不同施肥條件下菊芋光合速率測(cè)定

代曉華，康建宏，徐長(zhǎng)警

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川750021；2.銀川糖廠，銀川750011）

不同施肥條件下菊芋光合速率測(cè)定

代曉華1，康建宏1，徐長(zhǎng)警2

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川750021；2.銀川糖廠，銀川750011）

對(duì)大田不同施肥條件下菊芋光合速率、蒸騰速率和水分利用率進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果顯示菊芋在低施肥條件下的光合速率和水分利用效率較高，進(jìn)一步證明菊芋是耐旱耐瘠薄植物，這為菊芋人工大面積種植技術(shù)提供了依據(jù)。

菊芋；施肥；光合速率；蒸騰速率；水分利用效率

目前，全球的土地荒漠化一直呈加速發(fā)展之勢(shì)，三分之二的國(guó)家和地區(qū)、四分之一的陸地面積受其危害，10億以上人口的生計(jì)面臨威脅，8億以上的人沒(méi)有起碼維持生命的糧食，1.35億人背井離鄉(xiāng)，已被公認(rèn)為當(dāng)今世界的頭號(hào)環(huán)境問(wèn)題。我國(guó)已成為受荒漠化危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，全國(guó)荒漠化土地面積達(dá)262萬(wàn)km2，占國(guó)土總面積的27.3%，超過(guò)了全國(guó)耕地面積的總和，并且正以每年2460km2的速度毀滅性地?cái)U(kuò)展，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)540億元。保護(hù)耕地、恢復(fù)植被、治理荒漠化，已成為各國(guó)農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)所必須面對(duì)的嚴(yán)峻課題。在生態(tài)農(nóng)業(yè)體系中，草業(yè)是一個(gè)重要的、不可替代的組成部分，它不但是發(fā)展草食畜禽的必備條件，而且在保持水土、穩(wěn)定環(huán)境、培育地力、防風(fēng)固沙等方面有著極其重要作用。作為適應(yīng)性極強(qiáng)的草本植物——菊芋恰恰就能滿足人們對(duì)發(fā)展草業(yè)的要求，它的許多優(yōu)良特性和功能特點(diǎn)，在發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)中大有用武之地。

據(jù)研究[1]，菊芋塊莖含豐富的菊糖，系果糖多聚物，一般達(dá)20%左右。利用現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)菊芋進(jìn)行深加工，精制而成的菊粉、低聚果糖和超高果糖漿，是當(dāng)今保健食品的全新多功能配料，具有特殊的保健作用。目前，全國(guó)各地建立了多家菊芋加工廠，年原料需求量逐漸加大[2]，菊芋塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)也更為重要，優(yōu)良品種和栽培技術(shù)是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的保證。同時(shí)，菊芋也是治理土地荒漠化的先鋒植物[3]。本試驗(yàn)旨在通過(guò)研究菊芋全生育期、不同施肥條件下的光合性能，摸清菊芋生理機(jī)理，為探索高效栽培技術(shù)打好基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2006年在寧夏農(nóng)業(yè)高新技術(shù)引進(jìn)示范中心望遠(yuǎn)試驗(yàn)基地、寧夏隆德縣馬河鄉(xiāng)、寧夏原州區(qū)大堡農(nóng)場(chǎng)三地進(jìn)行。土壤為潮灌淤土，肥力中等。三地試驗(yàn)設(shè)計(jì)相同。供試肥料為尿素、顆粒磷肥和硫酸鉀，試驗(yàn)小區(qū)面積15m2，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

1.1.1 氮肥試驗(yàn)施磷(P2O5）300kg/hm2，鉀(K2O）450kg/hm2，純氮5個(gè)水平：0、150、300、450、600kg/hm2，用1、2、3、4、5表示。其中基施尿素分別為0、175.5、352.5、378、435 kg/hm2，其余在塊莖膨大期一次追施；磷鉀肥全部基施。

1.1.2 磷肥試驗(yàn)施氮(N）450kg/hm2，鉀(K2O）450kg/hm2，磷(P2O5）5個(gè)水平：0、150、300、450、600kg/hm2，用6、7、8、9、10表示。磷鉀肥全部基施；氮肥40%基施，60%在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)前期結(jié)合灌水施入。

1.1.3 鉀肥試驗(yàn)施氮(N）450kg/hm2，磷(P2O5）300kg/hm2，鉀(K2O）5個(gè)水平：0、150、300、450、600kg/hm2，用11、12、13、14、15表示。磷鉀肥全部基施；氮肥40%基施，60%在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)前期結(jié)合灌水施入。

1.2 供試品種及田間管理

供試菊芋品種為當(dāng)前生產(chǎn)上主要推廣的優(yōu)質(zhì)品種，種植時(shí)，選用大小一致的薯塊，按株距30cm穴播，行距50cm，小區(qū)面積15m2，其他管理措施同大田。整個(gè)生育期長(zhǎng)勢(shì)良好，可比性強(qiáng)。

1.3 光合速率的測(cè)定

在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和塊莖形成及膨大期分別選取菊芋中部生長(zhǎng)基本一致的功能葉片5片掛牌標(biāo)記，進(jìn)行光合速率測(cè)定，測(cè)定時(shí)大氣CO2濃度保持在360mg/kg，光合有效輻射在1500μmo1/(m2·s），選晴天在上午9：00～11：00用英國(guó)產(chǎn)CIRAS-1型便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定其凈光合速率［Pn，μmo1CO2/(m2·s）］、葉溫(TL，℃）、光合有效輻射［PAR，μmo1/(m2·s）］、蒸騰速率［Tr，mmo1/(m2·s）］、氣孔導(dǎo)度［Cs，mmo1/(m2·s）］、空氣CO2濃度(Ca，mg/kg）、細(xì)胞間隙CO2濃度(Ci，mg/kg）等指標(biāo)，按WUE=Pn/Tr計(jì)算水分利用效率。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同葉位光合速率的差異

由表1可以看出，功能葉倒二葉叢蒸騰速率和光合速率均最高，這與其所處葉位有關(guān)。隨著葉位的降低，光合速率和蒸騰速率總體呈下降趨勢(shì)。倒一葉雖處于最上位，但由于其發(fā)生晚，光合和蒸騰速率均比倒二葉低。因此，選擇倒二葉叢測(cè)定光合速率、蒸騰速率及其影響因素。

2.2 不同氮肥處理光合速率和蒸騰速率分析

由圖1可知，從7月13日至8月3日，屬于早期(營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期），植株旺盛生長(zhǎng)，塊莖初形成期，各處理光合速率均呈上升趨勢(shì)，而蒸騰速率(圖2）上升趨勢(shì)較弱，8月3日至8月底，塊莖形成期，光合速率和蒸騰速率為全生育期最高，8月31日以后進(jìn)入塊莖淀粉積累期，光合速率略有下降，蒸騰速率下降較快，這主要是植株葉片功能開(kāi)始下降，與植株生長(zhǎng)趨勢(shì)一致。在5個(gè)處理中，施氮4號(hào)和5號(hào)兩處理在塊莖形成期光合速率較高，說(shuō)明氮肥使用量高，植株生長(zhǎng)旺盛，光合能力強(qiáng)。而在塊莖淀粉積累期，施氮4號(hào)處理和5號(hào)處理光合速率下降較快，而2號(hào)處理和3號(hào)處理光合速率稍有下降，這說(shuō)明后期氮肥使用量過(guò)多會(huì)造成植株貪青而使光合速率下降，由此可以得出，每公頃施150～300kg氮肥有利于塊莖干物質(zhì)積累。施氮4號(hào)處理和5號(hào)處理蒸騰速率在整個(gè)生育過(guò)程中均高于2號(hào)處理和3號(hào)處理，在高氮肥下植株蒸騰旺盛。

2.3 不同磷肥處理光合速率及蒸騰速率分析

不同磷肥處理的光合速率測(cè)定結(jié)果(圖3）表明，不同磷肥條件下菊芋的光合速率不同。在氮肥和鉀肥施用量充足的條件下，不施或少施磷肥其光合速率比施較多磷肥稍高。而蒸騰速率(圖4）隨磷肥施用量的增加升高，且低磷肥水平比高磷肥水平蒸騰速率下降緩慢。因此，施肥7(150kg/hm2）處理和施肥8(300 kg/hm2）處理是比較理想的施磷肥方式，在氮肥、鉀肥充足的情況下，不施或少施磷肥可以維持較高的光合速率，菊芋在這種施肥方式下制造的干物質(zhì)較多，且呼吸消耗較少，蒸騰速率較低，水分利用效率較高。

2.4 不同鉀肥處理光合速率及蒸騰速率分析

由圖5可以看出，施鉀肥有利于菊芋光合速率提高，且隨著施鉀量的增加光合速率增加，以處理15 (600kg/hm2）最高，處理14(450kg/hm2）次之，說(shuō)明施鉀肥有利于菊芋葉片制造更多的干物質(zhì)，也有利于干物質(zhì)向塊莖轉(zhuǎn)移，因此，有利于塊莖干物質(zhì)積累。隨著生育進(jìn)程菊芋蒸騰速率(圖6）下降，但高施鉀量蒸騰速率下降幅度低于低施鉀量，處理15(600kg/hm2）、處理14(450kg/hm2）蒸騰速率較高。這種趨勢(shì)從8月底塊莖進(jìn)入淀粉積累期更明顯。由此可以得出，多施鉀肥不但有利于菊芋生長(zhǎng)，更有利于塊莖淀粉積累。

表1 菊芋塊莖形成期不同葉位光合速率和蒸騰速率

圖1 不同施氮肥處理下的光合速率

圖2 不同氮肥處理下的蒸騰速率

圖3 不同施磷肥處理下的光合速率

圖4 不同施磷肥處理下的蒸騰速率

圖5 不同施鉀肥處理下的光合速率

圖6 不同施鉀肥處理下的蒸騰速率

2.5 不同施肥條件下水分利用率分析

不同施肥條件下水分利用效率不同。不同施氮肥條件下水分利用率(圖7）表明，低施氮量(150、300kg/hm2）兩處理在全生育期水分利用率較高，而高施氮量反而低。在磷鉀肥定量情況下，生育前期少量施氮肥(150、300kg/hm2）比不施(0kg/667m2）或大量施氮肥(450、600kg/hm2）的水分利用率都高。而到生育中后期，不施或少施氮肥有利水分利用率提高。從水分利用率角度看種植菊芋氮肥應(yīng)以基施為主。不同施磷條件下(圖8），也以低施肥量處理7(150kg/hm2）水分利用率最高，處理8(300kg/hm2）較高，施磷肥多或不施磷降低菊芋的水分利用效率。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和塊莖形成期，各處理的水分利用率均較高，塊莖淀粉積累期各處理都開(kāi)始下降，因此，3種肥料都應(yīng)基施或前中期追施有利提高水分利用率。施鉀條件下與施磷、施氮結(jié)果一致，隨著施鉀量的增加水分利用率降低。整個(gè)生育期中，低施鉀量(150、300kg/hm2）均較高。

圖7 不同氮肥下水分利用率

圖8 不同磷肥下水分利用率

圖9 不同鉀肥下水分利用率

3 討論

在不同施肥水平下，以低施肥量光合速率較高，且前中期表現(xiàn)明顯；而蒸騰速率是以高施肥水平下較高；水分利用率則表現(xiàn)以低施肥量水平下較高，高肥條件下較低。因此，種植菊芋氮磷鉀肥都可以少施，這也印證了菊芋的耐瘠薄特性，同時(shí)也說(shuō)明菊芋是一種耐旱植物，在較少水分條件下可以獲得較高的干物質(zhì)產(chǎn)量。因此，從生理角度考察，菊芋是一種耐旱、耐瘠薄植物，在治理土地荒漠化中具有重要的利用價(jià)值。

［1］高振鵬，岳田利，袁亞宏，等.果糖生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，31(增刊).187-191.

［2］孫紀(jì)錄，賈英民，桑亞新，等.菊芋資源的開(kāi)發(fā)利用［J］.河北林果研究，2003，18(1).93-96.

［3］秦亞兵，徐長(zhǎng)警，王華，等.寧夏興建菊芋系列產(chǎn)品加工業(yè)的構(gòu)想與建議［J］.寧夏農(nóng)林科技，2004(1).31-36.

Photosynthetic Rate Determination of Jerusalem artichoke under Different Fertilization

DAI Xiao-hua1，KANG Jian-hong1，XU Chang-jing2
(1.Agricultural College,Ningxia University,Yinchuan 750021,China;2.Yinchuan Sugar Factory,Yinchuan 750011,China)

The photosynthetic rate，transpiration rate and water uti1ization rate of Jerusa1em artichoke (He1ianthus tuberosus Linn.)under different ferti1ization in the fie1d were determined.The resu1ts indicated that the photosynthetic rate and water uti1ization rate of Jerusa1em artichoke were high under 1ow ferti1ization.This further proves that Jerusa1em artichoke is a drought and barren to1erance p1ant，a1so provide technique information for 1arge artificia11y p1anting Jerusa1em artichoke.

Jerusa1em artichoke;Ferti1ization;Photosynthetic rate;Transpiration rate;Uti1ization rate of water

雜566.9

A

1007-2624(2009）01-0040-03

2008-01-22

寧夏自然基金資助項(xiàng)目(NS0419）。

代曉華(1968-），女，寧夏固原縣人，副教授，碩士，主要從事作物栽培學(xué)及栽培生理研究。