高氮水条件下植物生长调节剂对甘薯同化物和肥料分配的影响

解备涛　张海燕　汪宝卿　段文学　曲学勇　张立明

摘要：在大田高氮水条件下，以济薯25和济薯26为试验材料，在甘薯块根膨大初期进行烯效唑和多效唑叶片喷施处理，研究甘薯产量性状、干物质和营养元素积累及肥料利用效率和收获指数的变化。试验结果表明，与喷清水对照相比，在高氮水条件下植物生长调节剂处理显著降低甘薯地上部的干物质积累，促进干物质向块根的转运，提高大中薯率进而显著提高甘薯的产量。在大量营养元素积累方面，两种生长调节剂均显著降低甘薯叶片N、P、K的积累，对茎和叶柄的影响因品种而异;烯效唑和多效唑基本显著增加块根N、P、K的积累。两种生长调节剂均显著提高氮、磷、钾肥料的收获指数，济薯25烯效唑处理的磷肥收获指数显著低于多效唑处理，而钾肥收获指数正好相反。

关键词：甘薯;高氮水;同化物;烯效唑;多效唑;产量;NPK;收获指数

中图分类号：S531.01：S482.8文献标识号：A文章编号：1001-4942（2020）03-0060-06

AbstractTo study the effects of different plant growth regulators（PGRs） on the yield characters， dry matter and nutrient accumulation of sweet potato and the changes of nutrient use efficiency and harvest index， a field plot experiment was conducted using two sweet potato cultivars Jishu 25 and Jishu 26 by foliage spraying of uniconazole and paclobutrazol at early stage of tuberous root enlargement under high fertilizer and water conditions. The results showed that compared with CK（spraying water），the PGRs reduced dry matter accumulation of the overground part of sweet potato， promoted the transport of dry matter into root tubers， and increased the large- and medium-sized sweet potato rates， so the yield improved significantly. In terms of the accumulation of large amounts of nutrients， the two PGRs treatments decreased the accumulation of N， P and K in leaves significantly， and the effects on the stem and petiole varied with varieties. Both of the PGRs treatments increased the accumulation of N， P and K in tuber roots. The harvest indexes of N， P and K fertilizers could be improved by PGRs， and the harvest index of P fertilizer under uniconazole treatment was significantly lower than that under paclobutrazol treatment， while that of K fertilizer was the opposite.

KeywordsSweet potato; High nitrogen and water; Assimilation substance; Uniconazole; Paclobutrazol;Yield;NPK;Harvest index

甘薯是世界上重要的粮食、饲料和能源作物。中国每年种植面积约300 万公顷以上，约占世界甘薯种植面积的三分之一，年产量7 000万吨以上，占世界甘薯总产量的60%以上，是世界上最大的甘薯生产国[1]，随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，甘薯作为能源作物和健康食品越来越受到重视[2]。近年来，随着在農业上投入的增加，尤其是化学肥料投入的增加，土壤中氮元素存在过量趋势[3，4]。针对这种情况，在甘薯生产中抑制地上部生长的植物生长调节剂得到了大量应用，其中多效唑和烯效唑在生产中应用较为广泛。

多效唑（PP333）作为一种植物生长调节剂，具有延缓植物生长，抑制茎秆伸长，缩短节间、提高产量等效果，多效唑处理甘薯能适当抑制薯蔓生长，促进薯块形成，具有明显的增产作用[5-8];烯效唑（S3307）是一类高效、低毒、低残留、污染小的植物生长延缓剂，具有调控内源激素平衡，促进植物生根、抑制根系伸长，控制植株高度，增强植株抵抗逆境能力等作用[9]，喷施烯效唑可使甘薯地上、地下部协调生长，增强甘薯的抗旱耐逆能力，进而提高甘薯产量[10-14]。研究表明，烯效唑的使用效果好于多效唑[10，15]， 高氮条件下喷施多效唑对甘薯块根淀粉积累和产量的提高具有明显的调节作用[16，17]，但是在高氮肥和水分条件下，烯效唑和多效唑对甘薯干物质积累和养分利用效率的研究尚不多见。本研究通过在甘薯上喷施烯效唑和多效唑试验，分析在高氮水条件下甘薯产量、干物质积累及养分吸收利用率等指标的变化，旨在提出高氮水条件下提高甘薯养分利用效率的措施，为提高平原地区高肥力地块中甘薯氮磷钾肥料效应以及适宜的调节剂使用方法提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况及材料

试验于2017—2018年在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地进行。试验地土质为壤土，肥力中等偏上，0～20 cm耕层土壤有机质12.8 g/kg、碱解氮160.5 mg/kg、速效磷60.6 mg/kg、速效钾151.6 mg/kg。

供试甘薯品种：济薯26（国品鉴甘薯2014002）为山东省农业科学院作物研究所育成的鲜食型甘薯品种;济薯25（国品鉴甘薯2016002）为山东省农业科学院作物研究所育成的淀粉型甘薯品种。

1.2试验设计及方法

试验设置烯效唑（S3307）、多效唑（PP333）和清水对照（CK） 3个处理，随机区组排列，重复3次，小区为10行区，垄宽85 cm，行长10 m，小区面积85 m2。2017年5月22日栽插甘薯秧苗，10月23日收获，生育期为154 d;2018年6月2日栽插，11月2日收獲，生育期为153 d。秧苗栽插前试验田施尿素750 kg/hm2作基肥，济薯26每公顷栽植密度为57 000株，济薯25每公顷密度为46 500株，其他管理同常规大田。栽插后50 d用100 mg/kg烯效唑450 kg/hm2的有效剂量和500 mg/kg多效唑450 kg/hm2的有效剂量进行叶片均匀喷施，以喷清水作对照。

1.3测定项目及方法

1.3.1形态指标调查和产量测定栽后145 d，小区内选取10株，测定每株的分枝数、最长蔓长、叶片数，对叶片、茎、叶柄和块根称重，并烘干，测定各部位干重。收获时对每处理的3个小区进行测产，获得小区产量平均值，折算鲜薯产量（kg/hm2）;每小区取10株，按照张允刚等[18]的方法区分大、中、小薯，计算大、中、小薯率。

1.3.2氮磷钾含量的测定将植株样品的叶片、叶柄、茎和块根干样分别进行研磨处理，之后用H2SO4-H2O2消煮， 凯氏定氮法测定全氮含量， 钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量[19]。

有关参数按下列公式计算：

肥料积累量（g）=植株干物质积累总量×植株肥料含量[20];肥料收获指数=块根干物质量/肥料积累量[21]。

1.4数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件进行处理，统计分析采用SPSS 21.0软件进行。两年试验结果趋势基本一致，各指标及其与年份间的互作不显著（P>0.05），因此，均采用2018年的平均值进行显著性水平分析。

2结果与分析

2.1植物生长调节剂对产量形成的影响

2.1.1产量从表1可以看出，在高氮水条件下，喷清水对照的济薯25和济薯26产量较低，而喷施延缓生长的植物生长调节剂能显著提高甘薯产量，其中烯效唑效果更好，与对照相比，2017年济薯25和济薯26的产量分别提高78.54%和43.34%，2018年两个甘薯品种的产量分别提高52.32%和37.75%。而经多效唑处理的济薯25和济薯26，2017年产量分别提高40.12%和35.70%，2018年分别提高29.96%和23.14%。两种植物生长调节剂对甘薯产量的提高主要是提高了甘薯大中薯的比例，除2018年济薯25两个调节剂处理的大薯率增加不明显外，2017年两个品种和2018年济薯26的单株大中薯块数和重量均显著高于对照，而相对应的小薯块数和重量均低于对照。间不同小写字母表示在5%水平上差异显著，下同。

2.1.2农艺性状从表2可以看出，两种植物生长调节剂对甘薯的分枝数无显著影响，但显著降低甘薯的蔓长和叶片数。其中烯效唑处理的济薯26蔓长和叶片数分别下降35.47%和18.01%，济薯25分别下降28.78%和13.08%，多效唑处理的济薯26蔓长和叶片数分别下降29.68%和10.72%，济薯25分别下降48.82%和16.35%。两种调节剂对济薯26的单株薯块数没有显著影响，但显著增加济薯25的薯块数。在高氮水条件下两种调节剂处理显著提高了薯块重，烯效唑处理的济薯26和济薯25分别比对照提高89.58%和88.03%，多效唑处理的分别比对照提高60.83%和71.12%。

2.1.3同化物分配从表3可以看出，在高氮水条件下，烯效唑和多效唑显著降低甘薯地上部各器官的干物质重，而提高甘薯块根的干物质重。与对照相比，烯效唑和多效唑处理济薯26叶片干重分别降低32.73%和28.68%，茎干重降低38.19%和19.64%，叶柄干重降低39.87%和26.45%;济薯25叶片干重降低31.21%和28.24%，茎干重降低34.30%和22.05%，叶柄干重降低19.61%和9.69%。而济薯26烯效唑和多效唑处理的块根干重分别比对照增加50.49%和58.95%，济薯25比对照增加47.65%和34.77%。相对应济薯26两种处理的T/R值分别比对照降低58.01%和51.72%，济薯25分别比对照降低53.54%和41.92%。

2.2植物生长调节剂对甘薯氮磷钾分配和肥料收获指数的影响

2.2.1氮磷钾分配从表4可以看出，与对甘薯干物质重的影响相似，在高氮水条件下，烯效唑和多效唑明显降低甘薯地上部各器官的N、P、K含量，尤其是叶片中的含量，而明显提高块根中的N、P、K含量，多数差异达显著水平。烯效唑处理的济薯26叶片N、P、K含量分别比对照降低21.65%、26.67%和33.33%，济薯25叶片N、P、K含量分别比对照降低21.47%、46.15%和51.28%;在多效唑处理中，济薯26叶片N、P、K含量分别比对照降低25.98%、13.33%和15.00%，济薯25叶片N、P、K含量分别比对照降低24.86%、46.15%和48.72%，差异均达显著水平。除济薯25叶柄的K含量外，烯效唑对甘薯叶柄中N、P、K含量的影响不显著;除济薯25叶柄的N含量外，多效唑显著降低甘薯叶柄的N、P、K含量。除济薯26茎的P、K含量之外，烯效唑显著降低济薯25茎部的N、P、K含量和济薯26茎部的N含量;除济薯26的茎部N含量之外，多效唑处理显著降低济薯25茎部的N、P、K含量和济薯26茎部的P、K含量。从表4中还可以看出，在烯效唑处理中，济薯26薯块N、P、K含量分别比对照提高68.06%、50.00%和70.59%，济薯25薯块N、P、K含量分别比对照提高15.49%、0和40.88%;在多效唑处理中，济薯26薯块N、P、K含量分别比对照提高66.67%、75.00%和64.71%，济薯25薯块N、P、K含量分别比对照提高22.54%、11.76%和24.69%，除烯效唑处理济薯25薯块的P含量之外，其他处理差异均达显著水平，这也证明在高水肥条件下烯效唑和多效唑处理能显著促进矿质营养向块根的转运。

2.2.2肥料收获指数从表5可以看出，与CK相比，植物生长调节剂显著提高了甘薯的肥料收获指数。其中烯效唑处理济薯26的氮肥、磷肥和钾肥的收获指数分别提高80.03%、50.50%和54.92%，济薯25的分别提高65.00%、104.43%和68.25%;多效唑处理济薯26的氮肥、磷肥和钾肥的收获指数分别提高69.67%、67.11%和83.39%，济薯25分别提高49.12%、91.51%和65.09%。

3讨论与结论

植物生长调节剂对甘薯产量的提高主要通过提高同化物合成和促进同化物向块根的转运两种途径[22，23]，喷施多效唑和烯效唑可以提高叶片叶绿素含量和光合速率， 促进碳水化合物向块根的运转，提高干物质在块根中的分配[24]，进而提高作物产量，本试验也验证了此结果。烯效唑通过影响植物内源激素系统，起到调节植物生长的作用，植物生长调节剂处理部分改变甘薯内源激素的变化动态，促进地上部同化物向块根的转运，而提高甘薯的块根产量，尤其是在高氮水条件下两种植物生長调节剂的作用更为明显。

研究结果表明，适宜的氮钾配比能显著提高收获期块根中氮钾元素的分配率，从而提高甘薯产量[25，26];一定范围内增加施氮量会增加甘薯肥料氮的转运量，但过量施氮可能不利于氮素向块根的转移[27]，进而会使甘薯块根产量降低。而本试验结果表明，在高氮水条件下适当的植物生长调节剂处理能显著提高甘薯矿物质分配和肥料利用效率，尤其是针对华北的高肥水平原地带，利用烯效唑和多效唑能显著抑制夏茬甘薯的地上部生长，促进同化物和矿物质营养向块根的转运，从而提高甘薯产量，这对于提高农业经济效益具有明显的促进效应。

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