亚磷酸钾在马铃薯上的增产及抗病效果

李宝玉 刘富强 郭燕枝*

（1 农业农村部食物与营养发展研究所，北京 100081；2 内蒙古自治区马铃薯繁育中心，内蒙古呼和浩特 010010）

亚磷酸盐对农作物具有一定的增产抗病功效，能给环境带来节能减排效应，美国环保总署将亚磷酸及亚磷酸盐产品归类为环保生物制剂（李宝玉等，2017）。亚磷酸钾作为亚磷酸盐的典型代表，在许多发达国家已经得到广泛推广，在马铃薯上的应用研究尤为突出。研究表明，亚磷酸钾可以促进种薯萌发、延长马铃薯植株的生育期、提高块茎干物质含量（Lobato et al.，2008a；Tambascio et al.，2014），因此，常常被用作肥料以提高马铃薯的产量和品质。同时，亚磷酸钾作为杀菌剂对马铃薯疫霉菌、镰刀菌和立枯丝核菌等具有很好的抑制效果（Lobato et al.，2008b），尤其对马铃薯晚疫病防治效率最为突出，可作为马铃薯病害综合防治的一项措施（Johnson et al.，2004；Miller et al.，2006；Lobato et al.，2011；Liljeroth et al.，2016，2020）。

在我国，亚磷酸钾在马铃薯上的研究与应用起步较晚。作为肥料，目前已有一些企业申请了亚磷酸钾相关的专利，但其在马铃薯上的研究鲜见报道。作为杀菌剂，林敏等（2018）通过菌丝生长速率法和显微观察技术研究了亚磷酸钾对马铃薯晚疫病病原菌菌丝生长和游动孢子释放的影响，并分别采用半定量反转录-聚合酶链反应及生物化学技术分析亚磷酸钾处理后马铃薯叶片防御基因表达、氧化酶活性以及可溶性蛋白含量的变化情况，结果表明亚磷酸钾可通过直接抑菌作用和诱导植物产生抗病反应从而达到防治病害的目的。笔者通过亚磷酸钾与磷酸二氢钾、尿素处理的小区试验和亚磷酸钾与精甲霜灵、代森锰锌等杀菌剂的对比试验，对马铃薯生长指标、生物学产量、经济性状和抗病效果进行研究，进一步验证了亚磷酸钾在马铃薯上的增产抗病效果。

1 材料与方法

1.1 试验地点

内蒙古武川县试点：位于内蒙古自治区武川县圪顶盖马铃薯滴灌示范基地，海拔1 596.7 m，北纬41°06′，东经113°27′，土壤类型属于栗钙土，肥力中下等，pH 值8.7，有机质含量1.8%。前茬作物为油菜。

贵州正安县试点：位于贵州省正安县瑞溪镇团结村，海拔873 m，北纬28°52′，东经107°33′，土壤类型属于沙壤土，肥力中等，pH 值7.6，有机质含量2.4%。前茬作物为油菜。

1.2 试验材料

供试马铃薯品种为克新1 号原原种（内蒙古武川县试点）、费乌瑞它原原种（贵州正安县试点）。

供试肥料为亚磷酸钾（商品名为喜护®，潍坊乐多收生物工程有限公司生产），有效成分及含量：磷（P2O5，+3 价磷）≥460 g·L-1，钾（K2O）≥360 g·L-1，硼（B，糖醇螯合）≥4 g·L-1，锌（Zn，糖醇螯合）≥2 g·L-1，锰（Mn，糖醇螯合）≥4 g·L-1。对照肥料为磷酸二氢钾（CK1）、尿素（CK2）。

供试药剂为亚磷酸钾、68%精甲霜灵水分散粒剂、80%代森锰锌可湿性粉剂。

1.3 试验方法

1.3.1 肥料试验 试验在内蒙古武川试点进行。播种前用撒肥机每667 m2撒施磷酸二铵（N-P2O5-K2O为18-46-0，下同）20 kg 作基肥。每个施肥处理设置5 行，行宽0.9 m，行长84.0 m，3 次重复，3种施肥处理试验面积共3 402.0 m2。采用2CM-4 型4 行马铃薯播种机播种，播种密度为3 800 株·（667 m2）-1。5 月16 日播种，6 月18 日出苗，田间管理采用全程机械化作业，出苗后分别于6 月20 日、7月12 日进行2 次中耕。马铃薯全生育期滴灌浇水12 次，第1 次浇清水，其余11 次进行滴灌施肥。即从幼苗期开始，亚磷酸钾、磷酸二氢钾及尿素3个处理每5 d 滴灌追肥1 次，每次每667 m2用肥量为2 L。亚磷酸钾及磷酸二氢钾处理在马铃薯幼苗期、块茎形成期、块茎增长期及淀粉积累期等各个生育期开始时进行叶面喷肥1 次，每次每667 m2用肥量为150 mL，尿素处理组喷施等量清水，其他管理同大田生产。

1.3.2 药剂试验 试验于4—8 月在贵州省正安试点进行。播种前每667 m2人工撒施磷酸二铵20 kg作基肥，用单齿犁开沟，人工播种，单齿犁覆土，播种密度为3 800 株·（667 m2）-1。4 月20 日 播种，5 月15 日出苗。设4 种药剂处理（667 m2）：亚磷酸钾1 000 mL、亚磷酸钾600 mL+精甲霜灵30 mL+代森锰锌150 g（每周施1 种药剂，按亚磷酸钾→精甲霜灵→亚磷酸钾→代森锰锌→亚磷酸钾→代森锰锌顺序施用）、代森锰锌150 g+精甲霜灵30 mL（每周施1 种药剂，按代森锰锌→精甲霜灵→代森锰锌→代森锰锌→代森锰锌→代森锰锌顺序施用）、代森锰锌150 g，各药剂处理在马铃薯封垄时进行第1 次喷施，之后每7 d 喷施1 次。

1.4 测定项目

马铃薯物候期、植株生长指标调查参考国家《马铃薯品种试验调查记载项目及依据》。盛花期末调查植株茎粗、株高。

光合指标参数测定在内蒙古武川试点进行。马铃薯植株生长期间，分别于8 月10、23 日和9 月3、11 日随机选取植株倒4 叶的叶片，用YH-1 型叶片厚度测定仪测定马铃薯植株叶片厚度，用HCY200 型四参数叶绿素测定仪测定植株叶片内叶绿素含量，用TYS-4N 植物营养测定仪测定叶片氮含量，用3051D 型植物光合作用测定仪测定光合速率，用MCYM-C 型智能拍照式叶面积测量仪测定冠层叶面积指数。每个处理3 次重复，每次重复测定5 株，取平均值。

早疫病和晚疫病调查参照GB/T 17980.34—2000 的方法。8 月20 日调查田间早疫病的病株数，计算病株率和病情指数。发现中心病株后于7 月15 日调查晚疫病发病情况。

调查时每小区随机选择10 点取样，每点调查1 株，每株中、下部各调查5 片叶，计算病叶率和病情指数。马铃薯早疫病和晚疫病叶片病情分级：0 级，无病；1 级，病斑面积不超过整个叶片面积的5%；3级，病斑面积占整个叶片面积的6%～10%；5 级，病斑面积占整个叶片面积的11%～20%；7级，病斑面积占整个叶片面积的21%～50%；9级，病斑面积占整个叶片面积的50%以上。马铃薯晚疫病薯块病情分级标准：0 级，薯块无病斑；1 级，病斑面积占薯块的5%以下；2 级，病斑面积占薯块的6%～15%；3 级，病斑面积占薯块的16%～30%；4 级，病斑面积占薯块的31%～50%；5 级，病斑面积占薯块的50%以上。

测产考种：于内蒙古武川试点9 月28 日收获时进行测产，每个小区随机选取36 m2测定总产量。各处理组马铃薯收获后取400 块大小相对均等的薯块入窖，窖内温度2～4 ℃，湿度85%～90%；马铃薯块茎按不同处理堆放进行常规土窖贮藏，分别在贮藏1、3、6、9 个月后，每处理随机抽检1 m3的马铃薯块茎，统计块茎总数和烂薯数，计算烂薯率。

2 结果与分析

2.1 亚磷酸钾对马铃薯植株生长和产量的影响

2.1.1 亚磷酸钾对马铃薯植株生长的影响 肥料试验中，亚磷酸钾、磷酸二氢钾（CK1）和尿素（CK2）处理组的马铃薯均于5 月16 日播种，6 月18 日出苗，7 月12 日现蕾，7 月25 日开花，表明亚磷酸钾对马铃薯现蕾期、开花期无影响；但亚磷酸钾处理的马铃薯成熟期（9 月26 日）比磷酸二氢钾和尿素处理分别延长了2 d 和3 d。从表1 可以看出，亚磷酸钾处理的植株生长势强，叶色深绿，茎粗、株高均极显著高于磷酸二氢钾和尿素处理。由此可见，亚磷酸钾能在一定程度上延长马铃薯植株生长日数，增强长势，延缓衰老。

表1 亚磷酸钾对马铃薯植株生长的影响

从表2 可知，3 种肥料处理的马铃薯植株叶片厚度随生育进程变化不大；叶绿素比值、光合速率随生育进程呈降低趋势，叶片氮含量先小幅上升后降低，亚磷酸钾处理与磷酸二氢钾处理各指标相差不大，均高于尿素处理；冠层叶面积指数值随生育进程均呈先升高后降低再升高的变化趋势，亚磷酸钾处理与尿素处理相近，均低于磷酸二氢钾处理。

表2 亚磷酸钾对马铃薯植株光合生理指标的影响

2.1.2 亚磷酸钾对马铃薯产量的影响 表3 表明，亚磷酸钾处理的马铃薯植株单株茎叶鲜质量、根系鲜质量、匍匐茎数、结薯数、块茎质量均显著或极显著高于磷酸二氢钾和尿素处理。亚磷酸钾处理的马铃薯每667 m2产量达3 439.13 kg，分别比磷酸二氢钾和尿素处理增产15.37%和21.51%，差异均达极显著水平。由此可见，亚磷酸钾能明显增加植株茎叶、根系鲜质量，提高单株结薯数和产量。

表3 亚磷酸钾对马铃薯产量指标的影响

2.2 亚磷酸钾对马铃薯的抗病效果

2.2.1 亚磷酸钾对马铃薯早疫病的抗病效果 试验期间内蒙古武川试点未发现晚疫病，早疫病病情指数以亚磷酸钾处理最低，叶片极少发病，病情指数为0.18，显著低于磷酸二氢钾处理和尿素处理，而尿素处理的叶片上病斑明显（图1、表4）。

图1 不同处理下马铃薯早疫病田间发生情况

表4 亚磷酸钾对马铃薯早疫病的抗病效果

2.2.2 亚磷酸钾对马铃薯晚疫病的抗病效果 为了进一步验证亚磷酸钾对马铃薯晚疫病抗性的影响，在贵州正安试点进行了亚磷酸钾和其他杀菌剂对马铃薯晚疫病的防治效果对比试验。从表5 可以看出，亚磷酸钾及其他3 组药剂处理的马铃薯病情指数均在0～0.8 之间，显著低于清水对照，表明亚磷酸钾和其他杀菌剂一样具有防治马铃薯晚疫病的作用。

表5 亚磷酸钾对马铃薯晚疫病的抗病效果

2.2.3 亚磷酸钾对马铃薯窖藏烂薯率的影响 随着窖藏时间的延长，马铃薯烂薯率总体呈上升趋势。其中，亚磷酸钾处理在窖藏9 个月后烂薯率仅为0.50%，保持在较低的水平，而磷酸二氢钾和尿素处理在窖藏9 个月后烂薯率分别为2.25%和6.75%（表6），表明生长期施用亚磷酸钾对降低马铃薯窖藏烂薯率有一定的效果。

表6 亚磷酸钾对马铃薯窖藏烂薯率的影响

3 结论与讨论

在马铃薯整个生育期中，磷可促进块茎中淀粉等干物质的积累，提高淀粉等干物质的含量，增加马铃薯耐贮性；钾可提高植株代谢，增强光合作用，延缓叶片衰老，促进植株体内蛋白质、淀粉、纤维素及糖类的合成，提高抗倒伏性，并能增强植株的抗寒性（哈里斯，1984）。亚磷酸钾中的+3 价磷可以在植株木质部和韧皮部进行双渠道运输，吸收速度快于磷酸态的磷，具有很好的促根、促花、促果作用，可提高植株内固形物含量，具有很好的肥效（Cohen &Coffey，1986；Lovatt &Mikkelsen，2006；Borza et al.，2014；李宝玉 等，2017）。本试验通过对马铃薯生长期施用亚磷酸钾，并在幼苗期、块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期叶面喷施亚磷酸钾，促进了植株生长，在一定程度上延长了成熟期，产量比磷酸二氢钾（CK1）和尿素（CK2）处理分别增加了15.37%和21.51%。试验结果与前人研究结果相符，进一步证实了亚磷酸钾的增产效果。

林敏等（2018）和Lobato 等（2018）证实了接种晚疫病病菌的马铃薯经亚磷酸钾溶液处理后，可在短时间内提高马铃薯被晚疫病病菌侵染的叶片中相关防御酶的活性，进而提高植株抗病性。许多研究也证明了亚磷酸类物质（亚磷酸盐和亚磷酸酯）能够抑制晚疫病的发生和危害（Cohen &Coffey，1986；Cooke &Little，2002；Johnson et al.，2004；Becktell et al.，2005）。引起窖藏马铃薯腐烂的原因主要是干腐病、晚疫病、环腐病等原病菌侵染，前人对亚磷酸钾能够通过增强块茎细胞壁厚度，减轻马铃薯块茎病害方面曾经有过相关报道（Lobato et al.，2018）。亚磷酸（盐）作为杀菌剂可以刺激马铃薯植株和块茎开启防御机制，诱导几丁质酶、葡聚糖酶、过氧化物酶、植保素等与病程相关蛋白物质的合成，从而降低植物对卵菌纲的一些真菌特别是疫霉菌的敏感性（Machinandiarena et al.，2001，2012；Tonón et al.，2002；Agrios，2005；Lobato et al.，2011；Lim et al.，2013；Burra et al.，2014；李宝玉 等，2017）。本试验中通过对马铃薯植株早疫病、晚疫病发病情况以及块茎窖藏烂薯率的调查发现，亚磷酸钾对马铃薯早疫病有一定的预防作用；能显著降低马铃薯晚疫病的病情指数，与代森锰锌、精甲霜灵等杀菌剂效果相近；能显著降低窖藏马铃薯的烂薯率，窖藏9 个月时烂薯率仅为0.50%。综上，亚磷酸钾在马铃薯上具有较好的抗病功效，这可能与亚磷酸钾诱导抗性作用机制有关（林敏 等，2018；Rey-Burusco et al.，2019），其作用机理有待进一步研究。

随着马铃薯主粮化的推进和发展，减肥减药在马铃薯生产中越来越重要，虽然亚磷酸钾作为肥料和杀菌剂的作用机理至今尚未完全明确，但其在马铃薯上的增产及抗病作用将为我国马铃薯主粮化及农田生态污染防控作出贡献。目前国内还少有关于亚磷酸盐作为肥料或农药在马铃薯上的研究报道，因此，建议在当前国内不同区域生长条件下，继续深入开展亚磷酸盐对马铃薯产量和抗病性的不同表现及作用机理，以及田间用法、用量、使用安全性等方面的研究，以进一步促进亚磷酸盐对我国马铃薯主粮化发展的推动作用。