施磷对膜下滴灌马铃薯产量、品质及磷肥利用效率的影响

施磷对膜下滴灌马铃薯产量、品质及磷肥利用效率的影响

马蹄是我国重要的粮食、蔬菜和工业资源作物。然而，60%70%的种植面积分布在干旱和半干旱地区。由于降雨逐年减少，干旱和缺水严重制约了甘薯的生产和发展。膜下滴灌是旱作地区理想的种植方式,在内蒙古自治区已经得到大面积的示范推广,具有良好的增产增效和保水增温效果。磷素是细胞质和细胞核的重要组成元素之一,器官中含磷量的变化,标志着植株代谢功能的强弱,最终会影响到植株的产量和品质。张胜(2011)研究表明,在旱作和灌溉条件下,施用磷肥、钾肥均可显著提高马铃薯块茎产量和淀粉含量,但对块茎粗蛋白质含量无显著影响。刘青娥等(2006)研究表明增施磷肥促进了马铃薯植株叶绿素含量和净同化率的提高,进而提高了块茎产量、淀粉含量和大中薯率。研究表明,磷能增加马铃薯块茎中淀粉含量,增强磷酸盐与淀粉羟基间的脂化作用,提高淀粉粘性,改善淀粉品质。郭淑敏等(1993)研究表明,晋薯2号、内薯3号和紫花白三个马铃薯品种茎叶中磷含量与块茎中淀粉积累量呈正相关,适当施磷可提高块茎中淀粉含量。伍壮生(2008)研究表明,施肥量不是影响块茎淀粉含量高低的主要因素,但磷、钾肥对淀粉的积累有促进作用,磷肥对单株产量的影响较小,而对块茎蛋白质含量影响最大。土壤中磷素不足,会影响马铃薯植株根系和生长点的生长,进而减少产量,降低品质,延迟成熟;但施磷过量,同样也会造成产量和品质的降低,并且还会影响马铃薯植株对锌和其他微量元素的吸收。秦军红等(2011)研究表明,膜下滴灌对马铃薯地上部分生长、块茎产量、淀粉及还原糖含量等品质性状、水分利用率均有显著影响;收获时膜下滴灌马铃薯块茎淀粉含量增加了0.94%,还原糖含量降低了0.02%。目前,对水稻、玉米、豆科作物和麦类等作物磷营养及其利用效率的研究较多[12,13,14,15,16,17,18],而对膜下滴灌栽培条件下,施磷对马铃薯产量、品质以及磷肥利用效率的研究报道较少。本文根据内蒙古阴山北麓地区的气候及土壤特征将膜下滴灌与施用磷肥有机结合,分析不同施磷量下马铃薯产量、品质、磷肥利用效率的差异,以探求马铃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,进而为膜下滴灌马铃薯生产中的磷肥管理提供理论依据。1材料和方法1.1试验方法及土壤供试品种为紫花白(普通型)、费乌瑞它(早熟型),供试肥料为尿素、重过磷酸钙、硫酸钾。试验于2011-2012年在武川县哈乐乡大豆铺村进行。土壤为沙壤土,前茬为马铃薯。供试土壤0-40cm有机质含量15.43g/kg,碱解氮134.84mg/kg,全磷0.73g/kg,速效钾129.01mg/kg,pH为8.61。1.2试验设计及施入2011-2012年膜下滴灌设五种施磷量(P2O5kg/hm2):0、75.0、150.0、225.0、300.0,分别用P1、P2、P3、P4、P5表示。试验统一底施尿素507kg/hm2,硫酸钾529.5kg/hm2。磷肥于播种后按小区用量人工打孔施入(2012年为按小区用量条施)。每小区10行(5膜),大行距100cm,小行距50cm,行长3.8m。小区面积28.5m2,3次重复,随机排列。试验小区株距26cm,亩株数3419株/亩。马铃薯生长期间进行两次灌水,其它管理同大田生产。1.3植株地上部生物学性状测定马铃薯生育期间分别于苗期(7月8日)、块茎形成期(7月25日)、块茎增长期(8月13日、8月25日)、淀粉累积期(9月5日)、成熟期(9月18日)取样六次,每次选取有代表性的植株3株(苗期5株),分别记录植株地上部生物学性状并分叶片、地上茎和块茎分别计鲜重,于105℃杀青30min后在80℃下烘干至恒重,分别计干重并装袋保存。将各时期、各器官干样分别粉碎,测定磷素含量、块茎淀粉和还原糖含量。各器官全磷量测定采用钼蓝比色法,淀粉含量测定采用碘比色法。还原糖含量测定采用3,5-二硝基水杨酸法。1.4化肥及微量元素的利用所有数据采用Excel2003和DPS数据处理系统进行分析处理。计算公式如下:⑴磷素累积吸收量(mg/株)=磷素含量(g/kg)×干物质重(g/株)⑵肥料对产量的贡献率(%)=(施肥区产量-无施肥区产量)/施肥区产量×100%⑶磷肥利用效率:磷肥农学利用率(AE,kg/kg)=(施磷区作物产量-不施磷区作物产量)/施磷量;磷肥生理利用率(PE,kg/kg)=(施磷区产量-空白区产量)/(施磷区地上部含磷量-空白区地上部分含磷量);磷肥吸收利用率(RE,%)=(施磷区地上部分含磷量-空白区地上部分含磷量)/施磷量×100%;磷肥偏生产力(PEP,kg/kg)=施磷区产量/施磷量2结果分析2.1紫花白磷系施磷对养分含量的影响从图1、表1可以看出,在膜下滴灌种植模式下,随着施磷量(P2O5)的增加,两品种的块茎产量均随之提高。费乌瑞它P5、P4、P3、P2处理比P1分别增产85.9%、75.7%、60.6%、40.2%,各施磷处理的产量均显著高于不施磷处理,达到极显著差异,各施磷处理间,除了P5与P4、P4与P3之间差异不显著外,其余各处理间产量差异均达到0.05显著水平;2011年紫花白P5、P4、P3、P2分别比P1增产83.8%、67.8%、54.0%、46.0%,各施磷处理的产量均显著高于不施磷处理,达到极显著差异,各施磷处理间,除了P2与P3之间差异不显著外,其余各处理间产量差异均达到0.05显著水平,2012年分别比P1增产23.7%、11.2%、5.7%、2.6%,各施磷处理间,P4、P5处理的产量均显著高于P3、P2处理,极显著高于P1处理,而P1、P2、P3处理之间产量差异不显著。磷肥的产量贡献率随施磷量的增加而提高,施磷量由75kg/hm2增加到300kg/hm2时,费乌瑞它的磷肥产量贡献率由28.7%增加到46.2%,提高了17.5个百分点,2011年紫花白磷肥产量贡献率由31.5%增加到45.6%,提高了14.1个百分点,而2012年由2.5%增加到19.1%,提高了16.6个百分点。从整体上看,紫花白的产量高于费乌瑞它,而磷肥贡献率则低于费乌瑞它。2.2不同的磷量对膜下血肿块的质量的影响2.2.1施磷对费乌瑞它淀粉含量的影响马铃薯块茎是贮藏器官,所含淀粉占块茎干物质的60%～80%,淀粉是衡量马铃薯品质的主要指标。由表2可知,随着生育时期的推进,两品种各施磷处理块茎淀粉含量均呈不断上升趋势,收获期淀粉含量达到最高;不同施磷处理间,随着施磷量的增加,淀粉含量均有增高趋势。收获期费乌瑞它淀粉含量表现为P3>P4>P5>P2>P1,分别比P1提高9.77、9.19、8.49、3.17个百分点,其中,P2与P1淀粉含量差异不显著,而P3、P4、P5淀粉含量均显著高于P1,各施磷处理间,以P3处理淀粉含量最高,但各施磷处理之间差异均不显著;紫花白各施磷处理的淀粉含量也均高于不施磷处理,2011年淀粉含量表现为P5>P3>P4>P2>P1,分别比P1提高7.49、5.27、6.10、3.50个百分点,其中,P2与P1差异不显著,而P3、P4、P5淀粉含量均显著高于P1,P2、P3、P4、P5各处理间差异均不显著,以P5处理淀粉含量最高,2012年表现为P3>P5>P4>P2>P1,施磷处理仅分别比P1提高2.51、1.35、0.38、0.24个百分点,各施磷处理间淀粉含量差异均不显著。2.2.2施磷对马铃薯茎白质的影响表3表明,不同施磷处理,两个马铃薯品种的块茎粗蛋白质含量均随着生育进程的推进而呈缓慢下降趋势,以块茎形成初期粗蛋白质含量最高,至成熟期最低。与不施磷处理相比,各施磷处理在各生育时期均不同程度地促进了块茎粗蛋白质含量的提高。成熟期费乌瑞它块茎粗蛋白质含量表现为:P5>P4>P3>P2>P1,紫花白表现为:P3>P2>P5>P4>P1,说明增施磷肥,有利于提高膜下滴灌马铃薯块茎粗蛋白质含量,进而改善其品质。不同施磷处理间,费乌瑞它粗蛋白质含量仅有P5显著高于P2,极显著高于P1,而其余各处理间差异均不显著;紫花白粗蛋白质含量各处理差异均不显著。2.2.3还原糖含量下降趋势块茎还原糖含量是衡量马铃薯加工品质的重要指标,对加工产品质量的保证具有重要的意义。由表4可知,不同施磷处理,紫花白块茎还原糖含量随着生育进程的推进呈下降趋势,尤其是从块茎增长初期到块茎增长末期还原糖含量急剧下降,块茎还原糖含量以块茎形成初期为最高,至成熟期降至最低,这与块茎淀粉含量的变化趋势相反,其主要原因是还原糖逐渐合称为淀粉而积累在块茎中所致。各施磷处理从块茎增长期至成熟期均不同程度地降低了块茎还原糖含量,成熟期块茎还原糖含量表现为:P1>P4>P5>P2=P3,说明增施磷肥,有利于促进糖向淀粉的转化。不同施磷处理间,P2与P3还原糖含量差异不显著,而均显著低于P1、P4、P5处理。2.2对施磷人员的影响作物施肥的利用效率高低可有效地反映施肥的经济性能,可用不同的效率指标所反映。由表5可知,膜下滴灌马铃薯两品种的吸收利用率、生理利用率、农学利用率和偏生产力均随着施磷量的增加而呈现不同程度的下降趋势,施磷越多,磷肥的吸收利用效率越低。从P2到P5处理,费乌瑞它地上部吸收利用率、块茎吸收利用率、全株吸收利用率分别降低1.08、3.05、4.13个百分点,生理利用率、农学利用率、偏生产力分别降低0.32kg/kg、25.04kg/kg、125.48kg/kg;紫花白分别降低0.34、2.67、3.01个百分点和0.99kg/kg、35.62kg/kg、142.40kg/kg。不同施磷处理对块茎和全株的磷素吸收利用率、农学利用率、偏生产力影响较大,各处理间差异普遍达到0.05的显著水平,而对茎叶磷素吸收利用率和生理利用率的影响较小,一般差异均不显著。就马铃薯地上茎叶和地下块茎而言,块茎对磷素吸收利用率高于茎叶的吸收利用率。3施磷对膜下灌注马铃薯感官品质的影响3.1在膜下滴灌栽培条件下,费乌瑞它和紫花白两品种均随着施磷量的增加,其产量和磷肥对产量的贡献率增加。当施磷量达到300kg/hm2时,两品种的产量及磷肥贡献率均达到最高。整体而言,紫花白品种的块茎产量高于费乌瑞它,而其磷肥对产量的贡献率则低于费乌瑞它。3.2随着生育进程的推进,费乌瑞它和紫花白两个马铃薯品种各施磷处理块茎淀粉含量均呈不同程度的上升趋势,而粗蛋白质含量