施磷對(duì)膜下滴灌馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)及磷肥利用效率的影響

施磷對(duì)膜下滴灌馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)及磷肥利用效率的影響

馬蹄是我國(guó)重要的糧食、蔬菜和工業(yè)資源作物。然而，60%70%的種植面積分布在干旱和半干旱地區(qū)。由于降雨逐年減少，干旱和缺水嚴(yán)重制約了甘薯的生產(chǎn)和發(fā)展。膜下滴灌是旱作地區(qū)理想的種植方式,在內(nèi)蒙古自治區(qū)已經(jīng)得到大面積的示范推廣,具有良好的增產(chǎn)增效和保水增溫效果。磷素是細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的重要組成元素之一,器官中含磷量的變化,標(biāo)志著植株代謝功能的強(qiáng)弱,最終會(huì)影響到植株的產(chǎn)量和品質(zhì)。張勝(2011)研究表明,在旱作和灌溉條件下,施用磷肥、鉀肥均可顯著提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和淀粉含量,但對(duì)塊莖粗蛋白質(zhì)含量無(wú)顯著影響。劉青娥等(2006)研究表明增施磷肥促進(jìn)了馬鈴薯植株葉綠素含量和凈同化率的提高,進(jìn)而提高了塊莖產(chǎn)量、淀粉含量和大中薯率。研究表明,磷能增加馬鈴薯塊莖中淀粉含量,增強(qiáng)磷酸鹽與淀粉羥基間的脂化作用,提高淀粉粘性,改善淀粉品質(zhì)。郭淑敏等(1993)研究表明,晉薯2號(hào)、內(nèi)薯3號(hào)和紫花白三個(gè)馬鈴薯品種莖葉中磷含量與塊莖中淀粉積累量呈正相關(guān),適當(dāng)施磷可提高塊莖中淀粉含量。伍壯生(2008)研究表明,施肥量不是影響塊莖淀粉含量高低的主要因素,但磷、鉀肥對(duì)淀粉的積累有促進(jìn)作用,磷肥對(duì)單株產(chǎn)量的影響較小,而對(duì)塊莖蛋白質(zhì)含量影響最大。土壤中磷素不足,會(huì)影響馬鈴薯植株根系和生長(zhǎng)點(diǎn)的生長(zhǎng),進(jìn)而減少產(chǎn)量,降低品質(zhì),延遲成熟;但施磷過(guò)量,同樣也會(huì)造成產(chǎn)量和品質(zhì)的降低,并且還會(huì)影響馬鈴薯植株對(duì)鋅和其他微量元素的吸收。秦軍紅等(2011)研究表明,膜下滴灌對(duì)馬鈴薯地上部分生長(zhǎng)、塊莖產(chǎn)量、淀粉及還原糖含量等品質(zhì)性狀、水分利用率均有顯著影響;收獲時(shí)膜下滴灌馬鈴薯塊莖淀粉含量增加了0.94%,還原糖含量降低了0.02%。目前,對(duì)水稻、玉米、豆科作物和麥類(lèi)等作物磷營(yíng)養(yǎng)及其利用效率的研究較多[12,13,14,15,16,17,18],而對(duì)膜下滴灌栽培條件下,施磷對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)以及磷肥利用效率的研究報(bào)道較少。本文根據(jù)內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)的氣候及土壤特征將膜下滴灌與施用磷肥有機(jī)結(jié)合,分析不同施磷量下馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)、磷肥利用效率的差異,以探求馬鈴薯膜下滴灌栽培模式下,磷肥的合理施用量及磷素利用效率,進(jìn)而為膜下滴灌馬鈴薯生產(chǎn)中的磷肥管理提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)方法及土壤供試品種為紫花白(普通型)、費(fèi)烏瑞它(早熟型),供試肥料為尿素、重過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀。試驗(yàn)于2011-2012年在武川縣哈樂(lè)鄉(xiāng)大豆鋪村進(jìn)行。土壤為沙壤土,前茬為馬鈴薯。供試土壤0-40cm有機(jī)質(zhì)含量15.43g/kg,堿解氮134.84mg/kg,全磷0.73g/kg,速效鉀129.01mg/kg,pH為8.61。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及施入2011-2012年膜下滴灌設(shè)五種施磷量(P2O5kg/hm2):0、75.0、150.0、225.0、300.0,分別用P1、P2、P3、P4、P5表示。試驗(yàn)統(tǒng)一底施尿素507kg/hm2,硫酸鉀529.5kg/hm2。磷肥于播種后按小區(qū)用量人工打孔施入(2012年為按小區(qū)用量條施)。每小區(qū)10行(5膜),大行距100cm,小行距50cm,行長(zhǎng)3.8m。小區(qū)面積28.5m2,3次重復(fù),隨機(jī)排列。試驗(yàn)小區(qū)株距26cm,畝株數(shù)3419株/畝。馬鈴薯生長(zhǎng)期間進(jìn)行兩次灌水,其它管理同大田生產(chǎn)。1.3植株地上部生物學(xué)性狀測(cè)定馬鈴薯生育期間分別于苗期(7月8日)、塊莖形成期(7月25日)、塊莖增長(zhǎng)期(8月13日、8月25日)、淀粉累積期(9月5日)、成熟期(9月18日)取樣六次,每次選取有代表性的植株3株(苗期5株),分別記錄植株地上部生物學(xué)性狀并分葉片、地上莖和塊莖分別計(jì)鮮重,于105℃殺青30min后在80℃下烘干至恒重,分別計(jì)干重并裝袋保存。將各時(shí)期、各器官干樣分別粉碎,測(cè)定磷素含量、塊莖淀粉和還原糖含量。各器官全磷量測(cè)定采用鉬藍(lán)比色法,淀粉含量測(cè)定采用碘比色法。還原糖含量測(cè)定采用3,5-二硝基水楊酸法。1.4化肥及微量元素的利用所有數(shù)據(jù)采用Excel2003和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。計(jì)算公式如下:⑴磷素累積吸收量(mg/株)=磷素含量(g/kg)×干物質(zhì)重(g/株)⑵肥料對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率(%)=(施肥區(qū)產(chǎn)量-無(wú)施肥區(qū)產(chǎn)量)/施肥區(qū)產(chǎn)量×100%⑶磷肥利用效率:磷肥農(nóng)學(xué)利用率(AE,kg/kg)=(施磷區(qū)作物產(chǎn)量-不施磷區(qū)作物產(chǎn)量)/施磷量;磷肥生理利用率(PE,kg/kg)=(施磷區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量)/(施磷區(qū)地上部含磷量-空白區(qū)地上部分含磷量);磷肥吸收利用率(RE,%)=(施磷區(qū)地上部分含磷量-空白區(qū)地上部分含磷量)/施磷量×100%;磷肥偏生產(chǎn)力(PEP,kg/kg)=施磷區(qū)產(chǎn)量/施磷量2結(jié)果分析2.1紫花白磷系施磷對(duì)養(yǎng)分含量的影響從圖1、表1可以看出,在膜下滴灌種植模式下,隨著施磷量(P2O5)的增加,兩品種的塊莖產(chǎn)量均隨之提高。費(fèi)烏瑞它P5、P4、P3、P2處理比P1分別增產(chǎn)85.9%、75.7%、60.6%、40.2%,各施磷處理的產(chǎn)量均顯著高于不施磷處理,達(dá)到極顯著差異,各施磷處理間,除了P5與P4、P4與P3之間差異不顯著外,其余各處理間產(chǎn)量差異均達(dá)到0.05顯著水平;2011年紫花白P5、P4、P3、P2分別比P1增產(chǎn)83.8%、67.8%、54.0%、46.0%,各施磷處理的產(chǎn)量均顯著高于不施磷處理,達(dá)到極顯著差異,各施磷處理間,除了P2與P3之間差異不顯著外,其余各處理間產(chǎn)量差異均達(dá)到0.05顯著水平,2012年分別比P1增產(chǎn)23.7%、11.2%、5.7%、2.6%,各施磷處理間,P4、P5處理的產(chǎn)量均顯著高于P3、P2處理,極顯著高于P1處理,而P1、P2、P3處理之間產(chǎn)量差異不顯著。磷肥的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率隨施磷量的增加而提高,施磷量由75kg/hm2增加到300kg/hm2時(shí),費(fèi)烏瑞它的磷肥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率由28.7%增加到46.2%,提高了17.5個(gè)百分點(diǎn),2011年紫花白磷肥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率由31.5%增加到45.6%,提高了14.1個(gè)百分點(diǎn),而2012年由2.5%增加到19.1%,提高了16.6個(gè)百分點(diǎn)。從整體上看,紫花白的產(chǎn)量高于費(fèi)烏瑞它,而磷肥貢獻(xiàn)率則低于費(fèi)烏瑞它。2.2不同的磷量對(duì)膜下血腫塊的質(zhì)量的影響2.2.1施磷對(duì)費(fèi)烏瑞它淀粉含量的影響馬鈴薯塊莖是貯藏器官,所含淀粉占?jí)K莖干物質(zhì)的60%～80%,淀粉是衡量馬鈴薯品質(zhì)的主要指標(biāo)。由表2可知,隨著生育時(shí)期的推進(jìn),兩品種各施磷處理塊莖淀粉含量均呈不斷上升趨勢(shì),收獲期淀粉含量達(dá)到最高;不同施磷處理間,隨著施磷量的增加,淀粉含量均有增高趨勢(shì)。收獲期費(fèi)烏瑞它淀粉含量表現(xiàn)為P3>P4>P5>P2>P1,分別比P1提高9.77、9.19、8.49、3.17個(gè)百分點(diǎn),其中,P2與P1淀粉含量差異不顯著,而P3、P4、P5淀粉含量均顯著高于P1,各施磷處理間,以P3處理淀粉含量最高,但各施磷處理之間差異均不顯著;紫花白各施磷處理的淀粉含量也均高于不施磷處理,2011年淀粉含量表現(xiàn)為P5>P3>P4>P2>P1,分別比P1提高7.49、5.27、6.10、3.50個(gè)百分點(diǎn),其中,P2與P1差異不顯著,而P3、P4、P5淀粉含量均顯著高于P1,P2、P3、P4、P5各處理間差異均不顯著,以P5處理淀粉含量最高,2012年表現(xiàn)為P3>P5>P4>P2>P1,施磷處理僅分別比P1提高2.51、1.35、0.38、0.24個(gè)百分點(diǎn),各施磷處理間淀粉含量差異均不顯著。2.2.2施磷對(duì)馬鈴薯莖白質(zhì)的影響表3表明,不同施磷處理,兩個(gè)馬鈴薯品種的塊莖粗蛋白質(zhì)含量均隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)而呈緩慢下降趨勢(shì),以塊莖形成初期粗蛋白質(zhì)含量最高,至成熟期最低。與不施磷處理相比,各施磷處理在各生育時(shí)期均不同程度地促進(jìn)了塊莖粗蛋白質(zhì)含量的提高。成熟期費(fèi)烏瑞它塊莖粗蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為:P5>P4>P3>P2>P1,紫花白表現(xiàn)為:P3>P2>P5>P4>P1,說(shuō)明增施磷肥,有利于提高膜下滴灌馬鈴薯塊莖粗蛋白質(zhì)含量,進(jìn)而改善其品質(zhì)。不同施磷處理間,費(fèi)烏瑞它粗蛋白質(zhì)含量?jī)H有P5顯著高于P2,極顯著高于P1,而其余各處理間差異均不顯著;紫花白粗蛋白質(zhì)含量各處理差異均不顯著。2.2.3還原糖含量下降趨勢(shì)塊莖還原糖含量是衡量馬鈴薯加工品質(zhì)的重要指標(biāo),對(duì)加工產(chǎn)品質(zhì)量的保證具有重要的意義。由表4可知,不同施磷處理,紫花白塊莖還原糖含量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈下降趨勢(shì),尤其是從塊莖增長(zhǎng)初期到塊莖增長(zhǎng)末期還原糖含量急劇下降,塊莖還原糖含量以塊莖形成初期為最高,至成熟期降至最低,這與塊莖淀粉含量的變化趨勢(shì)相反,其主要原因是還原糖逐漸合稱(chēng)為淀粉而積累在塊莖中所致。各施磷處理從塊莖增長(zhǎng)期至成熟期均不同程度地降低了塊莖還原糖含量,成熟期塊莖還原糖含量表現(xiàn)為:P1>P4>P5>P2=P3,說(shuō)明增施磷肥,有利于促進(jìn)糖向淀粉的轉(zhuǎn)化。不同施磷處理間,P2與P3還原糖含量差異不顯著,而均顯著低于P1、P4、P5處理。2.2對(duì)施磷人員的影響作物施肥的利用效率高低可有效地反映施肥的經(jīng)濟(jì)性能,可用不同的效率指標(biāo)所反映。由表5可知,膜下滴灌馬鈴薯兩品種的吸收利用率、生理利用率、農(nóng)學(xué)利用率和偏生產(chǎn)力均隨著施磷量的增加而呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì),施磷越多,磷肥的吸收利用效率越低。從P2到P5處理,費(fèi)烏瑞它地上部吸收利用率、塊莖吸收利用率、全株吸收利用率分別降低1.08、3.05、4.13個(gè)百分點(diǎn),生理利用率、農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力分別降低0.32kg/kg、25.04kg/kg、125.48kg/kg;紫花白分別降低0.34、2.67、3.01個(gè)百分點(diǎn)和0.99kg/kg、35.62kg/kg、142.40kg/kg。不同施磷處理對(duì)塊莖和全株的磷素吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力影響較大,各處理間差異普遍達(dá)到0.05的顯著水平,而對(duì)莖葉磷素吸收利用率和生理利用率的影響較小,一般差異均不顯著。就馬鈴薯地上莖葉和地下塊莖而言,塊莖對(duì)磷素吸收利用率高于莖葉的吸收利用率。3施磷對(duì)膜下灌注馬鈴薯感官品質(zhì)的影響3.1在膜下滴灌栽培條件下,費(fèi)烏瑞它和紫花白兩品種均隨著施磷量的增加,其產(chǎn)量和磷肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率增加。當(dāng)施磷量達(dá)到300kg/hm2時(shí),兩品種的產(chǎn)量及磷肥貢獻(xiàn)率均達(dá)到最高。整體而言,紫花白品種的塊莖產(chǎn)量高于費(fèi)烏瑞它,而其磷肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率則低于費(fèi)烏瑞它。3.2隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),費(fèi)烏瑞它和紫花白兩個(gè)馬鈴薯品種各施磷處理塊莖淀粉含量均呈不同程度的上升趨勢(shì),而粗蛋白質(zhì)含量