張吉立，冀金鳳，王 寧，王 鵬*

補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜干物質(zhì)積累、產(chǎn)糖量及養(yǎng)分吸收的影響①

張吉立1,2，冀金鳳1，王 寧1，王 鵬1*

(1黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，黑龍江大慶 163319；2大慶職業(yè)學(xué)院，黑龍江大慶 163255)

通過(guò)研究甜菜在雨養(yǎng)條件下施肥和施肥后補(bǔ)灌對(duì)甜菜干物質(zhì)積累、產(chǎn)量、產(chǎn)糖量和養(yǎng)分吸收的影響規(guī)律，可以為甜菜栽培中施肥和灌溉提供理論依據(jù)。試驗(yàn)在田間條件下，設(shè)置雨養(yǎng)無(wú)肥(對(duì)照)、雨養(yǎng)施肥、補(bǔ)灌施肥3個(gè)處理，大區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。結(jié)果表明：收獲期補(bǔ)灌與雨養(yǎng)施肥處理相比顯著提高了甜菜總干物質(zhì)積累量和產(chǎn)糖量；補(bǔ)灌施肥、雨養(yǎng)施肥與無(wú)肥處理相比顯著提高了地上部和總干物質(zhì)積累量、產(chǎn)量、產(chǎn)糖率和產(chǎn)糖量；收獲期補(bǔ)灌與雨養(yǎng)施肥處理相比顯著降低了甜菜地下部、地上部氮吸收量和總氮、總鉀吸收量，雨養(yǎng)施肥與無(wú)肥處理相比顯著提高了總氮、總鉀吸收量；收獲期補(bǔ)灌與雨養(yǎng)施肥處理相比顯著提高了甜菜地下部、地上部干物質(zhì)積累量和總磷吸收量，雨養(yǎng)施肥與不施肥處理相比顯著提高了地上部干物質(zhì)積累量和總磷吸收量。綜合分析認(rèn)為，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)施肥處理相比利于促進(jìn)甜菜生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量、產(chǎn)糖量和磷吸收量，降低甜菜對(duì)氮、鉀的吸收量，建議在5—6月發(fā)生季節(jié)性干旱時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)灌。

補(bǔ)灌；甜菜；產(chǎn)糖量；養(yǎng)分吸收

黑龍江省西部屬于半干旱地區(qū)，每年5—6月降水稀少引起的季節(jié)性干旱會(huì)顯著影響甜菜苗期的正常生長(zhǎng)發(fā)育。由于當(dāng)?shù)靥鸩嘶适┯门c播種同時(shí)進(jìn)行，化肥距離根系較近，這也進(jìn)一步增加了干旱條件下的水分脅迫程度。為解決這一問(wèn)題，采用人工補(bǔ)灌的方式為甜菜提供水分，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，對(duì)降低季節(jié)性干旱脅迫危害，保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的實(shí)踐意義。甜菜是黑龍江省重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]，生長(zhǎng)季節(jié)對(duì)土壤水分狀況極為敏感，降水過(guò)多除了導(dǎo)致養(yǎng)分淋失引起減產(chǎn)外，還會(huì)使甜菜根系含糖率降低，產(chǎn)糖量下降；降水不足發(fā)生干旱脅迫后，甜菜生長(zhǎng)受到抑制，產(chǎn)量降低明顯[2]；因此平穩(wěn)適宜的水分供應(yīng)是甜菜獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)[3]。生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，人工灌溉灌水過(guò)多會(huì)造成肥料流失，增加成本；灌溉不足抑制植物生長(zhǎng)，降低產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。番茄[4]、玉米[5]、食葵[6]、小麥[7]等作物人工補(bǔ)灌研究結(jié)果表明，在作物需水關(guān)鍵時(shí)期穩(wěn)定適宜的灌溉對(duì)促進(jìn)作物生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量效果最顯著。目前黑龍江省自然降水與甜菜生長(zhǎng)需水規(guī)律存在差異，5—6月的季節(jié)性干旱正是苗期需水的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)灌可以有效彌補(bǔ)自然降水的不足。從前人相關(guān)研究來(lái)看，目前尚未見(jiàn)到在季節(jié)性干旱發(fā)生時(shí)進(jìn)行人工補(bǔ)灌對(duì)甜菜生長(zhǎng)發(fā)育和養(yǎng)分吸收影響的相關(guān)報(bào)道。本文研究了在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施用基肥與播種同時(shí)進(jìn)行條件下，雨養(yǎng)施肥與不施肥、補(bǔ)灌施肥條件下甜菜干物質(zhì)積累、產(chǎn)量、產(chǎn)糖量和養(yǎng)分吸收變化規(guī)律，以期為黑龍江省甜菜生產(chǎn)中科學(xué)合理地進(jìn)行水分和養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年4—10月在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地(46°37′N(xiāo)、125°11′E)進(jìn)行。土壤類(lèi)型為黑鈣土，前茬為綠豆，試驗(yàn)地年平均氣溫4 ～ 5 ℃，2019年試驗(yàn)地總降水量為543.50 mm，5—6月末無(wú)有效降水。土壤基礎(chǔ)肥力為：有機(jī)質(zhì)28.6 g/kg，堿解氮49.67 mg/kg，有效磷30.55 mg/kg，速效鉀179.00 mg/kg，pH 8.67。試驗(yàn)所選用甜菜品種為H809。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，CK為雨養(yǎng)不施肥處理(空白對(duì)照)，不施任何肥料；TY為當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥+雨養(yǎng)處理，播種時(shí)不補(bǔ)充水分，種子直接播入土中；TB為常規(guī)施肥+補(bǔ)灌處理，播種坐水5 mm/株、6月12日5 mm/株、6月23日5 mm/株。TY與TB處理施N 120 kg/hm2、P2O5104 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。試驗(yàn)所施用氮肥為尿素，含N量46%；磷肥為重過(guò)磷酸鈣，P2O5含量為46%；鉀肥為硫酸鉀，K2O含量為50%。試驗(yàn)前按株稱肥，播種前施入播種穴底部作為基肥。試驗(yàn)田面積0.066 7 hm2，甜菜栽培密度為株距0.2 m，行距0.65 m，76 950株/hm2，栽培方式采用壟作式直播。試驗(yàn)田于4月20日翻耕起壟，5月6日挖種植穴并施基肥，5月8日播種。

1.3 采樣及測(cè)定項(xiàng)目

分別于葉叢快速增長(zhǎng)期(7月9日)、塊根糖分增長(zhǎng)期(8月5日)、塊根糖分積累期(9月7日)、收獲期(9月28日)田間取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室洗凈后，105 ℃殺青30 min，在75 ～ 80 ℃下烘干后分葉和根分別稱重，計(jì)算干物質(zhì)積累量。收獲期，隨機(jī)選取3處10壟×20 m范圍內(nèi)甜菜全部收獲，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算產(chǎn)量，并利用測(cè)糖儀直接測(cè)定甜菜的含糖率，計(jì)算產(chǎn)糖量。烘干后植株樣品用濃硫酸–過(guò)氧化氫消煮后，利用凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度法[8]分別測(cè)定植株氮、磷、鉀的含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理和表格制作采用Excel 2021版軟件，差異顯著性分析使用DPS7.65版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜干物質(zhì)積累的影響

由表1可知，TY與CK相比提高了甜菜地下部干物質(zhì)積累量，其中塊根糖分增長(zhǎng)期和塊根糖分積累期TY處理顯著高于CK，收獲期無(wú)顯著差異，表明雨養(yǎng)條件下施肥有利于甜菜生育中期顯著提高地下部干物質(zhì)積累量。TY地上部和總干物質(zhì)積累量除塊根糖分增長(zhǎng)期外均顯著高于CK，表明雨養(yǎng)條件下施肥有利于促進(jìn)甜菜地上部和總干物質(zhì)積累量增加。TB與TY相比提高了甜菜地下部干物質(zhì)積累量，且TB顯著高于CK，這說(shuō)明TB與TY、CK相比有利于提高甜菜地下部干物質(zhì)積累量。塊根糖分增長(zhǎng)期至塊根糖分積累期，TB地上部干物質(zhì)積累量顯著高于TY，但收獲期兩個(gè)處理差異不顯著。塊根糖分增長(zhǎng)期至收獲期，TB總干物質(zhì)積累量顯著高于TY，這說(shuō)明發(fā)生季節(jié)性干旱時(shí)補(bǔ)灌更有利于甜菜生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜產(chǎn)量及產(chǎn)糖量的影響

由表2可知，TY與CK相比顯著提高了甜菜產(chǎn)量，TB與TY相比提高了2.82%，表明發(fā)生短暫季節(jié)性干旱后補(bǔ)灌有利于甜菜產(chǎn)量提高。從含糖率上來(lái)看，TB和TY之間無(wú)顯著差異，兩個(gè)處理顯著高于CK，表明TB與TY相比不會(huì)對(duì)甜菜的含糖率產(chǎn)生顯著影響，但TB和TY與對(duì)照相比均顯著提高了含糖率。TY產(chǎn)糖量與CK相比提高了51.66%，差異顯著，表明同是在雨養(yǎng)條件下施肥與不施肥相比更有利于產(chǎn)糖量顯著提高；TB產(chǎn)糖量比TY提高了9.63%，差異顯著，表明同樣施肥條件下進(jìn)行補(bǔ)灌會(huì)顯著提高甜菜產(chǎn)糖量。

表1 不同處理對(duì)甜菜干物質(zhì)積累的影響(g/株)

注：表內(nèi)數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差；同列小寫(xiě)字母不同表示處理間差異顯著(<0.05)，下同。

表2 不同處理對(duì)甜菜產(chǎn)量及產(chǎn)糖量的影響

2.3 補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜氮吸收的影響

由表3可知，TY與CK相比在整個(gè)試驗(yàn)期間均顯著提高了甜菜地下部氮吸收量，地上部和總氮吸收量除塊根糖分增長(zhǎng)期外TY均顯著高于CK，表明在雨養(yǎng)下施肥會(huì)顯著促進(jìn)甜菜對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)的吸收和利用。TB與TY相比降低了地下部氮吸收量，除葉叢快速增長(zhǎng)期外TB均顯著低于TY，表明補(bǔ)灌不利于甜菜地下部對(duì)氮的吸收和利用。TB與TY相比僅在塊根糖分增長(zhǎng)期顯著提高了地上部氮吸收量，TB在葉叢快速增長(zhǎng)期和收獲期均顯著低于TY，但TB顯著高于CK，表明補(bǔ)灌在收獲期與對(duì)照相比會(huì)顯著提高地上部氮吸收量。在塊根糖分增長(zhǎng)期，TB總氮吸收量顯著高于TY，但收獲期TB顯著低于TY，這可能與補(bǔ)灌導(dǎo)致根系氮吸收量顯著降低有關(guān)。

2.4 補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜磷吸收的影響

由表4可知，TY與CK相比提高了甜菜根系磷吸收量，除塊根糖分增長(zhǎng)期外TY顯著高于CK，表明雨養(yǎng)下施肥有利于促進(jìn)甜菜地下部磷吸收。TY與CK相比僅葉叢快速增長(zhǎng)期顯著提高了甜菜地上部磷吸收量，其余生育時(shí)期TY與CK之間無(wú)顯著差異。葉叢快速增長(zhǎng)期、塊根糖分積累期和收獲期，TY總磷吸收量顯著高于CK，表明雨養(yǎng)下施肥會(huì)顯著提高甜菜總磷吸收量。塊根糖分增長(zhǎng)期，TB地下部磷吸收量顯著低于TY，其余生育時(shí)期TB與TY之間無(wú)顯著差異。葉叢快速增長(zhǎng)期、塊根糖分積累期和收獲期TB顯著高于CK，表明補(bǔ)灌+施肥與對(duì)照相比在這3個(gè)生育時(shí)期會(huì)顯著提高地下部磷吸收量。塊根糖分增長(zhǎng)期和塊根糖分積累期，TB地上部磷吸收量顯著高于TY，但成熟期兩個(gè)處理之間無(wú)顯著差異。塊根糖分增長(zhǎng)期至收獲期，TB總磷吸收量顯著高于CK和TY，表明補(bǔ)灌與雨養(yǎng)施肥和不施肥處理相比均會(huì)顯著提高甜菜總磷吸收量。

表3 不同處理對(duì)甜菜氮吸收的影響(kg/hm2)

表4 不同處理對(duì)甜菜磷吸收的影響(kg/hm2)

2.5 補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜鉀吸收的影響

由圖5可知，塊根糖分增長(zhǎng)期和塊根糖分積累期，TY地下部鉀吸收量顯著高于CK，但收獲期兩個(gè)處理之間無(wú)顯著差異。TY與CK相比提高了地上部鉀吸收量，除塊根糖分增長(zhǎng)期外兩個(gè)處理之間存在顯著差異。葉叢快速增長(zhǎng)期、塊根糖分積累期和收獲期，TY總鉀吸收量均顯著高于CK，表明雨養(yǎng)下施肥有利于這3個(gè)時(shí)期甜菜對(duì)鉀的吸收和利用。塊根糖分增長(zhǎng)期，TB地下部鉀吸收量顯著高于TY，塊根糖分積累期和收獲期TB與TY之間無(wú)顯著差異；成熟期TB顯著低于CK，表明補(bǔ)灌不利于甜菜地下部對(duì)鉀的吸收。TB與TY相比除塊根糖分增長(zhǎng)期外均降低了甜菜地上部鉀吸收量，表明補(bǔ)灌不利于甜菜地上部對(duì)鉀的吸收和利用。塊根糖分積累期和收獲期，TB總鉀吸收量顯著低于TY，表明補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比會(huì)顯著降低甜菜這兩個(gè)生育時(shí)期對(duì)鉀的吸收和利用。塊根糖分增長(zhǎng)期和塊根糖分積累期，TB顯著高于CK，葉叢快速增長(zhǎng)期和成熟期兩個(gè)處理之間無(wú)顯著差異。

表5 不同處理對(duì)甜菜鉀吸收的影響(kg/hm2)

3 討論

水、肥是甜菜生長(zhǎng)必不可少的因素，充足的養(yǎng)分供應(yīng)和適宜的灌溉時(shí)間及灌水量是提高甜菜產(chǎn)量和產(chǎn)糖量的保障[9]。生長(zhǎng)季節(jié)降水不足導(dǎo)致的季節(jié)性干旱會(huì)對(duì)甜菜某一生長(zhǎng)階段產(chǎn)生顯著影響，此時(shí)人工補(bǔ)灌是緩解干旱脅迫，促進(jìn)甜菜生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量的有效栽培措施[10]。從前人相關(guān)研究來(lái)看，甜菜施肥后采用人工補(bǔ)灌方式提高灌水量有利于產(chǎn)量的提高[11]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，雨養(yǎng)條件下施肥顯著提高了甜菜干物質(zhì)積累量，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上補(bǔ)灌后提高了根系、葉片和總干物質(zhì)積累量，成熟期補(bǔ)灌處理總干物質(zhì)積累量顯著高于雨養(yǎng)施肥處理，這說(shuō)明補(bǔ)灌對(duì)提高甜菜干物質(zhì)積累量具有顯著作用。張榮萍等[12]研究認(rèn)為這與補(bǔ)灌較好地改善了作物關(guān)鍵生長(zhǎng)時(shí)期的水分狀況有關(guān)。土壤水分不足造成的干旱脅迫會(huì)顯著抑制甜菜光合作用的進(jìn)行，從而導(dǎo)致生長(zhǎng)減緩，最終降低產(chǎn)量[13]。人工補(bǔ)灌可以有效改善甜菜苗期干旱脅迫的危害，顯著提高植物光合能力，有利于產(chǎn)生更多的光合產(chǎn)物，增加干物質(zhì)積累量，為產(chǎn)量提高奠定基礎(chǔ)[14]。本試驗(yàn)中補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比產(chǎn)量并未顯著提高，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因與甜菜收獲器官為根系有關(guān)。充分的水分供應(yīng)會(huì)導(dǎo)致植物根系內(nèi)海藻糖、2′-脫氧腺苷的積累，從而顯著抑制根系生長(zhǎng)[15]，這也是根系干物質(zhì)積累量未顯著升高的重要原因，但是補(bǔ)灌促進(jìn)了甜菜葉片生長(zhǎng)，使總干物質(zhì)積累量顯著高于雨養(yǎng)處理。

產(chǎn)糖量是甜菜的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，本試驗(yàn)中，雨養(yǎng)施肥處理與不施肥處理相比顯著提高了甜菜產(chǎn)糖量，這說(shuō)明施肥對(duì)提高產(chǎn)糖量具有顯著作用[16]。在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥基礎(chǔ)上人工補(bǔ)灌后，產(chǎn)糖量提高了9.63%，差異達(dá)到了顯著水平，這與董心久等[17]的研究結(jié)果相似，說(shuō)明在甜菜苗期需水關(guān)鍵時(shí)期人工補(bǔ)灌會(huì)使甜菜產(chǎn)糖量在施肥基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升。從甜菜氮吸收量上來(lái)看，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比顯著降低了甜菜地上部、地下部和總氮吸收量，這可能與大量氮轉(zhuǎn)化為糖有關(guān)[18]，也可能與氮隨水進(jìn)入土壤深層導(dǎo)致甜菜吸收量降低有關(guān)[19]。收獲期，常規(guī)施肥與空白對(duì)照相比顯著提高了甜菜地下部和總磷吸收量，而補(bǔ)灌處理在此基礎(chǔ)上繼續(xù)顯著提高了甜菜總磷吸收量，這可能是因?yàn)檠a(bǔ)灌改善了土壤水分狀況，有利于甜菜對(duì)磷元素的吸收和利用[20]。另外，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比磷吸收量顯著提高，這與氮營(yíng)養(yǎng)吸收變化規(guī)律存在差異，可能與甜菜吸收磷元素主要用于生長(zhǎng)發(fā)育和較少用于合成糖有關(guān)。由于甜菜吸收鉀主要以離子形態(tài)吸收，因此土壤水分變化對(duì)鉀吸收的影響較大[21]。本試驗(yàn)中，雨養(yǎng)施肥處理與無(wú)肥相比顯著提高了甜菜總鉀吸收量[22]，但是補(bǔ)灌后的地上部和地下部鉀吸收量低于雨養(yǎng)施肥處理，總鉀吸收量顯著低于雨養(yǎng)施肥處理，這是否與補(bǔ)灌導(dǎo)致了土壤中的鉀營(yíng)養(yǎng)流失有關(guān)還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)收獲期，雨養(yǎng)施肥與不施肥相比顯著提高了甜菜地上部和總干物質(zhì)積累量；補(bǔ)灌施肥與雨養(yǎng)施肥處理相比顯著提高了總干物質(zhì)積累量，但地上部和地下部干物質(zhì)積累量沒(méi)有顯著差異。

2)雨養(yǎng)施肥與不施肥相比顯著提高了甜菜產(chǎn)量、含糖率、產(chǎn)糖量，補(bǔ)灌施肥與雨養(yǎng)施肥相比顯著提高產(chǎn)糖量。

3)收獲期，雨養(yǎng)施肥與不施肥相比顯著提高了甜菜總氮、總磷、總鉀吸收量；補(bǔ)灌施肥與雨養(yǎng)施肥處理相比顯著降低了甜菜地下部、地上部氮和總氮吸收量，顯著提高了總磷吸收量，顯著降低總鉀吸收量。

4)補(bǔ)灌可顯著促進(jìn)甜菜生長(zhǎng)并提高產(chǎn)糖量，不利于氮和鉀營(yíng)養(yǎng)的吸收利用，但促進(jìn)磷營(yíng)養(yǎng)的吸收和利用。

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[20] 何園球, 李成亮, 王興祥, 等. 土壤水分含量和施磷量對(duì)旱作水稻磷素吸收的影響[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2005, 42(4): 628–634.

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Effects of Supplemental Irrigation and Fertilization on Dry Matter Accumulation, Sugar Production and Nutrient Uptake inL.

ZHANG Jili1, 2, JI Jinfeng1, WANG Ning1, WANG Peng1*

(1 Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing, Heilongjiang 163319, China; 2 Daqing Vocational College, Daqing, Heilongjiang 163255, China)

The effects of fertilization under rain-fed condition and supplemental irrigation after fertilization on dry matter accumulation, yield, sugar production and nutrient absorption ofL. were studied in order to provide a theoretical basis for fertilization and irrigation inL. cultivation. A field-plot experiment was carried out and three treatments were setup, including rainfed without fertilization (CK), rainfed and fertilization (TY), and supplemental irrigation and fertilization (TB), and each treatments with three repetition. The results show that, in the harvest period, TB significantly increases the total dry matter accumulation and sugar yield compared with TY; TB and TY significantly increase the aboveground and total dry matter accumulation, yield, sugar rate and yield compared with CK; TB significantly increases the underground, aboveground nitrogen and total nitrogen and total potassium uptake ofL. compared with TY; TY significantly increases total nitrogen and total potassium uptake compared with CK; TB significantly increases the underground, aboveground dry matter accumulation and total phosphorus uptake compared with TY; TY significantly increases the aboveground dry matter accumulation and total phosphorus uptake compared with CK. Comprehensive analysis shows that TB is beneficial to promote the growth, development, yield, sugar production, phosphorus absorption, and to reduce nitrogen and potassium absorption ofL. compared with TY, thus, it is recommended to carry out appropriate artificial supplementary irrigation in May—June when drought occurs.

Supplementary irrigation;L.; Sugar production; Nutrient absorption

S566.3

A

10.13758/j.cnki.tr.2023.02.026

張吉立, 冀金鳳, 王寧, 等. 補(bǔ)灌與施肥對(duì)甜菜干物質(zhì)積累、產(chǎn)糖量及養(yǎng)分吸收的影響. 土壤, 2023, 55(2): 441–445.

國(guó)家甜菜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系土壤肥料崗位建設(shè)項(xiàng)目(CARS-210306)資助。

(wangp.ycs@163.com)

張吉立(1981—)，男，河北衡水人，副教授，博士研究生，主要研究方向?yàn)橹参餇I(yíng)養(yǎng)學(xué)與作物分子生理。E-mail: zhangjili12@163.com