馬鈴薯‖燕麥對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀含量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

吳 娜，楊娜娜，劉吉利，楊亞亞

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏 銀川 750021; 2.寧夏大學(xué)新技術(shù)應(yīng)用研究開發(fā)中心，寧夏 銀川 750021)

馬鈴薯‖燕麥對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀含量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

吳 娜1，楊娜娜1，劉吉利2，楊亞亞1

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏 銀川 750021; 2.寧夏大學(xué)新技術(shù)應(yīng)用研究開發(fā)中心，寧夏 銀川 750021)

在寧夏南部山區(qū)，通過田間小區(qū)試驗(yàn)，以單作馬鈴薯(Solanumtuberosum)為對(duì)照，研究了4種馬鈴薯‖燕麥(Avenasativa)間作行數(shù)比(2∶2、2∶4、4∶2、4∶4)對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀素含量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，從開花期至收獲期，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，馬鈴薯地上莖、葉中的氮、磷、鉀素含量呈逐漸下降趨勢(shì)，而塊莖中氮、磷、鉀素含量呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。馬鈴薯各器官氮素含量從開花期至收獲期始終表現(xiàn)為葉片>地上莖>塊莖；而收獲期鉀和磷的分配積累中心轉(zhuǎn)移為塊莖。馬鈴薯、燕麥間作可以提高馬鈴薯氮素、鉀素含量，但降低了磷素含量。馬鈴薯‖燕麥間作行數(shù)比為4∶2的處理粗蛋白含量最高，顯著高于單作(P<0.05)；馬鈴薯‖燕麥間作行數(shù)比為4∶4的處理有較高的淀粉含量、還原糖含量和維生素C含量。這表明，合理的間作模式在一定程度上能改善馬鈴薯塊莖品質(zhì)。

間作；馬鈴薯；燕麥；氮、磷、鉀含量；品質(zhì)

間作不僅能增加養(yǎng)分的吸收量而且能提高養(yǎng)分的利用效率[1-2]，因而在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。在間作體系中，不同作物的成熟期和根系分布不同，以及對(duì)養(yǎng)分的敏感程度、競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分的能力、吸收養(yǎng)分峰值的時(shí)間有差異，會(huì)形成不同時(shí)空生態(tài)位互補(bǔ)的復(fù)合群體，從而提高單位面積的產(chǎn)出效率[3-4]。

馬鈴薯(Solanumtuberosum)是寧夏傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)作物，也是山區(qū)農(nóng)民脫貧致富和增加收入的支柱產(chǎn)業(yè)[5]。近年來，寧夏馬鈴薯種植面積以年均26.4%的速度遞增，種植總面積28.67多萬(wàn)hm2，已成為寧夏第一大農(nóng)作物。作為傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的糧菜兼用作物，90%以上集中在寧夏南部山區(qū)(以下簡(jiǎn)稱寧南山區(qū))。馬鈴薯在寧南山區(qū)大面積連作，導(dǎo)致用地矛盾日益突出。燕麥(Avenasativa)在寧南山區(qū)表現(xiàn)出較好的生態(tài)適應(yīng)性和耐旱性，是寧南山區(qū)的特色作物[6-8]。燕麥與馬鈴薯間作不僅可以解決用地與養(yǎng)地的矛盾，還可解決復(fù)種和季節(jié)不夠用的矛盾以及發(fā)展畜牧業(yè)飼料不足的矛盾[9-11]。不同間套帶型對(duì)馬鈴薯的研究已有相關(guān)報(bào)道[12], 馬鈴薯作為飼料在草地農(nóng)業(yè)中也起著重要作用[13-14]。因此，本研究針對(duì)寧南山區(qū)馬鈴薯和燕麥生產(chǎn)實(shí)際，重點(diǎn)開展馬鈴薯‖燕麥對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀含量及品質(zhì)的影響，確定馬鈴薯與燕麥高產(chǎn)高效間作模式，以期為寧南山區(qū)旱地農(nóng)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在寧夏固原市原州區(qū)彭堡鎮(zhèn)彭堡村進(jìn)行，試驗(yàn)地位于36°05′ N，106°09′ E，海拔1 660 m，年降水量400～500 mm，無霜期200 d左右，≥10 ℃年積溫約2 500 ℃·d，熱量比較充足，晝夜溫差大，蒸發(fā)量大。土壤類型為灰鈣土，堿化灰鈣土亞類，土壤質(zhì)地為粘土，土壤全氮1.40 g·kg-1、全磷1.24 g·kg-1、堿解氮84.00 mg·kg-1、有效磷13.11 mg·kg-1、速效鉀105.78 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)12.90 g·kg-1，pH為8.01。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置馬鈴薯∶燕麥行數(shù)比為2∶2、2∶4、4∶2和4∶4共4個(gè)間作處理，分別用P2O2、P2O4、P4O2和P4O4表示，以馬鈴薯單作為對(duì)照，標(biāo)記為PM。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)處理 3 次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)10 m，各處理均包括3個(gè)帶寬。間作馬鈴薯采用青薯9號(hào)，于2013年4月14日等行距平種，行距50 cm，株距30 cm。間作燕麥種植兩茬，第1茬采用裸燕麥品種燕科1號(hào)，與馬鈴薯同期種植，條播，行距25 cm，播種量90 kg·hm-2，于2013年8月10日收獲，收獲后翻耕；原地種植第2茬，裸燕麥品種、行距和播種量均與第1茬相同。間作處理中馬鈴薯與燕麥間距為30 cm。播前一次性施入復(fù)合肥300 kg·hm-2(純氮、P2O5和K2O的質(zhì)量比為12∶20∶13)，其它管理同大田生產(chǎn)[10]。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

分別于馬鈴薯開花期(7月10日)、塊莖膨大期(8月4日)、收獲期(9月21日)取樣。馬鈴薯植株全氮采用H2SO4-H2O2消煮，蒸餾定氮法測(cè)定；全磷采用H2SO4-H2O2消煮，釩鉬黃比色法測(cè)定；全鉀采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度計(jì)法測(cè)定。薯塊品質(zhì)測(cè)定：每小區(qū)取代表性鮮薯300 g，采用勻漿沉淀法測(cè)定淀粉含量；采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定鮮樣塊莖中可溶性蛋白質(zhì)含量；采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定干樣中還原糖含量；采用2，6-二氯靛酚法測(cè)定維生素C含量[15]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 8.2軟件對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀素及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行方差分析，其它分析在Microsoft Excel中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作對(duì)馬鈴薯氮含量的影響

氮素是影響馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育的三要素之一，良好的氮素營(yíng)養(yǎng)可延緩葉片的衰老。馬鈴薯植株的氮積累量一直呈上升趨勢(shì)，收獲期達(dá)最大值(圖1)。隨馬鈴薯生育進(jìn)程的推進(jìn)，地上莖、葉中的氮素含量呈逐漸下降趨勢(shì)，而塊莖中氮素含量呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。這表明，氮素逐漸向塊莖轉(zhuǎn)移和分配。但馬鈴薯各器官氮素含量從開花期至收獲期始終表現(xiàn)為葉片>地上莖>塊莖。開花期，單作PM氮積累量最大；收獲期，間作處理P4O2塊莖中氮素含量最高，它與P4O4差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于單作PM、間作P2O2和P2O4(P<0.05)，分別提高了20%、14.29%和5.26%。

2.2 間作對(duì)馬鈴薯磷含量的影響

馬鈴薯植株的磷積累量呈先上升后下降的趨勢(shì)，在塊莖膨大期達(dá)最大值(圖2)。在開花期和收獲期，馬鈴薯單作PM處理地上莖、葉及塊莖中磷含量均最高。收獲期，單作PM處理地上莖、葉及塊莖中磷含量與P4O2差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于其它間作處理(P<0.05)。單作PM比間作處理P4O4地上莖、葉和塊莖中磷含量分別顯著高出32.56%、31.11%和6.38%(P<0.05)。

圖1 馬鈴薯、燕麥間作對(duì)馬鈴薯氮含量的影響

注：PM表示單作馬鈴薯,P2O2、P2O4、P4O2和P4O4分別表示馬鈴薯∶燕麥行數(shù)比為 2∶2、2∶4、4∶2和4∶4。圖中不同小寫字母代表同一生育期同一部位不同處理間差異顯著(P<0.05)。圖2、圖3同。

Note: PM, single-crop potato; P2O2, P2O2,P2O4, P4O2and P4O4indicates potato∶oat row ratio of 2∶2, 2∶4, 4∶2, and 4∶4, respectively. Different lowercase letters in the figure in the same period within the same plant part indicate significant difference at the 0.05 level，similarly for the Fig.2 and Fig.3.

圖2 間作對(duì)馬鈴薯磷含量的影響

2.3 間作對(duì)馬鈴薯鉀含量的影響

馬鈴薯植株的鉀積累量一直呈上升趨勢(shì)，收獲期達(dá)最大值。隨馬鈴薯生育進(jìn)程的推進(jìn)，地上莖、葉中的鉀含量呈逐漸下降趨勢(shì)，而塊莖中鉀含量呈上升態(tài)勢(shì)，其變化趨勢(shì)同氮含量(圖3)。開花期，單作PM處理地上莖、葉、塊莖中鉀含量比較高，顯著高于P2O2、P2O4(P<0.05)，除地上莖外與間作P4O2、P4O4處理差異不顯著(P>0.05)。收獲期，馬鈴薯單作PM處理地上莖、葉、塊莖中鉀含量均最低，顯著低于P4O2、P4O4處理(P<0.05)，除塊莖外與P2O2差異不顯著(P>0.05)。單作PM處理地上莖中鉀含量分別較P4O2、P4O4低7.75%、10.71%；塊莖中鉀含量分別較P4O2、P4O4低14.23%和17.18%。

圖3 間作對(duì)馬鈴薯鉀含量的影響

2.4 間作對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)的影響

對(duì)馬鈴薯來說，無論是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值還是成薯加工，淀粉價(jià)的高低都是第一要素。結(jié)果表明，P4O4處理淀粉含量最高，與P4O2處理差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于其它處理(P<0.05)，是馬鈴薯單作PM處理的1.22倍(圖4)。

馬鈴薯中蛋白質(zhì)含量一般都較低，對(duì)加工品質(zhì)影響不大，但對(duì)營(yíng)養(yǎng)作用卻很重要。P4O2處理粗蛋白含量最高，與P4O4、P2O4處理差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于P2O2和PM處理(P<0.05)，較P2O2、PM分別高18.51%、27.46%。

維生素C又稱抗壞血酸，是人體中不可缺少的水溶性維生素，馬鈴薯中富含維生素C。本研究中，P4O4處理的還原糖含量(圖4)和維生素C含量均最高(圖5)。P4O4處理的維生素C含量與P4O2、P2O4差異不顯著(P>0.05)，但顯著高于P2O2和單作PM(P<0.05)，P4O4處理的維生素C含量分別比P2O2和PM高15.24%、21.68%。

圖4 間作對(duì)馬鈴薯淀粉含量、粗蛋白含量、還原糖含量的影響

注：不同小寫字母表示同一指標(biāo)不同處理間差異顯著(P<0.05)。圖5同。

Note: Different lowercase letters for the same parameter indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level, similarly for the Fig.5.

圖5 間作對(duì)馬鈴薯維生素C含量的影響

3 討論

3.1 間作對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀含量的影響

在不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段，氮、磷、鉀在馬鈴薯植株各個(gè)器官中的分布不同。本研究發(fā)現(xiàn)，從開花期至收獲期，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，馬鈴薯地上莖和葉中的氮、磷、鉀含量呈逐漸下降趨勢(shì)，而塊莖中氮、磷、鉀含量呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)。這表明，生育中后期大量的氮、磷、鉀被運(yùn)輸?shù)搅藟K莖中，參與了塊莖的建成和物質(zhì)儲(chǔ)存。本研究發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯各器官氮素含量從開花期至收獲期始終表現(xiàn)為葉片>地上莖>塊莖；而收獲期鉀和磷的分配積累中心轉(zhuǎn)移為塊莖，塊莖成為磷、鉀的最終儲(chǔ)存庫(kù)，這在其它研究[16-17]中也得到了證實(shí)。

合理的間作可以提高作物養(yǎng)分的吸收和利用，從而提高當(dāng)季作物的養(yǎng)分利用效率。間作煙葉(Nicotianatabacum)氮、鉀含量較單作分別增加了20.23%和63.86%[18]。本研究發(fā)現(xiàn)，開花期馬鈴薯單作PM處理各器官中氮、鉀含量都比較高，但隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，收獲期各器官中氮、鉀含量都顯著低于間作P4O2、P4O4處理。這可能是由于間作條件下馬鈴薯與燕麥競(jìng)爭(zhēng)吸收的結(jié)果所致。在馬鈴薯開花期，馬鈴薯處于低位，燕麥處于高位，馬鈴薯對(duì)光輻射的截獲和養(yǎng)分的吸收都處于劣勢(shì)，隨著第1茬燕麥的收獲，間作馬鈴薯能獲得更多的光照和更廣闊的生長(zhǎng)空間，使馬鈴薯生長(zhǎng)得到了明顯的補(bǔ)償和恢復(fù)[10]。此外，馬鈴薯、燕麥間作行數(shù)比與幅寬直接影響到間作作物對(duì)光能的截獲，本研究中P4O2、P4O4處理由于增加了兩行馬鈴薯，從而優(yōu)化了整個(gè)間作群體[10]。收獲期馬鈴薯單作PM處理各器官中氮、鉀含量比較低，也可能由于馬鈴薯、燕麥間作通過作物根際交互作用使根系的分泌功能增強(qiáng)，表現(xiàn)出比單作更明顯的根際效應(yīng)所致[11]。

3.2 間作對(duì)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

馬鈴薯塊莖品質(zhì)是馬鈴薯生產(chǎn)中的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受遺傳特性、栽培地區(qū)氣候、土壤和栽培條件影響[19-23]。合理的間作能提高作物品質(zhì)。馬鈴薯、蕓豆(Phaseolusvulgaris)間作能顯著提高薯塊粗蛋白含量和單株氮、鉀含量[23]。間套作模式的玉米(Zeamays)籽粒蛋白質(zhì)含量高于單作[24-27]，玉米與大豆間作比單作能明顯提高籽粒粗蛋白含量[26]。本研究表明，無論間作、單作，馬鈴薯粗蛋白含量都比較低，間作P4O2處理粗蛋白含量最高，顯著高于單作。這一結(jié)果表明，合理的間作可以提高馬鈴薯塊莖粗蛋白含量，這與上述結(jié)論基本一致。

有研究表明，隨馬鈴薯產(chǎn)量的提高，塊莖內(nèi)淀粉含量呈下降趨勢(shì)，而淀粉含量又是評(píng)價(jià)馬鈴薯品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[27]。淀粉價(jià)低的薯塊，加工時(shí)出粉率低，不但肉質(zhì)松軟不脆，食味品質(zhì)差，而且炸片炸條時(shí)耗油多。本研究表明，間作P4O4處理淀粉含量最高，顯著高于單作PM和間作P2O2處理，說明合理的間作有利于馬鈴薯碳水化合物的形成，為塊莖膨大提供基礎(chǔ)。

馬鈴薯、蕓豆間作和馬鈴薯、玉米間作的維生素C含量顯著高于單作，而還原糖含量顯著低于單作[23]，但本研究表明，單作PM處理的維生素C含量和還原糖含量均顯著低于P2O2外的其它間作處理。究其原因，可能馬鈴薯間作的作物不同，對(duì)養(yǎng)分的敏感程度不同，競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分的能力以及吸收養(yǎng)分峰值的時(shí)間有差異所致。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果初步表明，馬鈴薯、燕麥間作可以提高馬鈴薯氮素、鉀素含量，但降低了磷素含量；馬鈴薯、燕麥間作行數(shù)比為4∶2和4∶4時(shí)最合理，能夠改善馬鈴薯塊莖品質(zhì)。

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(責(zé)任編輯 武艷培)

Effect of potato‖oat intercropping on nitrogen, phosphorus, potassium mass fraction and nutritional quality of potato

Wu Na1, Yang Na-na1, Liu Ji-li2, Yang Ya-ya1

(1.College of Agronomy, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;2.Research &Development for Application of New Technology, Ningxia University, Yinchuan 750021, China)

A potato‖oat intercropping field experiment was performed using four different potato∶oat row ratios (2∶2, 2∶4, 4∶2, and 4∶4) to determine nitrogen, phosphorus, and potassium content and the quality of the potatoes, using monocropped potato as the control. The results showed that as the growing process advanced, the nitrogen, phosphorus, and potassium content in potato stems, leaf decreased gradually from the flowering to harvest stages, while the nitrogen, phosphorus, and potassium content in tubers showed a rising trend. The nitrogen content in different organs of the potato consistently decreased in the following order: leaf>stems>tubers from flowering to harvest. Furthermore, the accumulation and distribution centre of potassium and phosphorus were transferred to the tubers at harvest. Potato‖oat intercropping improved the nitrogen and potassium mass fraction but reduced that of phosphorus in the potatoes. The crude protein content of potatoes produced at a potato:oat intercropping row ratio of 4∶2 was the highest, and significantly higher than that obtained with monoculturing. Furthermore, an intercropping potato:oat row ratio of 4∶4 produced higher starch and lower sugar and vitamin C contents than the other ratios did. Therefore, these results demonstrate that rational intercropping patterns could improve the quality of potato tubers to some extent.

intercropping; potato; oat; nitrogen phosphorus and potassium content; quality

Liu Ji-li E-mail:tim11082003@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0323

2016-06-17 接受日期：2016-11-03

寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目(NZ16012)

吳娜(1980-)，女，山東淄博人，副教授，博士，研究方向?yàn)樽魑锔弋a(chǎn)栽培。E-mail:wunalgy2011@gmail.com

劉吉利(1982-)，男，山東聊城人，副研究員，博士，研究方向?yàn)樽魑镌耘嗌?。E-mail:tim11082003@163.com

S816.15;S532

A

1001-0629(2017)3-0592-06*

吳娜,楊娜娜,劉吉利,楊亞亞.馬鈴薯‖燕麥對(duì)馬鈴薯氮、磷、鉀含量及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響.草業(yè)科學(xué),2017,34(3)：592-597.

Wu N,Yang N N,Liu J L,Yang Y Y.Effect of potato‖oat intercropping on nitrogen, phosphorus, potassium mass fraction and nutritional quality of potato.Pratacultural Science，2017,34(3)：592-597.