西北地區(qū)馬鈴薯品質(zhì)與土壤養(yǎng)分間的耦合關(guān)系

張 帆，李 源，陳夢(mèng)茹，邢英英，黨菲菲，王秀康

（1.延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西延安 716000；2.延安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，陜西延安 716000）

0 引言

馬鈴薯(Solanum tuberosum L.)是世界第4 大糧食作物，在保障糧食安全方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。水和肥是影響馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量的2大重要因素，合理的水肥供應(yīng)對(duì)于馬鈴薯提質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)極其重要[2]。馬鈴薯作為西北地區(qū)的主要農(nóng)業(yè)作物，在當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展、民生保障等方面發(fā)揮著不可取代的作用。但由于當(dāng)?shù)貧夂蚋珊怠⒆匀画h(huán)境惡劣等問(wèn)題，利用過(guò)度灌溉和過(guò)量施肥來(lái)追求高產(chǎn)高質(zhì)成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的主要方式[3]。過(guò)量的水肥利用不僅導(dǎo)致自然資源的浪費(fèi)，帶來(lái)無(wú)畏的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)引發(fā)一系列的環(huán)境問(wèn)題，如氮素淋溶、地下水污染等，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[4]。因此，探明水肥供應(yīng)與馬鈴薯品質(zhì)及產(chǎn)量間的耦合關(guān)系是推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)健康、綠色發(fā)展的前提條件。

馬鈴薯在整個(gè)生育期對(duì)水、肥極其敏感，虧缺灌溉和過(guò)量灌溉均會(huì)影響馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)[5]。馬鈴薯作為淺根系植物，其在整個(gè)生育期對(duì)水分的需求高于其他植物，當(dāng)水分虧缺時(shí)，馬鈴薯葉片表面溫度升高，保衛(wèi)細(xì)胞構(gòu)成的氣孔關(guān)閉，阻斷了CO2向葉片擴(kuò)散的通道，影響植株光合作用的進(jìn)行，導(dǎo)致作物嚴(yán)重減產(chǎn)降質(zhì)[6]。水分虧缺對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響，特別是在塊莖萌發(fā)期和塊莖膨大期[7]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯的產(chǎn)量隨著灌溉量的增加而增加，但塊莖的品質(zhì)隨著灌溉量的增加而下降[8]。在馬鈴薯的整個(gè)生育期中，有規(guī)律及充足的灌溉是保證其高產(chǎn)高質(zhì)的基礎(chǔ)[9]。因此，探明土壤水分與馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)間的耦合關(guān)系，是提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵。肥是影響馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)高低的另外一個(gè)重要因素。合理肥料的施用可以提高馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量[10]，但過(guò)量的施肥可能會(huì)造成氮淋失的風(fēng)險(xiǎn)。肥料的施用并不是與作物的產(chǎn)量成正比的，氮磷鉀肥施用量超過(guò)一定范圍時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均下降[11]?？刂坪蛥f(xié)調(diào)氮、磷、鉀肥料的施用和比例是保證馬鈴薯高產(chǎn)的基礎(chǔ)[12]，過(guò)量的施肥不僅會(huì)使得馬鈴薯塊莖硝酸鹽含量積累超標(biāo)，給人類(lèi)健康造成威脅[13]，而且會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，污染環(huán)境，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[14]。因此，探究土壤養(yǎng)分與馬鈴薯產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系，尋找一個(gè)合適的施肥量，減少肥料的過(guò)量施用對(duì)于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展特別重要。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在水肥互作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)影響方面也有眾多研究，有研究指出，在灌溉和施肥的相互作用下可以對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生顯著影響[15]。在60%ET0和80%ET0的虧缺灌溉水平下，當(dāng)施用相同的肥料時(shí)，產(chǎn)量隨著灌溉頻率的增加而增加[16]。然而，先前的研究主要集中于通過(guò)水肥管理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行調(diào)控，很少有學(xué)者對(duì)土壤養(yǎng)分與馬鈴薯品質(zhì)之間的關(guān)系進(jìn)行探究，特別是對(duì)西北干旱、半干旱地區(qū)的土壤養(yǎng)分與馬鈴薯品質(zhì)的關(guān)系尚無(wú)明確結(jié)論。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用的肥料轉(zhuǎn)化為土壤養(yǎng)分受多種因素影響，因此探明土壤養(yǎng)分與馬鈴薯品質(zhì)的關(guān)系，可以為當(dāng)?shù)厮适┯锰峁┚_指導(dǎo)。

本試驗(yàn)通過(guò)收集西北地區(qū)常種植的多個(gè)不同品種馬鈴薯的塊莖和根區(qū)土壤樣品，采用相關(guān)性分析和偏最小二乘法等分析馬鈴薯品質(zhì)與土壤養(yǎng)分之間的耦合關(guān)系，明確了該地區(qū)馬鈴薯塊莖品質(zhì)與根區(qū)土壤養(yǎng)分間的相關(guān)關(guān)系，并篩選出了影響西北地區(qū)馬鈴薯品質(zhì)的主要土壤養(yǎng)分指標(biāo)，同時(shí)建立回歸方程模型，定量化地解析限制該地區(qū)馬鈴薯品質(zhì)的主要土壤養(yǎng)分因子。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地描述

本試驗(yàn)于2018 年、2019 年和2020 年在陜西省榆林市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園（109°43'E、38°23'N）進(jìn)行。試驗(yàn)地氣候類(lèi)型為干旱或半干旱季風(fēng)性氣候，海拔高度為1 050 m，全年降水量集中于6-8 這3 個(gè)月份，年降水量371 mm，年蒸發(fā)量1 900 mm，總?cè)照諘r(shí)數(shù)2 900 h，年平均溫度8.6 ℃，無(wú)霜期168 d。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為砂壤土，在試驗(yàn)開(kāi)始前，耕作土壤容重為1.32 g∕cm3，田間持水量為15.84%，pH 值為8.1，銨態(tài)氮的含量為5.79 mg∕kg，速效鉀含量為55.52 mg∕kg，有效磷含量為6.77 mg∕kg，硝態(tài)氮含量為1.03 mg∕kg，有機(jī)質(zhì)含量為7.85 g∕kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取了西北地區(qū)常種植的57 種馬鈴薯品種為供試材料。在本試驗(yàn)中，每一小區(qū)寬1.8 m，長(zhǎng)20 m，小區(qū)面積為36 m2。試驗(yàn)在2018 年、2019 年和2020 年進(jìn)行，3 a 中馬鈴薯播種日期為5 月15 日，收獲日期為10 月3 日。馬鈴薯種植方式均采用機(jī)械起壟和人工行栽的方式，單行布局，行距為90 cm，株距為25 cm，每個(gè)小區(qū)種植2行馬鈴薯，種植密度為50 505 株∕hm2。

灌水采用管徑為16 mm 的聚乙烯樹(shù)脂內(nèi)鑲式薄壁迷宮滴灌帶，滴頭間距為30 cm，每一小區(qū)裝有一個(gè)水表，用以控制灌溉量。根據(jù)當(dāng)?shù)赝扑]的肥料類(lèi)型和施肥水平，氮肥用尿素(含46%氮)，磷肥用過(guò)磷酸鈣(含12%磷)，鉀肥用硫酸鉀(含50%鉀)，所有處理施肥量相同，施用氮肥（純氮）為200 kg∕hm2，磷肥（純磷）為80 kg∕hm2，鉀肥（純鉀）300 kg∕hm2。肥料在馬鈴薯整個(gè)生育期分4 次施入，4 次施肥比例分別為苗期15%，塊莖形成期20%，塊莖膨大期40%和淀粉積累期25%。采用容量壓差式施肥罐，每個(gè)罐容積為15 L，一個(gè)小區(qū)一個(gè)罐，以控制每個(gè)小區(qū)施肥量相同。

作物灌水量的計(jì)算方式如下：

采用適用于風(fēng)沙區(qū)參考作物需水量（ET0）的Penman-Monteith 公式[17]。馬鈴薯生育期130 d，其生長(zhǎng)可以分為5 個(gè)階段，5 個(gè)階段Kc的取值均不同，分別為幼苗期0.5，塊莖形成期0.65，塊莖膨大期1.15，淀粉積累期1.15和成熟期0.75。

在本次試驗(yàn)中，按照當(dāng)?shù)毓芾矸绞綄?duì)馬鈴薯整個(gè)生育期的害蟲(chóng)和雜草等進(jìn)行有序的管理。試驗(yàn)結(jié)束后，滴灌帶和塑料薄膜收集并回收，所有地塊上種植苜蓿，以平衡所有地塊中的養(yǎng)分殘留。

1.3 樣品采集

（1）馬鈴薯樣品采集。在馬鈴薯成熟期，每個(gè)品種隨機(jī)選取3 株，裝入塑封袋中，利用液氮速凍后迅速置于-70 ℃低溫進(jìn)行保存，等待馬鈴薯塊莖的各品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。

（2）土壤樣品采集。在馬鈴薯成熟期，每個(gè)品種馬鈴薯試驗(yàn)區(qū)中，隨機(jī)選取3 個(gè)樣點(diǎn)作為重復(fù)，沿垂直滴灌方向10、20、30、40、50、60、70、80 cm 取8 個(gè)土層深度的土壤，隨后迅速裝入塑封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定土壤中的水分和養(yǎng)分。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

（1）品質(zhì)。在馬鈴薯成熟期，每一小區(qū)隨機(jī)選取3株馬鈴薯，取其塊莖，烘箱殺青，烘干至恒重進(jìn)行碎化成粉后測(cè)量各品種的淀粉含量（SC）、還原糖含量（RSC）、可溶性總糖含量（TSS）、粗蛋白含量（CPC）、維生素C 含量（VC）和多酚氧化酶活性（POA），每一處理測(cè)量3 次，取均值作為最終測(cè)量結(jié)果。淀粉采用碘比色法測(cè)定，維生素C采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，可溶性糖采用蔥酮法測(cè)定，還原糖采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，粗蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)G250 染色法測(cè)定，多酚氧化酶活性采用分光光度法測(cè)定[18,19]。

（2）土壤理化指標(biāo)測(cè)定。在馬鈴薯成熟期，采集各品種的馬鈴薯塊莖根際土壤，分別測(cè)定土壤pH、電導(dǎo)率（SEC）、土壤含水量（SWC）、土壤堿解氮（SAHC）、土壤硝態(tài)氮（SNNC）、土壤速效鉀（AK）、土壤速效磷（AP）和土壤有機(jī)質(zhì)（SOM），每一處理測(cè)量3 次，取均值作為最終測(cè)量結(jié)果。土壤pH 用雷磁便攜式pH 計(jì)測(cè)定，土壤電導(dǎo)率用雷磁便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定，土壤硝態(tài)氮含量采用2 mol∕L KCl 浸提后用紫外分光光度計(jì)法測(cè)定，土壤堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定，土壤速效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定，土壤速效磷含量采用紫外分光光度法測(cè)定，土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀—硫酸消化法測(cè)定[20]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及結(jié)果計(jì)算；分別利用SPSS 16.0和Sigma Plot 14.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和圖表繪制；利用SPSS 16.0 中雙變量相關(guān)性分析計(jì)算馬鈴薯品質(zhì)與土壤養(yǎng)分之間的關(guān)系；利用SIMCA 14.1中變量重要性投影法（VIP）對(duì)影響馬鈴薯品質(zhì)的主要土壤養(yǎng)分因子進(jìn)行篩選并建立回歸方程模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯品質(zhì)

供試馬鈴薯品質(zhì)如表1 所示。淀粉含量最高為22.98%，最低為2.92%，平均含量為12.48%，變異系數(shù)為48.88%。還原糖含量的變化較大，變異系數(shù)為148.08%，最高含量為3.14%，平均含量為0.52%?？扇苄钥偺呛孔罡邽?.78%，最低為0.07%，平均含量為1.79%，變異系數(shù)為84.36%。粗蛋白含量的差異較大，變異系數(shù)為75.00%，最高含量為0.35 mg∕g，平均含量為0.12 mg∕g。維生素C 含量最高為25.08 mg∕(100 g)，平均含量為11.62 mg∕(100 g)，變異系數(shù)為35.37%。多酚氧化酶活性的差異較大，變異系數(shù)為56.99%，最高活性為100.00 U∕(g·min)，平均活性為46.76 U∕(g·min)。

表1 供試材料品質(zhì)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of quality of tested materials

2.2 根區(qū)土壤水分和養(yǎng)分

供試馬鈴薯根區(qū)土壤水分和養(yǎng)分如表2所示。根區(qū)土壤含水量的變化范圍為3.84%～7.62%，變化幅度較小，變異系數(shù)為16.58%，平均含水量為5.55%。根區(qū)土壤pH 的變化較小，均呈弱堿性，最高值為9.03，最低值為7.61。電導(dǎo)率的最高值為186.50 μS∕cm，最低值為43.27 μS∕cm，變異系數(shù)為33.59%。堿解氮含量的變化范圍為6.45～25.35 mg∕kg，平均含量為13.57 mg∕kg，變異系數(shù)為27.63%。硝態(tài)氮含量的變化幅度較大，變異系數(shù)為86.84%，最高含量為13.81 mg∕kg，平均含量為3.04 mg∕kg。速效鉀的含量普遍較高，變化幅度也較大，變異系數(shù)為50.14%，最高含量為75.50 mg∕kg，平均含量為35.94 mg∕kg。土壤速效磷的變化范圍為1.04～18.93 mg∕kg，變異系數(shù)為44.77%，平均含量為8.42 mg∕kg。根區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)的平均含量為3.59 g∕kg，最高含量為9.19 g∕kg，變異系數(shù)為34.26%。

表2 供試材料根區(qū)土壤水分和養(yǎng)分統(tǒng)計(jì)Tab.2 Statistics of soil water and nutrient in root zone of tested materials

2.3 土壤養(yǎng)分和水分與馬鈴薯品質(zhì)的相關(guān)性分析

土壤養(yǎng)分和水分與馬鈴薯品質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示。pH 與SC、RSC 和CPC 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；SEC 與SC 和TSS 呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.321 和0.264，與POA 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.376；SWC 與SC、TSS、CPC、VC 和POA 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與SC 的關(guān)系達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)為-0.331；SAHC 與SC、TSS、CPC、VC 和POA呈正相關(guān)關(guān)系，其中與CPC 的關(guān)系達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)為0.287；SNNC 與所有品質(zhì)指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與TSS和POA 關(guān)系達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為-0.280 和-0.264，與SC關(guān)系達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為-0.416；AK與POA 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.465，與其余品質(zhì)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與TSS 和VC 的關(guān)系達(dá)到顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為-0.302和-0.324，與RSC的關(guān)系達(dá)到極顯著水平，相關(guān)系數(shù)為-0.496；AP 與CPC 和POA 均呈正相關(guān)關(guān)系，與其余指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；除POA 外，SOM 與其余指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表3 品質(zhì)與根區(qū)土壤養(yǎng)分和水分的相關(guān)性分析Tab.3 Correlation Analysis between quality and soil nutrients and water in root zone

2.4 影響馬鈴薯品質(zhì)的重要土壤因子篩選

利用VIP篩選出影響馬鈴薯品質(zhì)的重要土壤養(yǎng)分因子，選取VIP 值大于1 的作為影響馬鈴薯各品質(zhì)特征的主要養(yǎng)分因子，篩選結(jié)果如圖1所示。馬鈴薯的淀粉含量受根區(qū)土壤硝態(tài)氮、電導(dǎo)率、含水量和堿解氮含量的影響較大，其中與硝態(tài)氮含量和含水量的呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與電導(dǎo)率和堿解氮含量呈正相關(guān)關(guān)系。馬鈴薯的蛋白質(zhì)含量受根區(qū)土壤堿解氮、電導(dǎo)率和硝態(tài)氮含量的影響較大，其中與堿解氮含量和電導(dǎo)率呈正相關(guān)關(guān)系，與硝態(tài)氮含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。馬鈴薯的還原糖含量與根區(qū)土壤所有養(yǎng)分指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與速效鉀含量的負(fù)相關(guān)關(guān)系最強(qiáng)。馬鈴薯的可溶性總糖含量受根區(qū)土壤速效鉀和含水量的影響較大，2者均與可溶性糖含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。馬鈴薯維生素C含量受根區(qū)土壤速效鉀和硝態(tài)氮含量的影響較大，且均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。馬鈴薯多酚氧化酶活性受根區(qū)土壤速效鉀、電導(dǎo)率、堿解氮和硝態(tài)氮含量的影響較大，其中與硝態(tài)氮含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與速效鉀、電導(dǎo)率和堿解氮含量呈正相關(guān)關(guān)系。

圖1 影響馬鈴薯品質(zhì)的土壤養(yǎng)分因子VIP值Fig.1 VIP value of soil nutrient factors affecting potato quality

2.5 影響馬鈴薯品質(zhì)的重要土壤因子偏最小二乘回歸分析

參考VIP 所篩選出的各品質(zhì)指標(biāo)重要養(yǎng)分影響因子，應(yīng)用偏最小二乘回歸分析建立西北干旱地區(qū)馬鈴薯品質(zhì)與根區(qū)土壤養(yǎng)分因子的回歸方程模型，如表4 所示。以根區(qū)土壤pH（X1）、SEC （X2）、SWC （X3）、SAHC （X4）、SNNC （X5）、AK（X6）、AP（X7）和SOM（X8）為自變量，以馬鈴薯SC（Y1）、CPC（Y2）、RSC（Y3）、TSS（Y4）、VC（Y5）和POA（Y6）為因變量。在所建立的回歸方程模型中，各自變量的系數(shù)大小代表根區(qū)土壤養(yǎng)分對(duì)馬鈴薯各品質(zhì)指標(biāo)影響的強(qiáng)弱，系數(shù)正負(fù)代表根區(qū)土壤養(yǎng)分對(duì)馬鈴薯各品質(zhì)指標(biāo)影響的方向。

表4 馬鈴薯品質(zhì)與根區(qū)土壤養(yǎng)分的回歸方程模型Tab.4 Regression equation model between potato quality and soil nutrients in root zone

3 討 論

選擇合理的田間管理技術(shù)對(duì)馬鈴薯品質(zhì)和根區(qū)土壤環(huán)境有重要的影響，近年來(lái)，隨著人類(lèi)生活標(biāo)準(zhǔn)的提高，馬鈴薯品質(zhì)已經(jīng)成為評(píng)估田間管理技術(shù)的必要指標(biāo)[21]。馬鈴薯品質(zhì)受多種因素的影響，如土壤環(huán)境、品種、氣候條件等。淀粉是馬鈴薯的重要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，高的淀粉含量對(duì)于馬鈴薯生產(chǎn)加工特別重要，特別是在大規(guī)模性的馬鈴薯生產(chǎn)鏈中[22]。在本研究中，淀粉含量與電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與含水量和硝態(tài)氮呈負(fù)相關(guān)關(guān)系且均達(dá)顯著水平，即說(shuō)明馬鈴薯在生長(zhǎng)期對(duì)水分和硝態(tài)氮的吸收利用量較多，在成熟期土壤中殘留的較少。土壤含水量對(duì)馬鈴薯淀粉的合成極其重要，有研究表明馬鈴薯淀粉合成時(shí)對(duì)水分不敏感[23]，另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)隨著灌水的增加，馬鈴薯的淀粉含量將隨之減少[24]，而本研究表明馬鈴薯吸收水分越多，淀粉含量越高，這與前人的研究結(jié)果完全相反，產(chǎn)生這一差異的原因可能是由于氣候、土壤條件、灌水頻率和周期不同等所導(dǎo)致。通過(guò)相關(guān)性分析，同時(shí)結(jié)合VIP篩選出影響淀粉含量的主要土壤養(yǎng)分因子，構(gòu)建回歸方程后發(fā)現(xiàn)，淀粉含量對(duì)根區(qū)土壤硝態(tài)氮含量極為敏感，Zhang 等[25]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，淀粉含量也隨之增加，Yang[26]等發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，淀粉含量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，研究結(jié)果出現(xiàn)這些差異的原因可能與不同地區(qū)土壤質(zhì)地和土壤基底養(yǎng)分含量不同有關(guān)。

蛋白質(zhì)是組成生物體的4大有機(jī)物之一，在維持生物體正常生理代謝過(guò)程方面發(fā)揮著重要作用[27]。相關(guān)性研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)含量與土壤堿解氮?dú)埩袅砍曙@著正相關(guān)關(guān)系，通過(guò)VIP 篩選主要土壤養(yǎng)分因子，構(gòu)建回歸方程后發(fā)現(xiàn)，堿解氮、硝態(tài)氮和電導(dǎo)率對(duì)馬鈴薯蛋白質(zhì)的形成有重要影響。馬鈴薯蛋白質(zhì)的合成過(guò)程受多種因素的影響，其中栽培環(huán)境和田間管理占主導(dǎo)地位[28]。Zhang 等[29]研究表明，施用生物肥和有機(jī)肥顯著增加了馬鈴薯塊莖中的酪氨酸、蛋氨酸等氨基酸的含量，提高了塊莖中的粗蛋白質(zhì)含量。廖佳麗等[30]研究表明施肥處理下可以顯著提高塊莖中的蛋白質(zhì)含量。因此，注重馬鈴薯根區(qū)土壤環(huán)境的調(diào)控，是提高塊莖品質(zhì)的關(guān)鍵。

眾所周知，馬鈴薯是人類(lèi)飲食中獲得VC 的重要來(lái)源，先前有研究表明[31]，馬鈴薯的VC 含量介于6.5～36.9 mg∕(100 g)，在本研究中所有供試馬鈴薯材料VC 含量的均值為11.62 mg∕(100 g)。相關(guān)性分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，VC 含量與土壤中所殘留的速效鉀呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過(guò)構(gòu)建VC 含量與土壤養(yǎng)分因子的回歸方程模型得到VC 含量受速效鉀和硝態(tài)氮影響較大且均呈負(fù)相關(guān)效應(yīng)，說(shuō)明土壤速效鉀和硝態(tài)氮在整個(gè)生育期對(duì)馬鈴薯塊莖中VC 含量的合成極其重要。有數(shù)據(jù)表明[32]，鉀肥施用提高了植株的光合作用效率，增加了干物質(zhì)在塊莖中的積累量，提高了塊莖中的維生素C的含量。另外，馬鈴薯塊莖中的VC 含量還與馬鈴薯本身的遺傳特性密切相關(guān)[33]，馬鈴薯品種的遺傳基因?qū)C 的含量的影響程度遠(yuǎn)超于環(huán)境[34]，因此，在后期要提高馬鈴薯塊莖中VC 含量時(shí)，不僅要?jiǎng)?chuàng)造良好的根區(qū)土壤環(huán)境，也必須考慮選擇優(yōu)質(zhì)的馬鈴薯種質(zhì)。

塊莖中還原糖含量與馬鈴薯儲(chǔ)存的時(shí)間密切相關(guān)，其含量越低，越利于儲(chǔ)存[35]。在本研究中，還原糖受土壤速效鉀含量影響最大，呈極顯著負(fù)相關(guān)水平，相關(guān)系數(shù)為-0.496，說(shuō)明適量的鉀肥（純鉀含量為300 kg∕hm2）投入可降低馬鈴薯塊莖中的還原糖含量，以達(dá)到增加馬鈴薯儲(chǔ)存時(shí)間的目的。本研究所建立的回歸方程模型可以看出，可溶性總糖含量受根區(qū)土壤硝態(tài)氮和含水量的影響最大，且與2者均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明在馬鈴薯整個(gè)生育期水氮供應(yīng)對(duì)塊莖中可溶性糖積累極其重要。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，適度的虧缺灌溉（80%ET0）可以顯著影響塊莖中的可溶性總糖含量[36]，但過(guò)量的施肥將影響馬鈴薯塊莖的成熟度，影響塊莖中可溶性總糖含量，降低馬鈴薯品質(zhì)[37]。多酚氧化酶廣泛存在于水果和蔬菜當(dāng)中，是誘導(dǎo)酶促褐變的主要原因[38]。本研究發(fā)現(xiàn)，多酚氧化酶活性受多種因素的影響，其中與土壤電導(dǎo)率、速效鉀和堿解氮含量呈正效應(yīng)，與硝態(tài)氮含量呈負(fù)效應(yīng)。土壤養(yǎng)分對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)的影響較為復(fù)雜，應(yīng)該通過(guò)大量的田間試驗(yàn)和模型預(yù)測(cè)來(lái)探究影響塊莖品質(zhì)的主要養(yǎng)分因子，以明確馬鈴薯塊莖中各品質(zhì)對(duì)土壤養(yǎng)分響應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理，針對(duì)性地采取合理的田間管理措施。

4 結(jié) 論

在西北干旱地區(qū)，土壤電導(dǎo)率是影響馬鈴薯淀粉、粗蛋白和多酚氧化酶活性的首要土壤養(yǎng)分因子。淀粉主要受土壤硝態(tài)氮、堿解氮、含水量和電導(dǎo)率的影響，粗蛋白主要受土壤電導(dǎo)率、硝態(tài)氮和堿解氮的影響，可溶性總糖受土壤含水量和速效鉀的影響，維生素C 受土壤硝態(tài)氮和速效鉀的影響，還原糖受土壤速效鉀含量影響最大，多酚氧化酶活性受土壤電導(dǎo)率、硝態(tài)氮、堿解氮和速效鉀的影響。因此，調(diào)控土壤電導(dǎo)率，適量增施鉀肥和氮肥是提高西北地區(qū)馬鈴薯品質(zhì)的有效途徑。