楊青青　譚施北　習(xí)嘉民　習(xí)金根　李樂　汪涵　張靜　易克賢

摘 要 采用盆栽試驗，設(shè)置了不同梯度的麻渣配施化學(xué)鉀肥處理，并測定了劍麻的生長指標和葉綠素熒光參數(shù)。結(jié)果顯示：與不施用鉀肥處理（NP）相比，施用化學(xué)鉀（NP+K）和麻渣（NP+ST）2處理對劍麻葉片寬度、單葉生物量、增葉數(shù)、總?cè)~片生物量有顯著的影響。施用麻渣處理（NP+ST）和施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K）對劍麻生長指標沒有顯著差異。麻渣的某些養(yǎng)分元素對提高劍麻葉片的葉綠素含量有顯著效果。施麻渣配施1/2化學(xué)鉀肥處理（NP+ST+1/2K）具有最大的光能轉(zhuǎn)化效率和最強的耐受性，顯著提高了劍麻的生物量；在當前鉀肥推薦用量[100 g/（株·年）]下，施用麻渣可以節(jié)省一半的化學(xué)鉀肥用量[50 g/（株·年）]。麻渣配施1/2化學(xué)鉀肥處理（NP+ST+1/2K）對劍麻具有最大的光能轉(zhuǎn)化效率和最佳的生長效果。建議在劍麻大田生產(chǎn)中，施足麻渣有機肥，配施化學(xué)鉀肥推薦用量的50%，即50 g/（株·年）。

關(guān)鍵詞 劍麻；麻渣；鉀肥；葉綠素熒光特性

中圖分類號 S668.3 文獻標識碼 A

Abstract The purpose of this study is to find the K chemical fertilizer project under the background of straw residue； In this study， sisal growth index and chlorophyll fluorescence parameters were determined by setting different gradient residue fertilizer chemical potassium fertilizer； The result showed that the application of residue processing（NP+ST）and the application of chemical fertilizer treatment（NP+K）of sisal growth index had no significant difference. Some nutrient elements dregs had significant effects on the chlorophyll content of sisal leaves. The application of fertilizer residue 1/2 potassium fertilizer treatment（NP+ST+1/2K）with tolerance to the biggest and strongest light energy conversion efficiency， significantly increased the biomass of sisal. The application of potassium fertilizer residue could save half of the amount of the recommended dosage. Sisal residue could replace chemical fertilizer to a certain extent， but an appropriate chemical fertilizer is need. Sisal residue and 1/2chemical potassium mixed treatment（NP+ST+1/2K）had the largest light energy conversion efficiency and the best growth effect. It is suggested that enough sisal residue added with 50 g of chemical potassium fertilizer per plant be beneficial to the production of sisal.

Key words Sisal； residue； potassium； chlorophyll fluorescence characteristics

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.06.004

劍麻（Agave sisalana）是重要的纖維作物，其纖維供制海上艦船繩纜、帆布、繩索等；植株含甾體皂苷元，又是制藥工業(yè)的重要原料。2014年，中國劍麻種植面積29 940 hm2，居世界第五位[1]。劍麻葉片被抽取纖維之后產(chǎn)生了大量麻渣，將麻渣科學(xué)、及時地還田，既可避免資源浪費和環(huán)境污染，還可補充土壤被已收割葉片所帶走的各種營養(yǎng)元素。Yu等[2]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈還田之后，鉀元素可以快速釋放，是一種重要的速效性鉀元素資源，可與傳統(tǒng)鉀肥起到相同作用；BAI等[3]研究了秸稈還田對小麥-玉米輪作產(chǎn)量和鉀素響應(yīng)的影響，結(jié)果顯示，在整個小麥-玉米輪作體系中，對秸稈鉀元素的吸收效率高于化學(xué)鉀肥；解文艷等[4]在春玉米為主的山西省進行定位試驗，認為以秸稈過腹還田最有利于鉀素的收支平衡，減輕作物對土壤鉀素的消耗，緩解土壤鉀素肥力下降程度，進而維持土壤鉀素肥力的穩(wěn)定；譚德水等[5]在華北平原的河北潮土和山西褐土上進行連續(xù)13 a的施鉀和秸稈還田試驗，證明小麥秸稈還田是一個有效的補鉀措施；吳永和[6]測定了新鮮麻渣的營養(yǎng)元素含量，結(jié)果顯示含有1.5%氮、0.39%磷、2.88%鉀，認為麻渣是重要的有機肥，并建議還田。以上研究證明了麻渣還田可以補充土壤的鉀元素，但是關(guān)于麻渣還田背景下如何配施化學(xué)鉀肥的問題還需要進一步的研究。鑒于此，本研究設(shè)置了不同梯度的麻渣配施化學(xué)鉀肥處理，并測定了劍麻的生長指標和葉綠素熒光參數(shù)，以期解決在麻渣還田背景下如何配施化學(xué)鉀肥的問題，為劍麻的大田生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 植物材料與處理

劍麻品種為‘H.11648。為了提供盡可能均勻的材料，通過從劍麻大田選擇無病區(qū)且生長好的優(yōu)株，即生產(chǎn)周期在13 a以上、收獲麻片600片以上的開花植株，采集優(yōu)株的健壯株芽，再對株芽密植、疏植、鉆心、促發(fā)腋芽，采收其腋芽，腋芽疏植培育等技術(shù)繁育出大田生產(chǎn)用苗。挑選200株重量為（350±5）g的小苗，剪去根部，晾曬2 d，分別種植在塑料盆（口徑23 cm，高15 cm），土壤重量為4 kg，供試土壤養(yǎng)分含量為：有機質(zhì)9.20 g/kg、pH4.7、堿解氮24.77 mg/kg、速效磷11.18 mg/kg、速效鉀42.04 mg/kg。保持最佳的水分和植物保護，直到它們達到7葉階段。從200株選擇54株高度和形狀均一的劍麻用于實驗。

試驗設(shè)6個處理：不施鉀（NP）、施全量化學(xué)鉀肥（NP+K）、施全量麻渣（NP+ST）、施麻渣配施1/4化學(xué)鉀肥（NP+ST+1/4K）、施麻渣配施1/2化學(xué)鉀肥（NP+ST+1/2K）、施麻渣配施全量化學(xué)鉀肥（NP+ST+K），每處理9次重復(fù)（共54盆）。氮肥磷肥鉀肥的施用量參考中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準劍麻栽培技術(shù)規(guī)程（NY/T222-2004），新鮮麻渣施用量為3.47 kg/株，與土混合，麻渣的養(yǎng)分含量為堿解氮15 g/kg、速效磷3.9 g/kg、速效鉀28.8 g/kg。施用氮肥（N）100 g/株，過磷酸鈣（以P2O5計）100 g/株，鉀肥施用量如表1。以上肥料一次性施入。

1.2 測定指標及方法

1.2.1 劍麻生長指標 1 a后記錄增葉數(shù)、葉片長度、葉片寬度（測量位置為葉片中間部位）、葉片生物量。

1.2.2 葉綠素含量 每個處理選3株劍麻，每株劍麻取3片完全展開葉的中間部位，混合研磨后，采用80%丙酮提取液方法測定葉綠素含量。

1.2.3 葉綠素熒光特性 使用便攜式調(diào)制葉綠素熒光儀（PAM-2500，Walz，Germany）測定劍麻葉片的熒光特性，測定前先將葉片暗適應(yīng)20 min，測定以下指標：（1）相對熒光產(chǎn)量：初始熒光產(chǎn)量Fo、最大熒光產(chǎn)量Fm；（2）熒光淬滅系數(shù)：最大量子產(chǎn)量Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm，詳細的理論及公式見Kitajima and Butler[7]、非光化學(xué)淬滅量子產(chǎn)量Y（NO）=1/（NPQ+1+qL*（Fm/Fo-1）），詳細的理論及公式見于Kramer等[8]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS軟件22.0版本進行單因素方差分析（One-way ANOVA），對有顯著差異的處理用Duncan的方法進行多重比較。所有的圖表都在WPS表格軟件里生成。

2 結(jié)果與分析

2.1 對劍麻生長的影響

不施用鉀肥處理（NP）對劍麻生長的效果最差，施用化學(xué)鉀或麻渣對劍麻葉片長度沒有顯著的影響，對葉片寬度、單葉生物量、增葉數(shù)、總?cè)~片生物量有顯著的影響（表2）。施用麻渣處理（NP+ST）和施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K）對劍麻生長指標沒有顯著差異，說明麻渣在一定程度上可以代替化學(xué)鉀肥。麻渣配施鉀肥處理（NP+ST+1/4K、NP+ST+1/2K、NP+ST+K）對劍麻生長的效果優(yōu)于單獨施用麻渣處理（NP+ST）或施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K），其中，麻渣配施1/2化學(xué)鉀肥處理（NP+ST+1/2K）對劍麻生產(chǎn)總?cè)~片生物量是最佳的。總的來說，麻渣在一定程度上可以代替化學(xué)鉀肥，仍需配施適量化學(xué)鉀肥才對劍麻的生長最有利。

2.2 對劍麻葉綠素的影響

葉綠素是植物重要的光合色素，指示著植物的光合和生長能力。高等植物的葉綠素含有a、b 2種，本研究分別測定了不同處理的劍麻葉片葉綠素a和b的含量。結(jié)果顯示（圖1），不同處理間的劍麻葉片葉綠素a、b含量差異顯著，葉綠素a和b含量的差異規(guī)律一致：（NP+ST+K）>（NP+ST）>（NP+ST+1/2K）>（NP+ST+1/4K）>（NP）>（NP+K）。施用麻渣的4個處理（NP+ST、NP+ST+1/4K、NP+ST+1/2K、NP+ST+K）顯著高于不施用麻渣的2個處理（NP、NP+K），說明麻渣的某些養(yǎng)分元素對提高劍麻葉片的葉綠素含量有顯著效果，但目前還不能明確具體是哪個元素起關(guān)鍵作用。施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K）的葉綠素含量與不施鉀肥處理（NP）差異不明顯，甚至觀測值還略低，由此可以推測，鉀元素并不對劍麻葉片葉綠素的合成起關(guān)鍵作用。

2.3 對劍麻葉綠素熒光特性的影響

最大量子產(chǎn)量（Fv/Fm）表示的是PSⅡ?qū)⑽盏墓饽苻D(zhuǎn)化成化學(xué)能的效率，非光化學(xué)淬滅量子產(chǎn)量（Y（NO））是指PSⅡ處非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量。不同處理間的Fv/Fm、Y（NO）差異顯著，不同處理間的最大熒光產(chǎn)量（Fm）差異不顯著（圖2）。施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K）的Fv/Fm顯著高于不施鉀肥處理（NP），施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K）的Y（NO）顯著低于不施鉀肥處理（NP），說明鉀肥顯著提高了劍麻葉片將吸收的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的效率，提高了劍麻葉片對強光的耐受性。施用麻渣處理（NP+ST）的Fv/Fm略低于施用化學(xué)鉀肥處理（NP+K），但差異不顯著，說明施用麻渣代替化學(xué)鉀肥顯著提對劍麻葉片的光能轉(zhuǎn)化效率和對強光的耐受性沒有太大的影響。在4個麻渣配施化學(xué)鉀肥的處理（NP+ST、NP+ST+1/4K、NP+ST+1/2K、NP+ST+K）中，施麻渣配施1/2化學(xué)鉀肥處理（NP+ST+1/2K）具有最大的光能轉(zhuǎn)化效率和最強的耐受性。

3 討論

鉀是植物正常生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中至關(guān)重要[9-12]。本研究發(fā)現(xiàn)，施用化學(xué)鉀對劍麻生物量有顯著的提高，這個結(jié)果與眾多學(xué)者[13-14]的結(jié)論一致。本研究表明，施用化學(xué)鉀肥對劍麻葉片葉綠素的合成沒有顯著作用，而有學(xué)者[15-17]研究發(fā)現(xiàn)，鉀元素能有效增加葡萄、棉花、大蒜等作物的光合色素，造成差異的原因可能是劍麻和葡萄、棉花、大蒜等作物的葉綠素合成機制不同。熒光產(chǎn)量的參數(shù)反映了葉片吸收的光能用于光化學(xué)和非光化學(xué)反應(yīng)的差異。本研究顯示，鉀肥顯著提高了劍麻葉片將吸收的光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的效率，提高了劍麻葉片對強光的耐受性。

本研究結(jié)果還表明，麻渣在一定程度上可代替化學(xué)鉀肥，施用麻渣顯著增加葉片寬度、單葉生物量、增葉數(shù)、總?cè)~片生物量。吳永和的研究結(jié)果也證實了麻渣還田有利于劍麻的生長[5]，同時也發(fā)現(xiàn)菠蘿的葉莖還田有利于菠蘿的生長[18]。因此，麻渣還田既能為劍麻提供生長所需的鉀元素，又能在一定程度上減少化學(xué)鉀肥的使用，在當前減量施肥的背景下，其重要性又進一步凸顯。

麻渣如何配施化學(xué)鉀肥在生產(chǎn)中十分重要。本研究發(fā)現(xiàn)，麻渣配施1/2化學(xué)鉀肥處理（NP+ST+1/2K）對劍麻具有最大的光能轉(zhuǎn)化效率和最佳的生長效果，說明施足麻渣有機肥的前提下，化學(xué)鉀肥只需施用推薦用量的50%，即50 g/（株·年），可使劍麻對鉀元素得到最大的利用。同時，在當前鉀肥推薦用量[100 g/（株·年）]下，施用麻渣可以節(jié)省一半的化學(xué)鉀肥用量[50 g/（株·年）]。學(xué)者李繼福等[19]在鄂中、江漢平原和鄂東地區(qū)開展稻田秸稈還田代替鉀肥的試驗，秸稈還田鉀素可不同程度地減少化學(xué)鉀肥的施用，最高可減少49.1%。在劍麻大田生產(chǎn)中，需要根據(jù)劍麻葉片和土壤的鉀元素盈虧來制定相應(yīng)的麻渣配施鉀肥的方案。

參考文獻

[1] 陳士偉， 李棟宇. 我國劍麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 中國熱帶農(nóng)業(yè)， 2016， （03）： 10-12+6.

[2] Yu C J， Qin J G， Xu J， et al. Straw Combustion in circulating fluidized bed at low-temperature： transformation and distribution of potassium[J]. Canadian Journal of Chemical Engineering， 2010， 88（5）： 874-880.

[3] You-lu BAI， Lei WANG， Yan-li LU， et al. Effects of long-term full straw return on yield and potassium response in wheat-maize rotation[J]. Journal of Integrative Agriculture， 2015， 14（12）： 2 467-2 476.

[4] 解文艷， 周懷平， 楊振興， 等. 秸稈還田方式對褐土鉀素平衡與鉀庫容量的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2015， 04： 936-942.

[5] 譚德水， 金繼運， 黃紹文， 等. 不同種植制度下長期施鉀與秸稈還田對作物產(chǎn)量和土壤鉀素的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2007， 40（01）： 133-139.

[5] 吳永和. 劍麻中低產(chǎn)田改造措施與效果[J]. 廣西熱作科技， 1989， 04： 36-39.

[6] 李合生. 植物生理生化試驗原理和技術(shù)[C]. 北京： 高等教育出版社， 2000.

[7] Butler， W L， M Kitajima. Fluorescence quenching in Photosystem II of chloroplasts. Biochimica et Biophysica Acta（BBA） [J]. Bioenergetics， 1975， 376（1）： 116-125.

[8] D M Kramer， T J Avenson， G E Edwards. Dynamic flexibility in the light reactions of photosynthesis governed by both electron and proton transfer reactions[J]. Trends in Plant Science， 2004， 9（7）： 349-357.

[9] 鄭永清， 鮑苗青， 葉劍秋. 木薯莖稈粉碎還田對木薯產(chǎn)量影響初探[J]. 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2009， （12）： 1 546-1 548.

[10] 趙亞麗， 郭海斌， 薛志偉， 等. 耕作方式與秸稈還田對冬小麥-夏玉米輪作系統(tǒng)中干物質(zhì)生產(chǎn)和水分利用效率的影響[J]. 作物學(xué)報， 2014， （10）： 1 797-1 807.

[11] 文廷剛， 王維新， 杜小鳳， 等. 砂姜黑土區(qū)秸稈還田與肥料配施對夏玉米生育和產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報， 2015， （17）： 156-162.

[12] Zorb C， Senbayram M， Peiter E. Potassium in agriculture-status and perspectives[J]. Plant Physiol， 2014， （171）： 656-669

[13] 阮沂泗. 鉀在劍麻栽培中的作用[J]. 福建熱作科技， 1980， 01： 20-23.

[14] 陳澤明. 劍麻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)關(guān)鍵栽培技術(shù)措施[J]. 中國熱帶農(nóng)業(yè)， 2006， 06： 58-59.

[15] 張朝軒， 楊天儀， 駱 軍， 等. 不同肥料及施用方式對巨峰葡萄葉片光合特性和果實品質(zhì)的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2010， 02： 440-443.

[16] 郭 英， 孫學(xué)振， 宋憲亮， 等. 鉀營養(yǎng)對棉花苗期生長和葉片生理特性的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2006（3）： 363-368.

[17] 陳 昆， 劉世琦， 張自坤， 等. 鉀素營養(yǎng)對大蒜生長、 光合特性及品質(zhì)的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報， 2011（2）： 506-512.

[18] 李繼福. 秸稈還田供鉀效果與調(diào)控土壤供鉀的機制研究[D]. 武漢： 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2015.

[19] 劉傳和， 劉 巖， 凡 超， 等. 菠蘿莖葉還田對土壤理化特性及下茬菠蘿生長的調(diào)控效應(yīng)[J]. 熱帶作物學(xué)報， 2012， 12： 2 230-2 235.