磷肥用量对甜荞Fagopyrum esculentum根系形态、产量及品质的影响

何佩云 黄小燕 王雨 时政 黄凯丰

摘要：[目的]明确磷肥用量对甜荞根系形态、产量形成和籽粒品质的影响。[方法]以甜荞品种丰甜1号为试验材料，设置不施磷（CK，okg·hm）、低磷（LP，35kg·hm）、中磷（MP，70kg·hm）和高磷（HP，105kg·hm）4个处理，研究磷肥用量对丰甜1号根际土壤速效养分、根系形态、最终产量和籽粒品质的影响。[结果]根际土壤的速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量随磷肥用量的增加而呈先增加后降低的趋势，均以中磷（MP）处理时达最大;根际土壤pH则随磷肥用量的增加表现为持续下降。丰甜1号的根系总长度、根系体积、根系表面积以MP处理显著高于其他处理，磷肥处理间的根系平均直径无显著差异。丰甜1号的株高等植物学性状和产量随磷肥用量的增加呈先增加后降低的趋势，均以MP处理最大，其中MP处理时的产量为对照（CK）处理的1.43倍。丰甜1号籽粒中的品质随磷肥用量的增加呈先增后降的趋势，黄酮含量以CK处理最大，高磷（HP）处理最低。[结论]中等用量的磷肥处理（70kg·hm）能促进甜荞生长、提高产量和品质。

关键词：甜荞;磷肥;根系形态;产量;品质

中图分类号：S517文献标志码：A 文章编号：1008-0384（2019）09-1003-06

0引言

（研究意义）随着社会的进步，人民生活水平的提高，健康已成为目前人类关注的焦点问题。据统计，全国“三高”和糖尿病等人群多达3亿多。荞麦因富含膳食纤维、黄酮类化合物等而具有较好的三降功能，还能预防坏血病、癌症等多种重大疾病的发生，具有较高的研究与开发价值。但受荞麦耐贫瘠的传统观念影响，生产过程中缺乏有效的管理，导致产量较低、品质较劣，严重影响了我国荞麦产业的发展。因此，研究不同栽培措施对荞麦产量和品质的影响，对于指导荞麦的高产优质栽培等具有重要意义。（前人研究进展）植物根系与产量的关系一直是作物根系研究的热点，也是争论的一个焦点。陈春焕等发现水稻产量形成与根长和根重等关系密切;石庆华等的研究发现水稻的根系形态包括根系体积等与产量形成关系密切;张伟等的研究发现大豆的产量与根系长度、根系体积等有密切的关系;常二华等的研究发现根系形态生理与水稻产量和品质间有密切的关系。磷作为三大营养元素之一，参与了作物产量和品质的形成，适量施用磷肥能提高作物的产量和品质，过量施用一方面将造成磷肥资源的浪费，同时也会影响生态环境。（本研究切入点）目前关于磷肥施用量与甜荞根系构型的研究较少，尤其缺乏磷肥与甜荞产量和品质形成关系的研究。（拟解决的关键问题）本试验以甜荞品种丰甜1号为研究对象，进行了不同的施磷处理，研究了磷肥用量对甜荞产量和品质的影响，以期为甜荞的高产优质栽培提供理论支撑。

1材料与方法

1.1材料

供试材料为高产甜荞品种丰甜1号。

1.2种植管理

试验于2017年在贵州省毕节市大方县黄泥塘镇进行，池栽，水泥池规格为：5.0m×2.0m×0.3m，装有黄壤土（含速效氮125.61mg·kg，速效磷62.80mg·kg，速效钾74.67mg·kg，有机质4.014%，pH6.89）。设置4个磷肥处理，0、35、70、105kg·hm，分别以OP（CK）、LP、MP、HP表示。氮钾肥用量分别以贵州当地高产用量施如。所有肥料混匀后作为基肥一次施用，其余同王炎等的磷肥设计。常规种植管理。当各小区中有75%甜荞籽粒成熟时采收（2017年11月20日）。

1.3取样及测定

参考王炎等的方法测定根系土壤速效养分和根际土壤pH值。

参考王炎等的方法取丰甜1号植株10株，挖取根系，尽量保证根的完整性，剪取甜荞的根部后，用清水清洗干净后，其中5株利用扫描仪MICROtEK（型号：MRS-96007FU2L）进行根系图像扫描，并用根系分析系統（型号：GXY-A）对每个根系图像进行分析，测定根系形态指标。

蛋白质、膳食纤维、黄酮的取样与保存参考宋毓雪等的方法。采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，参考杨月欣和王光的方法测定籽粒中膳食纤维含量，参考张琪等的方法测定黄酮含量。芦丁、槲皮素、山奈酚的取样与保存参考Li等的方法，参考郭肖的方法进行测定。

参考张宗文和林汝法的方法测定各甜荞品种的植物学性状（株高、主茎节数、主茎分枝数等）和产量。

1.4数据处理

利用Excel 2016统计试验数据，SPSS 20.0对数据进行方差分析和相关性分析。

2结果与分析

2.1磷肥用量对甜荞根际土壤养分的影响

由表1可以看出，磷肥的施用显著提高了根际土壤速效氮的含量，但随磷肥用量的进一步增加而下降，MP处理时达最大，CK处理最小;低浓度的磷肥处理促进根际土壤速效磷和速效钾含量的增加，随磷肥用量的进一步增加而下降，处理间以MP处理时最大，CK处理最小，其中根际土壤的速效钾含量在LP和HP处理时无显著差异;丰甜1号根际土壤的有机质含量随磷肥用量的增加呈先升后降的趋势，以MP处理时显著高于其他处理，CK和LP处理时最低;与对照相比，施磷显著降低了根际土壤的pH值

2.2磷肥用量对甜荞根系形态指标的影响

由表2可以看出，低浓度的磷肥处理促进丰甜1号根系总长度、表面积和根系体积的增加，随磷肥用量的进一步增加而下降，根系总长度、根系表面积和根系体积以MP处理时最大，CK处理最小，其中根系体积在CK和LP处理间无显著差异;丰甜1号的根系平均直径随磷肥用量的增加呈先上升后下降的趋势，CK处理最小，MP处理最大，处理间无明显差异。

2.3磷肥用量对甜荞植物学性状及产量的影响

由表3可知，低浓度的磷肥用量促进丰甜1号株高的增加，随磷肥用量的进一步增加而下降，磷肥处理间以MP最大，CK最小，磷肥用量间差异达到显著水平;与对照相比，磷肥的施用显著增加了丰甜1号的主茎节数，但磷肥处理间无显著差异;磷肥用量对丰甜1号主茎分枝数无明显影响，表现为4个磷肥处理间无显著差异;丰甜1号的1-2节节间长度随磷肥施用量的增加表现为先增后降，其中CK和LP间无显著差异;丰甜1号的1-2节节间粗度以LP和MP处理显著高于CK和HP处理;丰甜1号的产量随磷肥用量的增加呈先升后降的趋势，磷肥处理间的差异达到显著水平，其中MP处理时的产量为CK处理的1.43倍。

2.4甜荞根系形态、农艺性状、产量间的相关性分析

由表4可知，丰甜1号的产量与地下部的根系长度、地上部的株高和1-2节节间粗度有极显著的正相关关系，相关系数分别达到0.868、0.928和0.926;丰甜1号的产量与地下部的根系表面积和地上部的主茎分枝数有显著的正相关关系，相关系数分别为0.599和0.698;丰甜1号的产量与地下部的根系体积和平均直径、地上部的1.2节节间长度和主茎节数均无明显的相关关系。

2.5磷肥用量对甜荞品质的影响

由表5可以看出磷肥处理增加了甜荞籽粒中蛋白质的含量，以MP处理最高，CK处理最低，处理间差异达到显著水平;丰甜1号的总膳食纤维的随磷肥用量的增加呈先增加后降低趋势，以MP处理最大，CK和LP处理间无显著差异;磷肥处理降低了丰甜1号籽粒中的黄酮含量，磷肥处理间以CK最大，HP处理最低，LP和MP处理间无显著差异;较低的磷肥用量促进丰甜1号籽粒中芦丁和槲皮素含量的增加，随磷肥用量的进一步增加而下降，均以LP和MP处理最高，CK处理最低;山奈酚含量则以MP处理最大，CK处理最小，磷肥处理间差异达到显著水平。

3讨论与结论

根系是作物吸收、转化、贮藏营养物质和固定作物的重要器官，与地上部生长和产量形成关系密切。磷肥的施用能促进植物根系的生长，龚江等的研究发现，磷肥处理对玉米的根系有较大的影响，适宜的磷肥处理能使玉米有较为优越的根系形态特征，促进玉米根系的生长，高磷处理抑制根系生长。从本试验的研究结果可以看出，较低的磷肥用量促进甜荞根系（长度、表面积、体积和平均直径）的生长，MP处理时达最大，且随磷肥用量的进一步增加而下降，与上述研究结果一致，说明磷肥的施用与甜荞根系的生长间存在“低促高抑”的关系。

作物的地上部株型是控制产量形成的基础，合理的构型能增加光合作用的效率，进而提高作物的产量。刘杰等的研究发现甜荞的株高等农艺性状与甜荞产量形成指标呈显著或极显著的正相关关系，从本试验的研究结果可知，丰甜1号的产量与株高、1-2节节间粗度和主茎分枝数有显著或极显著正相关关系，与上述研究结果一致。郭鑫年等的研究发现，随施磷量的增加水稻产量呈先显著增加的趋势，当施磷量达150kg·hm時产量达最大，随施磷量的进一步增加产量显著下降。从本试验的结果可知，较低的磷肥用量能促进丰甜1号产量的显著增加，随磷肥用量的进一步增加而显著下降，MP处理时达最大，与上述研究结果一致，结合地下部根系及地上部植物学性状的研究结果，认为适宜的磷肥处理能促进甜荞根系的生长，致使地上部具有良好的构型，提高了光合产物的效率，促进了干物质的积累，导致最终产量的增加。前期研究发现，中等浓度的磷肥处理能促进春播甜荞的生长和产量的增加。从本试验的研究结果可知，中等用量的磷肥处理同样能促进秋播甜荞的生长、产量和品质的增加，说明中等用量的磷肥处理可同时适用于春播和秋播甜荞的种植。

磷肥的施用量与作物品质形成也有密切关系。蔡柏岩等的研究发现，较低浓度磷肥用量能促进大豆蛋白质等品质指标含量的上升，高浓度处理则显著降低含量。研究表明，施磷能显著或极显著降低苦荞籽粒中的黄酮含量。本团队前期试验的结果表明，中等用量的磷肥处理能促进苦荞品质的提高。从本试验可知，随磷肥施用量的增加，丰甜1号籽粒中黄酮含量呈显著下降的趋势，其余品质指标则呈先增加后降低趋势，与上述研究结果一致。

结合前期春播的研究结果，认为丰甜1号的适宜磷肥用量为70kg·hm，磷肥过量或不足均会导致最终产量和品质的下降。