磷肥用量对冬作马铃薯镁素积累与分配特征的影响

冯剑　黄美华　徐鹏举　代啟贵　毕艳霞　李英　曹先维　张新明

摘 要 以费乌瑞它脱毒种薯为材料，通过大田试验研究4个磷肥水平，即0（P0）、45.0（P1）、90.0（P2）、135.0（P3）kg/hm2对冬作马铃薯镁积累与分配特征的影响。结果表明：各处理马铃薯整株镁积累量呈先升高后降低变化趋势，齐苗后17～45 d为快速积累期，在齐苗后59 d出现峰值，齐苗后73 d，各处理全株镁积累量表现为：P1>P2>P3>P0；块茎镁积累量呈持续升高趋势，齐苗后73 d，各处理块茎镁积累量表现为：P1>P2>P3>P0，但各处理间并未产生显著差异；各处理镁在叶片中的分配比例均呈逐渐降低趋势；镁在茎中的分配比例整体呈逐渐降低趋势，变幅不大，而在块茎中的分配比例呈持续上升趋势；整个生育期间，镁在各生育阶段各器官的分配比例呈现：叶>茎（齐苗后3 d）；叶>茎>块茎（齐苗后17 d）；叶>块茎>茎（齐苗后31～45 d）；块茎>叶>茎（齐苗后59～73 d）的动态变化过程，镁在块茎中的分配率以P1处理最大，为60.38%。供试条件下，磷肥施用量在P1水平下可提高马铃薯镁积累量，P2、P3水平的用量则会降低镁的积累；平均每生产1 000 kg块茎，植株需从土壤中吸收镁0.253 kg.

关键词 冬作马铃薯；磷肥；镁；积累；分配

中图分类号 S532 文献标识码 A

Abstract The field experiment was carried out to probe into the characteristics of magnesium accumulation and distribution of winter potato under different phosphate fertilizer dosage（Four phosphorus levels were set as follows：0， 45.0， 90.0， 135.0 kg·hm-2， respectively， marked as P0， P1， P2， P3，）by using Favorita（potato caltivar）as the experimental materials. The main results showed： The accumulation of magnesium in the whole plant increased first and then decreased in all treatments， rapid accumulation period was at 17 to 45 d after seedling emergence and the peak appeared in 59d after seedling emergence. The accumulation of magnesium in the whole potato plant was shown as P1>P2>P3>P0 in 73 d after seedling emergence. The accumulation of magnesium in tubers showed a trend of rising and when harvested， the accumulation of magnesium in tubers showed as P1>P2>P3>P0， but there were no significant differences between the treatments. The distribution of magnesium in the leaves and stems decreased gradually， and in tuber showed a trend of rising. In the whole growth period， the distribution of magnesium in different organs presented the dynamic change process as follows： leaf>steam， leaf>steam>tuber， leaf>tuber>steam， tuber>leaf>team， and magnesium was mainly stored in tubers when it was harvested. The distribution of magnesium in the tuber of P1 was the largest， 60.38%. In this experiment under the condition， the supply of phosphorus fertilizer at P1 level could increase the accumulation of magnesium， but the P2， P3 level of consumption would reduce the accumulation； 0.253 kg magnesium was needed to be absorbed to produce 1 000 kg tubers.

Key words Winter potato；phosphorus；magnesium；accumulation；distribution

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2017.07.016

馬铃薯是中国大力发展的粮食作物，研究马铃薯施肥技术对提高马铃薯的产量和品质具有重要意义。在实际生产中往往存在只重视大量元素的施用而忽视中微量元素的添加，从而致使矿质养分比例相对失衡，不仅严重影响了马铃薯的产量和品质，还为种植户造成了一定的经济损失[1-2]。镁作为叶绿素的中心原子，是叶绿素中唯一的金属原子，约占叶绿素分子量的2.7%，对维持叶绿体结构以及光合作用具有重要意义[3-5]。关于马铃薯对中微量元素吸收分配特性的相关研究已有报道，冯琰等[6]通过研究马铃薯硫吸收规律发现，硫在各器官的分配以叶茎为主，块茎很少，在试验条件下，平均每生产1 000 kg块茎需吸收硫0.26 kg。吴旭银[7]等对钙吸收特性研究结果表明，钙在各器官的分配以叶茎为主，块茎很少，在试验条件下，平均每生产1 000 kg块茎需吸收钙1.739 kg。马铃薯是一种对镁较敏感的作物，镁对于马铃薯的产量和品质形成具有重要的生理功能作用[8]。本研究通过探讨冬作马铃薯镁积累、分配的特征，以期为广东省冬作马铃薯主产区合理施肥提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2014～2015年在广东省惠州市惠東县平海镇径口村，国家马铃薯产业技术体系广州综合试验站试验基地进行。供试土壤类型为水稻土，质地为轻壤土，前茬作物为水稻。土壤耕层0～20 cm测定的土壤基本农化性状见表1。供试品种：费乌瑞它（一级脱毒种薯）。供试肥料：尿素（N，46%）、过磷酸钙（P2O5，12%）、硫酸钾（K2O，50%）、有机肥（腐熟鸡粪，N：30.25 g/kg；P2O5：21.08 g/kg；K2O：27.04 g/kg）。

1.2方法

1.2.1 试验设计 本试验为单因素4水平随机区组试验，磷肥（P2O5）用量分别为：0、45.0、90.0、135.0 kg/hm2，处理编号分别以P0、P1、P2和P3表示。各处理氮、钾和有机肥用量保持一致，分别是240、312、9 000 kg/hm2。各处理肥料施用量见表2。播种时均匀施入基肥和全部有机肥，剩余肥料用于4次追肥。氮磷钾化肥基、追肥比例见表3。每个处理设3次重复，随机排列，种植密度78 357棵/hm2，共21个小区，小区面积19.14（5.8 m×3.3 m）m2，每小区间设置0.7 m隔离带，防止肥料随雨水渗透到相邻小区，影响试验结果。其他栽培管理同大田。

1.2.2 样品采集、制备与分析 生育期间共取样6次，分别于齐苗（出苗率达80%时）后3、17、31、45、59和73 d采样，每个小区取代表性的马铃薯植株3株，带回室内洗净、晾干。样品按叶、茎、块茎分器官称量鲜重，于105 ℃下杀青30 min后，75 ℃烘干至恒重并称重，粉碎，放置于密封袋保存供测定分析。

土壤样品采集与处理：播种前采用“S”型采样方法采集0～20 cm土层的基础混合土壤样品，经风干，过2、1和0.149 mm筛，保存于密封袋中供测定分析。

土壤理化测定：土壤pH值采用电位法测定；有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；速效磷采用0.5 mol/L碳酸氢钠钼锑抗比色法测定；速效钾采用1 mol/L中性醋酸铵浸提；交换性镁采用1 mol/L乙酸铵交换-原子吸收分光光度法测定；植物样品镁含量测定采用干灰化——原子吸收分光光度法[9]。

1.3 数据分析

1.3.1 计算公式 器官镁积累量/（kg/hm）=器官干物质质量（kg/hm）×器官镁含量（g/kg）；地上部（茎和叶）镁积累量/（kg/hm）=茎镁积累量（kg/hm）+叶片镁积累量（kg/hm）；全株镁积累量/（kg/hm）=地上部（茎和叶）镁积累量（kg/hm）+地下部（主要是块茎）镁积累量（kg/hm）；积累速率/[kg/（hm2·d）]=阶段镁积累量差值（kg/hm）/阶段天数（d）；各器官镁分配率/%=各器官镁积累量（kg/hm）/全株镁积累量（kg/hm）×100。

1.3.2 数据统计 数据采用DPS14.10统计软件[10]和Excel 2010进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 磷肥施用量对马铃薯地上部镁积累量的影响

由图1可知，马铃薯地上部镁积累量随着生长时间的推移均呈现先升高后降低的单峰曲线变化趋势，整个生育期间变化范围为0.89～8.36 kg/hm2。地上部镁积累量在齐苗后17～45 d快速增长，随后逐渐达到峰值，各处理峰值出现时间存在一定差异，其中P0～P2处理出现在齐苗后59 d，分别为7.46、8.07、7.18 kg/hm2，P3处理在45 d，为8.36 kg/hm2。齐苗后59 d，P1处理积累量均高于其他处理，且与P3处理产生显著差异。随着生长中心的转移，地上部茎叶中镁向块茎转移以及部分茎叶的衰老、脱落致使镁流失，继而发生地上部镁积累量下降。齐苗后73 d，各处理镁积累量表现为：P1>P3>P2>P0，但各处理间差异并未达到显著。

2.2 磷肥施用量对马铃薯块茎镁积累量的影响

由图2可知，在整个生育过程中块茎镁积累量变化范围为：0.16～9.73 kg/hm2，P1～P2处理对镁的积累速率最大值均出现在齐苗后31～45 d，分别为：0.24、0.22、0.18 kg/（hm2·d），P3处理较晚，在齐苗后45～59 d，为0.28 kg/（hm2·d）。齐苗后59 d，P3处理镁积累量均显著高于其他处理，P0、P1、P2处理间无显著差异；齐苗后73 d，各处理块茎镁积累量表现为：P1>P2>P3>P0，各处理间无显著差异。在马铃薯全生育期间，各处理纵向分析可知，P0、P1处理除17～31 d外，各阶段积累量均达显著差异，P2、P3处理各阶段积累量均达显著差异。在较低的磷肥用量处理下马铃薯块茎前期镁积累比较缓慢。

2.3 磷肥施用量对马铃薯全株镁积累量的影响

由图3可知，各处理全株镁积累量快速增长期均在齐苗后17～45 d，并在齐苗后59 d达到峰值，分别为：13.18、14.65、12.70、14.52 kg/hm2，P1、P3处理和P2处理达到显著差异。各处理镁积累速率最大值出现时间不一致，P2处理在齐苗后17～31 d，其余处理均在31～45 d，各处理镁积累速率分别为：0.41、0.43、0.34、0.37 kg/（hm2·d）。齐苗后59～73 d，各处理全株镁积累量均呈下降趋势，主要是由于植株下部老叶的枯萎脱落造成镁素流失所致。齐苗后73 d，各处理全株镁积累量表现为：P1>P2>P3>P0，P1处理与P0处理产生显著差异，但与其他处理间无显著差异。

2.4 磷肥施用量对马铃薯各器官镁分配比例的影响

由图4可知，镁在马铃薯各器官的分配随生长时间的推进而发生相应的变化。各处理下镁在叶片中的分配比例随生育期的推进均呈逐渐降低趋势， 分配比例以苗期（齐苗后3 d）的最高、成熟期（齐苗后73 d）的最低，变化范围为76.40%～29.25%；镁在茎中的分配比例整体呈逐渐降低趋势，但变化幅度不大，变化范围为30.63%～8.18%；块茎形成后，生长中心由茎叶转为茎叶与块茎并进阶段，镁在茎叶中的分配比例逐渐降低，在块茎中的分配比例呈持续上升趋势，变化范围为7.11%～60.38%。在马铃薯全生育期内，镁在各器官的分配比例情况为：叶>茎（齐苗后3 d）；叶>茎>块茎（齐苗后17 d）；叶>块茎>茎（齐苗后31～45 d）；块茎>叶>茎（齐苗后59～73 d），最终镁主要贮存在块茎中。

3 讨论

3.1 磷肥施用量对马铃薯镁积累量的影响

赵永秀等[11]研究发现，马铃薯生育期间对镁积累速率最大值和积累最大值均出现在出苗后31～40 d，本试验中，马铃薯生育期间对镁积累速率最大值出现时间与其研究结果相同，但镁积累最大值出现时间较晚（在齐苗后59 d），其原因可能与种植区域、施肥水平和品种不同等因素有关。齐苗后17～45 d为快速积累阶段，种植过程中在此生育阶段追施镁肥效果较好。齐苗后 ，各处理镁积累量大小顺序为：P1>P2>P3>P0，各处理间差异不显著，磷肥的施用在一定程度上提高了镁积累量，但高水平的施用量则会对镁的积累产生一定的抑制作用，这与俄胜哲等[12]在稻米研究中的结论相一致。

此外，有关研究表明，钙和镁之间具有拮抗作用[13-14]，由于所用磷肥中含有钙，试验中磷肥在高浓度条件下对镁积累产生的抑制作用具体原因有待进一步研究。在本试验中，马铃薯块茎中镁积累量与赵永秀等[11]研究结果差异不大，但地上部（茎、叶）镁积累量明显低于吴旭银[7]、赵永秀等[11]研究结果，此外，本试验中每生产1 000 kg块茎植株需从土壤中吸收镁0.253 kg，明显低于吴旭银[7]、赵永秀[11]等研究结果，这种差异的产生可能与种植区地理位置相关，由于镁在植株体内的吸收及运移主要靠蒸腾作用，北方种植时间在6月份，光照条件充足，植物蒸腾作用强度大，从而增加了茎叶中的积累量，进而提升整株的吸收量。此外，品种之间的生理特性差异可能也是一个重要影响因素[15-16]，具体影响机理有待进一步研究。

3.2 磷肥施用量对马铃薯各器官镁分配比例的影响

在马铃薯全生育期间，镁在各器官的分配比例随着生长时间的推进以及生育中心的转移而发生相应的变化。吴旭银等[7]研究结果发现，全生育期镁在各器官的分配以叶、茎为主，块茎很少，收获时镁主要贮存在茎与叶中。本研究结果显示，整个生育期间，镁在叶中的分配比例呈下降趋势；在块茎中的分配比例呈上升趋势；在茎中的分配比例变幅不大，这与赵永秀等[11]研究结果相一致。镁在各生育阶段各器官的分配比例呈现：叶>茎（齐苗后3 d）；叶>茎>块茎（齐苗后17 d）；叶>块茎>茎（齐苗后31～45 d）；块茎>叶>茎（齐苗后59～73 d）的动态变化过程，最终镁主要贮存在块茎中，这与赵永秀等[11]研究结果存在差异。由于本试验中茎、叶镁积累量明显低于赵永秀等[11]研究结果，块茎镁积累量与其结果差异不大，致使各器官镁相对分配比例产生变化，原因可能是施肥差异和品种不同造成的，在王珊珊[17]的施肥对马铃薯不同品种硫钙镁吸收分配规律及产量的影响研究结果中显示，镁在马铃薯各器官的分配比例因品种不同而显示较大差异。镁在各器官的迁移主要表现在叶和块茎中，Mg2+的吸收是通过Mg2+转运体进行，Mg2+转运体基因在不同磷肥用量中表达不同而造成Mg吸收转移的差异[18]。随着磷肥用量的增加，镁在块茎中分配比例降低，在齐苗后73 d，各处理镁在块茎中的分配比例表现为：P1>P0>P2>P3，各处理间均未达到显著差异。

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