脫毒種薯費烏瑞干物質(zhì)及氮磷鉀養(yǎng)分吸收分配特征研究

脫毒種薯費烏瑞干物質(zhì)及氮磷鉀養(yǎng)分吸收分配特征研究

甘薯是世界上的第四個主要糧食。中國是世界上最大的甘薯種植生產(chǎn)國。貴州具有發(fā)展馬鈴薯生產(chǎn)的優(yōu)越的自然條件,其種植面積和總產(chǎn)量快速增長,到2006年已增長到59.28萬hm2,居全國第一。但貴州馬鈴薯單產(chǎn)水平一直較低,長期低于全國平均水平,與世界先進水平相比差距更大。隨著人民生活水平的不斷提高,對馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)、外觀品質(zhì)有了更高的要求,市場需求也不斷變化,這就使得種植品種逐漸向多元化、專用化發(fā)展,種植區(qū)域也不斷擴大,但卻缺乏相應(yīng)配套的栽培技術(shù)。已有的研究結(jié)果表明,氮、磷、鉀的合理施用有利于馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的提高[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]。劉克禮、高聚林等在采用不同的馬鈴薯品種作為試驗材料研究馬鈴薯的干物質(zhì)積累、對養(yǎng)分的吸收、積累和分配時,獲得的結(jié)果不盡相同[16,17,18,19,20,21,22,23,24,25]。可見,不同品種對養(yǎng)分的需求是不同的。生產(chǎn)中,不同的馬鈴薯品種需要采用不同的施肥量和施肥方式才能滿足不同的馬鈴薯品種正常生長發(fā)育的需要,獲得高產(chǎn)。費烏瑞它是鮮薯外銷型品種,最大的特點和優(yōu)點是生育期短,外觀品質(zhì)和食用品質(zhì)均極佳,是最受市場歡迎的品種之一。近年來,在貴州省的種植面積逐年擴大,特別是中低海拔地區(qū)秋冬作栽培,上市早、市場價格高。研究該品種的干物質(zhì)積累及氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收、積累和分配特征,對指導(dǎo)施肥與管理,增加產(chǎn)量和效益具有重要的意義。1材料和方法1.1州大學(xué)越界場試驗以脫毒費烏瑞它二級原種(由貴州省馬鈴薯研究所提供)為供試材料。試驗在貴州大學(xué)盆栽場進行。試驗土壤pH7.09,養(yǎng)分含量為有機質(zhì)29.92g/kg,全氮1.52g/kg,全磷0.83g/kg,全鉀14.18g/kg,堿解氮151.84mg/kg,速效磷35.0mg/kg,速效鉀185mg/kg。1.2試驗計劃和方法1.2.1根據(jù)是否涉及實際肥料用量試驗參照前人研究結(jié)果(大田生產(chǎn)每500kg塊莖需施N2.65kg、P2O51.0kg、K2O4.10kg,盆栽試驗的肥料用量為大田用量的2倍),按大田4000株/667m2、目標(biāo)產(chǎn)量1500kg/667m2計算每盆肥料施用量。將肥料在播種前裝盆時混入距土表20cm左右的土層中,一次性施入。1.2.2碎、瞳體的裝桶試驗前按盆栽規(guī)范進行土壤處理(風(fēng)干、破碎、過篩)稱重裝桶。桶直徑0.4m、高0.45m,裝干土20kg,桶底部有孔,其他管理按馬鈴薯高產(chǎn)栽培技術(shù)要求進行。1.2.3模擬馬鈴薯播種,種植種植馬鈴薯試驗于2006年3月11日播種,選用健康脫毒種薯切塊(每個薯塊含1～2個芽眼),并選擇頂部薯塊播種,播種深度為覆土后距土面10cm左右,每盆種3株以保證出苗,在出苗后,每盆留一健壯植株進行試驗。播種時,種薯已出芽(頂芽在0.5cm左右)。1.2.4植株全氮、全磷及全鉀含量測定在幼苗期(出苗10d)、現(xiàn)蕾、開花、莖葉枯萎期及成熟收獲時分別取樣。每次取9株,取樣后立即洗凈,隨機分為3組,并按根(含地面以下主莖)、地上莖、葉、薯塊各部位測鮮重,并105℃烘30min殺青,70℃烘干,分別測干重及植株全氮、全磷和全鉀含量。試驗結(jié)束后,以3組的平均值作為單株值進行分析。養(yǎng)分測定方法:H2SO4-H2O2消煮-半微量蒸餾法測氮;H2SO4-H2O2消煮-鉬黃比色法測磷;H2SO4-H2O2消煮-火焰分光光度計法測鉀。2結(jié)果與分析2.1生育期及莖、莖干物質(zhì)積累試驗于2006年3月11日播種,4月5日出苗,6月15日成熟收獲,全生育期為71d(自出苗開始計算)。由于盆栽試驗是在人為控制下進行,能較好地滿足生育期生長條件,延緩植株衰老,生育期較常規(guī)栽培延長。各生育期的鮮重與干物重見表和圖1。隨著植株的生長發(fā)育,費烏瑞它各器官的干物質(zhì)積累呈不同的動態(tài)變化(圖1)。費烏瑞它在出苗后的最初10d內(nèi)生長迅速,莖、葉生長量(鮮重)分別達全生育期最大生長量的54.06%和43.95%;到現(xiàn)蕾時根系已達全生育期最大生長量,莖、葉生長量達最大生長量的82.74%和71.00%。根和莖的干物質(zhì)積累量一直較小,總量變化也較小,根系干重在花期達高峰;自出苗后,莖的鮮重和干物質(zhì)積累均逐漸緩慢增加,在花期達最高值,以后逐漸下降。葉片鮮重和干物質(zhì)積累均在花期達峰值,莖葉枯萎后急劇下降。在費烏瑞它整個生育期中,從出苗至莖葉枯萎植株全株的干物質(zhì)積累呈線性(R2=0.974)增加趨勢,自莖葉枯萎后,由于葉片老化脫落、根系老化等,造成養(yǎng)分和同化產(chǎn)物流失,干物質(zhì)積累量下降;自塊莖發(fā)生后,直至莖葉枯萎,塊莖的干物質(zhì)積累動態(tài)與全株的干物質(zhì)積累動態(tài)一致,在枯萎期后,由于淀粉等同化產(chǎn)物繼續(xù)向塊莖輸送,干物質(zhì)繼續(xù)增加;植株全株和塊莖的鮮、干重變化趨勢基本一致。在本試驗中,費烏瑞它單株鮮重在莖葉枯萎時達最大值(487.48g),而塊莖的鮮重直至成熟都在增加,由380.92g增加到400.84g。從積累速率來看,根系的干物質(zhì)積累在出苗后至苗期的10d內(nèi),干物質(zhì)積累速率最快,為0.103g/(株·d),以后幾乎一直緩慢下降;莖的干物質(zhì)積累速率也是在出苗后的10d內(nèi)最高,為0.060g/(株·d),以后逐漸緩慢下降;葉片的干物質(zhì)積累速率呈兩個高峰期,即出苗后最初10d內(nèi)積累速率最高,達0.286g/(株·d),第2個高峰期出現(xiàn)在現(xiàn)蕾至花期,花期以后又下降;塊莖形成后,器官內(nèi)的干物質(zhì)積累一直上升,直至成熟,干物質(zhì)積累速率在現(xiàn)蕾期至莖葉枯萎期較高,其中,現(xiàn)蕾至開花期間積累速率達1.493g/(株·d),該期積累干物質(zhì)占全生育期塊莖干物質(zhì)積累量的84.86%。全株干物質(zhì)積累速率以現(xiàn)蕾期至花期最高,單株日增加1.732g/(株·d)。植株的干物質(zhì)積累速率高峰較塊莖干物質(zhì)積累速率高峰先出現(xiàn)是由于在花期后,根、莖、葉的干物質(zhì)積累速率均下降所造成,尤其是葉片,在花期后干物質(zhì)積累速率迅速下降,呈現(xiàn)負增長。從干物質(zhì)在各器官中的分配來看(圖1d),整個生育期中,莖積累的干物質(zhì)比例最低,其次是根;在苗期,葉片積累的干物質(zhì)最高,占全株的63.74%,以后逐漸下降,至成熟時,僅占全株干物質(zhì)積累量的7.58%。在塊莖形成后,隨著同化物不斷向塊莖轉(zhuǎn)移,塊莖中積累的干物質(zhì)不斷增加,干物質(zhì)在塊莖中分配系數(shù)逐漸上升,至成熟時積累的干物質(zhì)占全株干物質(zhì)的89.27%。2.2黃樹林葉片不同時期對氮素的吸收費烏瑞它根、莖、葉、塊莖對氮素的吸收、積累和分配動態(tài)見圖2。在整個生育期中(圖2a),作為最主要的光合器官葉片的氮素濃度一直是各個器官中最高的,其次為莖和根,而塊莖中的氮素濃度是各器官中最低的。在苗期,葉片中的氮素濃度達5.335%,以后呈顯著的線性下降(R2=0.975),到成熟時,氮素濃度下降到2.897%,與苗期相比濃度降低了45.7%;根系、莖和塊莖中的氮素濃度變化幅度依次為0.634%、0.291%和0.43%。由圖2b看出,在苗期,葉片中積累的氮素最多,占全株的79.58%,以后逐漸下降,到成熟時只占全株的13.66%;根和莖中積累的氮素在全株中占的比例一直較小,以苗期最高,分別為11.85%和8.57%,以后逐漸下降;塊莖自發(fā)生后,積累的氮素占全株的比例不斷上升,呈對數(shù)式增加(R2=0.982),到成熟期時達82.44%。由圖2c看出,費烏瑞它對氮素的吸收速率在現(xiàn)蕾期至花期最高,為32.81mg/(株·d)。從各器官對氮素的吸收速率看,根、莖、葉的氮素吸收速率均在出苗后的最初10d內(nèi)最高,根系在花期以前對氮素的吸收速率高于莖;葉片對氮素的吸收速率在現(xiàn)蕾期至花期之間較苗期至現(xiàn)蕾期之間有所升高,在花期以前對氮素的吸收速率遠高于根和莖,在花期以后對氮素的吸收速率呈顯著的負增長;塊莖發(fā)生后,對氮素的吸收速率逐漸增加,從現(xiàn)蕾期至莖葉枯萎期,吸收速率保持較快速率,在花期至莖葉枯萎期間達最高峰,為28.47mg/(株·d),這也與器官內(nèi)氮素的積累量變化趨勢一致。由圖2d看出,費烏瑞它植株體內(nèi)的氮素積累量在苗期至莖葉枯萎期一直呈線性增加(R2=0.968),在莖葉枯萎期達1326.14mg/株,以后隨著葉片衰老、脫落,發(fā)生氮素的轉(zhuǎn)移和損失,氮素積累量下降。各器官的氮素積累量和動態(tài)均有所不同。根、莖、葉中的氮素積累量均呈單峰曲線變化,在花期達最高值,以后逐漸下降;但葉片作為最主要的光合器官,積累的氮素遠遠高于根和莖;根系的氮素積累量高于地上莖,變幅也較大,為20.88mg/株,而莖中的氮素積累變幅僅為6.7mg/株;從現(xiàn)蕾至莖葉枯萎是塊莖吸收氮素的主要時期,該期氮素積累量達938.09mg/株,占塊莖中氮素積累總量(1057.91mg/株)的88.67%。費烏瑞它在整個生育期中,吸收氮素1326.14mg/株,形成塊莖(鮮重)400.84g,推算得出,形成500kg塊莖,需要吸收氮素(N)1.654kg。2.3生育期及葉片磷素的積累規(guī)律費烏瑞它對磷素的積累量較低,各器官內(nèi)磷素的吸收、積累和分配動態(tài)與氮素有許多一致的地方(圖3)。由圖3a看出,在費烏瑞它的整個生育期中,葉片中的磷素濃度一直高于根和莖,在花期至枯萎期之間略低于塊莖,以苗期最高,為0.389%,以后逐漸下降,在莖葉枯萎后又上升;根系中的磷素濃度變化不大,在現(xiàn)蕾期最高,為0.255%,只比成熟時出現(xiàn)的最低濃度高0.053%;莖中的磷素濃度在苗期最高,從苗期至花期,濃度降低較快,花期至莖葉枯萎期間變化不大;塊莖中的磷素濃度高于根和莖,在整個生育期中變化不大。由圖3b看出,磷素在各器官內(nèi)的分配動態(tài)與氮素(圖2b)一致。在整個生育期中,磷素在根、莖、葉中的分配一直是葉>根>莖;磷素在根、莖、葉中的分配均以苗期最高,以后則逐漸下降,苗期葉片中的磷積累量占全株的71.63%,到成熟時下降到8.66%;塊莖中積累的磷素占主導(dǎo)地位,并呈對數(shù)式上升(R2=0.982),自現(xiàn)蕾期的45.68%上升到成熟時的89.26%。費烏瑞它對磷素的吸收速率呈單峰曲線變化(圖3c),從出苗后到現(xiàn)蕾期的變化都不大。在現(xiàn)蕾后,對磷素的吸收速率加快;在花期達最高,為4.660mg/(株·d),以后逐漸下降;在莖葉枯萎后對磷素的吸收速率迅速下降,出現(xiàn)負增長。根、莖、葉對磷素的吸收速率均是出苗后的最初10d最高,以后逐漸下降,但隨生育期發(fā)展變化有所不同。葉片對磷素的吸收速率高于根和莖;塊莖對磷素的吸收速率逐漸上升,現(xiàn)蕾期至莖葉枯萎期吸收速率均較高,現(xiàn)蕾至花期最高,達4.252mg/(株·d),以后逐漸下降。由圖3d看出,現(xiàn)蕾期至花期,費烏瑞它植株吸收的磷素最多,為76.53mg/株;其次為花期至莖葉枯萎期(59.12mg/株),植株的磷素積累在莖葉枯萎期達高峰(176.86mg/株),此后由于葉片脫落等原因,造成養(yǎng)分流失,積累量略有下降。根系中積累的磷素呈單峰曲線變化,在花期達峰值(4.91mg/株),以后逐漸下降,到成熟時下降為2.62mg/株;莖中積累的磷素在現(xiàn)蕾期就達到最大值,以后逐漸下降,但整個生育期中,莖中磷素的積累量變化不大。葉片中積累的磷素在花期達最大值(22.01mg/株),以后逐漸下降,到成熟時為15.19mg/株,這是由于葉片中的養(yǎng)分向塊莖中轉(zhuǎn)運所致。自塊莖發(fā)生后至莖葉枯萎,磷素的積累量呈線性增加,其中,從現(xiàn)蕾期至莖葉枯萎期積累的磷素為135.65mg/株,占全生育期塊莖磷素積累總量的86.67%,在莖葉枯萎后,磷素積累繼續(xù)增加,但增加的量很少。2.4鉀素在根和莖中的積累費烏瑞它在各生育期對鉀素的吸收、積累和分配情況見圖4。由圖4a看出,莖中的鉀素濃度最高,在苗期和現(xiàn)蕾期分別達10%以上,在現(xiàn)蕾期以后逐漸下降;葉片中的鉀素濃度呈單峰曲線變化,在花期達最高;根中的鉀素濃度則是苗期最高,以后逐漸下降;塊莖中的鉀素濃度較低,以塊莖形成初期的鉀素濃度最高,以后逐漸降低,但濃度變化不大。鉀素在費烏瑞它各器官中的分配趨勢與氮、磷大致相同。在苗期,葉片中的鉀素占全株積累鉀素的57.32%;塊莖,隨著塊莖的膨大,鉀素在塊莖中的分配比例中也逐漸增加,至成熟時占全株的81.53%。與氮、磷有所不同的是在苗期以后鉀素在根和莖中的分配,由圖2b和圖3b可知,在出苗至成熟,氮和磷在根中的分配一直都略高于莖,而鉀素的分配是在苗期莖中的比例略低于根,以后一直略高于根。鉀素在費烏瑞它植株中的積累速率自出苗至成熟有兩個峰值,一個是出苗后的最初10d內(nèi),鉀素積累速率為28.60mg/(株·d),在苗期至現(xiàn)蕾期有所下降,在現(xiàn)蕾至開花期間的積累速率為全生育期中最高,為62.13mg/(株·d),自莖葉枯萎后,鉀素發(fā)生流失,積累速率為負值。鉀素在根、莖中的積累速率均是出苗后的最初10d內(nèi)最高,以后逐漸下降,自現(xiàn)蕾后出現(xiàn)負增長。在葉片中積累速率的變化與全株鉀素積累速率的變化較一致,在出苗后的最初10d間和現(xiàn)蕾至花期積累速率出現(xiàn)兩個峰值,分別為16.39mg/(株·d)和17.08mg/(株·d)。鉀素在塊莖中積累速率的變化與氮、磷類似,在現(xiàn)蕾至莖葉枯萎期吸收速率較快,在現(xiàn)蕾至開花期達44.92mg/(株·d),在莖葉枯萎后,積累速率迅速下降,出現(xiàn)負增長。鉀素在費烏瑞它植株中的積累量自出苗至莖葉枯萎一直增加,在莖葉枯萎后降低。鉀素在根中的積累在現(xiàn)蕾期達最大值,以后逐漸降低。在莖中的積累在花期達峰值,根和莖中鉀素積累量的變幅分別為33.05mg/株和60.66mg/株。在葉片中的積累是在花期達最高峰,以后逐漸下降。鉀素在塊莖中積累動態(tài)變化與全株的積累動態(tài)變化一致,在莖葉枯萎期達積累高峰(1642.61mg/株),占同期全株鉀素積累總量(2209.67mg/株)的74.34%。3烏瑞它生育期特征費烏瑞它苗期的根、莖、葉生長迅速,塊莖形成早,膨大速度快,而植株衰老、莖葉枯萎發(fā)生相對較晚,能較好地增加