黄腐酸对西北旱作区马铃薯产量及品质的影响

李亚杰，罗 磊，王 娟，姚彦红，李丰先，董爱云，刘惠霞，马 瑞，李德明*

（1.定西市农业科学研究院，甘肃 定西 743000；2.甘肃省马铃薯工程技术研究中心，甘肃 定西 743000）

甘肃陇中是西北典型特征的干旱与半干旱地区，年降雨量在350～500 mm，年蒸发量在1 000～1 500 mm，主要种植作物为马铃薯、小麦、玉米等，其中马铃薯种植面积最大。马铃薯属于需水需肥较多的作物，对土壤地力要求较高。但是，由于长期过分依赖化肥的增产效果而忽视农家肥料，导致农业生态系统内部结构发生变化，特别是过量施用化肥和使用比例失调，使得农业系统内部结构受到破坏，农田耕作层土壤有机质含量下降，团粒结构破坏并减少，蓄水保肥能力下降，肥效作用降低，土壤严重酸化，地力衰竭，化肥农药残留增加，多年连茬造成土传病害增多。因此，在农业生产中应适量减少化肥的使用，增加环保型肥料的用量，使从土壤索取的同时减少对土壤的消极影响。

黄腐酸（Fulvic acid，FA）是一类植物生长调节剂，是从天然腐殖质中提取的一种能溶于酸、碱和水的芳香族类物质，容易被植物吸收，生物活性较强，能促进植株发育、提高生物酶活性和叶绿素含量，提高光合效率，对农作物具有增产、提质、增强抗逆的作用[1,2]，已经在多种作物上得到了广泛应用[3-6]。同时，有关试验已经证明黄腐酸可减少植株叶片的蒸腾速率，促进根系发育和增强根系活力而提高其抗旱能力[7]，研究结果显示黄腐酸能促进连作马铃薯幼苗的生长发育，提高块茎的淀粉、维生素C 和可溶性蛋白含量[8]，施用黄腐酸可以增加马铃薯产量，提高商品薯率[9,10]，增强植株的整体抗旱性[11]。

在西北地区，农作物增产主要依靠化肥，大量化肥的施用导致土壤板结，土壤酸碱度失衡，肥力降低，生态系统破坏，土传病害增多，土壤污染增加。本试验旨在探索在西北旱作区，环保型肥料黄腐酸作为底肥在马铃薯产量和品质上的应用效果，以及在陇中旱作区适宜的黄腐酸施用量，为旱作区马铃薯的增产抗旱提质及施肥技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试品种为‘新大坪’，种薯级别为原种。在甘肃中部地区大面积种植，定西市种植面积达到1.33 万hm2，高产稳产，抗晚疫病，综合性状表现突出，为当地的主栽品种。

供试黄腐酸肥料为嘉有皇辅天黄腐酸生物有机肥（黄腐酸≥26%；有机质≥40%；巨大芽孢杆菌+ 胶冻样类芽孢杆菌≥0.2 亿/g），来源于山东泉林嘉有肥料有限责任公司。

1.2 试验地概况

试验地位于定西市农业科学研究院育种基地内，海拔1 920 m，年均辐射592.9 kJ/cm2，年均气温6.4 ℃，≥10 ℃积温2 239.1 ℃，年降雨量415.2 mm，年蒸发量1 530 mm，土壤类型为黄绵土，肥力状况如表1所示。

采用露地平作出苗后起垄播种方式。播前整地基施腐熟农家肥4 000 kg/667m2，磷酸二胺15 kg/667m2。

1.3 试验设计

试验于2015～2016 年进行。2015 年4 月16 日播种，9 月25 日收获；2016 年4 月22 日播种，10月2 日收获。2015～2016 年降雨量与平均温度如图1 所示。试验采用随机区组排列，5 个处理，3 次重复，种植行长5.6 m，行距0.7 m，每行20 株，株距0.28 m，5 行区，每小区100 株，小区面积（3.5×5.6）19.6 m2。

表1 定西试验地土壤基础营养物质（0～30 cm）Table 1 Basic properties of soil in experimental field of Dingxi City (0-30 cm)

图1 2015～2016年马铃薯生育期内降雨量与温度情况Figure 1 Precipitation and temperature during potato growth period for Dingxi City in 2015-2016

试验共设5 个处理。T1：黄腐酸10 kg/667m2，T2：黄腐酸20 kg/667m2，T3：黄腐酸30 kg/667m2，T4：黄腐酸40 kg/667m2，T5：不施黄腐酸（CK）。

1.4 调查记载

生育期：出苗期到成熟期的天数。

产量：收获全部马铃薯薯块进行称重。在测产过程中进行单株块茎数、单株薯块重的记载，取3次重复测量的平均值。

商品薯率：收获时每小区的薯块进行大小分级，分别进行称重计数，最后计算商品薯率。一季作区单薯质量75 g（含）以上为商品薯。

淀粉含量测定：采用蒽酮-硫酸法[12]。

粗蛋白含量测定：采用考马斯亮蓝法G—250比色法[13]。

还原糖含量测定：菲林试剂滴定法[14]。

维生素C含量测定：碘化钾萃取分光光度法[15]。

干物质含量测定：恒温烘干法，将植株用清水洗干净，利用电子天平计算称量植株的鲜重，然后放在105 ℃下烘2 h 后，在85 ℃下烘12 h 后再称重。

叶绿素含量测定：用打孔器在叶片的中间部分取一定的面积，不包括叶脉，使用丙酮浸提法进行测定[16]。

叶绿素含量（mg/g）=[叶绿素的浓度×提取液体积×稀释倍数]/样品鲜重（或干重）

叶面积指数：采用打孔法，根据打孔叶片面积的干重与叶片总干重折算整株植株叶面积。

叶面积指数（LAI）=绿叶叶片总面积/土地面积

叶绿素含量与叶面积指数在马铃薯开花末期进行测定。所有调查记载的指标依据国家马铃薯品种性状观察和测量方法的评价标准[17]。马铃薯产量在收获时进行现场测产，马铃薯品质在收获后15 d内测定完成。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2003 对数据进行整理，采用新复极差法对各处理马铃薯试验数据进行多重比较。用Origin Pro 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 不同黄腐酸施用量对马铃薯产量、商品薯率和生育期的影响

从表2 中可以看到，施用黄腐酸肥料可以显著提高马铃薯产量和商品薯率，2015 年的马铃薯产量和商品薯率数据总体上低于2016 年，主要原因在于2015 年6～7 月出现长时期旱情，严重影响了马铃薯的块茎发育。2015 年，T1～T4 处理下马铃薯产量，商品薯率，生育期显著高于CK 处理（P ＜0.05），产量，商品薯率和生育期分别较CK提高22.9%～62.0%，16.4%～48.5%和4.0%～16.8%。其中T3 与T4 处理下产量，商品薯率和生育期相对CK 增长幅度较大，但产量，商品薯率和生育期两个处理之间差异不显著（P ＞0.05）。2016 年，T1～T4处理马铃薯产量，商品薯率，生育期显著高于CK 处理（P ＜0.05）。其中T3 处理下，马铃薯产量，商品薯率，生育期相比CK 处理分别增长76.6%，59.2%，15.2%，T4处理下的产量，商品薯率，生育期相比T3处理增长幅度减小，而且T3和T4 处理二者间无显著差异（P ＞0.05）。2015～2016年，马铃薯产量，商品薯率，生育期在T3 下均显著高于CK处理（P ＜0.05）。可见，2年马铃薯的增产效果以黄腐酸施用量为30 kg/667m2处理最佳。

表2 不同黄腐酸施用量对马铃薯产量、商品薯率和生育期的影响Table 2 Effects of different FA application rates on potato yield,marketable tuber percentage and growth duration

2.2 不同黄腐酸施用量对马铃薯品质的影响

在表3 中，2015 年，可以看到随着黄腐酸施用量的增加，干物质、粗蛋白、维生素C 和还原糖含量相比对照均有一定程度提升，当黄腐酸施用量为30 kg/667m2时，淀粉、干物质、维生素C和还原糖达到最大值。T1与T2处理下淀粉、干物质、维生素C 和还原糖相比对照CK 差异不显著（P ＞0.05），粗蛋白与对照CK 差异达到显著水平（P ＜0.05）。T3 处理下的淀粉、干物质、粗蛋白、维生素C 和还原糖相比对照CK 增加16.7%、51.6%、40.5%、37.9%和23.5%，除还原糖指标外，其余指标相比对照CK 差异达到显著水平（P ＜0.05）。T4 处理下淀粉、干物质、粗蛋白和维生素C 相比对照CK 差异显著（P ＜0.05），还原糖指标相比对照CK 差异不显著（P ＞0.05）。2016年，T1 处理下的块茎品质除粗蛋白外，与对照差异不显著；T2 处理下，除还原糖指标外，块茎品质相比对照CK 差异达到显著水平（P ＜0.05）。T3处理下的淀粉、干物质、粗蛋白、维生素C 和还原糖含量最高，相比对照CK 增加32.5%、56.0%、68.3%、28.0%和16.7%，除还原糖外，其余指标与对照CK 差异达到显著水平（P ＜0.05）。T4 处理下的品质指标除还原糖外，相比对照CK差异亦达到显著水平（P ＜0.05）。

表3 不同黄腐酸施用量对马铃薯淀粉，干物质，粗蛋白，维生素C和还原糖含量的影响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 不同黄腐酸施用量对马铃薯叶绿素和叶面积指数的影响Table 4 Effects of different FA application rates on chlorophyll contents and leaf area indexes of potato

2.3 不同黄腐酸施用量对马铃薯叶绿素和叶面积指数的影响

如表4 所示，黄腐酸能够有效提高马铃薯叶片的叶绿素含量和叶面积指数。2015 年，T1～T4处理下叶绿素含量，叶面积指数相比对照提高10.3%～25.4%，10.3%～63.4%，而且与对照CK 差异显著（P ＜0.05）。2016 年，T1～T4 处理下叶绿素含量，叶面积指数相比对照提高11.8%～32.8%，19.3%～78.6%，与对照CK 差异显著（P ＜0.05）。2015～2016 年，T3 处理下的叶绿素含量分别为2.32 mg/g FW 与2.47 mg/g FW，相比对照CK 增长幅度分别为25.4%与32.8%，而且差异达到显著水平（P ＜0.05），T4处理下的叶面积指数较高，分别为3.17、3.34，相比对照CK增长63.4%与78.6%。

3 讨 论

本研究主要针对基施黄腐酸对马铃薯的产量，块茎品质，叶片叶绿素，叶面积指数等进行试验分析，由于本试验地在2015～2016 年连续2年种植马铃薯，所以连作可能对马铃薯的产量及相关品质产生一定影响，但是在本研究结果中，通过黄腐酸的施用研究表明，在黄腐酸施用量为30 kg/667m2时，相对对照处理能够显著提高马铃薯产量、商品薯率、块茎淀粉、干物质、维生素C和粗蛋白含量，增加叶片叶绿素含量和叶面积指数，促进连作马铃薯的生长发育，改善马铃薯块茎营养，但黄腐酸的施用对马铃薯块茎还原糖含量变化影响不显著，这与回振龙等[8]的研究结果是一致的。当黄腐酸施用量为40 kg/667m2时，相对对照处理能够显著提高马铃薯产量，改善品质，增强抗逆性，但是T4 处理与T3 处理的效果差异性不显著（P ＜0.05），甚至在马铃薯块茎干物质、维生素C、淀粉含量中出现数值下降现象，所以为了更好的体现黄腐酸的应用效果，选择30 kg/667m2为马铃薯的最佳黄腐酸施用量。

马铃薯对土壤肥力要求高，但是由于长期过量施用化肥，使得农田耕作层土壤有机质含量下降，土壤板结，地力衰竭。在本试验中，播前各试验小区基施腐熟农家肥及磷酸二胺，不施入尿素，硫酸钾，过磷酸钙以及各种复合肥等肥料，基施黄腐酸生物有机肥，试验结果表明，黄腐酸能够有效增加马铃薯产量，提高商品薯率，改善品质，黄腐酸肥料的合理施入能有效缓解土壤板结污染现象的出现，在产量不受影响的情况下可减少化学肥料的投入，增加环保型肥料的用量，改善土壤理化性质，保持土地资源的可持续性。

叶面积指数（LAI）是反映作物群体大小与生长状况的动态指标。在田间试验中，叶面积指数大小直接与最终产量高低密切相关。在本试验中，2015～2016 年T3 处理下马铃薯叶面积指数分别达到2.89 和3.15，随着黄腐酸施用浓度增加到40 kg/667m2时，马铃薯的叶面积指数分别为3.17与3.34，黄腐酸有机肥的施用增加马铃薯叶面积指数，但是当叶面积指数增加到一定的限度后，植株长势茂密，田间郁闭，光照不足，光合效率减弱，产量反而下降，这与表2 中的产量变化结果是一致的。

有关研究[18,19]进行了腐殖酸对土壤团聚体、酶和养分的影响试验，结果表明腐殖酸能够改良土壤结构，增强土壤酶活性，提高土壤养分。相关试验[20-22]提到黄腐酸能够提高植物的抗旱能力，缩小气孔开张度，减少水分蒸腾，抑制作物蒸腾，使土壤水分消耗速度减慢，土壤含水量相应提高。在本试验中，主要针对基施黄腐酸对马铃薯产量和品质影响进行了相关分析，未对施用黄腐酸后的土壤理化性质，土壤微生物菌落，马铃薯叶片气孔以及根系变化，根系分泌物等进行分析检测，在以后的试验中会继续进行相关方面的研究。