周春濤，張茹艷，石銘福，張衛(wèi)娜，袁文雅，王 勇，陳喜鵬，秦舒浩

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，甘肅 蘭州730070)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是全球四大重要糧食作物之一[1]。因其兼?zhèn)浼Z、菜、飼、工業(yè)原料等多種功能，且具有產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)豐富齊全等特性而活躍于國(guó)際貿(mào)易市場(chǎng)[2]。因此提高馬鈴薯產(chǎn)量和優(yōu)化品質(zhì)對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

在馬鈴薯生產(chǎn)中，除了選擇良種和設(shè)置適宜的生長(zhǎng)環(huán)境外，合理供給馬鈴薯所需養(yǎng)分也是提質(zhì)增產(chǎn)的有效途徑之一。馬鈴薯生長(zhǎng)除了所需的大量元素外，微量元素的供給也尤為重要。鐵(Fe)元素作為植物需求量較大的微量元素[3]，直接或間接地參與光合作用、呼吸作用、固氮作用、激素合成等重要的生命活動(dòng)[4]。近年來(lái)，鐵肥在甜瓜[5]、小麥[6]、黃瓜[7]、玉米[8]等多種作物上已得到廣泛應(yīng)用。研究表明，鐵素可通過(guò)調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素水平進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)發(fā)育[9-10]。例如，施用納米鐵顆粒Fe2O3NPs可調(diào)節(jié)花生激素水平，促進(jìn)花生生長(zhǎng)，增加花生植株的生物量[11]；葉面補(bǔ)鐵可促進(jìn)釀酒葡萄和山地梨棗光合作用，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)，且螯合鐵效果最優(yōu)[12-13]；噴施不同濃度鐵螯合肥對(duì)當(dāng)歸鮮產(chǎn)量、干產(chǎn)量影響顯著[14]；噴施0.1%鐵肥(FeSO4·7H2O)能顯著改善胡蘿卜品質(zhì)及增加產(chǎn)量[15]。在高粱、冬小麥生育過(guò)程中，葉面噴施適量Fe、Zn、Mn等微量元素，可以促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而提高產(chǎn)量和品質(zhì)[16-17]；同時(shí)，馬鈴薯塊莖中淀粉、還原糖、維生素 C 含量均有所增加[18]。但生產(chǎn)中不同類型鐵肥在馬鈴薯塊莖激素、產(chǎn)量和品質(zhì)等方面應(yīng)用的研究較少。鐵在土壤中多以Fe3+形式存在，但植物根系對(duì)其吸收利用率較低，鐵的有效性也會(huì)降低[19]。從鐵的功能來(lái)看，其影響了葉綠素合成，植物缺鐵最先影響色素的合成，進(jìn)而導(dǎo)致植物葉片失綠黃化，影響植株生長(zhǎng)。為提高鐵素吸收利用效率，本研究以隴薯7號(hào)馬鈴薯為材料，在苗期采用葉面噴施的方式對(duì)植株補(bǔ)充鐵肥，探究不同形態(tài)鐵肥對(duì)馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探索適宜馬鈴薯生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)高效的鐵肥類型，為馬鈴薯微量元素的補(bǔ)給及馬鈴薯產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年5-10月在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯試驗(yàn)基地進(jìn)行。該區(qū)域?qū)俦睖貛О敫珊荡箨懠撅L(fēng)型氣候，年均氣溫9.6 ℃，年日照時(shí)數(shù)2 634 h，年平均氣溫日較差為13.3 ℃，年降水量349.8 mm，年均蒸發(fā)量為1 446.4 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤為砂性灌淤土，土層深厚[20]，土壤整體偏堿性，有效鐵較缺乏，土壤概況詳見(jiàn)表1。4月26日整地時(shí)將尿素(N 46%)、過(guò)磷酸鈣(P2O516%)、硫酸鉀(K2O 52%)按m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=2∶1∶2的比例施入，尿素、過(guò)磷酸鈣、硫酸鉀的施用量分別為326.1，468.75，288.45 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)材料

馬鈴薯品種隴薯7號(hào)原原種，由甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

依據(jù)預(yù)試驗(yàn)不同鐵肥最適濃度配比的篩選結(jié)果，試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)噴施處理，分別為噴施等量清水(CK)、硫酸鐵36 mg/L(T1)、硫酸亞鐵20 mg/L(T2)、檸檬酸15 mg/L+硫酸鐵36 mg/L混合(T3)、檸檬酸15 mg/L+硫酸亞鐵20 mg/L混合(T4)、6 mg/L螯合鐵EDTA-Fe Na(T5)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為6.9 m×7.1 m，株距30 cm，行距70 cm，播種深度15 cm，栽培密度為5.25×104株/hm2。每小區(qū)重復(fù)3次。馬鈴薯種薯采用覆膜壟播種模式于2020年5月8日下播，6月4日(齊苗)后開(kāi)始處理，以7 d為1個(gè)周期處理1次，苗期到塊莖形成期(田間植株全部開(kāi)花)共處理4次，噴施時(shí)間為11:00之前和16:00之后，從植株自下而上噴至葉面成水滴開(kāi)始下滴為止。于2020年10月8日(塊莖成熟期)收獲薯塊。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.4.1 內(nèi)源激素含量 成熟期選取生長(zhǎng)一致的3株馬鈴薯塊莖，將其去皮后用勻漿機(jī)勻漿后迅速用液氮冷凍，置于超低溫冰箱-80 ℃保存?zhèn)溆?。?zhǔn)確稱取2 g冷凍的待測(cè)樣品，置于研缽中快速充分研磨后，加入5 mL體積分?jǐn)?shù)80%色譜甲醇，于4 ℃冰箱浸提12 h，注意全程需避光操作，期間每隔1 h振蕩1次。充分浸提后于4 ℃、8 000 r/min離心10 min，取上清液。再于殘?jiān)屑尤?.5 mL體積分?jǐn)?shù)80%色譜甲醇，4 ℃下二次浸提4 h，將兩次浸提后的上清液合并后，置于36 ℃冷凍濃縮儀濃縮去除甲醇，加入1.5 mL體積分?jǐn)?shù)80%色譜甲醇復(fù)溶，0.22 μm的有機(jī)膜過(guò)濾處理。吸取1 mL濾液轉(zhuǎn)移至棕色進(jìn)樣瓶，利用液相色譜儀(C18，4.6 mm×250 mm，5 μm)測(cè)定內(nèi)源激素(ABA、ZT、IAA、GA3)含量，為保證數(shù)據(jù)可靠性，各處理重復(fù)測(cè)定3次。

1.4.2 產(chǎn) 量 馬鈴薯收獲時(shí)以小區(qū)單收后計(jì)算公頃產(chǎn)量，并計(jì)算各處理增產(chǎn)率。

1.4.3 品 質(zhì) 馬鈴薯塊莖收獲后于4 ℃冷藏庫(kù)保存待測(cè)。利用近紅外品質(zhì)分析儀(丹麥FOSS，NIRS DS 2500)測(cè)定塊莖中淀粉、還原糖、維生素C、蛋白質(zhì)含量[22]。每指標(biāo)設(shè)置3次生物學(xué)重復(fù)，以保證能代表此品種中待測(cè)指標(biāo)的平均含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)SPSS 25.0軟件用Duncan’s新復(fù)極差法(P<0.05)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，利用Origin 2018進(jìn)行繪圖，相關(guān)性分析及聚類分析采用基迪奧云平臺(tái)(OmicShare Tools)進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素含量的影響

鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素含量的影響如圖1所示。

圖柱上標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。圖2和圖3同

由圖1可知，不同形態(tài)鐵肥處理均可調(diào)控馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素水平，與對(duì)照相比，噴施鐵肥顯著提高了馬鈴薯塊莖ABA和ZT含量，降低了IAA和GA3含量。其中，T5處理馬鈴薯塊莖ABA含量較CK、T1、T2、T3和T4分別提高了105.24%，67.47%，55.46%，7.80%和42.26%；ZT含量較其他處理提高8.26%～82.69%；IAA含量較CK和其他鐵肥處理分別降低了38.90%，36.23%，31.6%，7.04%和23.95%，除T3處理外均差異顯著；GA3含量較CK及其他鐵肥處理分別降低了31.42%，25.96%，18.77%，4.88%和16.86%，T2與T4處理和T3與T5處理GA3含量差異不顯著。

綜上可知，不同形態(tài)鐵肥處理均可提高馬鈴薯塊莖ABA和ZT含量，降低IAA和GA3含量，其中螯合鐵(T5)處理對(duì)馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素的影響最大，檸檬酸+硫酸鐵混合(T3)次之，硫酸亞鐵(T2)與檸檬酸+硫酸亞鐵混合(T4)的影響程度相近，硫酸鐵(T1)的影響相對(duì)最小。

2.2 鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響

鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響如圖2所示。

圖2 鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響

由圖2可知，葉面噴施不同形態(tài)鐵肥均可提高隴薯7號(hào)塊莖產(chǎn)量。T1～T5處理馬鈴薯塊莖產(chǎn)量分別較CK提高了5.41%，12.35%，21.12%，12.12%和27.39%。與CK相比，T5處理產(chǎn)量最高，為76 160.10 kg/hm2，顯著高于其他處理；T3處理次之，為72 416.50 kg/hm2。這說(shuō)明葉面噴施檸檬酸+硫酸鐵混合(T3)和螯合鐵(T5)時(shí)，對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響最明顯，硫酸亞鐵(T2)與檸檬酸+硫酸亞鐵混合(T4)次之，硫酸鐵(T1)處理的影響相對(duì)最小。

2.3 鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

由圖3可知，與CK相比，不同鐵肥處理馬鈴薯塊莖中淀粉含量增加了14.60%～32.95%，其中T5處理最高，為19.00%；T3處理次之，為18.95%；且T2、T3、T4、T5處理間差異不顯著。T1～T5處理馬鈴薯塊莖中還原糖含量較CK增加了16.21%～56.75%，其中T5處理還原糖含量最高，且顯著高于其他鐵肥處理及CK。噴施鐵肥后馬鈴薯塊莖中VC含量較CK增加了3.42%～6.33%，但各鐵肥處理間差異不顯著。各鐵肥處理馬鈴薯塊莖中蛋白質(zhì)含量較CK增加了19.18%～40.41%，其中T5處理最高，達(dá)3.44%；T3處理次之，為3.33%。

圖3 鐵肥形態(tài)對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)的影響

綜上可知，不同形態(tài)鐵肥處理均可提高馬鈴薯塊莖淀粉、還原糖、VC和蛋白質(zhì)含量，其中螯合鐵(T5)對(duì)馬鈴薯塊莖品質(zhì)的影響最大，檸檬酸+硫酸鐵混合(T3)次之。

2.4 不同形態(tài)鐵肥對(duì)馬鈴薯指標(biāo)的綜合效果評(píng)價(jià)

對(duì)本試驗(yàn)中馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量、品質(zhì)共9項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，最終提取出特征值大于0.1的3個(gè)主成分F1、F2、F3，其特征值和方差貢獻(xiàn)率見(jiàn)表2。

表2 不同形態(tài)鐵肥處理馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率

由表2可以看出，3個(gè)主成分F1、F2、F3所產(chǎn)生的特征值分別為8.43，0.33，0.16，方差貢獻(xiàn)率分別為93.64%，3.67%和1.73%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了99.04%，說(shuō)明3個(gè)主成分總體上可以反映這9個(gè)指標(biāo)的所有信息。

對(duì)各處理馬鈴薯的內(nèi)源激素含量、產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得出各處理綜合評(píng)價(jià)方程為F=0.94×FAC1+0.04×FAC2+0.02×FAC3，其中FAC1、FAC2、FAC3分別為每個(gè)處理主成分1(F1)、主成分2(F2)和主成分3(F3)的得分。由表3可知，各鐵肥處理的綜合得分均高于CK，綜合排名由高到低依次是T5>T3>T2>T4>T1>CK，可見(jiàn)，T5處理肥效最佳，T3次之。

表3 不同形態(tài)鐵肥處理馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)主成分綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

2.5 馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量及品質(zhì)的相關(guān)性和聚類結(jié)果

馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量及塊莖品質(zhì)的相關(guān)性如圖4所示。馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量及塊莖品質(zhì)的聚類結(jié)果如圖5所示。

利用Origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化。紅色越深，越接近1，說(shuō)明正相關(guān)性越大；藍(lán)色越深，越接近-1，說(shuō)明負(fù)相關(guān)性越大，圖5同

圖5 馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素、產(chǎn)量及塊莖品質(zhì)的聚類結(jié)果

從圖4可以看出，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與蛋白質(zhì)、還原糖、維生素C、ABA、ZT含量均呈極顯著正相關(guān)，與淀粉含量呈顯著正相關(guān)，與IAA和GA3含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，其中產(chǎn)量與ABA和ZT含量正相關(guān)性最大(r=0.98)，與GA3負(fù)相關(guān)性最大(r=-0.99)。

由圖5可以看出，根據(jù)不同指標(biāo)間的差異，可將所有處理分為2類，分別是CK、T1、T2和T4處理為一類，T3和T5處理為一類，可知T3和T5處理的相似性較大，且與其他幾個(gè)處理的差異較大。

3 討 論

鐵(Fe)作為植物必需微量元素之一，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中擔(dān)任著重要角色。缺鐵會(huì)影響作物正常的生理功能，從而影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[23-25]。本試驗(yàn)采用葉面噴施法來(lái)補(bǔ)充馬鈴薯生長(zhǎng)所需的鐵素，不僅有效規(guī)避了土壤高pH的影響，也避免了土壤中鐵素的流失，進(jìn)而提高植株對(duì)鐵素的吸收利用效率。本研究結(jié)果表明，噴施不同形態(tài)鐵肥均能有效調(diào)控馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素水平，提高馬鈴薯產(chǎn)量，改善塊莖品質(zhì)。

鐵素參與植物內(nèi)源激素合成，而內(nèi)源激素不同程度調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育[9-10]。本研究中，葉面噴施鐵肥提高了馬鈴薯塊莖內(nèi)源激素ABA和ZT含量，降低IAA和GA3含量，有利于抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，促進(jìn)儲(chǔ)藏物質(zhì)積累，從而為塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)的提高奠定了基礎(chǔ)。研究認(rèn)為，內(nèi)源激素含量對(duì)馬鈴薯塊莖的形成有明顯的調(diào)控作用，在馬鈴薯塊莖膨大過(guò)程中，ABA對(duì)塊莖形成起正向調(diào)控作用，其對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)具有抑制作用，ABA含量升高使根莖迅速衰老的同時(shí)，也會(huì)促進(jìn)塊莖內(nèi)光合產(chǎn)物積累，即促進(jìn)塊莖膨大和多糖的積累；ZT含量在馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中變化較小，在塊莖膨大初期對(duì)薯塊形成具有促進(jìn)作用，在薯塊成熟時(shí)細(xì)胞分裂不活躍，其含量趨于平穩(wěn)[26-27]。GA3和IAA含量與塊莖形成表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系，GA3含量過(guò)高抑制馬鈴薯塊莖形成，阻遏甘薯中貯藏蛋白的合成[28]；IAA含量在塊莖膨大初期開(kāi)始下降，并且在塊莖中含量較低[28-30]。這與本研究結(jié)論一致。

研究表明，葉面施鐵可提高葡萄[12]和草莓[9]產(chǎn)量，且施用螯合鐵處理效果最佳，這與本研究中鐵肥可提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量且螯合鐵效果突出的結(jié)論一致。淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、維生素C含量和還原糖含量是評(píng)價(jià)馬鈴薯塊莖品質(zhì)的重要指標(biāo)。本研究中，不同形態(tài)鐵肥處理下馬鈴薯淀粉、還原糖含量均有所增加，這可能與鐵參與植物光合作用和激素調(diào)控，從而促進(jìn)塊莖形成及多糖和儲(chǔ)藏物質(zhì)的積累有關(guān)[31-32]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，噴施鐵肥對(duì)維生素C含量的提高幅度并不大，而馮密等[4]、張麗等[12]研究認(rèn)為葉面施用鐵肥會(huì)顯著提高作物VC含量，與本試驗(yàn)結(jié)果略有差異。鐵參與合成固氮酶，所以施鐵肥會(huì)促進(jìn)氮素代謝，從而加快氮素轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)[33-34]。本研究中，噴施不同種類的鐵肥均可不同程度地提高馬鈴薯塊莖蛋白質(zhì)含量。綜上所述，葉面噴施鐵肥可有效提高馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，可作為新型鐵肥補(bǔ)充方式提高馬鈴薯品質(zhì)。

硫酸亞鐵中Fe2+在空氣中易被氧化為Fe3+而縮短肥效，且可溶性無(wú)機(jī)鐵肥對(duì)堿性鈣質(zhì)土壤有效鐵含量的提高作用不大；有機(jī)鐵肥很容易吸附在土壤顆粒上，從而降低鐵肥效用[35-38]。螯合鐵性質(zhì)穩(wěn)定，在本試驗(yàn)環(huán)境下，噴施螯合鐵處理(T5)的鐵肥效果最佳，但施肥成本的高投入降低了其相對(duì)產(chǎn)投比。因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，若以經(jīng)濟(jì)效益為目的，建議噴施檸檬酸+硫酸鐵(T3)混合而成的絡(luò)合物，其噴施效果與螯合鐵相近，既可達(dá)到優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)的效果，又可降低經(jīng)濟(jì)成本。

4 結(jié) 論

葉面噴施不同形態(tài)鐵肥提高了隴薯7號(hào)馬鈴薯塊莖ABA和ZT的含量、降低了IAA和GA3含量，增加了塊莖產(chǎn)量，提高了鮮薯品質(zhì)，其中螯合鐵(T5)處理肥效最佳，檸檬酸+硫酸鐵混合液(T3)肥效次之。

志謝：甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜所胡志峰副研究員提供了試驗(yàn)田支持，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜栽培及逆境生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供試了試驗(yàn)材料和儀器設(shè)備，在此表示衷心感謝。