不同氮磷鉀配比水溶肥對(duì)生姜光合生理特性及產(chǎn)量的影響

付麗軍 王永存 張璐 閆紅波 段惠敏 周禹

摘要? 以“冀姜5號(hào)”為試材，在生姜小培土至根莖膨大期施用高氮型（T1，N-P-K=30-10-20）、高鉀型（T2，N-P-K=15-6-30）和高磷型（T3，N-P-K=10-30-20）3種水溶肥處理，研究不同水溶肥對(duì)生姜生長(zhǎng)、光合生理特性以及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，各處理中以T2處理莖粗、分枝數(shù)和葉面積最高，株高與其他處理差異不顯著。與常規(guī)施肥（CK）相比，T2處理顯著提高了生姜葉片葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，葉片蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶和硝酸還原酶活性明顯升高，單株根莖鮮重和產(chǎn)量顯著增加。與CK相比，T1處理生姜株高顯著增加，莖粗顯著降低，凈光合速率顯著提高，葉綠素含量和碳氮代謝相關(guān)酶活性與CK無(wú)顯著差異，產(chǎn)量顯著低于T2處理，與CK差異不顯著。T3處理各生長(zhǎng)指標(biāo)及光合生理指標(biāo)均與CK無(wú)顯著差異，產(chǎn)量顯著低于T2和T1處理，與CK差異不顯著。因此，在小培土至根莖膨大期，建議施用高鉀型水溶肥（N-P-K=15-6-30），能夠有效促進(jìn)生姜生長(zhǎng)，提高葉片葉綠素含量、光合效率及碳氮代謝相關(guān)酶活性，有利于生姜增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞? 生姜；水溶肥；光合；生理特性；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)? S632.5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A? 文章編號(hào)? 0517-6611（2024）01-0151-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.01.033

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Different N， P and K Ratios of Water-soluble Fertilizer on Photosynthetic Physiological Characteristics and Yield of Ginger

FU Li-jun， WANG Yong-cun， ZHANG Lu et al

（Tangshan Academy of Agricultural Sciences， Tangshan， Hebei? 063001）

Abstract? Taking “Jijiang No. 5” as the test material， three kinds of water-soluble fertilizers including high nitrogen type （T1， N-P-K=30-10-20）， high potassium type （T2， N-P-K=15-6-30） and high phosphorus type （T3， N-P-K=10-30-20） were applied during the period from earthing to rhizome expansion to study the effects of different water-soluble fertilizers on the growth， photosynthetic physiological characteristics and yield of ginger. The results showed that T2 treatment had the highest stem diameter， branch number and leaf area， and had no significant difference in plant height compared with other treatments. Compared with conventional fertilization （CK）， T2 treatment significantly improved the chlorophyll content， net photosynthetic rate， stomatal conductance and transpiration rate of ginger leaves， the activities of sucrose synthease， glutamine synthetase and nitrate reductase in leaves of T2 treatment were improved， the fresh weight and yield of rhizome of T2treatment were increased significantly. Compared with CK， T1 treatment significantly increased ginger plant height， significantly decreased stem diameter. The net photosynthetic rate of T1 treatment was significantly increased， and there had no significant difference in yield with CK. The growth indexes and photosynthetic physiological indexes of T3 treatment had no significant difference with CK， the yield in T3 treatment was significantly lower than T2 and T1 treatments， but no significant difference with CK. Therefore， it is recommended to apply high potassium water-soluble fertilizer （N-P-K=15-6-30） during the period from earthing to rhizome expansion， which can effectively promote ginger growth， improve leaf chlorophyll content， photosynthetic efficiency and carbon and nitrogen metabolism related enzyme activities， and is conductive to ginger yield.

Key words? Ginger;Water-soluble fertilizer;Photosynthesis;Physiological characteristics;Yield

基金項(xiàng)目? 河北省“三三三人才工程”資助項(xiàng)目（A202001094）；河北省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目（21626405D）；唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院與中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院合作項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介? 付麗軍（1984—），女，河北唐山人，副研究員，碩士，從事蔬菜新品種選育及栽培技術(shù)研究。

*通信作者，正高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)及品質(zhì)評(píng)價(jià)研究。

收稿日期? 2023-01-02；修回日期? 2023-01-16

生姜富含姜辣素、姜油等多種活性物質(zhì)，辛辣風(fēng)味濃郁，是人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾恼{(diào)味蔬菜之一 ［1］。生姜屬于高需肥作物，科學(xué)合理施肥是生姜增產(chǎn)的前提。水溶性肥料因配方針對(duì)性強(qiáng)、肥料利用率高、省工省力等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在河北、山東等生姜產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用，為推進(jìn)生姜減肥增效、高效生產(chǎn)提供了重要的保障［2］。然而市面上水溶性肥料種類(lèi)繁多，部分種植戶(hù)在肥料選擇上多關(guān)注肥料用量，而忽視了肥料配比，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，肥料利用率降低，從而影響了生姜產(chǎn)量和效益的提高［3］。

研究表明，合理的氮磷鉀配施在生姜生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中起著重要作用［4］。在甜瓜［5］、西蘭花［6］等作物上研究發(fā)現(xiàn)，施用適宜氮磷鉀配比水溶肥可有效促進(jìn)植物組織分生、葉片生長(zhǎng)，提高植物光合效率以及碳水化合物運(yùn)輸，顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。然而關(guān)于不同氮磷鉀配比水溶肥對(duì)生姜光合生理特性及產(chǎn)量影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，筆者以常規(guī)施肥為對(duì)照，通過(guò)設(shè)置高氮型、高鉀型、高磷型3種水溶肥處理，探究不同氮磷鉀配比水溶肥對(duì)生姜生長(zhǎng)、光合特性、碳氮代謝相關(guān)酶活性以及產(chǎn)量的影響，以期為生姜科學(xué)精準(zhǔn)施肥提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021年4—10月在唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)大棚進(jìn)行。地處118°13′E、39°37′N(xiāo)，年平均氣溫12.4 ℃，年降水量 1 086 mm，無(wú)霜期190 d。試驗(yàn)區(qū)土壤為壤土，前茬作物為黃瓜，0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)10.6 g/kg，pH 7.2，全氮0.83 g/kg，速效磷26.84 mg/kg，速效鉀97.51 mg/kg。

1.2? 試驗(yàn)材料

供試生姜品種為“冀姜5號(hào)”，由唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院生姜課題組提供。供試肥料為2種顆粒型復(fù)合肥N-P-K=17-17-17和N-P-K=15-5-25，分別由金正大集團(tuán)和河北灃田寶農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。3種大量元素水溶肥為高氮型水溶肥（N-P-K=30-10-20）、高鉀型水溶肥（N-P-K=15-6-30）和高磷型水溶肥（N-P-K=10-30-20），分別由以色列海法中國(guó)化學(xué)集團(tuán)有限公司、河北灃田寶農(nóng)業(yè)科技有限公司和四川愛(ài)隆植物營(yíng)養(yǎng)科技有限公司提供。

1.3? 試驗(yàn)方法

播種前施用腐熟有機(jī)肥15 000 kg/hm2，復(fù)合肥（N-P-K=17-17-17）750 kg/hm2作為基肥，旋耕，開(kāi)溝做壟。2021年4月11日播種，行距68 cm，株距20 cm，10月25日收獲。設(shè)置4個(gè)處理，CK，常規(guī)施肥，分別于小培土期、大培土期、根莖膨大前期、根莖膨大中期和根莖膨大后期施用復(fù)合肥（N-P-K=15-5-25），總施肥量2 700 kg/hm2。T1，高氮型水溶肥（N-P-K=30-10-20），T2，高鉀型水溶肥（N-P-K=15-6-30），T3，高磷型水溶肥（N-P-K=10-30-20），自小培土期至根莖膨大后期，每隔7 d施肥一次，水肥一體化管理，T1、T2和T3處理總養(yǎng)分施入量與對(duì)照相同。小區(qū)面積38 m2，每小區(qū)種植280株，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。其他栽培技術(shù)措施按當(dāng)?shù)厣Ｒ?guī)管理方式進(jìn)行。

1.4? 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1? 生姜農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量。生姜收獲后，每小區(qū)隨機(jī)選取10株，用米尺測(cè)量株高、根莖長(zhǎng)、根莖寬，用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗、子姜粗，用葉面積儀（YMJ-B）測(cè)量葉面積，調(diào)查分枝數(shù)和姜球數(shù)，稱(chēng)量單株根莖鮮重，按小區(qū)測(cè)產(chǎn)并折合單位產(chǎn)量。

1.4.2? 葉綠素含量和光合指標(biāo)。于9月10日取生姜上部展開(kāi)葉，每小區(qū)稱(chēng)量5 g，去葉脈、剪碎，采用丙酮∶無(wú)水乙醇=2∶1提取，至葉片完全變白后使用紫外分光光度計(jì)（UV-2100）測(cè)量葉綠素a、b 和總?cè)~綠素含量。于生姜旺盛生長(zhǎng)期選晴天09：00—11：00，使用LI-COR Inc便攜式光合儀，避開(kāi)葉脈測(cè)定上數(shù)第三片葉的凈光合速率等光合參數(shù)，每處理測(cè)量10株，取平均值。

1.4.3? 葉片酶活性。于生姜三杈期（7月11日）、發(fā)棵期（8月10日）、根莖膨大期（9月18日）和收獲期（10月25日）選取上部新鮮葉片，參照張薇［7］的方法測(cè)定生姜葉片蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶和硝酸還原酶活性。

1.5? 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制；DPS7.05軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同處理對(duì)生姜生長(zhǎng)的影響

由表1可知，高鉀型水溶肥（T2）處理對(duì)生姜生長(zhǎng)有較好的促進(jìn)作用，植株莖粗、分枝數(shù)、葉面積均為最高，分別較CK顯著提高7.16%、12.07%、8.26%，株高較CK提高1.90%，但差異不顯著。T1處理株高和葉面積分別較CK顯著提高7.71%和6.38%，分枝數(shù)與CK無(wú)顯著差異，莖粗較CK顯著降低6.83%。T3處理各生長(zhǎng)指標(biāo)均與CK無(wú)顯著差異。

2.2? 不同處理對(duì)生姜光合生理特性的影響

2.2.1? 不同處理對(duì)生姜葉綠素含量的影響。

由圖1可知，各處理葉綠素b含量無(wú)顯著差異。葉綠素a含量以T2處理最高，較CK顯著增加5.10%，T1、T3處理葉綠素a含量與CK無(wú)顯著差異。T2處理總?cè)~綠素含量最高，較CK顯著增加7.38%，T1和T3處理總?cè)~綠素含量與CK差異不顯著。表明施用不同氮磷鉀配比水溶肥對(duì)生姜葉綠素含量有一定的影響，高鉀水溶肥（T2）有利于生姜葉片葉綠素含量的提高。

2.2.2? 不同處理對(duì)生姜光合特性的影響。

由圖2可知，T2處理的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均顯著高于其他處理，分別較CK顯著提高22.74%、47.06%和34.56%。T1處理凈光合速率較CK顯著提高14.11%，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率與CK無(wú)顯著差異。T1、T2和T3處理胞間CO2濃度均顯著低于CK，且以T2處理胞間CO2最低，顯著低于T1和T3處理。T3處理的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率與CK差異不顯著。52卷1期??????????? 付麗軍等? 不同氮磷鉀配比水溶肥對(duì)生姜光合生理特性及產(chǎn)量的影響

2.2.3? 不同處理對(duì)生姜葉片碳氮代謝相關(guān)酶活性的影響。

由圖3可知，蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶和硝酸還原酶活性均呈先升高后降低的趨勢(shì)，至生姜根莖膨大期（9 月 18日）達(dá)到最大。此時(shí)T2處理蔗糖合成酶活性最高，較CK、T1處理分別顯著增加27.85%、23.17%，與T3處理差異不顯著；谷氨酰胺合成酶活性也以T2處理最高，較CK、T3處理分別顯著增加18.89%、22.69%，與T1處理差異不顯著。T1、T3處理的蔗糖合成酶活性和谷氨酰胺合成酶活性均與CK無(wú)顯著差異。硝酸還原酶活性表現(xiàn)為T(mén)2>T1>CK>T3，T2處理較CK顯著增加23.82%，T1和 T3處理硝酸還原酶活性與CK無(wú)顯著差異。

2.3? 不同處理對(duì)生姜產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2可知，不同氮磷鉀配比水溶肥對(duì)生姜產(chǎn)量的影響較大。其中T2處理生姜產(chǎn)量最高，顯著高于其他處理，較CK增產(chǎn)21.09%；其次為T(mén)1處理，較CK增產(chǎn)6.00%，但差異不顯著；T3處理生姜產(chǎn)量較CK降低2.97%，但未達(dá)顯著差異。

從產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)看，T2處理的根莖長(zhǎng)、姜球數(shù)和子姜粗均高于其他處理，單株根莖鮮重最高；T1處理的根莖寬顯著高于CK和T3處理，根莖長(zhǎng)和姜球數(shù)與CK無(wú)顯著差異，子姜粗顯著低于T2和T3處理，與CK差異不顯著，單株根莖鮮重位居第二；T3處理的子姜較粗，但根莖長(zhǎng)、根莖寬和姜球數(shù)在4個(gè)處理中均為最低，單株根莖鮮重顯著低于T1和T2處理，與CK差異不顯著。施用高鉀型水溶肥（T2）生姜產(chǎn)量高，姜塊肥大，姜球數(shù)多，有利于獲得高產(chǎn)。

3? 結(jié)論與討論

合適的氮磷鉀肥料配比可以顯著提高作物產(chǎn)量，促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)［8］。因作物的遺傳和生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律不同，對(duì)氮磷鉀的需求比例也不同。研究發(fā)現(xiàn)，生姜對(duì)于氮、鉀的需求量較大，適宜的氮鉀配施有利于增加生姜根莖鮮重，顯著提高生姜產(chǎn)量，但過(guò)量施鉀易造成鉀的奢侈吸收，對(duì)根莖形成不利［9］。同樣，增施氮肥能顯著促進(jìn)生姜莖葉生長(zhǎng)，但過(guò)量施用氮肥，則會(huì)導(dǎo)致生姜減產(chǎn)［10］。該研究中，長(zhǎng)期單一施用高氮型水溶肥（N-P-K=30-10-20）因氮素供應(yīng)過(guò)量，導(dǎo)致生姜地上部旺長(zhǎng)，姜塊肥度降低，產(chǎn)量顯著低于高鉀水溶肥處理。而高鉀型水溶肥（N-P-K=15-6-30）處理的生姜植株莖稈粗壯，分枝數(shù)增多，姜塊肥大，產(chǎn)量顯著高于其他處理。高磷水溶肥處理（N-P-K=10-30-20）生姜產(chǎn)量在各處理中最低，與常規(guī)施肥差異不顯著。由此可見(jiàn)，生姜對(duì)鉀的需求量最大，其次為氮，對(duì)磷的需求量較少，這與前人研究結(jié)果一致［11］。氮磷鉀配比為15-6-30的水溶肥處理能夠有效促進(jìn)生姜生長(zhǎng)，有利于生姜產(chǎn)量的提高。

研究表明，適宜氮肥能夠提高生姜葉綠素含量，增強(qiáng)葉片光合速率，而氮肥過(guò)量會(huì)導(dǎo)致植物營(yíng)養(yǎng)失衡，葉綠素形成受阻，光合速率下降［12-13］。氮磷鉀優(yōu)化施肥可明顯改善作物冠層結(jié)構(gòu)，優(yōu)化光能在植株體內(nèi)分配，有效協(xié)調(diào)氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)與光合效應(yīng)［14］。該研究中，高鉀型水溶肥處理提高了生姜的葉綠素a含量和總?cè)~綠素含量，葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著高于其他處理，說(shuō)明適宜比例的氮磷鉀能促進(jìn)生姜葉綠素的合成和積累，減緩葉片衰老，增強(qiáng)植株對(duì)光能的吸收和利用，提升葉片的光合效率。與高鉀水溶肥相比，高氮型和高磷型水溶肥處理下，生姜葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均明顯下降，而胞間CO2濃度顯著升高，說(shuō)明氮或磷供應(yīng)過(guò)量而鉀供應(yīng)不足會(huì)導(dǎo)致生姜葉片利用CO2的能力下降，從而影響光合效率，導(dǎo)致光合產(chǎn)物減少，最終影響生姜產(chǎn)量［6］。

蔗糖合成酶是植物碳代謝過(guò)程中糖轉(zhuǎn)化與積累的關(guān)鍵酶，其活性直接反映了植物體內(nèi)蔗糖合成能力［15］。谷氨酰胺合成酶和硝酸還原酶是植物氮代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶和限速酶，直接影響植物體內(nèi)氨基酸與蛋白質(zhì)的合成［16］。該研究結(jié)果表明，施用高鉀型水溶肥有助于提高生姜葉片蔗糖合成酶、谷氨酰胺合成酶和硝酸還原酶的活性，對(duì)促進(jìn)生姜體內(nèi)碳氮代謝產(chǎn)物的合成和積累起到了積極的作用，進(jìn)而促進(jìn)了生姜的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的形成［7］。

綜上所述，施用高鉀型水溶肥（N-P-K=15-6-30）可以提高生姜葉片的葉綠素含量、光合作用和碳氮代謝相關(guān)酶活性，促進(jìn)生姜莖葉生長(zhǎng)和地下根莖的膨大，顯著提高生姜產(chǎn)量。因此，在生姜水肥一體化栽培中建議施用高鉀型水溶肥，以促進(jìn)生姜高效生長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)

［1］王磊，徐坤，李秀.姜種質(zhì)資源及育種研究現(xiàn)狀與展望［J］.中國(guó)蔬菜，2013（16）：1-6.

［2］梁嘉敏，楊虎晨，張立丹，等.我國(guó)水溶性肥料及水肥一體化的研究進(jìn)展［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，48（5）：64-75.

［3］李錄久，郭熙盛，丁楠，等.鉀氮配施對(duì)生姜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.土壤肥料，2003（5）：12-16.

［4］李錄久.施用氮磷鉀對(duì)生姜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［D］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2009.

［5］孟延，問(wèn)亞軍，張伯虎，等.不同水溶肥對(duì)“西州密25號(hào)”厚皮甜瓜生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響［J］.北方園藝，2018（20）：57-61.

［6］朱嬌，楊柳燕，周琳，等.氮磷鉀配比對(duì)西紅花光合作用及葉綠素?zé)晒獾挠绊懀跩］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，50（9）：111-118.

［7］張薇.腐植酸與控釋肥配施對(duì)生姜產(chǎn)量品質(zhì)的影響［D］.泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2021.

［8］劉璇.氮磷鉀對(duì)黃土丘陵區(qū)紅棗生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［D］.楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2012.

［9］李錄久，金繼運(yùn)，陳防，等.鉀、氮配施對(duì)生姜產(chǎn)量和品質(zhì)及鉀素利用的影響［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2009，15（3）：643-648.

［10］徐坤，鄭國(guó)生，王秀峰.施氮量對(duì)生姜群體光合特性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2001，7（2）：189-193.

［11］王馨笙，徐坤，楊天慧.生姜對(duì)氮、磷、鉀吸收分配規(guī)律研究［J］.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2010，16（6）：1515-1520.

［12］唐新瑤，亢亞超，梁喜獻(xiàn)，等.氮磷鉀配比施肥對(duì)觀光木幼苗生理與光合特性的影響［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2022，37（4）：37-42.

［13］鄭元，唐軍榮，高柱，等.不同施肥處理對(duì)木棉葉片光合特性和幼苗生長(zhǎng)的影響［J］.植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（2）：55-64.

［14］盛開(kāi)，李亞蓉，張鐸，等.氮磷鉀配施對(duì)菊芋產(chǎn)量和生理特性的影響［J］.中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2022，44（3）：81-90.

［15］李春陽(yáng)，胡瑞芳，張馨月，等.不同甜高粱品種蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶活性與糖分積累的關(guān)系［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，44（11）：139-141.

［16］管慶林，樸晟源，張思唯，等.中微量元素配施對(duì)雪茄煙葉光合特性、碳氮代謝及產(chǎn)量和質(zhì)量的影響［J］.作物雜志，2023（5）：187-196.