胡藝璇，田勝尼，方 超，胡衛(wèi)明，奚曉宇，呂夢冉

（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)由中國科技人員從日本川崎農(nóng)場引進的一種甘薯新品種[3-5]。紫薯不僅具有普通甘薯的營養(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、鋅等營養(yǎng)物質(zhì)[6-8]。這些營養(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養(yǎng)蔬菜[14-16]。

植物的生長離不開無機肥、有機肥等肥料的施用，不同類型肥料的合理配施對紫薯生理代謝、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，促進光合物質(zhì)的形成[19]。大田種植紫薯時一般先施基肥再追肥[20]。追肥可以滿足紫薯后期生長的養(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]。地福來藻類活性細(xì)胞生物肥是由一種高效固氮藍(lán)藻和超強促進光合作用的小球藻與介質(zhì)水組成的聯(lián)合體，能夠促進植物的營養(yǎng)吸收與轉(zhuǎn)化儲存，具有綠色、環(huán)保等特點[22]。王德安等[23]研究發(fā)現(xiàn)施用地福來藻類活性細(xì)胞生物肥的甘薯抗性增強、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發(fā)育進程中復(fù)雜的生理代謝活動，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)于追施無機肥、有機肥等肥料對紫薯光合指標(biāo)影響的研究較少，且不同種植環(huán)境下追肥對紫薯光合的影響也未見研究。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)和實踐經(jīng)驗。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗‘濟黑2號’紫薯苗來自山東省農(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)的無機肥磷酸二銨（N-P2O5-K2O：15-42-0，總養(yǎng)分≥57.0%）、池州市農(nóng)貿(mào)市場采購的有機肥菜籽餅和北京地福來科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的地福來藻類活性細(xì)胞生物肥。

1.2 試驗處理

試驗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行。選取施以相同基肥量、長勢基本一致且無病蟲害的‘濟黑2號’紫薯進行試驗。設(shè)置10個追肥處理，分別為CK：不追肥、T1：無機肥33 kg/hm2、T2：無機肥33 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2、T3：有機肥20kg/hm2、T4：有機肥20kg/hm2+藻肥60mL/hm2、T5：無機肥33kg/hm2+有機肥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，有機肥、無機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 測定指標(biāo)和計算方法

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

1.3.2 葉綠體色素含量的測定 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，過濾，定容至25 mL棕色容量瓶中。測定在波長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)，較對照顯著提高7.51%。

圖1 不同追肥類型對大棚內(nèi)外紫薯凈光合速率的影響

大棚栽培條件下，對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，較對照組提高了14.98%。露地栽培條件下，對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。相同追肥處理條件下，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)果說明，不同栽培條件及追肥處理對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照組，總體由大到小表現(xiàn)為 CK、T9、T5、T8、T4、T1、T6、T7、T2、T3，對照組達到最大值 276.5 μmol/mol，T3 處理為最小值149.9 μmol/mol。這可能是因為露地光照強度比大棚強，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種相同追肥處理條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照組，依次為7.575、7.070、8.340、8.035、8.620 mmol/(m2·s)，分別較對照提高了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照組，依次為5.310、6.620、6.115、6.105 mmol/(m2·s)，分別較對照提高了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)，較對照降低了70.15%。在CK、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T8、T9 9種相同追肥處理條件下的紫薯葉片蒸騰速率均表現(xiàn)為大棚高于露地。

圖3 不同追肥類型對大棚內(nèi)外紫薯蒸騰速率的影響

2.4 不同追肥類型對大棚內(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種相同追肥處理條件下的紫薯葉片蒸騰速率均表現(xiàn)為大棚高于露地。

圖4 不同追肥類型對大棚內(nèi)外紫薯氣孔導(dǎo)度的影響

2.5 不同追肥類型對大棚內(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照效果好，T1、T6處理的紫薯葉片葉綠素含量均低于對照。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照效果好，T6、T8、T9處理的紫薯葉片葉綠素含量均低于對照。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。說明大棚栽培條件下的紫薯地上部分藤蔓生長較露地好。

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)量與對照組無顯著差異，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勢優(yōu)于露地，說明采用大棚栽培可提高紫薯的光合能力，促進地上部分藤蔓生長。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，說明對大棚中紫薯進行追肥處理會導(dǎo)致地上部分徒長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，后期則不需追肥，避免肥料濫用。露地種植紫薯時追施藻肥60 mL/hm2時增產(chǎn)效果最佳。

4 討論

作物的生長發(fā)育同時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密閉的生長環(huán)境，改變了其露地生長發(fā)育的小氣候環(huán)境，主要包括溫度、光照強度和空氣相對濕度等，因此研究大棚栽培對紫薯的光合特性影響意義重大。本文以‘濟黑2號’紫薯為實驗材料，測定并分析了大棚內(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，無機肥33kg/hm2+有機肥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照組不追肥處理，且以無機肥33 kg/hm2+有機肥20 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2處理效果最佳；大棚中不追肥的對照組紫薯塊莖產(chǎn)量均顯著高于其它追肥處理。露地栽培環(huán)境下，在無機肥33 kg/hm2+有機肥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照組不追肥處理，效果最佳；無機肥33 kg/hm2、有機肥20 kg/hm2+藻肥60 mL/hm2、無機肥33 kg/hm2+有機肥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，增產(chǎn)效果由高到低依次為T7＞T8＞T5＞T1＞T4＞CK。