铁锌配施对马铃薯植株性状和营养品质的影响

李丰先，罗 磊，李亚杰，姚彦红，董爱云，刘惠霞，牛彩萍，范 奕，张海杰，李德明*

（1.甘肃省定西市农业科学研究院，甘肃 定西 743000；2.甘肃省马铃薯工程技术研究中心，甘肃 定西 743000）

“隐性饥饿”中Fe、Zn等微量元素缺乏症，已成为困扰居民的首要营养不良问题[1,2]。Fe、Zn等微量元素不仅对人体健康发育有重要作用，而且会产生直接调控作用。若饮食中长期缺铁会引起人体尤其是婴幼儿和孕产妇缺铁性贫血，从而影响机体的免疫系统[3,4]。铁元素作为植物需求量较大的微量元素直接或间接地参与光合作用、呼吸作用、固氮作用、激素合成等重要的生命活动[5-9]。长期缺锌会导致人体出现失明、发育慢、智力低等症状[10]。作物缺锌，会出现叶片脉间失绿或白化症状，疏导组织发育受抑制，机械组织不发达[11,12]。

马铃薯作为全国第四大粮食作物，甘肃省定西市第二大粮食作物，营养齐全，被誉为人类的“第二面包”和“地下苹果”[13,14]。定西市作为全国乃至全世界马铃薯最佳适种区之一，种植历史悠久，自从马铃薯主粮化战略实施以来，种植面积逐年增加。相对其他地区而言，定西市具有无霜期短、昼夜温差大、降水集中在7和8月等特点，正好与马铃薯生长规律相吻合，为马铃薯的生长发育提供了有利条件[15-17]。

甘肃省西部种植区的土壤类型大多数为石灰性土壤，由于石灰性土壤中铁、锌等微量元素有效性低，生产的马铃薯铁和锌含量低，严重影响了马铃薯的品质和产量[18-20]。外源喷施锌和铁对提升作物品质和产量的研究较多[21-24]，但关于铁锌配施对提升马铃薯的营养品质及块茎中微量元素含量的报道较少。为此，本试验在智能日光温室采用马铃薯不同生育期喷施铁、铁锌配施和锌的方法，通过分析不同熟性马铃薯植株特性、品质和产量等指标，总结了提高不同熟性马铃薯营养品质和产量的喷施方式，最终提升马铃薯块茎中微量元素水平，改善居民的微量元素营养，为今后富铁和锌马铃薯的大面积推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为中晚熟品种‘定薯6号’和中早熟品种‘费乌瑞它’，‘定薯6号’由定西市农业科学研究院提供，‘费乌瑞它’由定西百泉马铃薯有限公司提供。

1.2 试验方法

试验在智能日光温室进行，用植物控根器（40 cm×70 cm）种植，每盆1株，每个处理10盆，3次重复。为了确定喷施铁锌的适宜浓度，用‘新大坪’‘定薯4号’‘青薯9号’‘陇薯10号’和‘冀张薯12号’5个品种为材料，分别采用0（CK）、0.1%、0.2%、0.3%、04%、0.5%溶液进行预试验。通过测定品质和产量，分析得到喷施0.2%FeSO4，品种间各生长指标的差异最明显，因此选为最佳浓度。分别在现蕾期、开花期和块茎膨大期3个生育时期对叶面喷施FeSO4（0.2%）、ZnSO4（0.2%）和FeSO4（0.2%）ZnSO4（0.2%）配施，以喷清水为对照，每个处理（10盆）喷施2 L（表1）。试验土壤为黑土+基质。其中，碱解氮241 mg/kg，有效磷12.2 mg/kg，速效钾148 mg/kg，有机质86.0 g/kg，全盐量0.13%，有效锌7.16 mg/kg，有效铁212 mg/kg，pH 6.44。

表1 试验处理Table 1 Experimental treatment

1.3 测定指标及方法

1.3.1 生育期

出苗期：50%的植株出苗的日期。

现蕾期：50%的植株现蕾的日期。

开花期：50%的植株开花的日期。

块茎膨大期：开花盛期的日期。

成熟期：50%的植株叶片变黄的日期[25]。

1.3.2 农艺性状

于盛花期用直尺测量株高，游标卡尺测量茎粗[25]。

1.3.3 叶绿素含量

用叶绿素测定仪（SPAD-502Plus）测定叶绿素含量。

1.3.4 单株结薯数和单株产量

收获时采用单株单收，分别计单株块茎数、产量，并计算商品薯率[25]。

1.3.5 品质

维生素C、淀粉、还原糖、粗蛋白、干物质含量分别采用荧光法、旋光法、直接滴定法、凯氏定氮法、直接干燥法测定[26-30]。

1.3.6 块茎铁、锌含量

块茎铁、锌含量采用火焰原子吸收光谱法测定[31,32]。

1.4 数据分析

试验数据用Excel 2003分析并作图，采用SPSS 20.0统计软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对马铃薯生育期的影响

在不同生育时期喷施铁锌延长了马铃薯生育期。‘定薯6号’的生育期延长了2～11 d，‘费乌瑞它’的生育期延长了2～10 d。中早熟品种‘费乌瑞它’和中晚熟品种‘定薯6号’均在开花期铁锌配施后，生育期延长的时间最长，分别延长了10和11 d（表2）。

表2 不同处理对马铃薯生育期的影响Table 2 Effects of different treatments on potato growth period

2.2 不同处理对马铃薯株高和茎粗的影响

铁锌单施或配施可促进马铃薯植株的生长，株高与对照相比，都有不同程度的增加。‘定薯6号’各处理的株高较对照增加了1.0%～5.1%，且在0.05水平上达显著水平（P＜0.05）。处理A1、A2与A3间有显著性差异（P＜0.05），B1、B2、B3处理间，C1、C2、C3处理间没有显著性差异（P＞0.05），但是与对照之间差异达到了显著性水平。‘费乌瑞它’在喷施铁锌后，整体与‘定薯6号’的变化趋势相似，株高与对照相比，增加了1.8%～5.6%（图1）。

图1 不同处理对马铃薯株高的影响Figure 1 Effect of different treatments on potato plant height

铁锌配施可增加马铃薯的茎粗，在开花期喷施铁锌，茎粗增加的最多，现蕾期喷施次之，块茎膨大期喷施铁锌对马铃薯的茎粗影响最小（图2）。

图2 不同处理对马铃薯茎粗的影响Figure 2 Effect of different treatments on potato stem diameter

2.3 不同处理对马铃薯营养品质的影响

‘定薯6号’维生素C含量在整个生育期各处理较CK显著增加（P＜0.05），在现蕾期喷施铁与铁、锌配施之间差异达到了显著性水平，与喷施锌处理间差异不显著；各处理维生素C含量在开花期达到了最高，处理间无显著性差异（P＞0.05）。现蕾期喷施铁和锌，淀粉含量各处理与对照间无显著性差异，与其他处理间的差异达到了显著性水平（P＜0.05）。在喷施铁锌后还原糖含量都有所下降，较对照下降了4.7%～13.3%，大多数处理间差异不显著（P＞0.05）。喷施铁锌后粗蛋白含量都有所增加，较对照增加了4.4%～17.2%，现蕾期、开花期和块茎膨大期喷施铁锌各处理间差异没有达到显著性水平（P＞0.05）。喷施铁锌后干物质含量都有所增加，但只有开花期喷施铁锌处理间有显著性差异。‘费乌瑞它’各品质指标间变化趋势与‘定薯6号’基本一致，但是增加或下降的幅度相对‘定薯6号’小（表3）。

表3 不同处理对马铃薯块茎营养品质的影响Table 3 Effects of different treatments on nutrient quality of potato tubers

2.4 不同处理对马铃薯产量的影响

在不同生育时期喷施铁锌，增加了马铃薯单株结薯数、产量和商品薯率。各处理对‘定薯6号’和‘费乌瑞它’的单株结薯数、产量和商品薯率影响差异显著（P＜0.05）。喷施铁锌后，‘定薯6号’单株产量与对照相比，增加了2.8%～16.0%，各处理与对照间有显著性差异（P＜0.05），在开花期铁锌配施和喷锌处理产量达到了最大，与其他处理间有显著性差异（P＜0.05）；在开花期与块茎膨大期喷施铁、锌，对马铃薯商品薯率的影响不显著，但与现蕾期喷施铁、锌对商品薯率的影响达到了显著水平（P＜0.05）。‘费乌瑞它’喷施铁、锌后与对照相比，对单株结薯数的影响不显著（P2A3、P2B1、P2B2、P2C2除外）；单株产量与对照相比，增加了3.4%～11.1%，各处理能够显著提高马铃薯的单株产量，与喷清水处理间差异显著；商品薯率处理间差异显著，且喷清水对照与喷施铁、锌处理间差异达到了显著性水平（表4）。

表4 不同处理对马铃薯产量的影响Table 4 Effects of different treatments on potato yield

2.5 不同处理对马铃薯块茎铁、锌含量的影响

在马铃薯不同生育期喷施铁显著的提高了马铃薯块茎中铁元素的含量（‘定薯6号’现蕾期除外），喷施锌显著的提高了块茎中锌元素的含量（‘费乌瑞它’现蕾期除外），铁锌配施既提高了铁元素含量也提高了锌元素含量（‘定薯6号’现蕾期铁含量除外，‘费乌瑞它’现蕾期锌含量除外）。中晚熟品种‘定薯6号’和中早熟品种‘费乌瑞它’的变化趋势基本一致，‘定薯6号’相对‘费乌瑞它’生育期较长，铁和锌含量增加的幅度也较大。‘定薯6号’喷施铁、锌块茎中铁含量较对照增加了1.8%～16.8%，锌含量增加了3.5%～22.8%，‘费乌瑞它’喷施铁、锌块茎中铁含量较对照增加了1.8%～16.2%，锌含量较对照增加了0.8%～19.5%（表5）。

表5 不同处理对马铃薯块茎铁锌含量的影响Table 5 Effects of different treatments on iron and zinc contents in potato tubers

3 讨论

铁和锌是植物在生长过程中需要的微量元素，铁是铁硫蛋白等酶的组成成分，在光合和呼吸2个代谢中起到氧化还原作用[33]，也是固氮酶的组成成分，具有固氮作用[4,5]。锌是已知59种酶的构成成分，在光合、呼吸、蛋白质合成、激素合成中起重要作用[34]。铁和锌不同程度的参与调控植物生长发育内源激素合成[5,35]。本研究结果表明喷施铁、锌、铁锌配施后，‘定薯6号’和‘费乌瑞它’的生育期延长，株高和茎粗增加，促进了作物的生长发育，延缓了马铃薯茎叶的衰老，增加了茎叶的干物质积累，最终增加了马铃薯产量。这与罗磊等[35]、代燕青等[36]研究结果一致。

中国石灰性土壤缺铁较严重，多种作物因缺铁造成产量、品质下降[18-20]。喷施不同种类的微肥，可提高马铃薯单株产量、增加株高，改善马铃薯营养品质和提高产量[37-40]。本研究结果表明，喷施铁、锌和铁锌配施后，既降低了还原糖含量，提高了维生素C、淀粉、粗蛋白和干物质含量，改善了马铃薯的营养品质，同时提高了马铃薯单株结薯数、单株产量和商品薯率，使马铃薯的营养价值和经济价值最大化。

为了提升作物营养元素水平，一般通过生物强化的方式来增加马铃薯块茎中铁锌含量[2]。本试验结果表明，不同生育时期喷施铁、锌均能提高马铃薯块茎中铁和锌的含量，铁锌配施相对于单独喷铁或锌，可以更好地促进铁锌吸收，二者之间有相互促进吸收的作用，这可能与锌、铁共用转运蛋白有关。