亞磷酸鉀在馬鈴薯上的增產(chǎn)及抗病效果

李寶玉 劉富強 郭燕枝*

（1 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081；2 內(nèi)蒙古自治區(qū)馬鈴薯繁育中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

亞磷酸鹽對農(nóng)作物具有一定的增產(chǎn)抗病功效，能給環(huán)境帶來節(jié)能減排效應(yīng)，美國環(huán)?？偸饘喠姿峒皝喠姿猁}產(chǎn)品歸類為環(huán)保生物制劑（李寶玉等，2017）。亞磷酸鉀作為亞磷酸鹽的典型代表，在許多發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛推廣，在馬鈴薯上的應(yīng)用研究尤為突出。研究表明，亞磷酸鉀可以促進種薯萌發(fā)、延長馬鈴薯植株的生育期、提高塊莖干物質(zhì)含量（Lobato et al.，2008a；Tambascio et al.，2014），因此，常常被用作肥料以提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)。同時，亞磷酸鉀作為殺菌劑對馬鈴薯疫霉菌、鐮刀菌和立枯絲核菌等具有很好的抑制效果（Lobato et al.，2008b），尤其對馬鈴薯晚疫病防治效率最為突出，可作為馬鈴薯病害綜合防治的一項措施（Johnson et al.，2004；Miller et al.，2006；Lobato et al.，2011；Liljeroth et al.，2016，2020）。

在我國，亞磷酸鉀在馬鈴薯上的研究與應(yīng)用起步較晚。作為肥料，目前已有一些企業(yè)申請了亞磷酸鉀相關(guān)的專利，但其在馬鈴薯上的研究鮮見報道。作為殺菌劑，林敏等（2018）通過菌絲生長速率法和顯微觀察技術(shù)研究了亞磷酸鉀對馬鈴薯晚疫病病原菌菌絲生長和游動孢子釋放的影響，并分別采用半定量反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)及生物化學技術(shù)分析亞磷酸鉀處理后馬鈴薯葉片防御基因表達、氧化酶活性以及可溶性蛋白含量的變化情況，結(jié)果表明亞磷酸鉀可通過直接抑菌作用和誘導植物產(chǎn)生抗病反應(yīng)從而達到防治病害的目的。筆者通過亞磷酸鉀與磷酸二氫鉀、尿素處理的小區(qū)試驗和亞磷酸鉀與精甲霜靈、代森錳鋅等殺菌劑的對比試驗，對馬鈴薯生長指標、生物學產(chǎn)量、經(jīng)濟性狀和抗病效果進行研究，進一步驗證了亞磷酸鉀在馬鈴薯上的增產(chǎn)抗病效果。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

內(nèi)蒙古武川縣試點：位于內(nèi)蒙古自治區(qū)武川縣圪頂蓋馬鈴薯滴灌示范基地，海拔1 596.7 m，北緯41°06′，東經(jīng)113°27′，土壤類型屬于栗鈣土，肥力中下等，pH 值8.7，有機質(zhì)含量1.8%。前茬作物為油菜。

貴州正安縣試點：位于貴州省正安縣瑞溪鎮(zhèn)團結(jié)村，海拔873 m，北緯28°52′，東經(jīng)107°33′，土壤類型屬于沙壤土，肥力中等，pH 值7.6，有機質(zhì)含量2.4%。前茬作物為油菜。

1.2 試驗材料

供試馬鈴薯品種為克新1 號原原種（內(nèi)蒙古武川縣試點）、費烏瑞它原原種（貴州正安縣試點）。

供試肥料為亞磷酸鉀（商品名為喜護?，濰坊樂多收生物工程有限公司生產(chǎn)），有效成分及含量：磷（P2O5，+3 價磷）≥460 g·L-1，鉀（K2O）≥360 g·L-1，硼（B，糖醇螯合）≥4 g·L-1，鋅（Zn，糖醇螯合）≥2 g·L-1，錳（Mn，糖醇螯合）≥4 g·L-1。對照肥料為磷酸二氫鉀（CK1）、尿素（CK2）。

供試藥劑為亞磷酸鉀、68%精甲霜靈水分散粒劑、80%代森錳鋅可濕性粉劑。

1.3 試驗方法

1.3.1 肥料試驗 試驗在內(nèi)蒙古武川試點進行。播種前用撒肥機每667 m2撒施磷酸二銨（N-P2O5-K2O為18-46-0，下同）20 kg 作基肥。每個施肥處理設(shè)置5 行，行寬0.9 m，行長84.0 m，3 次重復(fù)，3種施肥處理試驗面積共3 402.0 m2。采用2CM-4 型4 行馬鈴薯播種機播種，播種密度為3 800 株·（667 m2）-1。5 月16 日播種，6 月18 日出苗，田間管理采用全程機械化作業(yè)，出苗后分別于6 月20 日、7月12 日進行2 次中耕。馬鈴薯全生育期滴灌澆水12 次，第1 次澆清水，其余11 次進行滴灌施肥。即從幼苗期開始，亞磷酸鉀、磷酸二氫鉀及尿素3個處理每5 d 滴灌追肥1 次，每次每667 m2用肥量為2 L。亞磷酸鉀及磷酸二氫鉀處理在馬鈴薯幼苗期、塊莖形成期、塊莖增長期及淀粉積累期等各個生育期開始時進行葉面噴肥1 次，每次每667 m2用肥量為150 mL，尿素處理組噴施等量清水，其他管理同大田生產(chǎn)。

1.3.2 藥劑試驗 試驗于4—8 月在貴州省正安試點進行。播種前每667 m2人工撒施磷酸二銨20 kg作基肥，用單齒犁開溝，人工播種，單齒犁覆土，播種密度為3 800 株·（667 m2）-1。4 月20 日 播種，5 月15 日出苗。設(shè)4 種藥劑處理（667 m2）：亞磷酸鉀1 000 mL、亞磷酸鉀600 mL+精甲霜靈30 mL+代森錳鋅150 g（每周施1 種藥劑，按亞磷酸鉀→精甲霜靈→亞磷酸鉀→代森錳鋅→亞磷酸鉀→代森錳鋅順序施用）、代森錳鋅150 g+精甲霜靈30 mL（每周施1 種藥劑，按代森錳鋅→精甲霜靈→代森錳鋅→代森錳鋅→代森錳鋅→代森錳鋅順序施用）、代森錳鋅150 g，各藥劑處理在馬鈴薯封壟時進行第1 次噴施，之后每7 d 噴施1 次。

1.4 測定項目

馬鈴薯物候期、植株生長指標調(diào)查參考國家《馬鈴薯品種試驗調(diào)查記載項目及依據(jù)》。盛花期末調(diào)查植株莖粗、株高。

光合指標參數(shù)測定在內(nèi)蒙古武川試點進行。馬鈴薯植株生長期間，分別于8 月10、23 日和9 月3、11 日隨機選取植株倒4 葉的葉片，用YH-1 型葉片厚度測定儀測定馬鈴薯植株葉片厚度，用HCY200 型四參數(shù)葉綠素測定儀測定植株葉片內(nèi)葉綠素含量，用TYS-4N 植物營養(yǎng)測定儀測定葉片氮含量，用3051D 型植物光合作用測定儀測定光合速率，用MCYM-C 型智能拍照式葉面積測量儀測定冠層葉面積指數(shù)。每個處理3 次重復(fù)，每次重復(fù)測定5 株，取平均值。

早疫病和晚疫病調(diào)查參照GB/T 17980.34—2000 的方法。8 月20 日調(diào)查田間早疫病的病株數(shù)，計算病株率和病情指數(shù)。發(fā)現(xiàn)中心病株后于7 月15 日調(diào)查晚疫病發(fā)病情況。

調(diào)查時每小區(qū)隨機選擇10 點取樣，每點調(diào)查1 株，每株中、下部各調(diào)查5 片葉，計算病葉率和病情指數(shù)。馬鈴薯早疫病和晚疫病葉片病情分級：0 級，無?。? 級，病斑面積不超過整個葉片面積的5%；3級，病斑面積占整個葉片面積的6%～10%；5 級，病斑面積占整個葉片面積的11%～20%；7級，病斑面積占整個葉片面積的21%～50%；9級，病斑面積占整個葉片面積的50%以上。馬鈴薯晚疫病薯塊病情分級標準：0 級，薯塊無病斑；1 級，病斑面積占薯塊的5%以下；2 級，病斑面積占薯塊的6%～15%；3 級，病斑面積占薯塊的16%～30%；4 級，病斑面積占薯塊的31%～50%；5 級，病斑面積占薯塊的50%以上。

測產(chǎn)考種：于內(nèi)蒙古武川試點9 月28 日收獲時進行測產(chǎn)，每個小區(qū)隨機選取36 m2測定總產(chǎn)量。各處理組馬鈴薯收獲后取400 塊大小相對均等的薯塊入窖，窖內(nèi)溫度2～4 ℃，濕度85%～90%；馬鈴薯塊莖按不同處理堆放進行常規(guī)土窖貯藏，分別在貯藏1、3、6、9 個月后，每處理隨機抽檢1 m3的馬鈴薯塊莖，統(tǒng)計塊莖總數(shù)和爛薯數(shù)，計算爛薯率。

2 結(jié)果與分析

2.1 亞磷酸鉀對馬鈴薯植株生長和產(chǎn)量的影響

2.1.1 亞磷酸鉀對馬鈴薯植株生長的影響 肥料試驗中，亞磷酸鉀、磷酸二氫鉀（CK1）和尿素（CK2）處理組的馬鈴薯均于5 月16 日播種，6 月18 日出苗，7 月12 日現(xiàn)蕾，7 月25 日開花，表明亞磷酸鉀對馬鈴薯現(xiàn)蕾期、開花期無影響；但亞磷酸鉀處理的馬鈴薯成熟期（9 月26 日）比磷酸二氫鉀和尿素處理分別延長了2 d 和3 d。從表1 可以看出，亞磷酸鉀處理的植株生長勢強，葉色深綠，莖粗、株高均極顯著高于磷酸二氫鉀和尿素處理。由此可見，亞磷酸鉀能在一定程度上延長馬鈴薯植株生長日數(shù)，增強長勢，延緩衰老。

表1 亞磷酸鉀對馬鈴薯植株生長的影響

從表2 可知，3 種肥料處理的馬鈴薯植株葉片厚度隨生育進程變化不大；葉綠素比值、光合速率隨生育進程呈降低趨勢，葉片氮含量先小幅上升后降低，亞磷酸鉀處理與磷酸二氫鉀處理各指標相差不大，均高于尿素處理；冠層葉面積指數(shù)值隨生育進程均呈先升高后降低再升高的變化趨勢，亞磷酸鉀處理與尿素處理相近，均低于磷酸二氫鉀處理。

表2 亞磷酸鉀對馬鈴薯植株光合生理指標的影響

2.1.2 亞磷酸鉀對馬鈴薯產(chǎn)量的影響 表3 表明，亞磷酸鉀處理的馬鈴薯植株單株莖葉鮮質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量、匍匐莖數(shù)、結(jié)薯數(shù)、塊莖質(zhì)量均顯著或極顯著高于磷酸二氫鉀和尿素處理。亞磷酸鉀處理的馬鈴薯每667 m2產(chǎn)量達3 439.13 kg，分別比磷酸二氫鉀和尿素處理增產(chǎn)15.37%和21.51%，差異均達極顯著水平。由此可見，亞磷酸鉀能明顯增加植株莖葉、根系鮮質(zhì)量，提高單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量。

表3 亞磷酸鉀對馬鈴薯產(chǎn)量指標的影響

2.2 亞磷酸鉀對馬鈴薯的抗病效果

2.2.1 亞磷酸鉀對馬鈴薯早疫病的抗病效果 試驗期間內(nèi)蒙古武川試點未發(fā)現(xiàn)晚疫病，早疫病病情指數(shù)以亞磷酸鉀處理最低，葉片極少發(fā)病，病情指數(shù)為0.18，顯著低于磷酸二氫鉀處理和尿素處理，而尿素處理的葉片上病斑明顯（圖1、表4）。

圖1 不同處理下馬鈴薯早疫病田間發(fā)生情況

表4 亞磷酸鉀對馬鈴薯早疫病的抗病效果

2.2.2 亞磷酸鉀對馬鈴薯晚疫病的抗病效果 為了進一步驗證亞磷酸鉀對馬鈴薯晚疫病抗性的影響，在貴州正安試點進行了亞磷酸鉀和其他殺菌劑對馬鈴薯晚疫病的防治效果對比試驗。從表5 可以看出，亞磷酸鉀及其他3 組藥劑處理的馬鈴薯病情指數(shù)均在0～0.8 之間，顯著低于清水對照，表明亞磷酸鉀和其他殺菌劑一樣具有防治馬鈴薯晚疫病的作用。

表5 亞磷酸鉀對馬鈴薯晚疫病的抗病效果

2.2.3 亞磷酸鉀對馬鈴薯窖藏爛薯率的影響 隨著窖藏時間的延長，馬鈴薯爛薯率總體呈上升趨勢。其中，亞磷酸鉀處理在窖藏9 個月后爛薯率僅為0.50%，保持在較低的水平，而磷酸二氫鉀和尿素處理在窖藏9 個月后爛薯率分別為2.25%和6.75%（表6），表明生長期施用亞磷酸鉀對降低馬鈴薯窖藏爛薯率有一定的效果。

表6 亞磷酸鉀對馬鈴薯窖藏爛薯率的影響

3 結(jié)論與討論

在馬鈴薯整個生育期中，磷可促進塊莖中淀粉等干物質(zhì)的積累，提高淀粉等干物質(zhì)的含量，增加馬鈴薯耐貯性；鉀可提高植株代謝，增強光合作用，延緩葉片衰老，促進植株體內(nèi)蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素及糖類的合成，提高抗倒伏性，并能增強植株的抗寒性（哈里斯，1984）。亞磷酸鉀中的+3 價磷可以在植株木質(zhì)部和韌皮部進行雙渠道運輸，吸收速度快于磷酸態(tài)的磷，具有很好的促根、促花、促果作用，可提高植株內(nèi)固形物含量，具有很好的肥效（Cohen &Coffey，1986；Lovatt &Mikkelsen，2006；Borza et al.，2014；李寶玉 等，2017）。本試驗通過對馬鈴薯生長期施用亞磷酸鉀，并在幼苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期葉面噴施亞磷酸鉀，促進了植株生長，在一定程度上延長了成熟期，產(chǎn)量比磷酸二氫鉀（CK1）和尿素（CK2）處理分別增加了15.37%和21.51%。試驗結(jié)果與前人研究結(jié)果相符，進一步證實了亞磷酸鉀的增產(chǎn)效果。

林敏等（2018）和Lobato 等（2018）證實了接種晚疫病病菌的馬鈴薯經(jīng)亞磷酸鉀溶液處理后，可在短時間內(nèi)提高馬鈴薯被晚疫病病菌侵染的葉片中相關(guān)防御酶的活性，進而提高植株抗病性。許多研究也證明了亞磷酸類物質(zhì)（亞磷酸鹽和亞磷酸酯）能夠抑制晚疫病的發(fā)生和危害（Cohen &Coffey，1986；Cooke &Little，2002；Johnson et al.，2004；Becktell et al.，2005）。引起窖藏馬鈴薯腐爛的原因主要是干腐病、晚疫病、環(huán)腐病等原病菌侵染，前人對亞磷酸鉀能夠通過增強塊莖細胞壁厚度，減輕馬鈴薯塊莖病害方面曾經(jīng)有過相關(guān)報道（Lobato et al.，2018）。亞磷酸（鹽）作為殺菌劑可以刺激馬鈴薯植株和塊莖開啟防御機制，誘導幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶、過氧化物酶、植保素等與病程相關(guān)蛋白物質(zhì)的合成，從而降低植物對卵菌綱的一些真菌特別是疫霉菌的敏感性（Machinandiarena et al.，2001，2012；Tonón et al.，2002；Agrios，2005；Lobato et al.，2011；Lim et al.，2013；Burra et al.，2014；李寶玉 等，2017）。本試驗中通過對馬鈴薯植株早疫病、晚疫病發(fā)病情況以及塊莖窖藏爛薯率的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，亞磷酸鉀對馬鈴薯早疫病有一定的預(yù)防作用；能顯著降低馬鈴薯晚疫病的病情指數(shù)，與代森錳鋅、精甲霜靈等殺菌劑效果相近；能顯著降低窖藏馬鈴薯的爛薯率，窖藏9 個月時爛薯率僅為0.50%。綜上，亞磷酸鉀在馬鈴薯上具有較好的抗病功效，這可能與亞磷酸鉀誘導抗性作用機制有關(guān)（林敏 等，2018；Rey-Burusco et al.，2019），其作用機理有待進一步研究。

隨著馬鈴薯主糧化的推進和發(fā)展，減肥減藥在馬鈴薯生產(chǎn)中越來越重要，雖然亞磷酸鉀作為肥料和殺菌劑的作用機理至今尚未完全明確，但其在馬鈴薯上的增產(chǎn)及抗病作用將為我國馬鈴薯主糧化及農(nóng)田生態(tài)污染防控作出貢獻。目前國內(nèi)還少有關(guān)于亞磷酸鹽作為肥料或農(nóng)藥在馬鈴薯上的研究報道，因此，建議在當前國內(nèi)不同區(qū)域生長條件下，繼續(xù)深入開展亞磷酸鹽對馬鈴薯產(chǎn)量和抗病性的不同表現(xiàn)及作用機理，以及田間用法、用量、使用安全性等方面的研究，以進一步促進亞磷酸鹽對我國馬鈴薯主糧化發(fā)展的推動作用。