氮磷鉀配施對馬鈴薯凈光合速率的影響研究

黃 科 ，劉明月 ，何長征 ，宋 勇 ，熊興耀

（1.作物種質(zhì)創(chuàng)新與資源利用國家重點實驗室培育基地，湖南 長沙 410128；2.湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，湖南 長沙 410128；3.湖南省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128）

合理施肥是提高馬鈴薯產(chǎn)量的有效措施，尤其是氮磷鉀三要素的合理施用對馬鈴薯的植株生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的形成有著直接的影響。湖南冬作馬鈴薯生產(chǎn)期間面臨著低溫、弱光等逆境，對馬鈴薯光合作用效率和產(chǎn)量形成有著極明顯的障礙。弄清氮磷鉀三要素對馬鈴薯光合作用效率的影響規(guī)律，對開展冬閑田馬鈴薯的科學施肥具有重要意義。筆者采用“3414”設計方案[1]，通過分析冬閑田馬鈴薯在不同肥料水平下馬鈴薯光合作用效率特征，以期弄清冬閑田馬鈴薯光合作用及產(chǎn)量形成對氮磷鉀需要的規(guī)律，為指導冬閑田馬鈴薯施肥提供基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

供試肥料：氮肥（尿素，含N 46%）；磷肥（鈣鎂磷肥，含P2O512%）；鉀肥（硫酸鉀，含K2O 50%）。

供試品種：早熟馬鈴薯品種費烏瑞它。

1.2 方法

1.2.1 試驗地點與時間 試驗地點為中國農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所祁陽紅壤試驗站，農(nóng)業(yè)部馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系常德試驗站試驗基地，湖南農(nóng)業(yè)大學教學基地。前作均為水稻。試驗時間為2010年1月8日至5月15日。

1.2.2 試驗設計 試驗采用“3414”方案設計，各肥料因子水平見表1，各處理施肥量實施方案見表2。0水平指不施肥，2水平指當?shù)刈罴咽┓柿浚?水平=2水平×0.5，3水平=2水平×1.5（該水平為過量施肥水平）。設計的 2水平為：氮（N）12 kg/667m2、磷（P2O5）6 kg/667m2、鉀（K2O）26 kg/667m2。設一次重復。順序排列，小區(qū)面積為30 m2（1.2 m×25 m）。試驗區(qū)四周設保護行，采用大壟雙行地膜覆蓋種植，壟寬80 cm，壟高25 cm，壟溝寬40 cm。沿壟兩邊植入種薯，入土深度10 cm以上。播種后壟面與壟溝均噴芽前除草劑（金都爾）一遍，然后覆蓋幅寬120 cm的地膜。種薯出苗時，采用人工破膜讓秧苗長出地面。其他栽培管理措施同大田。

表1 肥料各水平用量 （kg/667m2）

1.2.3 測定項目 馬鈴薯結(jié)薯期每處理隨機選取5株，用美國基因公司生產(chǎn)的LI-6400XT光合測定儀測定植株凈光合速率、氣孔導度、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計 試驗數(shù)據(jù)采用DPS軟件進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

于成熟期（5月15日）測定各處理小區(qū)馬鈴薯光合特性數(shù)據(jù)（表2）。試驗數(shù)據(jù)用DPS軟件進行統(tǒng)計學相關(guān)分析，得出馬鈴薯凈光合速率與各肥料因子的回歸方程式：

表2 各處理施肥量實施方案

2.1 氮磷鉀單因子對馬鈴薯凈光合速率的影響

由回歸方程和圖1可知，本試驗中馬鈴薯凈光合速率與氮水平呈直線正相關(guān)（圖1A）；與磷水平呈曲線相關(guān)，磷水平在5 kg/667m2之前，凈光合速率與磷肥水平呈正相關(guān)，高于5 kg/667m2的水平后則表現(xiàn)為負相關(guān)（圖1B）；鉀水平低于25 kg/667m2水平時，凈光合速率與鉀水平呈直線負相關(guān)，但當鉀水平高于25 kg/667m2的水平后，凈光合速率表現(xiàn)為趨于穩(wěn)定在一個較低的水平（圖1C）。

2.2 氮磷鉀互作對馬鈴薯凈光合速率的影響

進一步分析氮、磷、鉀之間的互作對馬鈴薯凈光合速率的影響。氮磷之間的互作關(guān)系表明：低氮低磷水平時，氮水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的增加而降低，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著氮水平的提高而降低；高氮低磷水平時，氮水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而增加，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著氮水平的提高而降低；低氮高磷水平時，氮水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而降低，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著氮水平的提高而增加；高氮高磷水平時，氮水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而降低，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著氮水平的提高而降低（圖1D）。氮鉀互作關(guān)系表明，氮水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著鉀水平的提高而降低，并且這個降低趨勢在低氮水平時表現(xiàn)更為明顯；鉀水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著氮水平的提高而提高，并且這個增加趨勢在高鉀水平時表現(xiàn)更為明顯（圖1E）；磷鉀之間的互作關(guān)系表明，低磷低鉀水平時，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著鉀水平的提高而提高，鉀水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而提高；高磷低鉀水平時，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著鉀水平的提高而提高，鉀水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而降低；低磷高鉀水平時，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著鉀水平的提高而提高，鉀水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而降低；高磷高鉀水平時，磷水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著鉀水平的提高而降低，鉀水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而降低（圖1F）。

圖1 馬鈴薯凈光合速率與各肥料因子的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯吸收氮，主要用于植株莖稈的生長和葉片的擴大。葉片是進行光合作用制造有機物質(zhì)的關(guān)健部位。所以有足量的氮素，就能使馬鈴薯植株枝葉繁茂、葉片墨綠，為有機營養(yǎng)的制造和積累創(chuàng)造有利的條件。適量的氮氣還能增加塊莖中的蛋白質(zhì)含量，提高塊莖的產(chǎn)量[2-3]。因此，氮素是馬鈴薯植株健壯生長和獲得較高產(chǎn)量不可缺少的肥料之一。如果氮肥不足，就會使馬鈴薯棵長得矮，長勢弱，葉片小，葉色淡綠發(fā)灰，分枝少，開花早，下部葉片提早枯萎和凋落，降低產(chǎn)量。但是，如果氮肥過量，則又會引起植株瘋長，營養(yǎng)分配打亂，大量營養(yǎng)被莖葉生長所消耗，匍匐莖“竄箭”，降低塊莖形成效量，延遲結(jié)薯時間，造成塊莖晚熟和個小，使它的干物質(zhì)含量降低，淀粉含量減少等。本研究結(jié)果表明馬鈴薯凈光合速率與氮肥施用量呈正相關(guān)（圖1A），說明在本試驗設計的氮肥施用范圍對馬鈴薯光合作用及產(chǎn)量形成有積極作用，沒有氮肥過量施用的問題，這對于冬閑田馬鈴薯科學施用氮肥具有現(xiàn)實指導意義。

馬鈴薯吸收的磷肥，在前期主要用于根系的生長發(fā)育和匍匐莖的形成，使幼苗健壯，提高抗旱、抗寒能力[4]。本研究結(jié)果表明馬鈴薯凈光合速率與磷肥施用量呈曲線相關(guān)（圖1B），更進一步說明了馬鈴薯在前期主要為產(chǎn)量形成打基礎，重點是根、莖、葉的生長，這一時期主要是光合作用產(chǎn)物的形成和積累，所以對氮、磷的需要較大；馬鈴薯生長后期磷肥主要用于干物質(zhì)和淀粉的積累，促進早熟，增進品質(zhì)，增加耐貯性[4]，所以磷肥對于光合速率的影響趨于下降。磷肥的施用還能增強氮肥的增產(chǎn)效應[4]，本研究結(jié)果也表明高氮低磷水平時，氮水平一定的情況下，馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而增加，而在高氮高磷、低氮低磷、低氮高磷水平時則表現(xiàn)為馬鈴薯凈光合速率隨著磷水平的提高而降低，說明氮磷組合對馬鈴薯光合作用的積極效應需要在適合的范圍之內(nèi)。

馬鈴薯是喜鉀作物，馬鈴薯吸收鉀素主要用于塊莖的生長發(fā)育[5-8]。本試驗結(jié)果表明鉀肥施用量與馬鈴薯凈光合速率在低水平范圍內(nèi)呈負相關(guān)，這可能與馬鈴薯前期生長鉀肥供應不足導致光合作用對鉀的分配不利有關(guān)[10]，其更深層次的機理有待進一步研究。

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