李枚蔚，宋柏權(quán)，張 茜，李星凡，李嘉欣，宋 昕

(黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院/國家糖料改良中心，哈爾濱 150080)

0 引言

近年來土壤退化、面源污染、生態(tài)環(huán)境破壞等問題的凸顯[1]。目前，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥施用量的過度增加，是造成農(nóng)田重要生態(tài)污染源、土壤養(yǎng)分資源浪費(fèi)和土壤生產(chǎn)力下降的主要原因[2]。研究表明，優(yōu)化施肥策略對(duì)保持土壤肥力、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。由于有機(jī)質(zhì)的豐富，有機(jī)質(zhì)的含量和氮、磷、鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)元素日益受到人們的重視[3]。有機(jī)肥與化肥配施能為作物提供氮、磷、鉀大量元素也能補(bǔ)充作物必需的銅、鋅、鐵、錳等微量元素[4]，與目前農(nóng)民習(xí)慣僅施用化肥相比，具有肥效持久、營養(yǎng)元素豐富的特點(diǎn)，更利于維持土壤碳庫穩(wěn)定和改善土壤理化性質(zhì)[5]。我國有機(jī)肥基礎(chǔ)資源豐富，發(fā)展和推廣有機(jī)肥已成為提高廢棄資源利用率和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)的有效途徑[6]。同時(shí)，有機(jī)無機(jī)肥配施能夠有效降低化肥施用量，提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和養(yǎng)分利用率，對(duì)促進(jìn)“化肥減量”施用具有重要意義[7]。

甜菜(BetavulgarisL.)是我國主要的糖料作物之一，具有喜光、耐鹽堿等特性，是我國北方地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)作物之一[8]。甜菜為喜肥作物，合理的施肥量和施肥方式在甜菜生長(zhǎng)過程中起著至關(guān)重要的作用[9,10]。通過有機(jī)無機(jī)肥配合施用，綜合分析甜菜生長(zhǎng)、光合特性和養(yǎng)分吸收特征，確定適宜甜菜苗期生長(zhǎng)的施肥管理措施，為進(jìn)一步甜菜高產(chǎn)高效栽培提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2021年5月1日在哈爾濱市呼蘭區(qū)進(jìn)行，供試甜菜品種為“KWS1176”，前茬作物為大豆，試驗(yàn)地氣候類型屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，供試土壤類型為黑土。田間試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理：農(nóng)民習(xí)慣施肥(FP)、優(yōu)化無機(jī)施肥(OF)和有機(jī)無機(jī)肥配施(OI)，試驗(yàn)處理詳情見表1。小區(qū)10米行長(zhǎng)、6根壟、小區(qū)面積為40 m2，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列。于幼苗期6月8日進(jìn)行田間取樣測(cè)定和分析。

表1 施肥措施方案表

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和分析方法

1.2.1 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定

每小區(qū)選長(zhǎng)勢(shì)一致的10株甜菜，用直尺、游標(biāo)卡尺和分析天平分別測(cè)量甜菜的株高、葉厚、葉面積、根長(zhǎng)、根粗和根體積。分離甜菜幼苗地上部和地下部，于烘箱60℃烘干至恒重，并記錄生物量。

特殊葉面積(cm2)=葉片長(zhǎng)度×葉片寬度×0.802[10]。

1.2.2 SPAD的測(cè)定

于2021年6月8日11∶00～13∶00時(shí)，選取小區(qū)中間長(zhǎng)勢(shì)均勻的10株甜菜幼苗，用SPAD儀(葉綠素計(jì)SPAD-502，日本)測(cè)定部位和方向相對(duì)一致的完全展開葉片，在葉片1/3(避開葉脈)處測(cè)3次取其平均值為該葉片SPAD值。

1.2.3 葉綠素的測(cè)定

采用乙醇提取法進(jìn)行測(cè)定。去葉脈剪碎后，稱取0.200 0 g鮮葉片，用10 mL 95%的乙醇避光浸提至葉片完全褪色，搖勻后用紫外分光光度計(jì)(UV-800A)在波長(zhǎng)470 nm、649 nm和665 nm下測(cè)定光OD值，并代入公式計(jì)算，葉綠素濃度用mg/g表示。

1.2.4 中微量元素提取與測(cè)定

稱取甜菜樣品0.200 0 g置于20 mL石英坩堝，放入馬福爐，先在230℃下灰化1 h，再加熱至560℃灰化4 h。灰化完畢后加入1∶1(V/V)硝酸溶液溶解灰分后無損地移入50 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容，同時(shí)作空白。采用上海分析儀器廠生產(chǎn)的(TAS-990)型原子分光光度計(jì)測(cè)定Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn元素含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS 25進(jìn)行單因素方差分析，OriginLab 2019進(jìn)行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥措施對(duì)甜菜苗期農(nóng)藝性狀的影響

在優(yōu)化施肥處理下，甜菜幼苗株高、葉厚、葉面積、根長(zhǎng)等均呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，與FP處理相比，OP和OI的株高分別增長(zhǎng)5.28%和29.97%(圖1A)；葉厚分別增長(zhǎng)6.72%和16.94%(圖1B)；葉面積分別增長(zhǎng)7.23%和9.73%(圖1C)；主根長(zhǎng)分別增長(zhǎng)9.38%和15.73%(圖1D)；根粗分別增長(zhǎng)13.45%和21.49%(圖1E)；根體積分別增長(zhǎng)5.21%和18.49%(圖1F)。由此可得出，優(yōu)化施肥可有效促進(jìn)甜菜葉片和根系的生長(zhǎng)，在OI處理下生長(zhǎng)指數(shù)增長(zhǎng)最為顯著。

圖1 施肥措施對(duì)甜菜苗期農(nóng)藝性狀的影響

2.2 施肥措施對(duì)甜菜苗期SPAD值和光合色素的影響

隨著施肥處理的優(yōu)化，SPAD值和光合色素呈上升趨勢(shì)(圖2)，較FP相比OP和OI甜菜苗期葉片的SPAD值提高了2.92%和5.85%；葉綠素a含量增加了26%和28.81%；葉綠素b含量增加了54.75%和63.40%；類胡蘿卜素也增加了31.87%和87.81%。由此可知，優(yōu)化施肥處理后均可提高光合色素的含量，當(dāng)在OI處理下達(dá)到最大值。

圖2 施肥措施對(duì)甜菜苗期SPAD值和光合色素影響

2.3 施肥措施對(duì)甜菜苗期生物量的影響

通過不同施肥方式的對(duì)比，優(yōu)化施肥顯都著增加了甜菜的地下部和地上部的生物量(圖3)，與FP相比，OP和OI地上部生物量增加11.31%和17.81%，地下部生物量增加12.07%和16.84%。優(yōu)化施肥OI較OP地上部生物量增加5.84%，地下部生物量增加4.26%，優(yōu)化施肥處理后OI甜菜苗期地上部及地下部生物量達(dá)到最大值(圖3)。

圖3 施肥措施對(duì)甜菜生物量的影響

2.4 施肥措施對(duì)甜菜苗期養(yǎng)分吸收的影響

隨施肥的優(yōu)化，中量元素Ca和Mg呈增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖4)，Ca地上部含量提高了10.06%和29.02%，地下部含量提高2.89%和4.16%(圖4A)；Mg地上部含量提高了2.03%和9.47%，地下部含量提高4.30%和13.30%(圖4B)。

微量元素Zn、Fe、Mn和Cu表現(xiàn)相同程度增長(zhǎng)，Zn地上部含量提高了5.41%和20.13%，地下部含量提高4.01%和6.55%(圖4C)；Fe地上部含量提高53.76%和69.31%，地下部含量提高5.20%和25.24%(圖4D)；Mn地上部含量分別提高5.15%和13.29%，地下部含量提高8.57%和22.54%(圖4E)；Cu地上部含量提高6.25%和21.88%，地下部含量提高16.42%和40.30%(圖4F)。

圖4 施肥措施對(duì)甜菜苗期養(yǎng)分吸收的影響

在優(yōu)化施肥處理下甜菜幼苗地上部和地下部對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收存在顯著差異，地上部和地下部對(duì)礦質(zhì)養(yǎng)分含量增加的趨勢(shì)為：OI>OF>FP。

3 討論

甜菜株高、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量和根冠比是反映甜菜生長(zhǎng)群體狀況的重要指標(biāo)[12,13]。研究表明有機(jī)肥替代部分化肥能顯著促進(jìn)韭菜生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)促進(jìn)土壤養(yǎng)分平衡[14]。本研究結(jié)果表明，在處理OF和OI甜菜的生長(zhǎng)指標(biāo)與FP相比達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)，優(yōu)化施肥能有效增加甜菜幼苗株高、葉片面積和生物量。

葉綠素是植物光合作用過程中吸收光能的主要色素，SPAD值能從側(cè)面體現(xiàn)葉綠素含量量[15]。相關(guān)研究表明，施用有機(jī)肥后小麥葉片葉綠素含量達(dá)最高，SPAD值為60.1，較CK提高了58%[16]。這與本試驗(yàn)研究結(jié)果相似，在甜菜苗期不同有機(jī)肥處理光合色素含量表現(xiàn)為OI>OF>FP，優(yōu)化施肥明顯提高SPAD值和葉綠素含量有利于增強(qiáng)甜菜光合作用。

有機(jī)肥既能為作物提供大量元素(氮、磷、鉀)也能補(bǔ)充作物必需的微量元素(銅、鋅、鐵、錳等)，是作物生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)提高的物質(zhì)基礎(chǔ)[17]。甜菜是喜肥作物，苗期養(yǎng)分積累是甜菜產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，對(duì)甜菜產(chǎn)量形成及糖分積累中起到重要作用。本試驗(yàn)中優(yōu)化施肥促進(jìn)了地上部和地下部對(duì)中微量元素含量的吸收，提高了甜菜苗期的生長(zhǎng)速率。

4 結(jié)論

優(yōu)化施肥措施均能促進(jìn)甜菜苗期生長(zhǎng)和養(yǎng)分吸收，其中有機(jī)無機(jī)配施處理的效果最佳，顯著的提高了甜菜幼苗生長(zhǎng)參數(shù)和光合性能，促進(jìn)了幼苗期甜菜壯苗形成。該研究結(jié)果可為黑龍江地區(qū)甜菜生產(chǎn)提供科學(xué)施肥理論依據(jù)，但有機(jī)肥的適宜施用量和綜合效應(yīng)和長(zhǎng)期施用有機(jī)肥累積效應(yīng)及對(duì)土壤肥力的影響，在甜菜生長(zhǎng)中還有待進(jìn)一步研究。