǎng)分吸收量變化范圍分別為0.54～1.46、0.04～0.17、0.52～1.76 kg，均值分別為0.88、0.09、0.89 kg，分別占養(yǎng)分吸收總量的47.31%、4.84%、47.85%。N和K 養(yǎng)分吸收量相近，均顯著高于P 的吸收量(P<0.05)。各養(yǎng)分吸收量的變異系數(shù)大小為P>K>N，在0.30～0.37 范圍內(nèi)，屬于中等變異。

表5 生產(chǎn)100 kg 鮮葛的N、P、K 養(yǎng)分吸收量Table 5 N，P and K nutrient uptakes in P.thomsonii Benth to produce 100 kg root tuber

3 討論與結(jié)論

N 和P 是植物生長的必需礦質(zhì)元素，與植物的生長速率密切相關(guān)[9]。K 是所有生物必須的營養(yǎng)元素，是植物體中含量最豐富的陽離子，在各種生理與生物化學(xué)過程(包括光合作用)中起著重要作用[9]。塊根、葛頭、主藤、側(cè)枝、葉片作為粉葛的不同營養(yǎng)部位，因其結(jié)構(gòu)功能的不同，各部位中N、P、K 養(yǎng)分含量也不同。本研究中粉葛各部位N 含量以葉片最高。葉片作為植物光合作用的主要場所，N 又是細(xì)胞中合成葉綠素和蛋白質(zhì)的主要元素，因此葉片具有較高的N 分配比例[10]。各部位P 含量以葛頭最高，且葛頭N、P、K 含量均比主藤高，這個(gè)可能與葛頭的形成有關(guān)。葛頭是由上一年的主藤剪成種莖經(jīng)栽培后形成的，當(dāng)種莖的芽萌發(fā)生長成主藤且藤蔓長至1.5～2.0 m 時(shí)，種莖由養(yǎng)分供應(yīng)器官轉(zhuǎn)為養(yǎng)分運(yùn)輸器官和貯藏器官[8]。各部位K 含量以塊根最高，這主要是因?yàn)镵 的移動(dòng)性強(qiáng)，總是向生長旺盛的器官轉(zhuǎn)移。而粉葛作為典型的喜K 類塊根作物，在塊根膨大期間塊根對K 具有較高的吸收強(qiáng)度，剛進(jìn)入采收期的塊根對K 也還保留一定的吸收強(qiáng)度。此外，本研究中粉葛塊根N、K 養(yǎng)分含量與何明慧等[7]的研究結(jié)果相近，但塊根中P 含量、主藤及葉片中N、P、K 養(yǎng)分含量相對偏低，這可能與土壤的養(yǎng)分含量有關(guān)。

N、P、K 養(yǎng)分之間的相關(guān)分析表明，各部位中N含量與P 含量的相關(guān)性均不顯著，可能與作物種類有關(guān)，因?yàn)椴煌锓N的生存策略和適應(yīng)性不同，具體原因還有待進(jìn)一步深入研究。主藤、側(cè)枝、葉片中N含量與K 含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，塊根中P含量與K 含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，而葛頭和葉片中P 含量與K 含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。說明植物體內(nèi)N、P、K 養(yǎng)分之間具有一定的比例組成和協(xié)調(diào)關(guān)系。

植株N、P、K 在不同部位上的分配反映了植物的生理活動(dòng)和對生境的適應(yīng)策略[11]。本研究中粉葛塊根平均生物量占植株的55.97%[8]。而塊根中N 平均含量低于其他部位，P 平均含量低于葛頭和主藤而高于葉片和側(cè)枝，K 平均含量高于其他部位，但塊根中N、P、K 養(yǎng)分平均分配比例分別為43.14%、55.47%、62.36%，均高于其他部位。這說明N、P、K 在不同部位的分配不僅與各部位N、P、K含量有關(guān)系，還與各部位的生物量大小密切相關(guān)。

作物養(yǎng)分吸收量為作物各部位養(yǎng)分含量與相應(yīng)部位生物量的乘積。本研究中每生產(chǎn)100 kg 粉葛，N、P、K 養(yǎng)分吸收量分別為0.88、0.09、0.89 kg，養(yǎng)分吸收比例為N∶P∶K＝1.00∶0.10∶1.01。由此可見，粉葛對氮、鉀肥需求量較大。在生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)土壤供肥狀況合理滿足粉葛對氮、鉀的需求，并適當(dāng)配施磷肥。

本研究探討了采收期粉葛各部位N、P、K 養(yǎng)分含量及其分配規(guī)律，但各生育期的養(yǎng)分吸收規(guī)律也有所不同。就同為塊根作物的薯類而言，木薯N、P、K 養(yǎng)分含量隨著植株生長不斷下降，而累積量卻不斷提高[12]。紫甘薯地上部K 累積量隨植株生長呈現(xiàn)先升后降的單峰變化趨勢[13]。甘薯地上部對N、P、K 養(yǎng)分的吸收累積主要集中在甘薯旺長期、膨大期[14]。此外，粉葛吸肥特點(diǎn)與規(guī)律是土壤、施肥及氣候等因素綜合作用的結(jié)果，且各個(gè)因素間存在復(fù)雜的互作效應(yīng)。因此，對于粉葛不同生育期的養(yǎng)分吸收、分配規(guī)律的研究及其科學(xué)施肥技術(shù)還有待進(jìn)一步展開。