唐彩梅，張小靜，袁安明，楊建祿，張建祥，楊 潔

（定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 甘肅定西 743000）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）是僅次于小麥、稻谷和玉米的全球第四大重要糧食作物[1-3]，并且產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、分布廣。尤其在我國(guó)西北定西地區(qū)（甘肅?。V泛種植，在當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用，因此提高馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)具有重要意義。

前人研究表明，鈣、鋅是馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育必需的營(yíng)養(yǎng)元素，可以提高其產(chǎn)量、優(yōu)化薯塊品質(zhì)[4]。其中鈣在馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育過程中，能夠促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高塊莖中磷酸蔗糖合成酶的活性，從而增加淀粉的積累，改善馬鈴薯塊莖品質(zhì)[5]。鈣在土壤的主要形態(tài)是礦物態(tài)鈣，而植物中的鈣主要是水溶性鈣和非水溶性鈣，因此土壤中鈣元素不能直接被植物吸收利用[6]，增加土壤中植物可利用的鈣素，對(duì)于作物生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用。前人研究發(fā)現(xiàn)，四水硝酸鈣是一種可溶性鈣源，可以將其直接施在塊莖周圍的根際土壤中，塊莖對(duì)Ca 的吸收效果顯著[7]。高靜[5]認(rèn)為基施+追施四水硝酸鈣，當(dāng)大田施用量為150 kg·hm-2時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量增加，單株結(jié)薯質(zhì)量及商品薯率提高，同時(shí)塊莖干物質(zhì)、粗蛋白、淀粉等含量增加。黃鵬翔等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在滴灌模式下苗期追施硝酸鈣促進(jìn)了馬鈴薯產(chǎn)量的增加，改善了塊莖的品質(zhì)。

微量元素鋅在馬鈴薯中有提高光合效率、促進(jìn)植株生長(zhǎng)、增加馬鈴薯產(chǎn)量、改善塊莖品質(zhì)等作用[4，9-10]。鋅在土壤中存在多種形態(tài)，能夠被植物吸收利用的主要是Zn+[11]。研究表明，在西北地區(qū)土壤中有效Zn+含量普遍較低，這成為作物提質(zhì)增效的關(guān)鍵限制因子[12]，并且使作物可食用部位鋅含量（w，后同）較難達(dá)到推薦的40～60 mg·kg-1[13-14]。杜平等[1]研究發(fā)現(xiàn)，基施鋅肥在強(qiáng)化塊莖鋅營(yíng)養(yǎng)及改善塊莖品質(zhì)方面也有著顯著效果。趙興杰等[15]發(fā)現(xiàn)，隨膜下滴灌施鋅肥不僅增強(qiáng)了馬鈴薯植株的抗旱能力，而且對(duì)其生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用。同時(shí)，除增加土壤中鋅肥含量對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)有積極影響外，葉面噴施鋅肥也有促進(jìn)作用[16]。代燕青等[17]認(rèn)為，七水硫酸鋅（1 g·kg-1）拌種+有機(jī)鋅EDTA-Zn 4.5 kg·hm-2葉面噴施，促進(jìn)了馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，并提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，在馬鈴薯生長(zhǎng)過程中為其提供必要且足量的鋅肥是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。

上述研究表明，在土壤中增施鈣肥、鋅肥可以提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有較好的指導(dǎo)意義，但該類研究在半干旱區(qū)開展較少。為此，筆者開展研究旨在探究半干旱區(qū)（甘肅省定西市）土壤中增施鈣肥、鋅肥對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。選用四水硝酸鈣和七水硫酸鋅分別作為鈣肥、鋅肥，采用膜下滴灌的方法，在馬鈴薯生長(zhǎng)前期進(jìn)行施肥，并對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析，以期為該地區(qū)馬鈴薯種植的鈣、鋅肥施用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2021 年4-9 月在定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院創(chuàng)新基地進(jìn)行，該基地位于海拔1920 m 的甘肅中部半干旱區(qū)，年均氣溫7.2 ℃，年日照總時(shí)數(shù)25 002 h，年均無霜期140 d，年蒸發(fā)量1531 mm。試驗(yàn)地前茬為冬小麥，土壤為黃綿土，播前土壤耕作層可溶性鈣含量（w，后同）為158.55 mg·kg-1，有效鋅含量為0.56 mg·kg-1。

1.2 材料

參試的馬鈴薯品種為新大坪原原種，由定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。試驗(yàn)采用四水硝酸鈣（CaO，23%）和七水硫酸鋅（Zn，21.5%）作為鈣、鋅肥，并在馬鈴薯生長(zhǎng)過程中以滴灌的形式向土壤中施加。同時(shí)，需要在馬鈴薯播種前期施加基肥和有機(jī)肥為其提供基本生長(zhǎng)環(huán)境。基肥分別采用尿素（N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%）、磷酸二氫銨（N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%；P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42%）、硫酸鉀鎂肥（K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%），總施用量分別為225、180、300 kg·hm-2。有機(jī)肥采用定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院旱地農(nóng)業(yè)研究所制作農(nóng)作物秸稈腐熟肥（有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥45%），總施用量為30 000 kg·hm-2。馬鈴薯播種后，覆蓋800 mm 寬、0.012 mm 厚的黑色地膜以提墑保溫。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)7 個(gè)處理，其中CK 處理以不施加鈣肥和鋅肥來作為對(duì)照，鈣肥單次施肥處理T1、T2、T3 的施肥量分別為150、300、450 kg·hm-2，鋅肥單次施肥處理T4、T5、T6 的施肥量分別為15、30、45 kg·hm-2。每個(gè)施肥處理包括3 次重復(fù)試驗(yàn)，共需設(shè)21 個(gè)小區(qū)，單個(gè)小區(qū)面積為21.0 m2（3.5 m×6.0 m）。所有小區(qū)均采用覆膜單壟壟播栽培模式，行距70 cm，株距30 cm，各小區(qū)播種馬鈴薯63 株。使用水肥一體機(jī)在馬鈴薯灌水過程中滴施鈣、鋅肥，分別在馬鈴薯生長(zhǎng)分枝期、現(xiàn)蕾期、初花期施鈣、鋅肥1 次，每次施肥間隔為10 d，共施3 次。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.4.1 生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 觀察記載各處理植株出苗、分枝、現(xiàn)蕾、初花、盛花、落花、成熟出現(xiàn)的時(shí)期并測(cè)定株高，于現(xiàn)蕾期調(diào)查出苗率和主莖數(shù)，盛花期測(cè)定植株莖粗，成熟期分別統(tǒng)計(jì)植株莖葉和根鮮、干質(zhì)量。采用直尺測(cè)定（測(cè)量每株主莖的高度）株高，采用游標(biāo)卡尺測(cè)定（艾瑞澤數(shù)顯游標(biāo)卡尺，山東青島）莖粗。莖葉、根鮮、干質(zhì)量的測(cè)定在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，取樣后對(duì)植株根部進(jìn)行清洗并用濾紙吸干水分后稱其鮮質(zhì)量，然后于烘箱中105 ℃殺菌1 h，再在80 ℃恒溫下烘至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量。采用葉綠素儀（SPAD-520 Plus，山東恒美電子科技有限公司）測(cè)定葉片葉綠素相對(duì)含量（soil and plant analyzer develotrnent，SPAD），測(cè)試樣確定為植株第3 個(gè)完全展開葉，每個(gè)小區(qū)取樣3 株。

1.4.2 產(chǎn)量指標(biāo)測(cè)定 收獲前，每小區(qū)隨機(jī)取3 個(gè)點(diǎn)、每點(diǎn)取樣5 株，分別統(tǒng)計(jì)單株大中薯結(jié)薯數(shù)量、鮮質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)量及質(zhì)量、商品薯率。收獲時(shí)，去除邊行優(yōu)勢(shì)外，每小區(qū)隨機(jī)取樣7.0 m2（1.4 m×5.0 m）進(jìn)行產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)，然后折算成1 hm2產(chǎn)量。大中薯以≥50 g 薯塊計(jì)，商品薯按≥100 g 薯塊計(jì)。

1.4.3 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 試驗(yàn)收獲時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)取4～6 個(gè)鮮薯，送至甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測(cè)試中心測(cè)定干物質(zhì)、蛋白質(zhì)、還原糖、維生素C、粗淀粉、鈣和鋅含量。各指標(biāo)測(cè)定方法為：采用直接干燥法[18]測(cè)定干物質(zhì)含量；采用Kjeltec 8200 半自動(dòng)定氮儀測(cè)定蛋白質(zhì)含量；采用直接滴定法[19]測(cè)定還原糖含量；采用島津RF-540 熒光分光光度計(jì)測(cè)定維生素C含量；采用SGW-1 自動(dòng)旋光儀測(cè)定粗淀粉含量；采用iCE 3500 原子吸收光譜儀測(cè)定鈣含量和鋅含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；采用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析；采用Origin2018 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鈣、鋅肥滴施處理對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)7 個(gè)處理出苗率均達(dá)98.0%以上。由圖1 可以看出，在盛花期，不同鈣、鋅肥滴施處理中，T1、T2、T4、T5、T6 施肥處理馬鈴薯植株生長(zhǎng)均優(yōu)于CK，T3 施肥處理馬鈴薯植株生長(zhǎng)弱于CK。由圖2 可以看出，不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯塊莖大小和數(shù)量均優(yōu)于CK。

圖1 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯植株表型

圖2 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯塊莖表型

由圖3 可以看出，與CK 相比，不同鈣、鋅肥滴施處理對(duì)馬鈴薯各生育期內(nèi)株高影響不顯著，在落花期和成熟期，隨著施鈣肥量的增加，馬鈴薯株高呈先降低后升高趨勢(shì)；隨著施鋅肥量的增加，馬鈴薯株高呈先降低后趨于穩(wěn)定趨勢(shì)。由圖4 可以看出，與CK 相比，不同鈣、鋅肥滴施處理對(duì)馬鈴薯葉片SPAD 值影響不顯著。由圖5～6 可以看出，與CK 相比，不同鈣、鋅肥滴施處理對(duì)馬鈴薯主莖數(shù)及莖粗的影響不顯著。由圖7 可以看出，在馬鈴薯成熟期，T1、T5、T6 處理地上部干鮮比顯著高于CK，分別增加了116.13%、112.37%、118.28%，與CK 相比，T6 根部干鮮比顯著增加了94.82%，表明增施適量的鈣、鋅肥，對(duì)馬鈴薯植株的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。

圖3 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯株高

圖4 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯葉片葉綠素相對(duì)含量

圖5 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯主莖數(shù)

圖6 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯莖粗

圖7 成熟期不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯植株生物量

2.2 不同鈣、鋅肥滴施處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表1 可知，在單株結(jié)薯性狀方面，不同鈣肥滴施處理馬鈴薯單株大中薯數(shù)顯著高于CK，單株大中薯質(zhì)量和單株薯質(zhì)量均極顯著高于CK，其中單株大中薯數(shù)分別增加55.34%、50.20%、45.06%；單株大中薯質(zhì)量分別提高了79.27%、78.05%、60.98%；單株薯質(zhì)量分別增加69.89%、63.44%、53.76%，T1 處理施肥效果最好；不同鈣肥滴施處理單株薯數(shù)均優(yōu)于CK，但與CK 相比差異不顯著。不同鋅肥滴施處理單株大中薯數(shù)均多于CK，其中T6 處理極顯著高于CK，T4、T5 與CK 差異不顯著；T5、T6 處理單株大中薯質(zhì)量均極顯著高于CK，T4處理高于CK，但與CK 差異不顯著；T4、T5、T6 處理單株薯數(shù)較CK 增多，其中T6 處理達(dá)7.07 ?！ぶ?1，但與CK 差異不顯著；T5、T6 處理單株薯質(zhì)量極顯著高于CK，T4 高于CK，但與CK 差異不顯著。

表1 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯產(chǎn)量

在產(chǎn)量性狀方面，鈣肥滴施T1 處理馬鈴薯商品薯率較CK 顯著提高40.48%，T2、T3 處理與CK相比差異不顯著，但均高于CK；鋅肥滴施T6 處理馬鈴薯商品薯率較CK 顯著提高42.44%，T4、T5 與CK 相比差異不顯著，但均高于CK。在不同鈣肥滴施處理中，T1、T2、T3 折合產(chǎn)量與CK 相比差異不顯著，但均高于CK，其中T1 處理折合產(chǎn)量最高，達(dá)67 619.05 kg·hm-2，比CK 增加16%；不同鋅肥滴施處理馬鈴薯折合產(chǎn)量與CK 相比差異不顯著，但均高于CK，其中T6 產(chǎn)量高達(dá)70 555.56 kg·hm-2，比CK 增加21.03%。所有施肥處理折合產(chǎn)量依次為：T6＞T1＞T5＞T4＞T2＞T3＞CK。

綜合各項(xiàng)產(chǎn)量指標(biāo)，鈣肥施用量為150 kg·hm-2（T1），鋅肥施用量為45 kg·hm-2（T6），馬鈴薯單株結(jié)薯性狀和產(chǎn)量性狀表現(xiàn)較優(yōu)，表明增施適量鈣鋅肥，可提高馬鈴薯產(chǎn)量。

2.3 不同鈣、鋅肥滴施處理對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

由表2 可以看出，不同鈣肥滴施處理和不同鋅肥滴施處理馬鈴薯塊莖維生素C 含量均極顯著高于CK；不同施鈣處理中T1 處理干物質(zhì)含量極顯著高于CK，比CK 增加5.39%，T2、T3 處理干物質(zhì)含量高于CK，但與CK 差異不顯著；T1、T2、T3 處理蛋白質(zhì)、粗淀粉、鋅含量均極顯著高于CK，還原糖含量均極顯著低于CK，鈣含量與CK 相比差異均不顯著。不同鋅肥滴施處理中T6 處理干物質(zhì)含量極顯著高于CK，較CK 增加13.73%，T5 處理高于CK 但差異不顯著；T4、T6 處理蛋白質(zhì)含量極顯著高于CK；T5、T6 處理粗淀粉含量極顯著高于CK；T4、T6 處理還原糖含量極顯著低于CK；T4、T5、T6處理鈣含量極顯著高于CK；T4、T6 處理鋅含量極顯著高于CK。

表2 不同鈣、鋅肥滴施處理馬鈴薯品質(zhì)

綜合各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)，鈣肥施用量150 kg·hm-2（T1）和鋅肥施用量45 kg·hm-2（T6）處理馬鈴薯塊莖品質(zhì)較好，表明增施適量的鈣、鋅肥，可改善馬鈴薯品質(zhì)。

3 討論與結(jié)論

鈣是馬鈴薯生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，外源施鈣肥可以提高馬鈴薯植株生長(zhǎng)發(fā)育水平[20]，也可以改善馬鈴薯品質(zhì)。微量元素鋅在植物光合作用、植物生長(zhǎng)素和蛋白質(zhì)的合成中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[21]。增施鋅肥可促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)發(fā)育，提高養(yǎng)分利用效率等，從而促進(jìn)作物增產(chǎn)[22]。

筆者的試驗(yàn)結(jié)果表明，在半干旱區(qū)滴施鈣、鋅肥對(duì)馬鈴薯株高、主莖數(shù)、莖粗、SPAD 值影響不顯著，但提高了馬鈴薯植株生物量。滴施鈣、鋅肥提高了馬鈴薯產(chǎn)量，與對(duì)照相比，施用適量鈣、鋅肥可以提高馬鈴薯單株大中薯數(shù)、單株大中薯質(zhì)量、單株質(zhì)量及商品薯率，這與李玉鵬等[23]研究結(jié)果一致。鈣對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響的生理過程比較復(fù)雜，大多數(shù)研究認(rèn)為是植物體中的鈣離子使得匍匐莖中赤霉素和細(xì)胞分裂素大量積累[24-27]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，硝酸鈣用量在150 kg·hm-2時(shí)，顯著提高了馬鈴薯單株大中薯數(shù)和單株大中薯質(zhì)量，單株結(jié)薯數(shù)與對(duì)照相比差異不顯著，這與高靜[5]研究結(jié)果一致。七水硫酸鋅用量在45 kg·hm-2時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量最高，施用量為30、45 kg·hm-2時(shí)，馬鈴薯單株大中薯質(zhì)量和單株薯質(zhì)量均極顯著高于CK。

滴施適量鈣、鋅肥改善了馬鈴薯塊莖品質(zhì)。前人研究表明，鈣在糖酵解、三羧酸循環(huán)和磷酸戊糖途徑中起到促進(jìn)作用，從而促使氨基酸的合成，進(jìn)而促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成。同時(shí)鈣也能提高塊莖中磷酸蔗糖合成酶的活性，并能降低中性以及酸性轉(zhuǎn)化酶的活性，進(jìn)而積累大量淀粉[29]。黃鵬翔等[8]認(rèn)為，增施鈣肥能抑制還原糖含量的增加。筆者的研究結(jié)果表明，滴施鈣肥極顯著增加了馬鈴薯塊莖蛋白質(zhì)、粗淀粉、維生素C 含量，同時(shí)極顯著降低了馬鈴薯塊莖的還原糖含量。鋅是植物中各種代謝和生理過程所必需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，鋅對(duì)馬鈴薯體內(nèi)多種酶起到穩(wěn)定、催化和調(diào)節(jié)的作用，鋅不僅作為馬鈴薯體內(nèi)酶的金屬組分，還可以作為酶在調(diào)節(jié)機(jī)制及結(jié)構(gòu)功能方面的輔助因子，參與到作物體內(nèi)激素代謝、呼吸作用、光合作用等生理過程，以及蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的合成[10]。筆者研究發(fā)現(xiàn)，滴施適量鋅肥后馬鈴薯塊莖中蛋白質(zhì)、維生素C 等的含量均有增加的趨勢(shì)。

綜上所述，在半干旱區(qū)通過膜下滴施適量的鈣、鋅肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)均有積極影響。其中鈣肥施用量為150 kg·hm-2，鋅肥施用量為45 kg·hm-2時(shí)，馬鈴薯植株生長(zhǎng)期農(nóng)藝性狀較好、產(chǎn)量較高、品質(zhì)較優(yōu)。