不同施鋅量對馬鈴薯植株鋅的吸收、積累及薯塊產(chǎn)量的影響

劉新穩(wěn),孫亮慶,張麗娟,曾小林,肖水平,威海霞,張新龍,楊 磊

(江西省棉花研究所,江西 九江 332105)

鋅是作物和人體必需的微量營養(yǎng)元素,是植物葉綠體的組成成分之一,參與作物生長素的代謝,影響生長素的合成,決定并影響著數(shù)十種酶的活性,對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量具有重要的影響[1-3]；作物鋅缺乏不僅影響自身的生長發(fā)育,并通過食物鏈影響人體對鋅的攝入量[4-5]。一定含量的鋅能促進(jìn)人體的生長發(fā)育,維持人體正常食欲,增強(qiáng)免疫力,促進(jìn)傷口和創(chuàng)傷的愈合,維持男性的正常生精功能[6]。因此,研究和開發(fā)富鋅農(nóng)產(chǎn)品對于改善人體缺鋅狀況,促進(jìn)鋅的高效吸收具有重要的現(xiàn)實意義[7];提高植物類產(chǎn)品尤其是糧食作物可食部分的鋅含量對緩解人體缺鋅意義重大[8-9]。

馬鈴薯是茄科一年生薯塊草本植物[10-11],它具有糧、經(jīng)、飼、工業(yè)原料等多種用途且具有適應(yīng)性廣、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的優(yōu)點,是世界第四大作物。中國是世界上馬鈴薯第一大生產(chǎn)國,馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)約占世界的1/4[12-14]。馬鈴薯不僅產(chǎn)量高,而且營養(yǎng)豐富,是寶貴的營養(yǎng)食品,為十大熱門營養(yǎng)健康食品之一[15]。人們倘若每天只吃馬鈴薯,即使不去補(bǔ)充其他任何食品,身體也能攝取1.5倍于傳統(tǒng)食品中的微量元素鐵和10倍的維生素[16],因此馬鈴薯也有“地下蘋果”和“第二面包”的美稱[17]。

中國南方冬閑田面積大,馬鈴薯種植面積僅占全國的5%左右,發(fā)展?jié)摿薮?。冬種馬鈴薯已成為南方地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個新熱點[18-19]。我們通過田間試驗,探討了施用不同劑量的硫酸鋅對馬鈴薯農(nóng)藝性狀、薯塊產(chǎn)量等的影響,并測定分析了馬鈴薯植株對鋅的吸收、積累與土壤有效養(yǎng)分含量的關(guān)系,確定了適宜的施用量,旨在為馬鈴薯大田生產(chǎn)科學(xué)施鋅提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗設(shè)在江西省棉花研究所科研1號基地,處于長江中下游平原,海拔19 m,位于29°20′N,115°50′E,屬江湖平原洲地圍區(qū),土壤為壤質(zhì)灰潮土[20]。多年年平均雨日142 d,年降雨量1425.5 mm,年平均氣溫17 ℃,無霜日239～266 d。該基地地勢平整,肥力均勻， pH值為7.5～8.5，0～20耕層土壤養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)26.0 g/kg，全氮(N)1.009 g/kg,有效磷(P2O5)48.7 mg/kg,速效鉀(K)41.8 mg/kg,速效鉀(K2O)50.4 mg/kg,有效鋅(Zn)1.871 mg/kg。耕層土壤重金屬含量:鉛2.3003 μg/L,鎘0.3554 μg/L,總汞0.005 μg/L,總砷0.002 μg/L,鉻1.5810 μg/L。前茬為棉花。

1.2 供試材料

參試馬鈴薯品種荷蘭15由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院引進(jìn)提供；硫酸鋅(ZnSO4·7H2O)為湖南長沙金輝化工廠生產(chǎn)(Zn≥21.5%)；硫基復(fù)合肥(N 18%,P2O56%,K2O 22%)；有機(jī)肥(N、P、K≥6%,有機(jī)質(zhì)≥55%,有效活菌數(shù)≥2000萬/g)；黒色地膜。

1.3 試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)4個處理：T1，施用ZnSO4·7H2O 15 kg/hm2；T2，施用ZnSO4·7H2O 30 kg/hm2；T3，施用ZnSO4·7H2O 45 kg/hm2；T4，不施用硫酸鋅(CK)。馬鈴薯種植方式均采用平地擺種、秸稈蓋種、地膜覆蓋。每個處理3次重復(fù),隨機(jī)區(qū)組設(shè)計,小區(qū)面積26.8 m2(4.0 m×6.7 m),1.2 m寬的畦種植3行,株距0.22 m,種植密度為67500株/hm2。

1.4 觀察記載與調(diào)查測定項目

觀察記載播種、出苗和成熟期,以小區(qū)出苗率達(dá)50%的日期為出苗期，以小區(qū)50%的葉子變黃的日期為成熟期[12]；計算全生育期(從出苗到成熟的天數(shù)),調(diào)查缺株和發(fā)病情況。在采收時調(diào)查株高和單株結(jié)薯數(shù)。

在播種前按5點取樣法采集試驗地0～20 cm的土樣；采收后分處理采取小區(qū)0～20 cm的土樣,測定土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量；土壤理化性狀的測定采用常規(guī)測定方法[21]。每小區(qū)隨機(jī)選取10株馬鈴薯的莖葉、薯塊進(jìn)行室內(nèi)考種,測定各小區(qū)馬鈴薯的植株高度、莖粗(植株離地10 cm處的直徑)、莖葉干重、單株結(jié)薯數(shù)，按大薯(>100 g)、中薯(50～100 g)、小薯(15～50 g)分別計數(shù)稱重,而小于15 g的薯塊不計數(shù)不計重；計算不同大小薯塊個數(shù)的占比，并計算商品薯率(大薯與中薯占總薯的百分比)。最后按小區(qū)實收計算薯塊產(chǎn)量。取各處理的薯塊送江西省無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站進(jìn)行含鋅量、重金屬和農(nóng)藥殘留轉(zhuǎn)移量的檢測[22-25]。

1.5 田間管理

試驗地于12月18日撥棉稈,于12月31日噴施草胺膦除草,于1月7日線條式撒施肥料,即硫基復(fù)合肥750 kg/hm2、生物有機(jī)肥1500 kg/hm2以及各處理相應(yīng)劑量的硫酸鋅肥。接著擺薯種,擺種時芽眼朝上,每畦擺3行,行距58 cm,株距0.22 cm。在擺好薯種后再覆蓋秸稈；在秸稈經(jīng)過雨水或澆水后于1月12日用2 m寬的黑色地膜覆蓋整畦；在薯苗有4～5片葉時收膜。由于九江地區(qū)在2016年3月22日遭遇嚴(yán)重霜凍,本試驗分別在3月24日、4月1日噴氟啶胺防病;于4月15日施用10%吡蟲啉可濕性粉劑加氯氰菊酯防蟲[26]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施鋅對馬鈴薯生育性狀與抗病性的影響

表1結(jié)果表明：馬鈴薯施用硫酸鋅對其出苗期和出苗率基本上沒有影響；與對照T4相比,硫酸鋅處理T1、T2、T3的馬鈴薯全生育期分別縮短了5、6、7 d，發(fā)病株率分別下降了13.86、37.05、31.29個百分點,死亡株率分別減少了36.18、47.11、45.84個百分點。

表1 不同處理對馬鈴薯生育特性和植株發(fā)病率的影響

2.2 施鋅對馬鈴薯植株性狀的影響

從表2可以看出：施用適當(dāng)劑量的鋅肥后，馬鈴薯植株長勢旺盛,其中處理T1、T2的馬鈴薯株高分別比對照增加了1.6、3.4 cm;隨著施鋅量的增多，馬鈴薯葉色加深，葉肉增厚，莖稈增粗,T1、T2、T3的莖稈分別比對照增粗了1.3、1.8、2.1 mm；T1、T2、T3的干物質(zhì)率分別比對照增加了0.2、0.7、1.8個百分點。

表2 不同處理對馬鈴薯植株性狀的影響

2.3 施鋅對馬鈴薯的產(chǎn)量和商品性的影響

由表3可見：施用不同劑量的鋅肥后，單株結(jié)薯數(shù)均較對照有所下降，以T3的下降最明顯；隨著施鋅量的增多，大薯和中薯的個數(shù)占比呈先上升后下降的趨勢，均以T2處理的占比最高；隨著施鋅量的增多，小薯的個數(shù)占比呈先下降后上升的趨勢，以T2處理的占比最低；商品薯率和產(chǎn)量均表現(xiàn)為T2>T1>CK>T3,其中T2、T1的商品薯率分別比對照提高了9.41和5.88個百分點，T2、T1的產(chǎn)量分別比對照增加了1187.50、318.75 kg/hm2；由于施鋅過量，處理T3的商品薯率和產(chǎn)量均較對照明顯下降。

表3 不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量和商品性的影響

注:產(chǎn)量數(shù)據(jù)后面的不同字母表示差異達(dá)到了顯著水平。

2.4 施鋅后馬鈴薯農(nóng)藥殘留量及重金屬含量

施鋅后馬鈴薯農(nóng)藥殘留量及重金屬含量檢測結(jié)果(表4)表明:處理T2馬鈴薯的含鋅量最高，達(dá)3.04 mg/kg,T1、T2、T3的含鋅量分別比對照增加了0.63、1.46、0.70 mg/kg；不同處理馬鈴薯的鎘、甲拌磷、氯氰菊酯含量完全相同；T1、T2、T3馬鈴薯的含鉛量分別比對照增加了0.01、0.02、0.01 mg/kg,但仍處于安全、綠色范圍內(nèi)(食品標(biāo)準(zhǔn)允許鉛殘留量為≤0.2 mg/kg)。

表4 施鋅對馬鈴薯農(nóng)藥殘留量及重金屬含量的影響 mg/kg

注:按參考文獻(xiàn)[19～22]的檢驗方法進(jìn)行測定；允許殘留量為鉛≤0.2 mg/kg、鎘≤0.1 mg/kg、甲拌磷≤0.1 mg/kg、氯氰菊酯≤0.1 mg/kg。

3 小結(jié)與討論

本試驗結(jié)果表明，基施不同劑量的硫酸鋅對馬鈴薯的出苗期和出苗率基本上沒有影響。但現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)鋅是碳酸酐酶、超氧化物歧化酶、乙醇脫氫酶和RNA聚合酶等多種酶的組分,具有促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝和生殖器官發(fā)育，以及提高抗逆性等生理功能[28-29]。鋅對馬鈴薯干物質(zhì)吸收與積累有一定的影響,在適量內(nèi)施鋅量與干物質(zhì)率成正比。施用適量的鋅肥能促進(jìn)馬鈴薯的生長發(fā)育[30],促進(jìn)根、莖生長,增長株高、增粗莖稈、提早成熟,明顯縮短全生育期。鋅屬于重金屬元素,過量施鋅會破壞馬鈴薯的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),影響滲透平衡,從而影響馬鈴薯的生長發(fā)育[31],導(dǎo)致馬鈴薯減產(chǎn)。馬鈴薯適量施用硫酸鋅能降低馬鈴薯植株的發(fā)病率和死亡率,增強(qiáng)植株的抗病能力,減少缺株數(shù),保證基本苗數(shù)，從而為馬鈴薯的增產(chǎn)增收奠定基礎(chǔ)。

馬鈴薯適量施鋅不但能提高產(chǎn)量,而且能增加大中薯率,減少小薯率,大大提高商品薯率,從而提高馬鈴薯生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

馬鈴薯適量施用鋅肥對土壤和薯塊不構(gòu)成農(nóng)藥殘留和重金屬危害,馬鈴薯屬安全、綠色食品。而且施鋅后馬鈴薯含鋅量較高,對兒童及成年缺鋅群體補(bǔ)充鋅元素能起到一定作用。

在九江江湖平原洲地區(qū)，馬鈴薯施用30 kg/hm2硫酸鋅最佳,能夠有效提高馬鈴薯的產(chǎn)量并改善其食用品質(zhì)和商品品質(zhì)。

馬鈴薯品種、鋅肥品種、地塊地力、施鋅時間、施鋅方法等對馬鈴薯的鋅吸收、產(chǎn)量、品質(zhì)等的影響雖然已經(jīng)有些報通,但結(jié)果差異較大，有待于今后進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探索。施用鋅肥后馬鈴薯薯塊中的鋅元素能否被人體吸收？有待于醫(yī)學(xué)界臨床鑒定。

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