王霞玲，郭凱先，黃佳盛，苑冬生

(1.青海省水利水電科學(xué)研究院有限公司，西寧 810001；2.青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001；3.青海省水資源高效利用工程技術(shù)研究中心，西寧 810001)

香日德位于高原，深居內(nèi)陸，屬大陸性氣候，具有光照充足、輻射強(qiáng)烈、氣候溫和、熱量條件好、日溫差較大有利于作物果實(shí)積累等得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢，適宜種植馬鈴薯等多種作物，但其降水稀少，屬于干旱半干旱地區(qū)，可利用水資源有限，嚴(yán)重限制了馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)，制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1-3]。因此，研究如何充分利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有水資源和保水技術(shù)提高馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)等成為近年來的研究關(guān)鍵所在。目前有不少研究表明，在農(nóng)作物生產(chǎn)中，合理使用保水劑對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)提質(zhì)、節(jié)水抗旱產(chǎn)生顯著有利影響[4-6],但不同保水劑在不同氣候、不同土壤應(yīng)用效果差異較大[7]。吉林省農(nóng)業(yè)匯泉科技有限公司研制的“耕農(nóng)抗旱寶”在東北地區(qū)廣泛示范并推廣，應(yīng)用效果良好，但其在青海省應(yīng)用研究卻未見報(bào)道。因此，為探求“耕農(nóng)抗旱寶”在青海省柴達(dá)木地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用效果及最佳施用量，本試驗(yàn)開展“耕農(nóng)抗旱寶”不同施用量對(duì)馬鈴薯生長特性及產(chǎn)量品質(zhì)等的影響，為該地區(qū)使用“耕農(nóng)抗旱寶”提供一定的科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于青海省香日德試驗(yàn)站，該地區(qū)海拔2 984.6 m，東經(jīng)97°47′，北緯36°3′，年平均降水量166.8 mm，多年平均氣溫為3.1～4.4 ℃，年蒸發(fā)量2 285.4 mm，屬于干旱地區(qū)。土質(zhì)以沙壤土為主，質(zhì)地為壤質(zhì)，土質(zhì)適宜種植，作物種植一年一熟，屬于灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。0～100 cm土壤平均容重為1.50 g/cm3，耕作層田間持水量為25%，土壤平均養(yǎng)分含量：銨態(tài)氮為2.69 ppm，速效磷為26.89 mg/kg，速效鉀為202.87 mg/kg，有機(jī)質(zhì)18.7(%)，pH值為8.44，電導(dǎo)率為399。

1.2 試驗(yàn)材料

馬鈴薯種子選用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種“青薯6號(hào)”，保水劑選用吉林省匯泉農(nóng)業(yè)科技有限公司研制的“耕農(nóng)抗旱寶”。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置有對(duì)照組和試驗(yàn)組，其中對(duì)照組不施用“耕農(nóng)抗旱寶”，試驗(yàn)組設(shè)置施用22.5、27、31.5 kg/hm23個(gè)水平，共4個(gè)處理，分別以CK、F1、F2和F3表示，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。

馬鈴薯于2018年4月8日種植，2018年9月29日收獲，生長期為173 d。小區(qū)面積為2 m×3.3 m=6.6 m2，株行距分別為50、60 cm，每個(gè)小區(qū)在種植前1周施有機(jī)肥，種植時(shí)施二胺1斤，“耕農(nóng)抗旱寶”伴底肥一起施入種植小區(qū)，最佳施用深度10～15 cm。灌水量取青海省地方標(biāo)準(zhǔn)灌水定額的50%，其他外界因素均一致。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

(1)土壤含水率。在每次灌水前1 d、灌水后第1 d、第2 d、第4 d、第6 d、第9 d、第13 d，分別測定10、20、30、40、60、100 cm土層的土壤含水率。具體做法：在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)定點(diǎn)安裝土壤水分探管，采用英國進(jìn)口的PR216進(jìn)行讀數(shù)并記錄。

(2)土壤容重-環(huán)刀法。馬鈴薯收獲期，在小區(qū)合適的位置挖深度為40 cm的剖面，環(huán)刀取土帶回實(shí)驗(yàn)室測定。

(3)馬鈴薯形態(tài)指標(biāo)。在馬鈴薯苗期，從每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3～5株長勢均勻的植株掛牌標(biāo)記，并分別在其苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期測定其株高、徑粗、葉片葉綠素含量和脯氨酸含量。株高利用0.1 cm的卷尺測量從土壤表面到作物生長點(diǎn)的拉伸高度；徑粗用0.01 mm的電子游標(biāo)卡尺測量；葉片葉綠素含量采用美國進(jìn)口的CCM-200葉綠素測定儀測定；葉片脯氨酸含量：取葉片，裝入自封袋標(biāo)記，用液氮保存，帶回實(shí)驗(yàn)室，采用“茚三酮”法進(jìn)行測定。

(4)產(chǎn)量。待馬鈴薯成熟后，首先挖每個(gè)小區(qū)的標(biāo)記株，數(shù)其株結(jié)數(shù)、稱量單株產(chǎn)量；然后每個(gè)小區(qū)單挖單收，用量程為150 kg的電子秤稱重，最后換算成公頃產(chǎn)量。

(5)品質(zhì)。馬鈴薯成熟后，將每個(gè)小區(qū)標(biāo)記株的馬鈴薯取回實(shí)驗(yàn)室，分別測定其水分、蛋白質(zhì)和淀粉含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS9.0進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)方差分析，Origin9.0進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量對(duì)馬鈴薯地土壤含水率的影響

試驗(yàn)觀測馬鈴薯灌水后不同土層土壤含水率變化，不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量狀況下，各土層土壤含水率變化不一致，分別見圖1-圖6。圖1-圖6表明：10～100 cm土層，隨著灌水后時(shí)間的延長，土壤含水率呈逐步下降趨勢(除降雨影響)，但下降幅度不同：10 cm土層不同處理F1、F2、F3、CK降幅分別為2.47%、3.97%、1.99%、7.18%；20 cm土層4個(gè)處理降幅分別為3.04%、4.34%、3.64%、8.34%；30 cm土層4處理降幅分別為3.10%、4.61%、4.96%、7.39%；40 cm土層4處理降幅分別為2.69%、5.98%、4.40%、6.67%；60 cm土層4個(gè)處理降幅分別為3.62%、2.59%、3.94%、5.38%；100 cm土層4個(gè)處理降幅分別為1.36%、1.60%、1.18%、2.06%?？傮w來看，10～100 cm土層土壤含水率降幅均表現(xiàn)出對(duì)照組>試驗(yàn)組，這主要是由于“耕農(nóng)抗旱寶”發(fā)揮保水效果引起的。并且在灌水前各處理土壤含水率基本相同，灌水后逐漸出現(xiàn)差別，可見，“耕農(nóng)抗旱寶”發(fā)揮作用要以一定的水分為前提。

圖1 10 cm土層含水率

圖2 20 cm土層含水率

圖3 30 cm土層含水率

圖4 40 cm土層含水率

圖5 60 cm土層含水率

圖6 100 cm土層含水率

2.2 不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量對(duì)馬鈴薯地土壤容重的影響

土壤容重與土壤孔隙結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，“耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)土壤容重有一定的影響，不同處理土壤容重結(jié)果見表1。由表可知，馬鈴薯收獲期的土壤容重表現(xiàn)為試驗(yàn)組<對(duì)照組，差值為0.048 g/cm3，0～30 cm土層土壤容重降低3.04%。試驗(yàn)結(jié)果表明：相對(duì)于不施“耕農(nóng)抗旱寶”處理，施用“耕農(nóng)抗旱寶”可有效降低土壤容重，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)。

表1 土壤容重結(jié)果表(收獲期) g/cm3

2.3 不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量對(duì)馬鈴薯形態(tài)特征的影響

馬鈴薯株高、徑粗是反映其地上部分生長情況的重要指標(biāo)。由圖7、8可知，馬鈴薯從苗期到淀粉積累期，隨著生育期的推進(jìn)，各處理的株高、徑粗均呈上升趨勢。不同處理對(duì)馬鈴薯各生育期的各指標(biāo)影響程度不同。株高在苗期表現(xiàn)為F1>F3>CK>F2，塊莖形成期表現(xiàn)為F1>F3>F2>CK，塊莖膨大期表現(xiàn)為F3>F2>CK>F1，淀粉積累期表現(xiàn)為F3>F2>F1>CK，這說明“耕農(nóng)抗旱寶”的施用對(duì)馬鈴薯的株高的生長有一定的促進(jìn)作用，并隨著生育期的推進(jìn)，作用效果逐漸發(fā)揮，這可能與“耕農(nóng)抗旱寶”具有先吸水后釋水的特性有關(guān)；徑粗在苗期表現(xiàn)為F1>F3>F2>CK，塊莖膨大期表現(xiàn)為F1>CK>F3>F2，塊莖形成期表現(xiàn)為F2>F3>CK>F1，淀粉積累期表現(xiàn)為F3>CK>F2>F1。說明“耕農(nóng)抗旱寶”的施用可促進(jìn)香日德馬鈴薯徑粗的生長，但在各生育期影響程度不同，這主要可能與不同時(shí)期外界降雨對(duì)其產(chǎn)生影響不同有關(guān)。各時(shí)期各指標(biāo)各處理間差異均未達(dá)到顯著水平。

圖7 “耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)不同生育期馬鈴薯株高的影響

圖8 “耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)不同生育期馬鈴薯徑粗的影響

2.4 不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量對(duì)馬鈴薯葉片葉綠素含量和脯氨酸含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量的增加有利于維持馬鈴薯植株的光合效率，延緩植株衰老，增強(qiáng)對(duì)干旱逆境的適應(yīng)[8]。由圖9可知，馬鈴薯葉片葉綠素含量隨著其生育期的推進(jìn)呈單峰曲線變化，在塊莖膨大期，各處理的葉片葉綠素含量高于其他生育期。苗期和塊莖形成期葉片葉綠素含量表現(xiàn)為F1>CK>F2>F3，塊莖膨大期表現(xiàn)為F1>F2>F3>CK，這說明適量的“耕農(nóng)抗旱寶”施用可提高馬鈴薯的光合能力，促進(jìn)馬鈴薯葉片中葉綠素的積累。各處理間葉綠素含量差異未達(dá)到顯著水平。

圖9 “耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)不同生育期馬鈴薯葉片葉綠素含量的影響

脯氨酸是植物細(xì)胞質(zhì)中一種游離氨基酸，可以維持細(xì)胞內(nèi)酶的結(jié)構(gòu)，減少細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的降解[9]，在正常條件下，其含量較低，但在逆境條件下，游離脯氨酸的含量增加，并與逆境的強(qiáng)度和植物的抗逆性有關(guān)[10]。由圖10可知，馬鈴薯葉片脯氨酸含量隨生育期的推進(jìn)逐漸增加，各時(shí)期均表現(xiàn)出對(duì)照組>試驗(yàn)組，苗期、塊莖形成期和塊莖膨大期葉片脯氨酸含量均表現(xiàn)為CK>F1>F3>F2，在苗期各處理間差別較大，到塊莖形成期和塊莖膨大期，處理間差別較?。坏矸鄯e累期表現(xiàn)為CK>F3>F1>F2；這說明“耕農(nóng)抗旱寶”的施用可減小脯氨酸的積累，增強(qiáng)其抗逆性，在一定程度上緩解馬鈴薯的干旱脅迫，但用量過大時(shí)，反而減輕其逆境脅迫，這可能是因?yàn)椤案r(nóng)抗旱寶”用量過大，使得馬鈴薯葉片膜透性增大，膜損傷程度增大，滲透調(diào)節(jié)物脯氨酸含量增加所致。

圖10 “耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)不同生育期馬鈴薯葉片脯氨酸含量的影響

2.5 不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

如表2所示，在香日德大田試驗(yàn)下，“耕農(nóng)抗旱寶”不同處理對(duì)灌溉馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量存在著不同的影響。各處理下馬鈴薯株結(jié)數(shù)表現(xiàn)為CK>F3>F2>F1，單株重量表現(xiàn)為F3>F2>CK>F1，F(xiàn)3的單株產(chǎn)量大于其他處理，與對(duì)照組相比，F(xiàn)3、F2的單株產(chǎn)量分別高出25.6%、12.0%；產(chǎn)量表現(xiàn)為F2>F1>F3>CK，F(xiàn)2處理產(chǎn)量為45 150 kg/hm2，較對(duì)照組增產(chǎn)13.2%，F(xiàn)1處理產(chǎn)量為43 850 kg/hm2，較對(duì)照組增產(chǎn)9.9%，F(xiàn)3處理產(chǎn)量為41 425 kg/hm2，較對(duì)照組增產(chǎn)3.8%；從顯著性來看，各處理間差異均未達(dá)到顯著水平。據(jù)此，可判斷對(duì)柴達(dá)木地區(qū)而言，馬鈴薯種植時(shí)“耕農(nóng)抗旱寶”施用量以F2為最好。

表2 “耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)香日德馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成要素及產(chǎn)量的影響

2.6 不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

馬鈴薯中的蛋白質(zhì)和淀粉是衡量馬鈴薯品質(zhì)的重要指標(biāo)。如表3所示，“耕農(nóng)抗旱寶”不同處理對(duì)灌溉馬鈴薯品質(zhì)有不同影響。馬鈴薯水分表現(xiàn)為F2>F3>CK>F3，各處理間無顯著差異；蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為F1>F2>CK>F3，各處理間無顯著差異；淀粉含量表現(xiàn)為F2>F1>CK>F3，處理F2和F1的淀粉含量高于對(duì)照組，分別高52.26%、1.95%，處理間差異達(dá)到顯著水平。對(duì)于食用馬鈴薯，其食用價(jià)=蛋白質(zhì)含量/淀粉含量×100，食用價(jià)越高，其營養(yǎng)價(jià)值越高，通過計(jì)算，處理F1的食用價(jià)為17.05，高于F2。

表3 “耕農(nóng)抗旱寶”對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

3 結(jié) 語

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果和分析，得出如下結(jié)論：

(1)隨著土層深度的增加，土壤含水率增大，下降幅度各有不同。在“耕農(nóng)抗旱寶”施用層，同層土壤含水率降幅表現(xiàn)為對(duì)照組>試驗(yàn)組。在一個(gè)觀測周期內(nèi)，第一次灌水前，各處理間土壤含水率基本一致，灌水后逐漸出現(xiàn)差別，可見，“耕農(nóng)抗旱寶”發(fā)揮作用要以一定的水分為前提，該結(jié)果與穆俊祥[11]等人的研究結(jié)果一致；隨著灌水后時(shí)間的延長，試驗(yàn)組與對(duì)照組降幅差距逐漸減小，這可能與“耕農(nóng)抗旱寶”具有先吸水、保水，后緩慢釋水的特性導(dǎo)致的，該研究結(jié)果與張朝偉、王慧勇[12,13]等研究結(jié)果一致。

(2)“耕農(nóng)抗旱寶”的施用對(duì)土壤容重有一定的影響，相對(duì)于不施“耕農(nóng)抗旱寶”，施用“耕農(nóng)抗旱寶”可有效降低土壤容重，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)。這一研究結(jié)果與侯賢清、李沼鵜[14-15]等人的研究結(jié)果一致。

(3)“耕農(nóng)抗旱寶”的施用對(duì)馬鈴薯株高、徑粗的生長有促進(jìn)作用，其施用量為31.5 kg/hm2時(shí)更加有利于馬鈴薯地上部分的積累，但與27 kg/hm2間未產(chǎn)生顯著差異。

(4)在馬鈴薯不同生育期，“耕農(nóng)抗旱寶”施用量為22.5 kg/hm2時(shí)，葉片葉綠色含量最最高，有利于維持馬鈴薯植株的光合效率，延緩植株衰老；施用量為27 kg/hm2時(shí)，葉片脯氨酸含量最低，有利于緩解干旱脅迫。

(5)在本試驗(yàn)條件下，“耕農(nóng)抗旱寶”施用有助于馬鈴薯產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的提升，但并非施用量越大越好。施用量為27 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量最高，較對(duì)照組增產(chǎn)13.2%；蛋白質(zhì)含量以22.5 kg/hm2時(shí)最高，淀粉含量以27 kg/hm2時(shí)最高，食用營養(yǎng)價(jià)值以22.5 kg/hm2時(shí)最高。