不同时期施钾对甘薯光合产物运转动力的调控

【目的】通过甘薯不同时期施用钾肥的大田试验,探讨不同时期施用钾肥对甘薯光合产物运转动力的调控效应。【方法】选用典型的食用型甘薯品种"北京553",以硫酸钾(K2SO4)为供试肥料,于2011 2012年2个生长季在山东农业大学农学试验站进行大田试验。试验处理为:不施用钾肥(CK)、全部钾肥基施(JS)、全部钾肥封垄期追施(FS)和全部钾肥高峰期追施(GS)。分析不同时期施用钾肥对功能叶光合产物的输出能力、运输茎的农艺特性、源-库间光合产物运输的渗透动力(茎顶-基部间碳水化合物、氨基酸和K+浓度梯度)及块根中光合产物积累特性的影响。【结果】施用钾肥可显著提高块根鲜薯产量和干重,提高块根膨大速率,其中,基施和封垄期追施钾肥处理增幅较大。基施钾肥显著降低生长前期(栽秧后50 d左右)功能叶碳水化合物含量和蔗糖/淀粉比值,提高生长中后期(栽秧后110 d、170 d左右)功能叶中蔗糖和蔗糖/淀粉比值,增幅分别为10.01%和27.14%(2011),16.16%和61.57%(2012),提高该时期功能叶蔗糖的输出能力。基施还提高生长前期基部茎粗,两年增幅均在20%以上,增大光合产物运输的横截面积;基施和封垄期追施钾肥处理提高生长中后期分枝数,基施处理两年增幅的均值为36.53%和48.44%,封垄期追施的为19.60%和46.17%;同时,降低生长中后期源-库距离,提高有效距离(51—200 cm)所占比例。茎顶部到基部间氨基酸和K+浓度逐渐降低,施用钾肥能提高该浓度梯度的降幅,提高渗透动力,以基施和封垄期追施效果较好,其中,氨基酸浓度两处理的平均增幅分别为87.58%和39.56%,K+浓度的平均增幅分别为272.81%和75.58%。基施钾肥显著降低生长前中期茎基部蔗糖和淀粉含量,基施和封垄期追施钾肥可显著降低生长后期茎顶部和基部蔗糖含量,同时降低淀粉含量。【结论】施用钾肥可减少生长前期功能叶中淀粉的合成,保证块根中光合产物的充足供应,扩大运输通道的横截面积,提高茎部运输的渗透动力促进茎基部光合产物的卸载,及时形成较强的库,提高生长中后期功能叶蔗糖含量和可运输态(蔗糖)的比例,增加光合产物运输通道数量,降低运输距离,提高运输有效性,并提高茎部运输的渗透动力,促进茎基部光合产物卸载,促进块根的膨大,形成高产。在本试验条件下,基施钾肥处理最优。     

铵态氮素促进甘薯块根形成的解剖特征及其IbEXP1基因的表达

探讨铵态氮素对甘薯块根形成的调控效应及其作用机制,本研究利用单株结薯数差异显著的甘薯品种商薯19(S19)和济徐23(J23)为材料,于2014-2015年进行大田试验和盆栽辅助试验,设置60 kg hm^–2低氮(LN60)和180 kg hm^–2高氮(HN180)2个氮素水平,酰胺态(XN)和铵态(AN)2种氮素形态,进行甘薯幼根向块根分化关键时期的发育解剖观察和IbEXP1基因的表达分析。结果表明,单株有效结薯数较高的商薯19块根产量显著高于济徐23,生长前期甘薯块根的分化建成相较于块根的膨大生长更利于最终块根产量的形成。同时,2个甘薯品种60 kg hm^–2铵态氮素处理在茎叶封垄期建成更多根径介于0.5~5.0 cm的薯块,显著提高了收获期的单株有效薯块数目,块根产量最高。其中,60 kg hm^–2铵态氮素处理2个品种甘薯幼根在前形成层时期原生木质部束的导管数目及中柱薄壁组织木质化薄壁细胞数目最多;初生形成层发育时期IbEXP1基因高水平表达,幼根直径、中柱直径大,原生、次生木质部束数目多;次生形成层活动初期IbEXP1基因的相对表达和中柱薄壁细胞的木质化程度介于不施氮和高氮素处理之间,但幼根直径、中柱直径和中柱占横截面比均显著最高,在块根分化建成中建立了中柱薄壁细胞木质化活动和分裂活动的平衡。     

钾肥基施利于甘薯块根产量的形成

【目的】 研究不同施钾方法对甘薯块根产量形成的影响,可为甘薯高产稳产寻找合理的钾肥施用方法,并阐明其增产机理。【方法】 选取典型的食用型甘薯品种红香蕉和北京553为试材,于2013~2014年两个生长季在山东农业大学农学试验站进行田间试验。设4个施钾处理:不施钾肥（CK）、全部钾肥基施（JS）、全部钾肥封垄期追施（FS）、基施钾肥和封垄期追施钾肥各占50%（1/₂ JS+1/₂ FS）。在主茎第4、5片展开叶上标记13CO₂,24、48和96 h后取样,用质谱仪（Isoprime 100）测定不同部位的13C含量。从甘薯栽秧后50 d开始,每隔20 d取样直到收获。按根、茎、叶、柄四部分分别称重,将主茎自功能叶所在位置至基部等分为三段,取上、下两端用于测定蔗糖含量。收获期测定生物产量和块根产量,计算经济系数。【结果】 甘薯施用钾肥能显著提高生物产量、经济系数和块根产量,增产21.33%~34.38%。各施钾处理之间比较,生物产量差异不显著,经济系数和块根产量差异显著,其中基施钾肥处理的经济系数和块根产量最高。栽秧后50 d,基施钾肥处理植株干物质积累量和功能叶光合产物在块根中的分配率都显著高于其他施钾处理。栽秧后50 d和110 d,基施钾肥处理光合产物源端装载和库端卸载的效率显著高于其他处理,栽秧后150 d,所有施钾肥处理趋于一致。栽秧后50 d,基施钾肥处理光合产物转运效率显著高于其他施钾处理,栽秧后100 d和150 d,施钾肥处理间效果趋于一致。在栽秧后50~130 d,基施钾肥处理的块根膨大速率一直高于其他施钾处理。【结论】 在相同供试土壤和气候条件下,钾肥施用时间越早,越有利于甘薯早发、快长,促进块根早形成、快膨大;光合产物由叶片向块根运转效率的高值持续期越长,越有利于提高光合产物在块根中的分配。因此,全部钾肥基施甘薯经济系数和块根产量最高,是最经济有效的施肥方法。     

施钾时期对甘薯产量及钾肥利用率的影响

为了明确不同时期施用钾肥对甘薯块根产量及钾肥利用率的影响,以济徐23为材料,进行大田试验。研究钾肥施用时期对甘薯块根干物质积累特性、干物质分配、钾肥利用率的影响。结果表明,不同时期施用钾肥均可提高块根产量,基施增产幅度最大,为26.09%,封垄期追施次之,高峰期追施最小。与对照处理相比,施用钾肥提高了块根膨大速率,基施和封垄期追施处理块根膨大前期增幅较大,而高峰期追施钾肥块根膨大后期增幅略高;基施处理显著降低全时期甘薯茎叶鲜重与块根鲜重的比值(T/R值),而封垄期追施处理显著降低生长中后期T/R值;施肥处理均可提高收获期块根干物质分配率,基施钾肥处理达到显著水平。基施钾肥处理钾肥产块根效率、钾肥收获指数、钾肥农学利用率和钾肥偏生产力显著高于其他施钾处理。基施钾肥通过提高钾肥农学利用率、偏生产力和钾肥收获指数,降低T/R值,促进块根膨大,最终获得高产。