优化施肥对甜菜培育壮苗及养分吸收的影响

李枚蔚，宋柏权，张 茜，李星凡，李嘉欣，宋 昕

(黑龙江大学现代农业与生态环境学院/国家糖料改良中心，哈尔滨 150080)

0 引言

近年来土壤退化、面源污染、生态环境破坏等问题的凸显[1]。目前，在农业生产中氮肥施用量的过度增加，是造成农田重要生态污染源、土壤养分资源浪费和土壤生产力下降的主要原因[2]。研究表明，优化施肥策略对保持土壤肥力、提高作物产量和品质具有重要意义。由于有机质的丰富，有机质的含量和氮、磷、钾、钙、镁等矿质元素日益受到人们的重视[3]。有机肥与化肥配施能为作物提供氮、磷、钾大量元素也能补充作物必需的铜、锌、铁、锰等微量元素[4]，与目前农民习惯仅施用化肥相比，具有肥效持久、营养元素丰富的特点，更利于维持土壤碳库稳定和改善土壤理化性质[5]。我国有机肥基础资源丰富，发展和推广有机肥已成为提高废弃资源利用率和发展可持续农业的有效途径[6]。同时，有机无机肥配施能够有效降低化肥施用量，提高作物对养分的吸收和养分利用率，对促进“化肥减量”施用具有重要意义[7]。

甜菜(BetavulgarisL.)是我国主要的糖料作物之一，具有喜光、耐盐碱等特性，是我国北方地区主要的经济作物之一[8]。甜菜为喜肥作物，合理的施肥量和施肥方式在甜菜生长过程中起着至关重要的作用[9,10]。通过有机无机肥配合施用，综合分析甜菜生长、光合特性和养分吸收特征，确定适宜甜菜苗期生长的施肥管理措施，为进一步甜菜高产高效栽培提供指导依据。

1 材料与方法

1.1 实验设计

本试验于2021年5月1日在哈尔滨市呼兰区进行，供试甜菜品种为“KWS1176”，前茬作物为大豆，试验地气候类型属中温带大陆性季风气候，供试土壤类型为黑土。田间试验共设3个处理：农民习惯施肥(FP)、优化无机施肥(OF)和有机无机肥配施(OI)，试验处理详情见表1。小区10米行长、6根垄、小区面积为40 m2，每个处理3次重复，随机排列。于幼苗期6月8日进行田间取样测定和分析。

表1 施肥措施方案表

1.2 测定项目和分析方法

1.2.1 形态指标测定

每小区选长势一致的10株甜菜，用直尺、游标卡尺和分析天平分别测量甜菜的株高、叶厚、叶面积、根长、根粗和根体积。分离甜菜幼苗地上部和地下部，于烘箱60℃烘干至恒重，并记录生物量。

特殊叶面积(cm2)=叶片长度×叶片宽度×0.802[10]。

1.2.2 SPAD的测定

于2021年6月8日11∶00～13∶00时，选取小区中间长势均匀的10株甜菜幼苗，用SPAD仪(叶绿素计SPAD-502，日本)测定部位和方向相对一致的完全展开叶片，在叶片1/3(避开叶脉)处测3次取其平均值为该叶片SPAD值。

1.2.3 叶绿素的测定

采用乙醇提取法进行测定。去叶脉剪碎后，称取0.200 0 g鲜叶片，用10 mL 95%的乙醇避光浸提至叶片完全褪色，摇匀后用紫外分光光度计(UV-800A)在波长470 nm、649 nm和665 nm下测定光OD值，并代入公式计算，叶绿素浓度用mg/g表示。

1.2.4 中微量元素提取与测定

称取甜菜样品0.200 0 g置于20 mL石英坩埚，放入马福炉，先在230℃下灰化1 h，再加热至560℃灰化4 h。灰化完毕后加入1∶1(V/V)硝酸溶液溶解灰分后无损地移入50 mL的容量瓶中，用蒸馏水定容，同时作空白。采用上海分析仪器厂生产的(TAS-990)型原子分光光度计测定Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn元素含量。

1.3 统计分析

采用Excel 2010对所有数据进行整理，SPSS 25进行单因素方差分析，OriginLab 2019进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 施肥措施对甜菜苗期农艺性状的影响

在优化施肥处理下，甜菜幼苗株高、叶厚、叶面积、根长等均呈现增长的趋势，与FP处理相比，OP和OI的株高分别增长5.28%和29.97%(图1A)；叶厚分别增长6.72%和16.94%(图1B)；叶面积分别增长7.23%和9.73%(图1C)；主根长分别增长9.38%和15.73%(图1D)；根粗分别增长13.45%和21.49%(图1E)；根体积分别增长5.21%和18.49%(图1F)。由此可得出，优化施肥可有效促进甜菜叶片和根系的生长，在OI处理下生长指数增长最为显著。

图1 施肥措施对甜菜苗期农艺性状的影响

2.2 施肥措施对甜菜苗期SPAD值和光合色素的影响

随着施肥处理的优化，SPAD值和光合色素呈上升趋势(图2)，较FP相比OP和OI甜菜苗期叶片的SPAD值提高了2.92%和5.85%；叶绿素a含量增加了26%和28.81%；叶绿素b含量增加了54.75%和63.40%；类胡萝卜素也增加了31.87%和87.81%。由此可知，优化施肥处理后均可提高光合色素的含量，当在OI处理下达到最大值。

图2 施肥措施对甜菜苗期SPAD值和光合色素影响

2.3 施肥措施对甜菜苗期生物量的影响

通过不同施肥方式的对比，优化施肥显都著增加了甜菜的地下部和地上部的生物量(图3)，与FP相比，OP和OI地上部生物量增加11.31%和17.81%，地下部生物量增加12.07%和16.84%。优化施肥OI较OP地上部生物量增加5.84%，地下部生物量增加4.26%，优化施肥处理后OI甜菜苗期地上部及地下部生物量达到最大值(图3)。

图3 施肥措施对甜菜生物量的影响

2.4 施肥措施对甜菜苗期养分吸收的影响

随施肥的优化，中量元素Ca和Mg呈增长的趋势(图4)，Ca地上部含量提高了10.06%和29.02%，地下部含量提高2.89%和4.16%(图4A)；Mg地上部含量提高了2.03%和9.47%，地下部含量提高4.30%和13.30%(图4B)。

微量元素Zn、Fe、Mn和Cu表现相同程度增长，Zn地上部含量提高了5.41%和20.13%，地下部含量提高4.01%和6.55%(图4C)；Fe地上部含量提高53.76%和69.31%，地下部含量提高5.20%和25.24%(图4D)；Mn地上部含量分别提高5.15%和13.29%，地下部含量提高8.57%和22.54%(图4E)；Cu地上部含量提高6.25%和21.88%，地下部含量提高16.42%和40.30%(图4F)。

图4 施肥措施对甜菜苗期养分吸收的影响

在优化施肥处理下甜菜幼苗地上部和地下部对矿质养分的吸收存在显著差异，地上部和地下部对矿质养分含量增加的趋势为：OI>OF>FP。

3 讨论

甜菜株高、叶面积指数、干物质积累量和根冠比是反映甜菜生长群体状况的重要指标[12,13]。研究表明有机肥替代部分化肥能显著促进韭菜生长、提高产量和改善品质促进土壤养分平衡[14]。本研究结果表明，在处理OF和OI甜菜的生长指标与FP相比达到显著差异水平(P<0.05)，优化施肥能有效增加甜菜幼苗株高、叶片面积和生物量。

叶绿素是植物光合作用过程中吸收光能的主要色素，SPAD值能从侧面体现叶绿素含量量[15]。相关研究表明，施用有机肥后小麦叶片叶绿素含量达最高，SPAD值为60.1，较CK提高了58%[16]。这与本试验研究结果相似，在甜菜苗期不同有机肥处理光合色素含量表现为OI>OF>FP，优化施肥明显提高SPAD值和叶绿素含量有利于增强甜菜光合作用。

有机肥既能为作物提供大量元素(氮、磷、钾)也能补充作物必需的微量元素(铜、锌、铁、锰等)，是作物生长发育与产量品质提高的物质基础[17]。甜菜是喜肥作物，苗期养分积累是甜菜产量形成的基础，对甜菜产量形成及糖分积累中起到重要作用。本试验中优化施肥促进了地上部和地下部对中微量元素含量的吸收，提高了甜菜苗期的生长速率。

4 结论

优化施肥措施均能促进甜菜苗期生长和养分吸收，其中有机无机配施处理的效果最佳，显著的提高了甜菜幼苗生长参数和光合性能，促进了幼苗期甜菜壮苗形成。该研究结果可为黑龙江地区甜菜生产提供科学施肥理论依据，但有机肥的适宜施用量和综合效应和长期施用有机肥累积效应及对土壤肥力的影响，在甜菜生长中还有待进一步研究。