不同施肥时期对黑土豆产量和品质的影响

不同施肥时期对黑土豆产量和品质的影响

 

摘要：为探索不同施肥时期对黑土豆产量和品质的影响，以黑土豆新品种‘黑美人’为试验材料，采用田间试验，设置不施肥（CK）、苗期施肥（T1）、现蕾期施肥（T2）、花期施肥（T3）4种不同施肥处理，测定黑土豆农艺性状、产量和品质的数据指标。结果表明，不同施肥时期对黑土豆的农艺性状有显著影响，与CK处理相比，T1、T2和T3处理的株高均显著增加（P＜0.05），T1和T2处理的茎粗显著增加（P＜0.05），T1和T3处理的叶绿素含量显著增加（P＜0.05）；不同施肥时期对黑土豆的产量有显著影响，与CK处理相比，T1、T2和T3处理的单株产量均显著增加（P＜0.05），T1和T2处理的商品薯率显著增加（P＜0.05）；不同施肥时期对黑土豆的品质有显著影响，显著提高总糖、还原糖、全氮、全磷、全钾的含量。综上，不同施肥时期对黑土豆的产量和品质都有影响，其中，T2处理黑土豆的长势最好，产量最高；T1处理黑土豆的品质最好。

 

黑土豆（SolanumtuberosumL.）属茄科茄属的一年生草本植物，是一种具有药用、食用和保健性能的马铃薯稀有品种，被世界卫生组织（WHO）评选为“十大最佳蔬菜”[1]。黑土豆生长势好，生育期短，适应性强，结薯集中，薯形好，品质优，富含花青素，营养价值极高；研究表明，花青素具有良好的自由基清除能力和抗氧化活性[2]，具有预防疾病、美容养颜、保健益寿和维护人类健康的良好功效。黑土豆也因此满足了人们对健康食品的需求，市场前景广阔。近年来，在对黑土豆品种的诸多研究中，‘黑美人’品种综合表现较为优良[3]，且在我国栽培面积尚小，价格远高于普通土豆，具有良好的经济效益，较普通马铃薯市场前景更佳[4]。

 

当前，随着技术的不断革新和政府的大力支持，马铃薯在获得市场和消费者喜爱的同时，产量也随之提高。据联合国粮食及农业组织（FAO）2017年的数据显示，中国已成为全球最大规模的马铃薯产区，面积和产量分别占世界的29.88%和25.56%[5]。截至2022年，中国的马铃薯耕种区域大约有572万hm2，总产量达到了9563万t[6]。甘孜藏族自治州（甘孜州）坐落在中国西部的四川境内，处于横断山区的核心部位，地理位置为东经97°22′~102°29′、北纬27°58′~34°，为高原型季风性气候，甘孜州地域辽阔，目前有约9.10万hm2的可耕作土地，约占总面积的0.7%[7]。四川省甘孜州气候、土壤类型复杂多样，适宜多种农作物生长，尤其是气候冷凉、土壤质地疏松、光热资源丰富、环境无污染等，特别适宜马铃薯的生长，大力推动甘孜州的马铃薯产业发展，对于提高当地农民收入、生活水平以及维护地区稳定有着重要的作用[8]。

 

施肥技术对马铃薯的产量和品质有很大影响，因此，对马铃薯的施肥技术的研究极为重要。近年来关于马铃薯施肥技术的研究报道很多，大多是研究氮磷钾的不同施肥量、氮磷钾的施肥比例、肥料的不同种类对马铃薯产量和品质的影响，对分期施肥的研究相对较少。王翠丽等[9]研究表明，不同施肥时期对辣椒光合特性和果实品质有影响。王富荣等[10]研究表明，不同施肥时期对小麦节间长度有影响。王正峰等[11]研究表明，玉米不同施肥时期对产量有影响。本研究探索不同施肥时期对黑土豆产量和品质的影响大小，以期为甘孜州黑土豆施肥技术提供一定的理论依据。

 

1材料与方法

 

1.1试验地点及材料

 

2023年3月12日，在四川省甘孜州康定市姑咱镇黑日村（E102°18′，N30°11′，海拔1371m）进行本试验，气候类型为大渡河干旱河谷气候[12]，以马铃薯品种‘黑美人’为试验材料（四川农业大学提供），试验期间平均气温为21.96℃，平均土温为21.46℃。试验采用田间试验，土壤肥力水平：土壤pH值8.23，速效氮148.01mg/kg，速效磷28.60mg/kg，速效钾215.86mg/kg。

 

1.2试验设计

 

采用单因素随机区组设计，共设4个处理：CK为不施肥，T1为苗期施肥，T2为现蕾期施肥，T3为花期施肥。氮磷钾的施用量参考甘孜州当地施肥量[13]，T1、T2和T3处理分别施入尿素7.39g/株、过磷酸钙21.25g/株、硫酸钾6.54g/株，CK不施肥，一次性施肥，施肥总量、施肥配方和施肥比例一致。每个处理8株，重复3次，每小区面积5.4m2，每个小区间隔60cm，每小区播种2行，垄高25cm，行距45cm，株距25cm，每行12株，周边设置保护行，定时定量浇水、除草、预防病害等。供试肥料：尿素（含N46.00%）、过磷酸钙（含P2O516.00%）、硫酸钾（含K2O52.00%）。

 

1.3测定项目及方法

 

1.3.1农艺性状的测定。株高（cm）：待齐苗后用卷尺测量植株地上部位主茎的最低位置到最高点的距离，每隔7d测1次，待株高不再变化停止测量；茎粗（mm）：待齐苗后用游标卡尺测量主茎的最低部位，每株从2个方向进行测量，求平均值，每隔7d测1次，待茎粗不再变化停止测量；分枝数（个）：主茎叶片腋芽生长达10cm以上的侧枝数；收获时测叶绿素含量（ug/g）：使用叶绿素测定仪（TYS-B）测定黑土豆叶片相对叶绿素含量，每株测定3片叶片，计算其平均值。

 

1.3.2产量的测定。单株产量（g）：收获后，对单株黑土豆块茎重量直接进行测定；商品薯率（%）=商品薯重/鲜薯总重×100。

 

1.3.3品质指标的测定。还原糖、总糖和淀粉百分含量用DNS法测定；花青素含量用紫外分光光度法测定。

 

1.4统计分析

 

采用MicrosoftExcel2021软件、SPSS25.0软件进行数据分析，利用Origin2021软件绘图。

 

2结果与分析

 

2.1不同施肥时期对黑土豆农艺性状的影响

 

由表1可知，在T1、T2和T3处理下，黑土豆的株高、茎粗、分枝数、叶绿素含量均高于CK处理。其中T2处理的株高最高，显著高于其他处理；T2处理茎粗最粗，与T1差异不显著，显著高于CK处理；3个处理的分枝数和CK处理无显著差异；叶绿素以T1最高，显著高于CK、T2处理；CK处理的单株产量和商品薯率最低，显著低于其他处理；以T2的单株产量最高，比CK高57.69%，其次为T3、T1，分别高18.36%、17.37%。T2的商品薯率最高，显著高于CK、T3处理。综上，T2处理对黑土豆的增产效果最好。

 

2.2不同施肥时期对株高和茎粗的影响

 

由图1可知，不同施肥时期对黑土豆整个生育期株高影响不同。T1、T2、T3、CK处理黑土豆株高都有逐渐递增的趋势，其趋势由快到慢，在现蕾期阶段增长趋势最大，其中T2处理的株高在发育期最高，T1、T3处理的株高在生育期相接近，CK处理的株高在生育期是最低的。T1、T2、T3处理较CK处理下株高分别提高9.86%、22.50%、16.23%。

 

不同施肥时期对黑土豆整个生育期茎粗影响不同。T1、T2、T3、CK处理黑土豆茎粗的变化趋势均呈逐渐增加，到成熟期黑土豆的茎粗增长缓慢或者停止。其中T2处理黑土豆的茎粗在生育期最大。T1、T2、T3处理较CK处理茎粗分别提高16.19%、21.24%、12.82%。

 

2.3不同施肥时期对黑土豆品质的影响

 

由图2可知，在T1、T2和T3处理下，黑土豆块茎的总糖、还原糖、淀粉和花青素含量均高于CK处理。由图2（A）可知，不同处理间还原糖百分含量CK处理显著低于T1、T2和T3处理，T3处理显著低于T1处理；T2处理与T1、T3处理无显著性差异。其中T1处理还原糖百分含量最高，为1.33%；CK处理还原糖百分含量最低，为1.07%。

 

由图2（B）可知，不同处理间总糖百分含量CK处理显著低于T1、T2和T3处理，T2处理显著低于T3处理；T1处理与T2、T3处理无显著性差异。其中T3处理总糖百分含量最高，为4.82%，CK处理总糖百分含量最低，为4.29%。

 

由图2（C）可知，不同处理间淀粉百分含量CK处理显著低于T1、T2处理，与T3处理无显著性差异；T3处理显著低于T1处理，与T2处理无显著性差异。其中T1处理淀粉百分含量最高，为7.63%，CK处理淀粉百分含量最低，为6.85%。

 

由图2（D）可知，不同处理间花青素含量均无显著差异。其中T2处理花青素含量最高，为0.22mg/g。

 

2.4不同施肥时期对黑土豆全氮、全磷和全钾的影响

 

由图3可知，不同施肥时期，T1处理黑土豆块茎全氮含量明显高于CK处理，与其他2个处理则无显著性差异；T1处理黑土豆块茎全钾含量明显高于T3处理和CK处理，而与T2处理无显著性差异，且T3处理与CK处理也无显著性差异；T1、T2、T3处理黑土豆块茎全磷含量均高于CK处理，T1处理黑土豆块茎全磷含量明显高于T3处理，而与T2处理无显著性差异。在苗期、现蕾期施肥，黑土豆块茎全氮、全磷、全钾含量均提高，此外，在花期施肥，黑土豆块茎全氮、全磷含量均提高，而全钾含量与CK处理相比无明显差异。

 

2.5黑土豆农艺性状、产量和品质的相关性分析

 

由图4可知，黑土豆单株产量与株高、茎粗呈显著正相关；此外，茎粗、单株产量与全氮含量呈显著正相关，全磷含量与淀粉呈显著正相关；全钾含量与商品薯率、全磷含量呈显著正相关；花青素含量与分枝数呈显著负相关。

 

3结论与讨论

 

3.1不同施肥时期对黑土豆株高和茎粗的影响

 

马铃薯的株高和茎粗是衡量其长势的重要形态指标[14]。陈喜鹏等[15]的研究表明，马铃薯株高越高，茎粗越粗，马铃薯单株产量越高。适当增加氮、磷、钾能够促进马铃薯的株高和茎粗生长[16]。本试验中，不同施肥处理显著提高黑土豆株高和茎粗，这主要是由于施肥有利于黑土豆的生长发育，氮能够促进茎部细胞分裂和伸长，磷能够参与ATP、核酸和磷脂等物质的合成，钾能够维持细胞内物质正常代谢、增强酶活性；此外，施肥还可以促进黑土豆叶片中叶绿素合成，增强光合作用，从而促进黑土豆生长。在现蕾期施肥时，黑土豆株高最高、茎粗最大。

 

3.2不同施肥时期对黑土豆单株产量和商品薯率的影响

 

施肥能明显提高马铃薯单株产量和商品薯率[17]，施肥时期是影响马铃薯产量的重要因素之一[18]，本研究表明，不同施肥处理显著提高黑土豆单株产量和商品薯率，适量施用钾肥可以促进马铃薯的营养生长，提高生物产量和分配率，促进地下块茎膨大，从而提高经济产量和商品薯率。在现蕾期施肥时，单株产量和商品薯率最高。

 

3.3不同施肥时期对黑土豆还原糖、总糖和淀粉含量的影响

 

块茎品质是马铃薯生产中一项重要的经济指标，对马铃薯进行分期施肥能改善部分营养品质[19]。郑若良[20]的研究表明，不同氮钾施肥处理对马铃薯还原糖、总糖和淀粉含量有影响。郑顺林等[21]研究指出，不同的营养供给会影响还原糖和淀粉的含量。本试验中，不同施肥处理显著提高黑土豆中还原糖、总糖和淀粉含量，这是因为施用氮磷钾肥在碳水化合物代谢、细胞活动、呼吸作用以及渗透调控方面发挥着重要作用。施肥有助于碳水化合物的合成和运输，并调节物质合成过程中源和库的关系。在苗期施肥，提高品质效果最好。

 

3.4黑土豆块茎中全氮、全磷和全钾含量

 

马铃薯的主要贮藏库是块茎，块茎内氮素、磷素、钾素在马铃薯生长发育过程中分别起着极其重要的作用。氮能通过对茎叶生长的影响，促进各种养分积累，从而影响马铃薯的产量[22]，磷有助于提高马铃薯块茎的干物质含量及产量，从而提高马铃薯淀粉的含量[23]。钾可使植株健壮，茎部结实，叶片变厚，衰老减缓，并增强对寒冷和病害的抵抗能力，能显著提高商品薯率[24]，本研究结果表明，不同施肥处理显著提高全氮、全磷、全钾含量，适当增加氮、磷、钾肥施用量能够明显改善黑土豆的生长发育，提高块茎产量和品质。

 

综上，不同施肥时期显著提高黑土豆形态指标、产量及品质，在现蕾期施肥黑土豆长势较好、产量最高，在苗期施肥黑土豆品质较好。

 

本试验是从黑土豆的农艺性状和生理特性等田间指标进行探讨研究，但深层次的植株地上部生长与地下部块茎发育的相关机制、植株各部分养分分配规律还需要开展进一步的研究。