胡藝璇，田勝尼，方 超，胡衛(wèi)明，奚曉宇，呂夢(mèng)冉

（1安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，合肥 230036；2安徽省云下耕生物科技有限公司，安徽池州 247100）

0 引言

甘薯(IpomoeabatatasL.)系旋花科(Convolvulaceae)番薯屬植物，不同品種的甘薯薯肉呈現(xiàn)出不同的色澤，有黃色、白色、橙色、紫色等[1-2]。薯肉顏色呈深紫色至紫黑色的甘薯被稱為紫色甘薯，俗稱“黑薯”，是20世紀(jì)由中國(guó)科技人員從日本川崎農(nóng)場(chǎng)引進(jìn)的一種甘薯新品種[3-5]。紫薯不僅具有普通甘薯的營(yíng)養(yǎng)成分，還富含花青素、優(yōu)質(zhì)膳食纖維和多種天然礦物質(zhì)元素如硒、鈣、鋅等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[6-8]。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有降血壓降血脂、有效改善便秘及抗氧化等功能[9-13]。因此，紫薯是一種集食用及保健功能為一體的高營(yíng)養(yǎng)蔬菜[14-16]。

植物的生長(zhǎng)離不開(kāi)無(wú)機(jī)肥、有機(jī)肥等肥料的施用，不同類型肥料的合理配施對(duì)紫薯生理代謝、光合能力的影響尤為重要[17-18]。在外界光照充足的環(huán)境下，合理的配施氮磷鉀肥可提高紫薯葉片的光合速率，促進(jìn)光合物質(zhì)的形成[19]。大田種植紫薯時(shí)一般先施基肥再追肥[20]。追肥可以滿足紫薯后期生長(zhǎng)的養(yǎng)分需求，以保證塊莖的品質(zhì)與產(chǎn)量。陳功楷等研究了追施不同濃度氮肥對(duì)甘薯功能葉片光合作用的影響，發(fā)現(xiàn)追施高濃度(180 mg/kg)氮肥顯著提高了甘薯葉片葉綠素含量[21]。地福來(lái)藻類活性細(xì)胞生物肥是由一種高效固氮藍(lán)藻和超強(qiáng)促進(jìn)光合作用的小球藻與介質(zhì)水組成的聯(lián)合體，能夠促進(jìn)植物的營(yíng)養(yǎng)吸收與轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存，具有綠色、環(huán)保等特點(diǎn)[22]。王德安等[23]研究發(fā)現(xiàn)施用地福來(lái)藻類活性細(xì)胞生物肥的甘薯抗性增強(qiáng)、葉片顏色較濃且產(chǎn)量較常規(guī)施肥提高了8.71%。郗煥芳等[24]研究發(fā)現(xiàn)藻類活性細(xì)胞生物肥既能促進(jìn)馬鈴薯的光合作用，也可以提高其淀粉含量。

光合作用是植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程中復(fù)雜的生理代謝活動(dòng)，決定了植物光合產(chǎn)物的積累，也是作物高產(chǎn)的前提[25]。目前關(guān)于追施無(wú)機(jī)肥、有機(jī)肥等肥料對(duì)紫薯光合指標(biāo)影響的研究較少，且不同種植環(huán)境下追肥對(duì)紫薯光合的影響也未見(jiàn)研究。本文探討了大棚和露地兩種栽培模式下不同追肥類型對(duì)紫薯光合特性的影響，以期為提高大棚、露地栽培紫薯的栽培模式及施肥等提供理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)‘濟(jì)黑2號(hào)’紫薯苗來(lái)自山東省農(nóng)科院。施用肥料分別為安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的無(wú)機(jī)肥磷酸二銨（N-P2O5-K2O：15-42-0，總養(yǎng)分≥57.0%）、池州市農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)采購(gòu)的有機(jī)肥菜籽餅和北京地福來(lái)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的地福來(lái)藻類活性細(xì)胞生物肥。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)于安徽省池州市貴池區(qū)安徽智慧產(chǎn)業(yè)研究院紫薯種植基地進(jìn)行。選取施以相同基肥量、長(zhǎng)勢(shì)基本一致且無(wú)病蟲害的‘濟(jì)黑2號(hào)’紫薯進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)置10個(gè)追肥處理，分別為CK：不追肥、T1：無(wú)機(jī)肥33 kg/hm2、T2：無(wú)機(jī)肥33 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2、T3：有機(jī)肥20kg/hm2、T4：有機(jī)肥20kg/hm2+藻肥60mL/hm2、T5：無(wú)機(jī)肥33kg/hm2+有機(jī)肥20kg/hm2+藻肥60mL/hm2、T6：藻肥 30 mL/hm2、T7：藻肥 60 mL/hm2、T8：藻肥90 mL/hm2、T9：藻肥120 mL/hm2。其中，有機(jī)肥、無(wú)機(jī)肥均采用穴狀的方式施肥，藻肥以根部澆灌的方式施肥。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和計(jì)算方法

1.3.1 光合作用參數(shù)的測(cè)定 采用LI-6400型便攜式光合儀，于上午9:00—11:00晴朗無(wú)風(fēng)天氣，選取健康藤蔓上成熟且長(zhǎng)勢(shì)相近、葉位相同的紫薯葉片（標(biāo)記），測(cè)定其凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3.2 葉綠體色素含量的測(cè)定 稱取新鮮洗凈擦干的紫薯葉片0.2 g于研缽中研磨成勻漿，過(guò)濾，定容至25 mL棕色容量瓶中。測(cè)定在波長(zhǎng)665、649 nm下的吸光度。記錄數(shù)據(jù)，并繪制圖形。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯凈光合速率的影響

凈光合速率在一定程度上反映了植物光合作用的強(qiáng)弱[26]。不同栽培方式及追肥處理的紫薯凈光合速率如圖1所示。大棚栽培條件下，T5處理的紫薯凈光合速率最大，為 28.4 μmol/(m2·s)，較對(duì)照顯著提高14.98%。露地栽培條件下，T8處理凈光合速率最大，為27.2 μmol/(m2·s)，較對(duì)照顯著提高7.51%。

圖1 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯凈光合速率的影響

大棚栽培條件下，對(duì)照組紫薯葉片凈光合速率為24.7 μmol/(m2·s)，T1、T4、T5、T6、T8、T9處理的紫薯葉片凈光合速率依次為 26.3、26.8、28.4、26.9、25.7、27.1 μmol/(m2·s)，分別較對(duì)照提高了6.48%、8.50%、14.98%、8.91%、4.05%、9.72%，其中T5處理組紫薯凈光合速率最大，較對(duì)照組提高了14.98%。露地栽培條件下，對(duì)照組紫薯葉片凈光合速率為25.3 μmol/(m2·s)，T5、T8處理的凈光合速率依次為26.6、27.2 μmol/(m2·s)，分別較對(duì)照依次提高5.14%、7.51%，其中T8處理凈光合速率最大。相同追肥處理?xiàng)l件下，大棚中T1、T2、T3、T4、T5、T6、T9處理的紫薯凈光合速率均高于露地，分別較露地提高了39.15%、18.42%、25.78%、6.35%、6.77%、45.41%、8.84%。

結(jié)果說(shuō)明，不同栽培條件及追肥處理對(duì)紫薯的光合特征影響明顯，大棚T1、T4、T5、T6、T8、T9處理；露地T5、T8處理均有效提高了紫薯葉片的凈光合速率，有利于作物生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累。在各處理組中，T5處理的凈光合速率最大，對(duì)紫薯光合特征影響最為明顯。T1、T2、T3、T4、T5、T6、T9 7種相同追肥處理的紫薯凈光合速率均表現(xiàn)為大棚高于露地，表明采用大棚栽培可有效提高紫薯的光合作用效率。這主要是大棚內(nèi)小氣候環(huán)境差異造成的[27-28]。

2.2 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯胞間二氧化碳濃度的影響

圖2為不同栽培條件下紫薯的胞間二氧化碳濃度隨追肥類型變化的特征。大棚栽培條件下，對(duì)照組的紫薯葉片二氧化碳濃度為266.0 μmol/mol，T1、T5、T6、T9處理的紫薯葉片胞間二氧化碳濃度均高于CK處理，依次為 280.5、279.0、279.5、285.5 μmol/mol，其中T9處理最大，較對(duì)照提高7.33%。露地栽培環(huán)境下的紫薯胞間二氧化碳濃度均低于對(duì)照組，總體由大到小表現(xiàn)為 CK、T9、T5、T8、T4、T1、T6、T7、T2、T3，對(duì)照組達(dá)到最大值 276.5 μmol/mol，T3 處理為最小值149.9 μmol/mol。這可能是因?yàn)槁兜毓庹諒?qiáng)度比大棚強(qiáng)，消耗的CO2量較大，導(dǎo)致露地大部分紫薯葉片的胞間二氧化碳濃度都低于大棚[26]。在T1、T3、T4、T6、T9 5種相同追肥處理?xiàng)l件下的紫薯胞間二氧化碳濃度均表現(xiàn)為大棚高于露地。

圖2 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯胞間二氧化碳濃度的影響

2.3 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯蒸騰速率的影響

蒸騰速率是植物水分代謝的重要生理指標(biāo)[29]。由圖3可知，大棚種植條件下，對(duì)照組的紫薯葉片蒸騰速率為6.465 mmol/(m2·s)，T1、T4、T5、T6、T9 5種追肥處理的紫薯葉片蒸騰速率均高于對(duì)照組，依次為7.575、7.070、8.340、8.035、8.620 mmol/(m2·s)，分別較對(duì)照提高了17.17%、9.36%、29.00%、24.28%、33.33%，其中T9處理的紫薯葉片蒸騰速率最大。T7處理蒸騰速率最小，值為 2.525 mmol/(m2·s)，較對(duì)照降低了 60.94%。露地種植條件下，T4、T5、T8、T9四種追肥處理的紫薯蒸騰速率均高于對(duì)照組，依次為5.310、6.620、6.115、6.105 mmol/(m2·s)，分別較對(duì)照提高了5.67%、31.74%、21.69%、21.49%，其中T5蒸騰速率最大。T4處理的紫薯蒸騰速率最小，值為1.500 mmol/(m2·s)，較對(duì)照降低了70.15%。在CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T8、T9 9種相同追肥處理?xiàng)l件下的紫薯葉片蒸騰速率均表現(xiàn)為大棚高于露地。

圖3 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯蒸騰速率的影響

2.4 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯氣孔導(dǎo)度的影響

圖4所示為不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯氣孔導(dǎo)度的影響。大棚栽培條件下，紫薯葉片氣孔導(dǎo)度由大到小為T9、T1、T5、T4、T6、T8、CK、T3、T2、T7。大棚T9、T1、T5、T4、T6、T8處理的紫薯氣孔導(dǎo)度依次為0.4845、0.4820、0.4455、0.4185、0.4115、0.3945mol/(m2·s)，分別較對(duì)照提高了36.29%、35.58%、25.32%、17.72%、15.75%、10.97%。露地栽培條件下，紫薯葉片氣孔導(dǎo)度由大到小為 T5、T8、T9、T4、CK、T7、T6、T1、T3、T2。露地T5、T8、T9、T4處理的紫薯氣孔導(dǎo)度依次為0.4225、0.3710、0.3600、0.2915 mol/(m2·s)，分別較對(duì)照提高了55.62%、36.65%、32.60%、7.37%。在CK、T1、T4、T5、T6、T8、T9 7種相同追肥處理?xiàng)l件下的紫薯葉片蒸騰速率均表現(xiàn)為大棚高于露地。

圖4 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯氣孔導(dǎo)度的影響

2.5 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯葉綠體色素含量的影響

由表1可知，不同栽培條件和追肥處理對(duì)紫薯葉片葉綠體色素含量有顯著影響。大棚栽培條件下，紫薯葉片Chl a、Chl b含量最大值分別出現(xiàn)在T4、T8處理，與CK差異顯著，依次為2.212、1.046 mg/g，較CK顯著提高了39.12%、56.82%。Chl a+b含量最大值出現(xiàn)在T4處理，為3.219 mg/g，較CK顯著提高了44.61%。Chl a、Chl b、Chl a+b含量最小值均出現(xiàn)在T1處理，較CK顯著降低了17.80%、16.80%、16.40%。T2、T3、T4、T5、T7、T8、T9 7種追肥處理比單施基肥的對(duì)照效果好，T1、T6處理的紫薯葉片葉綠素含量均低于對(duì)照。露地栽培條件下，Chl a、Chl b、Chl a+b含量最大值均出現(xiàn)在T2處理，與CK差異顯著，依次為2.332、0.885、3.218 mg/g，較 CK 提高了35.19%、40.25%、36.59%。Chl a、Chl b、Chl a+b含量最小值均出現(xiàn)在T6處理，較CK顯著降低了60.91%、28.53%、35.36%。T1、T2、T3、T4、T5、T7六種追肥處理比單施基肥的對(duì)照效果好，T6、T8、T9處理的紫薯葉片葉綠素含量均低于對(duì)照。紫薯葉片Chl a、Chl a+b的含量在T4、T5、T6、T8、T9 5種相同追肥處理下均表現(xiàn)為大棚高于露地。紫薯葉片Chl b的含量在CK、T4、T5、T6、T7、T8、T9 7種相同追肥處理下均表現(xiàn)為大棚高于露地。說(shuō)明大棚栽培條件下的紫薯地上部分藤蔓生長(zhǎng)較露地好。

表1 大棚、露地不同追肥處理紫薯葉綠體色素含量 mg/kg

2.6 不同追肥類型對(duì)大棚內(nèi)外紫薯產(chǎn)量的影響

表2所示為大棚、露地2種種植方式下，紫薯單株鮮薯重以及產(chǎn)量。大棚種植條件下，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9 9個(gè)追肥處理下的紫薯單株鮮薯重、鮮薯產(chǎn)量均低于不追肥的對(duì)照組且差異顯著。露地種植條件下，T2、T4追肥處理的紫薯單株鮮薯產(chǎn)量與對(duì)照組無(wú)顯著差異，其余追肥處理的紫薯單株鮮薯重均有顯著差異，由高到低表現(xiàn)為T7＞T8＞T5＞T1＞T4＞CK＞T2＞T6＞T3＞T9。T7、T8、T5、T1和 T4處理的鮮薯產(chǎn)量依次較對(duì)照增加了62.89%、59.88%、50.99%、40.40%、1.94%。根據(jù)大棚、露地兩種種植方式下追肥與紫薯單株鮮薯重的相關(guān)性分析知，大棚種植條件下，追肥與單株鮮薯重具有顯著相關(guān)性，且呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.914**(P＜0.01)；露地種植條件下，追肥與單株鮮薯重呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.208。

表2 大棚、露地不同追肥處理紫薯塊莖的產(chǎn)量

3 結(jié)論

經(jīng)分析相同追肥處理下大棚、露地紫薯的光合指標(biāo)及塊莖產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，大棚中紫薯地上部分的整體長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于露地，說(shuō)明采用大棚栽培可提高紫薯的光合能力，促進(jìn)地上部分藤蔓生長(zhǎng)。大棚不追肥處理的鮮薯產(chǎn)量與露地不追肥處理的鮮薯產(chǎn)量相差不大，其余追肥處理的鮮薯產(chǎn)量均低于露地，說(shuō)明對(duì)大棚中紫薯進(jìn)行追肥處理會(huì)導(dǎo)致地上部分徒長(zhǎng)從而影響了地下部分塊莖膨大，使產(chǎn)量降低，因此大棚中種植紫薯，當(dāng)施以足夠的基肥時(shí)，后期則不需追肥，避免肥料濫用。露地種植紫薯時(shí)追施藻肥60 mL/hm2時(shí)增產(chǎn)效果最佳。

4 討論

作物的生長(zhǎng)發(fā)育同時(shí)受土壤肥力和小氣候環(huán)境兩種因素的影響[18]。大棚栽培給紫薯提供了相對(duì)密閉的生長(zhǎng)環(huán)境，改變了其露地生長(zhǎng)發(fā)育的小氣候環(huán)境，主要包括溫度、光照強(qiáng)度和空氣相對(duì)濕度等，因此研究大棚栽培對(duì)紫薯的光合特性影響意義重大。本文以‘濟(jì)黑2號(hào)’紫薯為實(shí)驗(yàn)材料，測(cè)定并分析了大棚內(nèi)外紫薯凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、葉綠體色素含量及鮮薯產(chǎn)量等生理生態(tài)指標(biāo)。研究得出，大棚栽培環(huán)境下，無(wú)機(jī)肥33kg/hm2+有機(jī)肥20kg/hm2+藻肥60 mL/hm2、藻肥120 mL/hm22種追肥處理下的紫薯葉片凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和葉綠體色素含量均高于對(duì)照組不追肥處理，且以無(wú)機(jī)肥33 kg/hm2+有機(jī)肥20 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2處理效果最佳；大棚中不追肥的對(duì)照組紫薯塊莖產(chǎn)量均顯著高于其它追肥處理。露地栽培環(huán)境下，在無(wú)機(jī)肥33 kg/hm2+有機(jī)肥20 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2追肥處理下的紫薯葉片凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和葉綠體色素含量均高于對(duì)照組不追肥處理，效果最佳；無(wú)機(jī)肥33 kg/hm2、有機(jī)肥20 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2、無(wú)機(jī)肥33 kg/hm2+有機(jī)肥20 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2、藻肥60 mL/hm2、藻肥120 mL/hm24種追肥處理下的紫薯塊莖產(chǎn)量均提高，有助于塊莖膨大生長(zhǎng)，增產(chǎn)效果由高到低依次為T7＞T8＞T5＞T1＞T4＞CK。