鐵鋅配施對(duì)馬鈴薯植株性狀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

李豐先，羅 磊，李亞杰，姚彥紅，董愛云，劉惠霞，牛彩萍，范 奕，張海杰，李德明*

（1.甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000；2.甘肅省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，甘肅 定西 743000）

“隱性饑餓”中Fe、Zn等微量元素缺乏癥，已成為困擾居民的首要營(yíng)養(yǎng)不良問題[1,2]。Fe、Zn等微量元素不僅對(duì)人體健康發(fā)育有重要作用，而且會(huì)產(chǎn)生直接調(diào)控作用。若飲食中長(zhǎng)期缺鐵會(huì)引起人體尤其是嬰幼兒和孕產(chǎn)婦缺鐵性貧血，從而影響機(jī)體的免疫系統(tǒng)[3,4]。鐵元素作為植物需求量較大的微量元素直接或間接地參與光合作用、呼吸作用、固氮作用、激素合成等重要的生命活動(dòng)[5-9]。長(zhǎng)期缺鋅會(huì)導(dǎo)致人體出現(xiàn)失明、發(fā)育慢、智力低等癥狀[10]。作物缺鋅，會(huì)出現(xiàn)葉片脈間失綠或白化癥狀，疏導(dǎo)組織發(fā)育受抑制，機(jī)械組織不發(fā)達(dá)[11,12]。

馬鈴薯作為全國(guó)第四大糧食作物，甘肅省定西市第二大糧食作物，營(yíng)養(yǎng)齊全，被譽(yù)為人類的“第二面包”和“地下蘋果”[13,14]。定西市作為全國(guó)乃至全世界馬鈴薯最佳適種區(qū)之一，種植歷史悠久，自從馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略實(shí)施以來，種植面積逐年增加。相對(duì)其他地區(qū)而言，定西市具有無霜期短、晝夜溫差大、降水集中在7和8月等特點(diǎn)，正好與馬鈴薯生長(zhǎng)規(guī)律相吻合，為馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育提供了有利條件[15-17]。

甘肅省西部種植區(qū)的土壤類型大多數(shù)為石灰性土壤，由于石灰性土壤中鐵、鋅等微量元素有效性低，生產(chǎn)的馬鈴薯鐵和鋅含量低，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量[18-20]。外源噴施鋅和鐵對(duì)提升作物品質(zhì)和產(chǎn)量的研究較多[21-24]，但關(guān)于鐵鋅配施對(duì)提升馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及塊莖中微量元素含量的報(bào)道較少。為此，本試驗(yàn)在智能日光溫室采用馬鈴薯不同生育期噴施鐵、鐵鋅配施和鋅的方法，通過分析不同熟性馬鈴薯植株特性、品質(zhì)和產(chǎn)量等指標(biāo)，總結(jié)了提高不同熟性馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和產(chǎn)量的噴施方式，最終提升馬鈴薯塊莖中微量元素水平，改善居民的微量元素營(yíng)養(yǎng)，為今后富鐵和鋅馬鈴薯的大面積推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為中晚熟品種‘定薯6號(hào)’和中早熟品種‘費(fèi)烏瑞它’，‘定薯6號(hào)’由定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供，‘費(fèi)烏瑞它’由定西百泉馬鈴薯有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在智能日光溫室進(jìn)行，用植物控根器（40 cm×70 cm）種植，每盆1株，每個(gè)處理10盆，3次重復(fù)。為了確定噴施鐵鋅的適宜濃度，用‘新大坪’‘定薯4號(hào)’‘青薯9號(hào)’‘隴薯10號(hào)’和‘冀張薯12號(hào)’5個(gè)品種為材料，分別采用0（CK）、0.1%、0.2%、0.3%、04%、0.5%溶液進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)。通過測(cè)定品質(zhì)和產(chǎn)量，分析得到噴施0.2%FeSO4，品種間各生長(zhǎng)指標(biāo)的差異最明顯，因此選為最佳濃度。分別在現(xiàn)蕾期、開花期和塊莖膨大期3個(gè)生育時(shí)期對(duì)葉面噴施FeSO4（0.2%）、ZnSO4（0.2%）和FeSO4（0.2%）ZnSO4（0.2%）配施，以噴清水為對(duì)照，每個(gè)處理（10盆）噴施2 L（表1）。試驗(yàn)土壤為黑土+基質(zhì)。其中，堿解氮241 mg/kg，有效磷12.2 mg/kg，速效鉀148 mg/kg，有機(jī)質(zhì)86.0 g/kg，全鹽量0.13%，有效鋅7.16 mg/kg，有效鐵212 mg/kg，pH 6.44。

表1 試驗(yàn)處理Table 1 Experimental treatment

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 生育期

出苗期：50%的植株出苗的日期。

現(xiàn)蕾期：50%的植株現(xiàn)蕾的日期。

開花期：50%的植株開花的日期。

塊莖膨大期：開花盛期的日期。

成熟期：50%的植株葉片變黃的日期[25]。

1.3.2 農(nóng)藝性狀

于盛花期用直尺測(cè)量株高，游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗[25]。

1.3.3 葉綠素含量

用葉綠素測(cè)定儀（SPAD-502Plus）測(cè)定葉綠素含量。

1.3.4 單株結(jié)薯數(shù)和單株產(chǎn)量

收獲時(shí)采用單株單收，分別計(jì)單株塊莖數(shù)、產(chǎn)量，并計(jì)算商品薯率[25]。

1.3.5 品質(zhì)

維生素C、淀粉、還原糖、粗蛋白、干物質(zhì)含量分別采用熒光法、旋光法、直接滴定法、凱氏定氮法、直接干燥法測(cè)定[26-30]。

1.3.6 塊莖鐵、鋅含量

塊莖鐵、鋅含量采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定[31,32]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2003分析并作圖，采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯生育期的影響

在不同生育時(shí)期噴施鐵鋅延長(zhǎng)了馬鈴薯生育期。‘定薯6號(hào)’的生育期延長(zhǎng)了2～11 d，‘費(fèi)烏瑞它’的生育期延長(zhǎng)了2～10 d。中早熟品種‘費(fèi)烏瑞它’和中晚熟品種‘定薯6號(hào)’均在開花期鐵鋅配施后，生育期延長(zhǎng)的時(shí)間最長(zhǎng)，分別延長(zhǎng)了10和11 d（表2）。

表2 不同處理對(duì)馬鈴薯生育期的影響Table 2 Effects of different treatments on potato growth period

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯株高和莖粗的影響

鐵鋅單施或配施可促進(jìn)馬鈴薯植株的生長(zhǎng)，株高與對(duì)照相比，都有不同程度的增加。‘定薯6號(hào)’各處理的株高較對(duì)照增加了1.0%～5.1%，且在0.05水平上達(dá)顯著水平（P＜0.05）。處理A1、A2與A3間有顯著性差異（P＜0.05），B1、B2、B3處理間，C1、C2、C3處理間沒有顯著性差異（P＞0.05），但是與對(duì)照之間差異達(dá)到了顯著性水平?！M(fèi)烏瑞它’在噴施鐵鋅后，整體與‘定薯6號(hào)’的變化趨勢(shì)相似，株高與對(duì)照相比，增加了1.8%～5.6%（圖1）。

圖1 不同處理對(duì)馬鈴薯株高的影響Figure 1 Effect of different treatments on potato plant height

鐵鋅配施可增加馬鈴薯的莖粗，在開花期噴施鐵鋅，莖粗增加的最多，現(xiàn)蕾期噴施次之，塊莖膨大期噴施鐵鋅對(duì)馬鈴薯的莖粗影響最?。▓D2）。

圖2 不同處理對(duì)馬鈴薯莖粗的影響Figure 2 Effect of different treatments on potato stem diameter

2.3 不同處理對(duì)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

‘定薯6號(hào)’維生素C含量在整個(gè)生育期各處理較CK顯著增加（P＜0.05），在現(xiàn)蕾期噴施鐵與鐵、鋅配施之間差異達(dá)到了顯著性水平，與噴施鋅處理間差異不顯著；各處理維生素C含量在開花期達(dá)到了最高，處理間無顯著性差異（P＞0.05）?，F(xiàn)蕾期噴施鐵和鋅，淀粉含量各處理與對(duì)照間無顯著性差異，與其他處理間的差異達(dá)到了顯著性水平（P＜0.05）。在噴施鐵鋅后還原糖含量都有所下降，較對(duì)照下降了4.7%～13.3%，大多數(shù)處理間差異不顯著（P＞0.05）。噴施鐵鋅后粗蛋白含量都有所增加，較對(duì)照增加了4.4%～17.2%，現(xiàn)蕾期、開花期和塊莖膨大期噴施鐵鋅各處理間差異沒有達(dá)到顯著性水平（P＞0.05）。噴施鐵鋅后干物質(zhì)含量都有所增加，但只有開花期噴施鐵鋅處理間有顯著性差異?！M(fèi)烏瑞它’各品質(zhì)指標(biāo)間變化趨勢(shì)與‘定薯6號(hào)’基本一致，但是增加或下降的幅度相對(duì)‘定薯6號(hào)’?。ū?）。

表3 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different treatments on nutrient quality of potato tubers

2.4 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

在不同生育時(shí)期噴施鐵鋅，增加了馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、產(chǎn)量和商品薯率。各處理對(duì)‘定薯6號(hào)’和‘費(fèi)烏瑞它’的單株結(jié)薯數(shù)、產(chǎn)量和商品薯率影響差異顯著（P＜0.05）。噴施鐵鋅后，‘定薯6號(hào)’單株產(chǎn)量與對(duì)照相比，增加了2.8%～16.0%，各處理與對(duì)照間有顯著性差異（P＜0.05），在開花期鐵鋅配施和噴鋅處理產(chǎn)量達(dá)到了最大，與其他處理間有顯著性差異（P＜0.05）；在開花期與塊莖膨大期噴施鐵、鋅，對(duì)馬鈴薯商品薯率的影響不顯著，但與現(xiàn)蕾期噴施鐵、鋅對(duì)商品薯率的影響達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）?！M(fèi)烏瑞它’噴施鐵、鋅后與對(duì)照相比，對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響不顯著（P2A3、P2B1、P2B2、P2C2除外）；單株產(chǎn)量與對(duì)照相比，增加了3.4%～11.1%，各處理能夠顯著提高馬鈴薯的單株產(chǎn)量，與噴清水處理間差異顯著；商品薯率處理間差異顯著，且噴清水對(duì)照與噴施鐵、鋅處理間差異達(dá)到了顯著性水平（表4）。

表4 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of different treatments on potato yield

2.5 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖鐵、鋅含量的影響

在馬鈴薯不同生育期噴施鐵顯著的提高了馬鈴薯塊莖中鐵元素的含量（‘定薯6號(hào)’現(xiàn)蕾期除外），噴施鋅顯著的提高了塊莖中鋅元素的含量（‘費(fèi)烏瑞它’現(xiàn)蕾期除外），鐵鋅配施既提高了鐵元素含量也提高了鋅元素含量（‘定薯6號(hào)’現(xiàn)蕾期鐵含量除外，‘費(fèi)烏瑞它’現(xiàn)蕾期鋅含量除外）。中晚熟品種‘定薯6號(hào)’和中早熟品種‘費(fèi)烏瑞它’的變化趨勢(shì)基本一致，‘定薯6號(hào)’相對(duì)‘費(fèi)烏瑞它’生育期較長(zhǎng)，鐵和鋅含量增加的幅度也較大?！ㄊ?號(hào)’噴施鐵、鋅塊莖中鐵含量較對(duì)照增加了1.8%～16.8%，鋅含量增加了3.5%～22.8%，‘費(fèi)烏瑞它’噴施鐵、鋅塊莖中鐵含量較對(duì)照增加了1.8%～16.2%，鋅含量較對(duì)照增加了0.8%～19.5%（表5）。

表5 不同處理對(duì)馬鈴薯塊莖鐵鋅含量的影響Table 5 Effects of different treatments on iron and zinc contents in potato tubers

3 討論

鐵和鋅是植物在生長(zhǎng)過程中需要的微量元素，鐵是鐵硫蛋白等酶的組成成分，在光合和呼吸2個(gè)代謝中起到氧化還原作用[33]，也是固氮酶的組成成分，具有固氮作用[4,5]。鋅是已知59種酶的構(gòu)成成分，在光合、呼吸、蛋白質(zhì)合成、激素合成中起重要作用[34]。鐵和鋅不同程度的參與調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育內(nèi)源激素合成[5,35]。本研究結(jié)果表明噴施鐵、鋅、鐵鋅配施后，‘定薯6號(hào)’和‘費(fèi)烏瑞它’的生育期延長(zhǎng)，株高和莖粗增加，促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)發(fā)育，延緩了馬鈴薯莖葉的衰老，增加了莖葉的干物質(zhì)積累，最終增加了馬鈴薯產(chǎn)量。這與羅磊等[35]、代燕青等[36]研究結(jié)果一致。

中國(guó)石灰性土壤缺鐵較嚴(yán)重，多種作物因缺鐵造成產(chǎn)量、品質(zhì)下降[18-20]。噴施不同種類的微肥，可提高馬鈴薯單株產(chǎn)量、增加株高，改善馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和提高產(chǎn)量[37-40]。本研究結(jié)果表明，噴施鐵、鋅和鐵鋅配施后，既降低了還原糖含量，提高了維生素C、淀粉、粗蛋白和干物質(zhì)含量，改善了馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，同時(shí)提高了馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、單株產(chǎn)量和商品薯率，使馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化。

為了提升作物營(yíng)養(yǎng)元素水平，一般通過生物強(qiáng)化的方式來增加馬鈴薯塊莖中鐵鋅含量[2]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同生育時(shí)期噴施鐵、鋅均能提高馬鈴薯塊莖中鐵和鋅的含量，鐵鋅配施相對(duì)于單獨(dú)噴鐵或鋅，可以更好地促進(jìn)鐵鋅吸收，二者之間有相互促進(jìn)吸收的作用，這可能與鋅、鐵共用轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有關(guān)。