黃腐酸對西北旱作區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

李亞杰，羅 磊，王 娟，姚彥紅，李豐先，董愛云，劉惠霞，馬 瑞，李德明*

（1.定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000；2.甘肅省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，甘肅 定西 743000）

甘肅隴中是西北典型特征的干旱與半干旱地區(qū)，年降雨量在350～500 mm，年蒸發(fā)量在1 000～1 500 mm，主要種植作物為馬鈴薯、小麥、玉米等，其中馬鈴薯種植面積最大。馬鈴薯屬于需水需肥較多的作物，對土壤地力要求較高。但是，由于長期過分依賴化肥的增產(chǎn)效果而忽視農(nóng)家肥料，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，特別是過量施用化肥和使用比例失調(diào)，使得農(nóng)業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，農(nóng)田耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)破壞并減少，蓄水保肥能力下降，肥效作用降低，土壤嚴(yán)重酸化，地力衰竭，化肥農(nóng)藥殘留增加，多年連茬造成土傳病害增多。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)適量減少化肥的使用，增加環(huán)保型肥料的用量，使從土壤索取的同時減少對土壤的消極影響。

黃腐酸（Fulvic acid，F(xiàn)A）是一類植物生長調(diào)節(jié)劑，是從天然腐殖質(zhì)中提取的一種能溶于酸、堿和水的芳香族類物質(zhì)，容易被植物吸收，生物活性較強(qiáng)，能促進(jìn)植株發(fā)育、提高生物酶活性和葉綠素含量，提高光合效率，對農(nóng)作物具有增產(chǎn)、提質(zhì)、增強(qiáng)抗逆的作用[1,2]，已經(jīng)在多種作物上得到了廣泛應(yīng)用[3-6]。同時，有關(guān)試驗(yàn)已經(jīng)證明黃腐酸可減少植株葉片的蒸騰速率，促進(jìn)根系發(fā)育和增強(qiáng)根系活力而提高其抗旱能力[7]，研究結(jié)果顯示黃腐酸能促進(jìn)連作馬鈴薯幼苗的生長發(fā)育，提高塊莖的淀粉、維生素C 和可溶性蛋白含量[8]，施用黃腐酸可以增加馬鈴薯產(chǎn)量，提高商品薯率[9,10]，增強(qiáng)植株的整體抗旱性[11]。

在西北地區(qū)，農(nóng)作物增產(chǎn)主要依靠化肥，大量化肥的施用導(dǎo)致土壤板結(jié)，土壤酸堿度失衡，肥力降低，生態(tài)系統(tǒng)破壞，土傳病害增多，土壤污染增加。本試驗(yàn)旨在探索在西北旱作區(qū)，環(huán)保型肥料黃腐酸作為底肥在馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)上的應(yīng)用效果，以及在隴中旱作區(qū)適宜的黃腐酸施用量，為旱作區(qū)馬鈴薯的增產(chǎn)抗旱提質(zhì)及施肥技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試品種為‘新大坪’，種薯級別為原種。在甘肅中部地區(qū)大面積種植，定西市種植面積達(dá)到1.33 萬hm2，高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，抗晚疫病，綜合性狀表現(xiàn)突出，為當(dāng)?shù)氐闹髟云贩N。

供試黃腐酸肥料為嘉有皇輔天黃腐酸生物有機(jī)肥（黃腐酸≥26%；有機(jī)質(zhì)≥40%；巨大芽孢桿菌+ 膠凍樣類芽孢桿菌≥0.2 億/g），來源于山東泉林嘉有肥料有限責(zé)任公司。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院育種基地內(nèi)，海拔1 920 m，年均輻射592.9 kJ/cm2，年均氣溫6.4 ℃，≥10 ℃積溫2 239.1 ℃，年降雨量415.2 mm，年蒸發(fā)量1 530 mm，土壤類型為黃綿土，肥力狀況如表1所示。

采用露地平作出苗后起壟播種方式。播前整地基施腐熟農(nóng)家肥4 000 kg/667m2，磷酸二胺15 kg/667m2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015～2016 年進(jìn)行。2015 年4 月16 日播種，9 月25 日收獲；2016 年4 月22 日播種，10月2 日收獲。2015～2016 年降雨量與平均溫度如圖1 所示。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，5 個處理，3 次重復(fù)，種植行長5.6 m，行距0.7 m，每行20 株，株距0.28 m，5 行區(qū)，每小區(qū)100 株，小區(qū)面積（3.5×5.6）19.6 m2。

表1 定西試驗(yàn)地土壤基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)（0～30 cm）Table 1 Basic properties of soil in experimental field of Dingxi City (0-30 cm)

圖1 2015～2016年馬鈴薯生育期內(nèi)降雨量與溫度情況Figure 1 Precipitation and temperature during potato growth period for Dingxi City in 2015-2016

試驗(yàn)共設(shè)5 個處理。T1：黃腐酸10 kg/667m2，T2：黃腐酸20 kg/667m2，T3：黃腐酸30 kg/667m2，T4：黃腐酸40 kg/667m2，T5：不施黃腐酸（CK）。

1.4 調(diào)查記載

生育期：出苗期到成熟期的天數(shù)。

產(chǎn)量：收獲全部馬鈴薯薯塊進(jìn)行稱重。在測產(chǎn)過程中進(jìn)行單株塊莖數(shù)、單株薯塊重的記載，取3次重復(fù)測量的平均值。

商品薯率：收獲時每小區(qū)的薯塊進(jìn)行大小分級，分別進(jìn)行稱重計(jì)數(shù)，最后計(jì)算商品薯率。一季作區(qū)單薯質(zhì)量75 g（含）以上為商品薯。

淀粉含量測定：采用蒽酮-硫酸法[12]。

粗蛋白含量測定：采用考馬斯亮藍(lán)法G—250比色法[13]。

還原糖含量測定：菲林試劑滴定法[14]。

維生素C含量測定：碘化鉀萃取分光光度法[15]。

干物質(zhì)含量測定：恒溫烘干法，將植株用清水洗干凈，利用電子天平計(jì)算稱量植株的鮮重，然后放在105 ℃下烘2 h 后，在85 ℃下烘12 h 后再稱重。

葉綠素含量測定：用打孔器在葉片的中間部分取一定的面積，不包括葉脈，使用丙酮浸提法進(jìn)行測定[16]。

葉綠素含量（mg/g）=[葉綠素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)]/樣品鮮重（或干重）

葉面積指數(shù)：采用打孔法，根據(jù)打孔葉片面積的干重與葉片總干重折算整株植株葉面積。

葉面積指數(shù)（LAI）=綠葉葉片總面積/土地面積

葉綠素含量與葉面積指數(shù)在馬鈴薯開花末期進(jìn)行測定。所有調(diào)查記載的指標(biāo)依據(jù)國家馬鈴薯品種性狀觀察和測量方法的評價標(biāo)準(zhǔn)[17]。馬鈴薯產(chǎn)量在收獲時進(jìn)行現(xiàn)場測產(chǎn)，馬鈴薯品質(zhì)在收獲后15 d內(nèi)測定完成。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003 對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，采用新復(fù)極差法對各處理馬鈴薯試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。用Origin Pro 9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同黃腐酸施用量對馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率和生育期的影響

從表2 中可以看到，施用黃腐酸肥料可以顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率，2015 年的馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率數(shù)據(jù)總體上低于2016 年，主要原因在于2015 年6～7 月出現(xiàn)長時期旱情，嚴(yán)重影響了馬鈴薯的塊莖發(fā)育。2015 年，T1～T4 處理下馬鈴薯產(chǎn)量，商品薯率，生育期顯著高于CK 處理（P ＜0.05），產(chǎn)量，商品薯率和生育期分別較CK提高22.9%～62.0%，16.4%～48.5%和4.0%～16.8%。其中T3 與T4 處理下產(chǎn)量，商品薯率和生育期相對CK 增長幅度較大，但產(chǎn)量，商品薯率和生育期兩個處理之間差異不顯著（P ＞0.05）。2016 年，T1～T4處理馬鈴薯產(chǎn)量，商品薯率，生育期顯著高于CK 處理（P ＜0.05）。其中T3 處理下，馬鈴薯產(chǎn)量，商品薯率，生育期相比CK 處理分別增長76.6%，59.2%，15.2%，T4處理下的產(chǎn)量，商品薯率，生育期相比T3處理增長幅度減小，而且T3和T4 處理二者間無顯著差異（P ＞0.05）。2015～2016年，馬鈴薯產(chǎn)量，商品薯率，生育期在T3 下均顯著高于CK處理（P ＜0.05）?？梢?，2年馬鈴薯的增產(chǎn)效果以黃腐酸施用量為30 kg/667m2處理最佳。

表2 不同黃腐酸施用量對馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率和生育期的影響Table 2 Effects of different FA application rates on potato yield,marketable tuber percentage and growth duration

2.2 不同黃腐酸施用量對馬鈴薯品質(zhì)的影響

在表3 中，2015 年，可以看到隨著黃腐酸施用量的增加，干物質(zhì)、粗蛋白、維生素C 和還原糖含量相比對照均有一定程度提升，當(dāng)黃腐酸施用量為30 kg/667m2時，淀粉、干物質(zhì)、維生素C和還原糖達(dá)到最大值。T1與T2處理下淀粉、干物質(zhì)、維生素C 和還原糖相比對照CK 差異不顯著（P ＞0.05），粗蛋白與對照CK 差異達(dá)到顯著水平（P ＜0.05）。T3 處理下的淀粉、干物質(zhì)、粗蛋白、維生素C 和還原糖相比對照CK 增加16.7%、51.6%、40.5%、37.9%和23.5%，除還原糖指標(biāo)外，其余指標(biāo)相比對照CK 差異達(dá)到顯著水平（P ＜0.05）。T4 處理下淀粉、干物質(zhì)、粗蛋白和維生素C 相比對照CK 差異顯著（P ＜0.05），還原糖指標(biāo)相比對照CK 差異不顯著（P ＞0.05）。2016年，T1 處理下的塊莖品質(zhì)除粗蛋白外，與對照差異不顯著；T2 處理下，除還原糖指標(biāo)外，塊莖品質(zhì)相比對照CK 差異達(dá)到顯著水平（P ＜0.05）。T3處理下的淀粉、干物質(zhì)、粗蛋白、維生素C 和還原糖含量最高，相比對照CK 增加32.5%、56.0%、68.3%、28.0%和16.7%，除還原糖外，其余指標(biāo)與對照CK 差異達(dá)到顯著水平（P ＜0.05）。T4 處理下的品質(zhì)指標(biāo)除還原糖外，相比對照CK差異亦達(dá)到顯著水平（P ＜0.05）。

表3 不同黃腐酸施用量對馬鈴薯淀粉，干物質(zhì)，粗蛋白，維生素C和還原糖含量的影響Table 3 Effects of different FA application rates on contents of starch,dry matter,crude protein,vitamin C and reducing sugar of potato

表4 不同黃腐酸施用量對馬鈴薯葉綠素和葉面積指數(shù)的影響Table 4 Effects of different FA application rates on chlorophyll contents and leaf area indexes of potato

2.3 不同黃腐酸施用量對馬鈴薯葉綠素和葉面積指數(shù)的影響

如表4 所示，黃腐酸能夠有效提高馬鈴薯葉片的葉綠素含量和葉面積指數(shù)。2015 年，T1～T4處理下葉綠素含量，葉面積指數(shù)相比對照提高10.3%～25.4%，10.3%～63.4%，而且與對照CK 差異顯著（P ＜0.05）。2016 年，T1～T4 處理下葉綠素含量，葉面積指數(shù)相比對照提高11.8%～32.8%，19.3%～78.6%，與對照CK 差異顯著（P ＜0.05）。2015～2016 年，T3 處理下的葉綠素含量分別為2.32 mg/g FW 與2.47 mg/g FW，相比對照CK 增長幅度分別為25.4%與32.8%，而且差異達(dá)到顯著水平（P ＜0.05），T4處理下的葉面積指數(shù)較高，分別為3.17、3.34，相比對照CK增長63.4%與78.6%。

3 討 論

本研究主要針對基施黃腐酸對馬鈴薯的產(chǎn)量，塊莖品質(zhì)，葉片葉綠素，葉面積指數(shù)等進(jìn)行試驗(yàn)分析，由于本試驗(yàn)地在2015～2016 年連續(xù)2年種植馬鈴薯，所以連作可能對馬鈴薯的產(chǎn)量及相關(guān)品質(zhì)產(chǎn)生一定影響，但是在本研究結(jié)果中，通過黃腐酸的施用研究表明，在黃腐酸施用量為30 kg/667m2時，相對對照處理能夠顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率、塊莖淀粉、干物質(zhì)、維生素C和粗蛋白含量，增加葉片葉綠素含量和葉面積指數(shù)，促進(jìn)連作馬鈴薯的生長發(fā)育，改善馬鈴薯塊莖營養(yǎng)，但黃腐酸的施用對馬鈴薯塊莖還原糖含量變化影響不顯著，這與回振龍等[8]的研究結(jié)果是一致的。當(dāng)黃腐酸施用量為40 kg/667m2時，相對對照處理能夠顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量，改善品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性，但是T4 處理與T3 處理的效果差異性不顯著（P ＜0.05），甚至在馬鈴薯塊莖干物質(zhì)、維生素C、淀粉含量中出現(xiàn)數(shù)值下降現(xiàn)象，所以為了更好的體現(xiàn)黃腐酸的應(yīng)用效果，選擇30 kg/667m2為馬鈴薯的最佳黃腐酸施用量。

馬鈴薯對土壤肥力要求高，但是由于長期過量施用化肥，使得農(nóng)田耕作層土壤有機(jī)質(zhì)含量下降，土壤板結(jié)，地力衰竭。在本試驗(yàn)中，播前各試驗(yàn)小區(qū)基施腐熟農(nóng)家肥及磷酸二胺，不施入尿素，硫酸鉀，過磷酸鈣以及各種復(fù)合肥等肥料，基施黃腐酸生物有機(jī)肥，試驗(yàn)結(jié)果表明，黃腐酸能夠有效增加馬鈴薯產(chǎn)量，提高商品薯率，改善品質(zhì)，黃腐酸肥料的合理施入能有效緩解土壤板結(jié)污染現(xiàn)象的出現(xiàn)，在產(chǎn)量不受影響的情況下可減少化學(xué)肥料的投入，增加環(huán)保型肥料的用量，改善土壤理化性質(zhì)，保持土地資源的可持續(xù)性。

葉面積指數(shù)（LAI）是反映作物群體大小與生長狀況的動態(tài)指標(biāo)。在田間試驗(yàn)中，葉面積指數(shù)大小直接與最終產(chǎn)量高低密切相關(guān)。在本試驗(yàn)中，2015～2016 年T3 處理下馬鈴薯葉面積指數(shù)分別達(dá)到2.89 和3.15，隨著黃腐酸施用濃度增加到40 kg/667m2時，馬鈴薯的葉面積指數(shù)分別為3.17與3.34，黃腐酸有機(jī)肥的施用增加馬鈴薯葉面積指數(shù)，但是當(dāng)葉面積指數(shù)增加到一定的限度后，植株長勢茂密，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降，這與表2 中的產(chǎn)量變化結(jié)果是一致的。

有關(guān)研究[18,19]進(jìn)行了腐殖酸對土壤團(tuán)聚體、酶和養(yǎng)分的影響試驗(yàn)，結(jié)果表明腐殖酸能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤酶活性，提高土壤養(yǎng)分。相關(guān)試驗(yàn)[20-22]提到黃腐酸能夠提高植物的抗旱能力，縮小氣孔開張度，減少水分蒸騰，抑制作物蒸騰，使土壤水分消耗速度減慢，土壤含水量相應(yīng)提高。在本試驗(yàn)中，主要針對基施黃腐酸對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)影響進(jìn)行了相關(guān)分析，未對施用黃腐酸后的土壤理化性質(zhì)，土壤微生物菌落，馬鈴薯葉片氣孔以及根系變化，根系分泌物等進(jìn)行分析檢測，在以后的試驗(yàn)中會繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)方面的研究。