保水剂和钾肥配施对马铃薯产量及光合特性的影响

李皓轩 李雪英 郝小花 李雯钰 黄雅心 李美枝 穆俊祥

（集宁师范学院生命科学学院 内蒙古乌兰察布012000）

乌兰察布市地处内蒙古高原， 由于其特有的地理位置和气候条件，非常适宜马铃薯种植，目前，该地区马铃薯种植面积和总产量在全国地级市排名第一，现已成为全国重要的种薯、商品薯和加工专用薯基地[1]，但干旱和土壤贫瘠是制约本地区马铃薯生产的主要因素[2]。 大量研究表明，保水剂和化肥的施用可以改善马铃薯节水保肥的效果并提高马铃薯的产量和光合效能[3-6]。 但有关保水剂和钾肥配施对马铃薯整个生育期生长状况、 光合效能和节水保肥效果的研究却鲜有报道。 因此，本研究在自然条件基础下采用保水剂和硫酸钾进行配施的试验， 测定马铃薯形态指标、 光合效能和产量的变化以揭示水肥互作与光合效能以及生物量和商品产量变化的关系，阐释保水剂和钾肥处理后马铃薯光合效能和产量指标的变化规律， 为乌兰察布地区马铃薯生产中保水剂与钾肥合理应用提供理论和实践基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试马铃薯品种为乌兰察布主栽品种 “克新1号”（乌兰察布市农科院提供）；保水剂为河北任丘市广汇化工有限公司购买的白色晶体（主要成分为丙烯酸盐聚合交联物和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物）。

1.2 试验地概况

试验地位于乌兰察布市集宁区集宁师范学院园艺实训基地，该地区海拨高度1 417 m，年平均气温4.4℃， 年日照为 3 130 h， 近 10 年平均降水量约360 mm，无霜期130 d，试验地土壤类型为砂壤土，试验地土壤理化性质测定结果为：有机质含量为0.91%、碱解氮含量为 （93.16±3.16）mg/kg、 速效磷含量（23.23 ±1.56）mg/kg、速效钾含量（183.65±4.50）mg/kg、pH 值为 7.09±0.08、且 0～80 cm 土层土壤容重平均为1.34 g/cm3。

1.3 试验设计与方法

试验设置4 个处理组分别为：C1 （保水剂+硫酸钾)、C2(硫酸钾)、C3(保水剂)、CK(不做处理)。 每个处理3 次重复，随机区组设计。

2018 年 5 月 10 日播种， 9 月 29 日收获。 小区面积为 20 m2， 株、 行距分别为 40 cm×50 cm， 基本苗为 50 000 株/hm2； 保水剂（45 kg/hm2）在施基肥施一并施入， 尿素一半作为基肥和有机肥（腐熟羊粪）20 000 kg/hm2、 二铵（240 kg/hm2）混合一起施入， 尿素另一半于块茎形成期作为追肥施入； 硫酸钾（60 kg/hm2） 按小区称量作为追肥于块茎膨大期施入。 生育期间不灌水，利用自然降水。

1.4 项目测定

马铃薯株幅和生物量测定：在马铃薯苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期和收获期每小区取样3 株，分别测定南北、东西距离并计算冠幅（南北距离乘东西距离），后取回实验室自来水冲洗，阴干，按叶片、地上茎、地下茎、块茎将各器官分开，取小样于在105℃杀青30 min 80℃烘干至恒重，称重换算成单位面积总生物量。

马铃薯产量测定： 按小区实收马铃薯块茎鲜重产量，换算单位面积（公顷）产量，并进行商品薯（薯块重量≥60 g）分级和商品率的计算。

马铃薯光合性能指标测定： 在块茎形成期上午进行测定，测定时每个小区选取有代表性的植株3 株，测定其第5 片叶（由下而上）的光合指标。 采用便携式光合测定仪测定净光合速率（Pn）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），叶片水分利用率（WUE）=Pn/Tr。

1.5 数据分析

所得数据处理采用SPSS 19.0 和Excel 2003 进行分析，方差分析采用单因素方差分析，多重比较采用新复极差法（Duncan 法）。

2 结果与分析

2.1 保水剂和钾肥配施对马铃薯冠幅和生物量的影响

马铃薯株幅及总生物量是反映其生长情况的重要指标，由表1 可知，不同处理对马铃薯各生育时期冠幅和总生物量影响显著， 且随着马铃薯生育时期的推进，各处理的株幅和总生物量都呈上升趋势，同时保水剂和钾肥对马铃薯生长的影响也更加明显。在苗期，各处理间株幅、总生物量无显著差异，这是由于马铃薯苗期的生长主要依赖种薯内部的水分和养分，保水剂和钾肥的作用还未体现所致。 从块茎形成期到淀粉积累期，保水剂和钾肥配施（C1）的株幅、总生物量显著高于单独使用钾肥（C2）或保水剂（C3）的处理，更高于CK，这说明保水剂和钾肥单独施用均可促进马铃薯的生长， 且保水剂和钾肥配施效果更好。

2.2 保水剂和钾肥配施对马铃薯产量、 商品率和收获时总生物量的影响

从表2 可以看出，单独施用保水剂（C3）和单独施用硫酸钾（C2）的产量、商品薯产量、商品率和收获时总生物量都显著高于CK，且单独施用硫酸钾（C2）处理的产量、 商品薯产量和商品率显著高于单独施用保水剂（C3），在总生物量上两者无显著差异；但保水剂和钾肥配施（C1）后马铃薯产量、商品薯产量、商品率和收获时总生物量进一步显著增加， 这说明适宜用量的钾肥和保水剂的施用更有利于促进马铃薯产量、商品率及总生物量的增加。

表1 保水剂和钾肥配施对马铃薯冠幅和生物量的影响

表2 保水剂和钾肥配施对马铃薯产量、商品率和收获时总生物量的影响

2.3 保水剂和钾肥配施对马铃薯光合特性的影响

从表3 可见， 不同处理对马铃薯叶片的光合特性均有显著影响，与对照相比，保水剂与钾肥配施处理（C1）、单施钾肥处理（C2）、单施保水剂处理（C3）的净光合速率 （Pn）、 气孔导度 （Gs）、 胞间 CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）都显著增加。 对 Pn 来讲，C1、C2、C3 处理间均有显著差异； 且保水剂和钾肥配施处理的 Pn、Gs、Ci、Tr 均为最高， 且显著高于其他处理，这表明保水剂和钾肥配施的效果比单施钾肥和单施保水剂效果均好。

表3 不同覆盖方式下马铃薯光合特性的变化

3 讨论与结论

3.1 讨论

钾素是影响作物生长发育最重要的营养元素之一， 在适度范围内增施钾肥可促进马铃薯生长发育并提高马铃薯产量、 品质和商品率； 保水剂具有吸水、保水和保肥的功能，可以改善土壤水分和养分环境，从而促进作物生长。 本试验结果表明，在单独使用钾肥时或单独使用保水剂时，马铃薯冠幅、总生物量、产量和商品率均显著增加，保水剂和钾肥配合施用下马铃薯冠幅、总生物量、产量和商品率进一步显著增加， 这说明保水剂和适量钾肥配施表现出水分和养分间较好的协同和叠加效应， 从而更能促进马铃薯生长发育， 而且大的冠幅和较大的茎粗能够增加单株单位时间的有效光合面积， 提高无机有机养分的运输， 是影响地上生物量和块茎马铃薯产量积累的重要因素，这与苟春林等[7]、俞粟晓万等[8]、高天鹏等[9]的研究结果类似，这一结论对保水剂和钾素肥料配施实现水肥同步、 提高作物产量具有现实指导意义。

植物的光合作用是植物将光能转化成化学能，储备有机物的过程， 光合作用在马铃薯的生长发育过程中起着重要的作用， 叶片的光合特性如净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间 CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）在不同程度上反映了光合能力的强弱，从而影响马铃薯产量的高低。 其中营养水平、光照条件、水分状况等因素均对植物光合性能有或大或小的影响[10]。 本研究显示，保水剂和钾肥对马铃薯叶片的Pn、Gs、Ci、Tr 均有极显著影响， 合理施用保水剂或钾肥后马铃薯的 Pn、 Gs、 Ci、 Tr 等均显著提高， 尤其是钾肥和保水剂配合施用， 进一步增强马铃薯生产中的光合作用和光合效率， 因而马铃薯的产量、 总生物量、 商品率均最高， 本结果与庞海颖等[11]，史普酉等[12]，梁晓丽等[13]，包开花等[14]在马铃薯和烟草的研究结果一致。

3.2 结论

钾肥和保水剂都能单独发挥作用， 钾肥改善马铃薯营养状况，保水剂可改善土壤状况，最终改善马铃薯生长状况，而两者联合施用效果更优，可进一步提高马铃薯实际光合效能， 显著提高马铃薯块茎产量、 商品率、 总生物量。 在本试验条件下适宜用量（60 kg/hm2）的钾肥和适宜用量（45 kg/hm2）的保水剂配施可显著增加马铃薯冠幅、生物量、产量、商品率，有利于马铃薯生长和水肥利用。