施用不同種類肥料對紫色馬鈴薯生長、產量品質及花青素的影響

張招娟 黃家偉 黃瀧健 郭玉春

摘要：研究復合肥、緩釋肥和土壤調節劑加復合肥3種不同肥料對紫色馬鈴薯生長特性及花青素含量的影響。以紫色馬鈴薯華頌66為供試材料，施用復合肥為對照，采用隨機區組排列設計，利用HPLC法定性定量分析紫色馬鈴薯花青素含量。結果表明，施用緩釋肥對植株高度、葉面積指數和產量具有顯著的促進作用;同時顯著提高維生素C和淀粉含量;但顯著降低還原糖含量?；ㄇ嗨睾吭谕寥勒{節劑加復合肥的施用中最高，在緩釋肥施用中含量最低。高效液相色譜分析表明，施用緩釋肥時，總花青素組分中缺少天竺葵色素，推測該施肥種類對天竺葵色素合成具有抑制作用。因此，在生產實踐上應根據不同目標需求，合理選用不同種類肥料。

關鍵詞：紫色馬鈴薯;肥料;生長特性;品質;花青素

中圖分類號： S532.06? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）21-0094-06

收稿日期：2021-06-01

基金項目：福建省科技廳糧食重大專項子專題（編號：2017NZ0002-2）;福建省種業創新與產業化工程農業項目（編號：fjzycxny2017005）。

作者簡介：張招娟（1971—），女，福建古田人，高級實驗師，碩士生導師，主要從事馬鈴薯抗逆栽培與育種研究。E-mail：jzhzh702@sina.com。

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）屬茄科茄屬，其產量高、營養價值豐富、適應性強，加工用途廣泛，已有130多個地區和國家種植馬鈴薯，主產國包括俄羅斯、中國、美國、印度等，種植總面積處于第4位，僅次于小麥、水稻和玉米[1]。馬鈴薯是中國第四大糧食作物，分布廣、適應性強、產量高、營養豐富，糧菜飼兼用，加工用途多，經濟效益好[2]。馬鈴薯品種多樣，除生活中常見的黃皮馬鈴薯外，還有粉紅、紅、紫、金黃、黑等顏色的特色馬鈴薯品種，因其具有特殊的營養物質花青素而備受大眾青睞[3]?；ㄇ嗨鼐哂袕娍寡趸钚?，特色馬鈴薯的花青素抗氧化活性是普通馬鈴薯的2～3倍[4-5];紫色馬鈴薯花青素具有很多有益的生物活性[6]?；ㄇ嗨剡€具有抑制癌細胞的增長，保護肝功能、降低血糖血脂、保護視力等功能[7]。因此推動彩色馬鈴薯產業對改善農業結構、增加農民持續增收、保障糧食安全具有重要作用[8]。

隨著彩色馬鈴薯種植面積逐年擴大，化肥用量也隨之增加，導致土壤板結，肥力下降，土壤酸度變化和其他不良后果[9]。因此不僅需要盡可能地保證馬鈴薯的產量和品質，同時也需要不影響土壤結構和降低有害物質的含量，注重對土壤資源的保護[10]。近年來，相關環境友好型的新型肥料已經逐漸受到人們的廣泛關注，緩釋肥在一定程度上簡化了施肥次數，實現一次性施肥就能滿足作物整個生長期的養分需求，有利于培育健壯植株，在提高肥料利用率的同時，大幅度減少了勞動成本投入[11]。土壤調節劑是世界農林業種植的新型綠色生產資料，能夠改善土壤理化性狀和微生物群落結構，從而提高紫色馬鈴薯的產量和品質[12]。因此，選擇合適的肥料是促進彩色馬鈴薯產量，保護土壤結構、增加肥效的重要措施，本試驗以紫色馬鈴薯“華頌66”為供試材料，研究復合肥、緩釋肥和土壤調理劑施用效果，為紫色馬鈴薯的高效優質栽培提供理論依據。

1 ?材料與方法

1.1 試驗材料

供試紫色馬鈴薯品種華頌66由內蒙古華頌農業科技有限公司提供。施用的肥料種類：施豐源牌復合肥（N ∶P2O5 ∶K2O=16 ∶16 ∶16）、好康多牌緩釋肥（N ∶P2O5 ∶K2O=14 ∶12 ∶14）、本然牌土壤調節劑（N ∶P2O5 ∶K2O=5 ∶5 ∶5）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗在福建農林大學尤溪縣洋中鎮國家級農作物品種區試站進行。土壤為弱酸性沙壤土，土壤pH值5.5，有機質含量55.6 g/kg，堿釋氮含量139.3 mg/kg，有效磷含量24.5 mg/kg，有效鉀含量285.0 mg/kg。試驗設3個處理，分別為復合肥（CK）、緩釋肥、土壤調節劑+復合肥，保證3種肥料處理的N、P2O5、K2O含量一致。試驗采用隨機區組排列設計，設3次重復，每畦長 8.33 m，寬1.2 m，小區面積為20 m2。2019年1月9日整地時，將基肥均勻撒施于地表，而后翻耕、起壟。在畦中間挖種植溝，在溝內條施3種肥料，田間施用量見表1，2019年1月10日雙畦雙行播種種植馬鈴薯。播種密度為 60 000株/hm2。另設1個挖根考種區，試驗地4周均設有保護行，采用黑膜覆蓋栽培，栽培管理措施參照當地馬鈴薯生產方法進行。

1.2.2 測定項目及方法 分別于播后30、45、60、75、90 d在挖根考種區隨機選取10株長勢一致、具有代表性的植株進行取樣考種。（1）農藝性狀。主要包括株高、SPAD、莖粗、葉鮮質量等。用手持式SPAD儀測定植株葉片的SPAD值;采用打孔法測定植株葉面積指數。

（2）根系活力。采用TTC法測定馬鈴薯根系活力。

（3）產量。收獲時對3個小區進行全區測產;并記錄大中小薯的數量及質量。

（4）品質測定。選取若干塊莖，采用考馬斯亮藍G-250染色法測定蛋白質含量、DNS法測定還原糖含量、2，6-二氯靛酚滴定法測定抗壞血酸含量、烘干法測定干物質含量。

（5）花青素含量測定。采用 HPLC法定性定量分析。

1.3 數據處理

利用Microsoft Excel 2007 軟件對數據進行統計，采用DPS軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 施用不同種類肥料的紫色馬鈴薯農藝性狀

2.1.1 株高 在馬鈴薯栽培中，以株高的生長變化來衡量各種栽培技術措施的效果，具有重要的參考價值[13]。從圖1可以看出，不同時期施肥種類對紫色馬鈴薯華頌66的株高有一定的影響，但整體上株高呈不斷上升的趨勢。90 d時施用緩釋肥的株高最高，為47.1 cm，與其他2個處理差異顯著。75～90 d中3種施肥處理株高增長幅度最大，復合肥為21.38%、緩釋肥為41.02%、土壤調節劑+復合肥為29.87%，其中緩釋肥處理的株高顯著高于其他2種施肥處理且增幅最大。

2.1.2 葉面積指數 葉面積指數是衡量馬鈴薯光合作用能力的重要生理指標，葉面積越大越有利于提高光合利用率，促進植株生長所需能量物質的合成[14]。從圖2可以看出，3種施肥種類下紫色馬鈴薯華頌66的整個生育期的葉面積指數均表現出顯著差異，說明2種新型肥料對馬鈴薯的光合作用有明顯的影響。播種后30 d時，施用緩釋肥與其他2種肥料差異顯著，而復合肥與土壤調節劑+復合肥差異不顯著，說明土壤調節劑在作物生長發育前期作用不明顯。45 d開始施用不同肥料之間葉面積指數均差異顯著，說明肥料種類對馬鈴薯匍匐莖生長發育有不同影響。隨生育期的推移，馬鈴薯葉面積指數逐漸增加，葉面積指數范圍在0.03～0.10之間，播種后90 d時葉面積指數達到最大值，此時施用緩釋肥葉面積指數最大，達0.09。整個生育期間緩釋肥處理下的葉面積指數始終高于其他2個處理，表明施用緩釋肥有利于馬鈴薯葉面積增長、光合產物的積累，有利于塊莖產量的提高。

2.1.3 葉綠素相對含量 葉片的SPAD值越大，說明馬鈴薯葉片的葉綠素相對含量越高，植株地上部分的光合作用越強。從圖3可以看出，施用不同種類肥料的SPAD值整體上處于下降的趨勢。播種后30 d時施用緩釋肥的SPAD值最大，為45.4，但3種肥料處理差異不顯著。播種后30～60 d期間施用土壤調節劑+復合肥的SPAD值變化明顯，呈持續下降的趨勢; 播種后60～90 d期間變化不大， 說明土壤調節劑主要影響馬鈴薯植株生長發育是在播種后45～60 d。其他2種肥料處理表現一致，均在播種后60～75 d期間的葉綠素相對含量變化大，呈明顯降低的趨勢，減幅對照復合肥為27.79%、緩釋肥為19.51%，其他時期波動幅度小。

2.1.4 根系活力 根系活力能反映根的生長情況和活力水平，間接影響地上部分生長發育和營養狀況。從圖4可以看出，紫色馬鈴薯在施用不同肥料時根系活力隨植株生長發育進程呈逐漸增加的趨勢，具體表現為緩釋肥>土壤調節劑+復合肥>復合肥，在播種后90 d時根系活力達到最大值，同比增長31.9%。在播種后30 d時，施用緩釋肥和土壤調節劑+復合肥的促進作用不明顯。在播種后 45～90 d時，施用不同種類肥料根系活力差異顯著，表明2種新型肥料對根系活力的促進作用主要表現在植株生長的中后期，施用緩釋肥在馬鈴薯生長中期對根的促進作用最大。

2.1.5 根冠比變化 根冠比的大小是衡量施肥是否科學合理的重要標準[15-16]，能準確地反映施用不同肥料對馬鈴薯地上部和地下部生物量的相互影響[17]。從表2可以看出，施用3種類型肥料的根冠比表現為緩釋肥>土壤調節劑+復合肥>復合肥（CK），說明施用緩釋肥能增加紫色馬鈴薯華頌66地上部和地下部的干質量。此外，施用緩釋肥后的根冠比與施用復合肥（CK）比較差異明顯，與施用土壤調節劑+復合肥差異不明顯。其中施用緩釋肥地上部干質量影響最大，達19.802 g，比施用復合肥（CK）高18.03%。施用3類型肥料間地下部干質量差異明顯，施用緩釋肥對地下部干質量最大，達1.795 g，比施用復合肥（CK）高33.66%。施用緩釋肥根冠比最大，為0.090 6。

2.2 不同種類肥料對紫色馬鈴薯產量的影響

從表3可以看出，施用不同種類肥料對紫色馬鈴薯華頌66產量差異達極顯著水平，小區平均產量在42～46 kg/hm2，平均折合產量在21 000～22 700 kg/hm2，施用緩釋肥的產量最高，為 22 683.45 kg/hm2，比對照增產1 641.6 kg/hm2，增產7.8%;其次是施用土壤調節劑+復合肥的產量為22 179.75 kg/hm2，比對照增產1 137.9 kg/hm2，增產5.41%;施用復合肥（CK）的產量最低，為 21 041.85 kg/hm2。此外，商品性是衡量馬鈴薯經濟效益的重要因素，通常以商品薯率表示。紫色馬鈴薯華頌66施用緩釋肥的商品率最高，達92.3%;其次是施用土壤調節劑+復合肥的，商品薯率達89.58%;單施復合肥（CK）的商品率最低，僅為86.67%。施用緩釋肥比復合肥（CK）馬鈴薯商品率提高5.63百分點，比土壤調節劑+復合肥的商品薯率提高2.72百分點，表明施用緩釋肥有利于提高紫色馬鈴薯華頌66的商品性，提高了經濟效益。

2.3 不同種類肥料對紫色馬鈴薯品質的影響

生物有機肥中含有氨基酸，而氨基酸是組成蛋白質的基本單位[18-19]。從表4可以看出，施用土壤調節劑+復合肥和緩釋肥的蛋白質含量均高于復合肥（CK），對紫色馬鈴薯塊莖蛋白質的積累有顯著影響。其中施用土壤調節劑+復合肥后的蛋白質含量最高，為1.74 mg/g，比施用復合肥（CK）增加38.09%。施用緩釋肥的蛋白質含量為1.42 mg/g，比施用復合肥（CK）增加12.70%。表明施用2種新型肥料均能提高紫色馬鈴薯的蛋白質含量。還原糖是衡量馬鈴薯加工品種的重要指標之一。施用土壤調節劑+復合肥后的還原糖含量最高，為0.28%，比施用復合肥（CK）提高12.00%。而施用緩釋肥時還原糖含量僅為0.14%，比施用復合肥（CK）下降44%。3種施肥方式之間存在顯著差異，說明不同種類肥料顯著影響還原糖積累;施用緩釋肥還原糖含量較低，馬鈴薯不易變質，耐儲藏，有利于加工。施用緩釋肥處理紫色馬鈴薯華頌66的維生素C的含量最高，為16.45 mg/100 g，比復合肥（CK）增33.31%。施用土壤調節劑+復合肥后維生素C含量為13.22 mg/100 g，比復合肥（CK）增7.13%。2種類型肥料與復合肥（CK）差異顯著。表明施用2種新型肥料能夠提高紫色馬鈴薯的維生素C含量。施用緩釋肥時紫色馬鈴薯華頌66的淀粉含量最高，為15.652%，比施用復合肥（CK）、施用土壤調節劑+復合肥增加20.64%、11.21%。說明施用緩釋肥能夠提高紫色馬鈴薯華頌66的淀粉含量。

2.4 花青素所含色素種類及含量

從圖5、圖6可以看出，通過高效液相色譜法測出紫色馬鈴薯的塊莖中主要存在6種花青素，分別為飛燕草色素、矢車菊色素、矮牽牛色素、天竺葵色素、芍藥素、錦葵色素。3種不同種類肥料施用后各個色素的含量有所不同。從含量來看，土壤調節劑+復合肥處理的花青素總量最大，3種施肥方式中矮牽牛色素含量最高，分別占花青素總量的32.1%、35.1%、34.7%，緩釋肥矮牽牛色素最高;其次是芍藥色素，分別占花青素總量的32.1%、33.5%、29.9%。天竺葵色素含量最少，分別占花青素總量6.5%、0、6.2%，其中緩釋肥處理基本不含天竺葵色素。3種肥料處理下的花青素總含量多少雖有差異，但各花青素組成比例基本一致，含量的高低主要是因為天竺葵色素的不同，說明施用不同種類肥料并不能引起色素種類的改變，且3種類型肥料施用后花青素的含量與紫色馬鈴薯中的天竺葵色素的積累有明顯相關。

3 討論與結論

廖佳麗等研究表明，施肥能夠提高紫色馬鈴薯的株高，單施化肥氮磷鉀以及化肥氮磷鉀配施有機肥處理的株高較高，表明肥料中的氮、磷、鉀是馬鈴薯旺盛生長時期中最主要的營養元素[20]。弓建國等研究表明，紫色馬鈴薯的商品率隨氮、磷、鉀施量的增加呈拋物線型上升，馬鈴薯商品率隨有機肥施用量的增加基本呈直線型增加趨勢[21]。俞鳳芳研究表明，平衡施肥馬鈴薯單株結薯個數較普通施肥小區少，但大薯率高;平衡施肥與普通施肥相比單株大薯率和塊莖平均質量差異極顯著[22]。李勇等研究表明，氮磷鉀配施處理與對照處理除主莖數差異不大外，其他主要農藝性狀如莖粗、株高、葉面積指數均優于對照[23]。楊麗輝等研究表明，肥料配施可顯著提高馬鈴薯還原糖、粗蛋白和氨基酸含量，以有機肥和氮磷鉀配施處理效果最為明顯[24]。馬鈴薯是需肥量較大的作物，肥料在馬鈴薯整個生育期扮演著十分重要的角色。生產實踐證明，經過不同培肥處理后土壤微生物群落結構發生了一定的變化[25]，肥料的投入極大地促進了作物產量和經濟效益的提高。張佩等報道，由于緩慢釋放養分且與馬鈴薯養分吸收規律同步，因此能提高肥料利用率和經濟效益，減少肥料淋溶對環境和土壤的污染[26]。俞巧鋼等報道，緩釋肥可明顯促進茶花苗木生長，與普通肥相比，生物量增加，葉片的葉綠素含量增加，肥料氮利用率提高[27]。本試驗在前人研究基礎上進一步對紫色馬鈴薯品質和花青素開展深入的研究，以期為彩色馬鈴薯的高效優質安全栽培提供依據。

本試驗選用紫色馬鈴薯華頌66，研究不同種類肥料對其農藝性狀、產量品質和總花青素的影響。結果表明，施用緩釋肥和增施土壤調節劑后紫色馬鈴薯華頌66的株高、SPAD值、葉面積指數、根冠比均有所提高。相關研究指出，雖然緩釋肥價格較貴，但緩釋肥相對于復合肥的淋溶揮發更少，可減少10%～20%使用量，同時可作1次性基肥施入，不用追肥，在減少肥料使用量和省工方面都有較明顯優勢。本試驗中施用緩釋肥比當地常規施用復合肥的增產7.8%;商品薯率最高，達92. 3%;蛋白質含量增加12.70%;還原糖含量下降44%;維生素C含量增加33.31%。結果表明，緩釋肥對馬鈴薯生長、產量及品質有明顯的促進作用。此外，施用土壤調節劑+復合肥后比只施用復合肥（CK）增產5.41%;蛋白質含量最高，為1.74 mg/g，比只施用復合肥（CK）高38.09%;還原糖含量提高12.00%;維生素C含量為13.22 mg/100 g，相較于只施用復合肥（CK）增幅7.13%。表明土壤調節劑+復合肥可通過調節土壤條件，防止土壤板結、增強土壤肥水滲透力，從而提高紫色馬鈴薯華頌66的產量和品質。施用緩釋肥和土壤調節劑均可達到改善紫色馬鈴薯品質、提高產量的目標。

紫色馬鈴薯中含有豐富的花青素，花青素是一種天然色素對人們的身體健康有著重要保健作用。本試驗通過高效液相色譜法的測定，結果施用土壤調節劑+復合肥的花青素含量最高，達 241.8 mg/100 g，而施用緩釋肥花青素含量較低，僅為182.74 mg/100g。因此，在實際生產中應根據當地氣候類型、土壤環境條件、肥料成本預算及目標產量、品質等多種因素綜合考量，選用合適的肥料種類實現紫色馬鈴薯生產增收增效的目標。

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