减施叶面肥对山药产量品质及生理特征的影响

陈香伊，寇天乐，丛孟菲，胡 洋，孙 霞,2，贾宏涛,2

(1.新疆农业大学 资源与环境学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆土壤与植物生态过程重点实验室，新疆 乌鲁木齐830052)

随着农产品需求量的增加，肥料不合理施用等现象日益增多[1]。施肥不合理不仅会造成生产成本增加、作物产量、品质等降低，还会造成资源浪费与环境污染，是我国农业发展的瓶颈之一[2-6]。有研究表明，不合理施肥也会对作物的产量和品质产生不利影响[7]。近年来，叶面肥已经普遍应用于田间管理当中，而与根部施肥相比，叶面肥具有疏松土壤、养分吸收快、肥效好等特点[8-10]。其次，叶面肥还具有养分利用率高、肥料用量少、对环境污染小、施用方法简单等优点[11-14]。施用叶面肥能够给作物后期生长提供必要的营养，起到提高产量和品质的作用，效果较为明显[15]。喷施磷酸二氢钾具有显著增产以及提高品质等作用[16-17]，对化肥进行减量并增施磷酸二氢钾叶面肥使山核桃的产量和品质均有提高[18]，喷施磷酸二氢钾也可以显著提高芒果实品质[19]。还有研究表明，喷施磷酸二氢钾可以提高番茄叶片的光合作用和叶绿素含量[20]。在小麦的全生育期喷施磷酸二氢钾可以提高其产量[21]，适当喷施磷酸二氢钾还可以增强光合作用从而帮助山药根茎的生长[22]。但是，当喷施叶面肥过量，植物的生长发育也会受到抑制，造成产量降低等问题。如喷施过量磷酸二氢钾会抑制马铃薯的产量[23]，喷施磷酸二氢钾浓度过高会对草莓叶片造成伤害[24]。综上所述，虽然叶面肥已经逐渐成为农业生产中重要的施肥措施[25]。但是，不合理使用叶面肥也会导致资源浪费和减产。

山药为薯蓣科薯蓣属（DioscoreaoppositifoliaL.）作物，是一年生或多年生缠绕性藤本植物[26]。它的块茎富含多糖、维生素、氨基酸、矿物质以及具生物活性的营养元素。随着市场需求量的剧增，在20世纪90年代后期山药的集中种植面积迅速扩充至5万hm2，并且每年仍有增长，是重要的农业经济作物[27-28]。但是，山药种植存在肥料资源浪费较为严重等诸多问题[29]。在我国的西北地区山药种植总体以传统栽培为主，一些山药主要栽培区在肥料使用上已经出现过量问题，进一步导致了山药品质和产量出现下降问题[30]。目前的研究主要集中在化肥施用对山药产量和品质的影响，如合理的氮磷钾配比能够增加山药产量，而过量会导致山药产量和品质下降[31]。但是，叶面喷施叶面肥对山药产量和生理特征的影响未见研究。因此，研究我国西北地区叶面肥的减施量对作物的增产、增效和可持续发展尤为重要。本研究选择新疆山药主要种植基地五家渠为研究区域，选择当地主栽山药品种‘日本白’为研究对象，布设田间试验。研究区位于新疆五家渠市（87°17” 42″~87°43” 15″E，43°59” 25″~44°39” 00″N），地处博格达峰北麓、准噶尔盆地南缘，与乌鲁木齐市、昌吉市相连[32]，属于温带大陆性气候，年均气温为6～7℃，最高气温40～42℃，无霜期158 d，日照2 800～3 000 h，日照率为60%～70%，年平均降水量约为190 mm，年蒸发量约为2 000 mm[33]。以常规喷施叶面肥磷酸二氢钾作为对照，在原有滴灌施肥基础上分别减量喷施，监测在不同叶面肥喷施量下，山药产量品质和生理特征的变化，以此来确定山药的最佳磷酸二氢钾喷施量，可为新疆山药种植过程中的喷施叶面肥管理，节本增效等方面提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验设计

2021年，在五家渠市共青团农场四连山药种植区进行田间试验。通过前期调研确定山药磷酸氢二钾常规喷施量（0.18 g·m-2），选择采用随机区组设计的方法，在原有施肥基础上（每亩施用2 000 kg农家肥、90 kg复合肥），在山药甩蔓发棵期，以常规大田山药的喷施量（喷施磷酸二氢钾0.18 g·m-2）为对照CK、设置K2（喷施0.12 g·m-2）、K1（喷施0.06 g·m-2）、K0（不喷施）共4个处理。每个处理布设3个小区，共12个小区（每小区面积24 m2）。

1.2 样品采集

在收获期，采用5点取样法来采集各小区内0~20 cm的表层土样。带回实验室将土壤样品平铺于白纸上阴干，过1 mm筛测定土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾，过0.25mm筛测定土壤有机碳含量。在收获期前，使用光合仪（CRIAS-2，美国PP-systems）测定山药的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙CO2浓度[34]。在收获期时，采集整株山药36株，带回实验室洗净，晾干水分后称山药鲜质量，烘干后研磨测其丙二醛、可溶性蛋白，以及氮、磷和钾的含量。以上指标可直接或间接反映出山药的产量品质以及生理特性[35]。

1.3 测定方法

土壤pH以水土比2.5∶1浸提后使用pH仪（Mettler Toledo FE28-Standard）测定，土壤全氮使用凯氏定氮法测定，全磷采用钼锑抗比色法测定，土壤碱解氮采用碱解扩散法测定，土壤有效磷含量使用分光光度计（Shimadzu UV-1780）进行比色测定，土壤速效钾和全钾使用火焰光度计（上海精科6400A）测定[36-37]。

山药氮、磷、钾含量使用H2SO4-H2O2消解，分别使用奈氏比色法、钼酸铵比色法、火焰光度法测定；SPAD值使用SPAD-502测定；叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙CO2浓度使用光合仪（PPsystem CRIAS-2）测定；叶片丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定；可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250比色法测定[38-39]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2010对数据进行统计整理、SPSS 26.0对数据进行单因素方差分析，使用Origin 2018对土壤基础化学性质、山药品质进行柱状图的绘制。

2 结果与分析

2.1 减施叶面肥对土壤理化性质的影响

从表1可以看出，随着叶面肥喷施量的减少，土壤田间持水量、饱和持水量、容重、有效磷逐渐降低，土壤含水率、速效钾逐渐增加，土壤有机质含量先增加后降低，但均未达到显著水平。

表1 不同喷施量对土壤理化性质的影响

2.2 减施叶面肥对山药产量和养分的影响

由图1可知，随着叶面肥减施量的增加，K2、K1处理对山药的产量没有显著影响，但不喷施叶面肥的K0处理使山药的产量显著降低了10.80%。

图1 减施叶面肥对山药产量的影响

由图2可知，随着叶面肥减施量的增加，对山药的氮、磷、钾无显著影响。其中，山药氮含量在1.50~1.57 g·kg-1之间，山药磷含量在0.50~0.53 g·kg-1之间，山药钾含量在15.23~15.63 g·kg-1之间。

图2 减施叶面肥对山药养分含量的影响

2.3 减施叶面肥对山药品质的影响

由图3可知，随着叶面肥减施量的增加，SPAD值先增加后降低，可溶性蛋白含量先增加后降低，丙二醛含量先降低后增加。减施叶面肥对SPAD值无显著影响。与CK相比，K2和K1处理对山药的可溶性蛋白含量无显著影响，但K0处理显著降低了山药的可溶性蛋白含量，降低了7.50%。与CK相比，K2、K1处理对山药丙二醛含量无显著影响，但是K2处理丙二醛的含量降低了7.69%，喷施浓度为0.06g·m-2(K1)降低了1.65%，而K0处理丙二醛的含量增加了9.89%。

图3 减施叶面肥对山药品质的影响

2.4 减施叶面肥对山药生理特征的影响

由图4可知，减施叶面肥对山药叶片气孔导度和胞间CO2浓度无显著影响。K2处理对净光合速率和蒸腾速率无显著影响；而K1和K0处理使光合速率显著降低分别降低了8.30%、8.51%；K1和K0处理使蒸腾速率显著降低，分别降低了12.14%、12.40%。

图4 减施叶面肥对山药光合生理特征的的影响

3 讨论与结论

在山药生长发育过程中，磷肥和钾肥是其所需的重要元素，钾肥可以促进作物体内酶的活化并增强其光合效率[40]，磷肥可以促进蛋白质的合成[41]，而磷酸二氢钾既能有效地提供磷肥的同时又提供了大量的钾肥[42]。磷酸二氢钾养分含量高、易被作物吸收利用，适合在多种作物上施用[43]。但是不同种类的作物对所需要的磷酸二氢钾的喷施量不同，喷施过多反而会灼伤作物的叶片，导致叶片发黄、干枯等[44-45]。因此，研究减施叶面肥对山药产量和生理特征的影响，找到最适宜的喷施浓度对山药产量品质和减少肥料浪费等方面尤为重要。

3.1 减施叶面肥对山药产量的影响

石永春等[46]研究发现叶，面喷施磷酸二氢钾可以提高烟草叶片产量。喷施叶面肥可以为植株的生长提供养分，经叶面肥喷洒的山药产量可明显提升[47]，喷施0.075 g·m-2磷酸二氢钾可以显著提高猕猴桃的产量和品质[48]，喷施磷酸二氢钾可以使水稻增产2.73%[49]。本研究结果与此一致，不喷施叶面肥使山药产量显著降低10.8%。本研究结果还发现，与喷施浓度为0.18 g·m-2的叶面肥相比，喷施浓度为0.12 g·m-2的磷酸二氢钾对山药产量无显著影响，因此可降低浓度至0.12 g·m-2进行喷施，这与前人研究结果一致。例如，赵海蓓等[50]研究发现，结合生产成本问题在适宜时期对玉米喷施化肥浓度0.17 g·m-2的处理优于喷施浓度0.34 g·m-2。因此，笔者认为可以通过降低喷施叶面肥浓度至0.12 g·m-2来维持山药的产量。

3.2 减施叶面肥对山药生理特征的影响

大量研究表明，磷酸二氢钾能显著提高作物的生理特征[51]，叶面肥可以提高玉米的叶绿素含量和光合速率[52]，但是不同喷施量对山药生理特征的影响是存在差异的。本研究发现，喷施0.12 g·m-2浓度的叶面肥对净光合速率和蒸腾速率没有显著影响，但喷施0.06 g·m-2浓度的叶面肥和不喷施叶面肥显著降低了净光合速率和蒸腾速率。有研究发现，磷酸二氢钾的浓度由0.6%减少至0.5%可以使甘薯的SPAD值增加，从而提高植株光合性能[53]。还有研究表明，喷施化肥可以延缓叶片衰老期叶绿素和可溶性蛋白含量的下降速度[54]，SPAD值能够间接反映山药叶片叶绿素的含量，本研究发现减施叶面肥对SPAD值无显著影响，但喷施0.12g·m-2浓度叶面肥使SPAD值增加了12.92%，而不喷施显著降低了可溶性蛋白含量，显著增加了丙二醛含量。因此，笔者认为可以通过降低喷施叶面肥浓度至0.12g·m-2来维持山药的生理特征。

叶面肥已经广泛应用于田间管理当中，未来也将是开发与应用过程中的研究热点。因此，在山药的产量和生理特征满足需求的条件下，适当降低叶面肥喷施浓度可以减少肥料的浪费，综合考虑喷施浓度为0.12 g·m-2效果最佳，可为新疆北疆山药种植过程中的喷施叶面肥管理，节本增效等方面提供数据支持。

3.3 结论

（1）与叶面肥常规喷施量0.18 g·m-2相比，减施和不喷施叶面肥对土壤特性和山药养分含量无显著性影响，且喷施0.06～0.12 g·m-2叶面肥对山药的产量也无显著影响，但喷施浓度0.12 g·m-2的叶面肥使产量有所提高，不喷施会显著降低产量。

（2）喷施0.06～0.12 g·m-2叶面肥对山药可溶性蛋白和丙二醛含量无显著影响，喷施0.12 g·m-2的叶面肥提高了山药的可溶性蛋白含量、降低了山药的丙二醛含量。但不喷施显著降低了可溶性蛋白含量，显著增加了丙二醛含量。

（3）减施和不喷施叶面肥对山药叶片SPAD值无显著影响，喷施0.06～0.18 g·m-2叶面肥对山药叶片气孔导度和胞间CO2浓度无显著影响。喷施0.12 g·m-2的叶面肥对净光合速率和蒸腾速率无显著影响，但喷施浓度为0.12 g·m-2的处理提高了净光合速率，喷施0.06 g·m-2叶面肥和不喷施显著降低了净光合速率和蒸腾速率。

（4）综合考虑，喷施浓度为0.12 g·m-2的叶面肥效果最佳。