不同黄腐酸处理对马铃薯部分生理性状的影响

刘天龙，王托和，王 娟，何淑萍，范惠玲，缪纯庆

1.张掖市农业科学研究院，甘肃 张掖 734000

2.河西学院，甘肃 张掖 734000

马铃薯营养丰富，在世界范围内广泛种植，总产和栽培面积仅次于小麦、水稻和玉米，位居世界第四[1]。马铃薯在推动农村经济发展、解决人类温饱、平衡人类饮食结构方面发挥了重要作用[2]。

我国马铃薯的种植面积约占全球种植总面积的25%[3]。甘肃省是我国重要的马铃薯生产基地，定西市更是有“薯都”之称，但甘肃省水资源稀少，干旱半干旱地区占全省总面积的75%，水资源总量仅333.3亿/m3。黄腐酸作为一种新型肥料，不仅具有改良土壤理化性状、疏松土壤等作用，且对一般的肥料还具有增效作用以促进作物生长发育[4]。此外，黄腐酸还可改良作物品质，提高作物抗逆性，达到增产增收的效果[5]。有研究表明，喷施黄腐酸可以提高番茄植株的株高，促进番茄生长，且可以促进番茄增产[6]。杨宇等研究表明，喷施黄腐酸后茄子各器官的长势均有不同程度的提高，对果实的成熟也有显著的促进作用[7]。

迄今为止，有关施用黄腐酸提高马铃薯抗旱性的研究还较少。因此，本研究采用不同黄腐酸施肥处理，在孕蕾期测定质膜相对透性、脯氨酸含量等生理指标，分析其变化规律，旨在间接探明黄腐酸处理对马铃薯抗旱性的影响，以期为黄腐酸在马铃薯种植上的应用提供参考依据。

一、实验材料与方法

（一）实验设计

本试验在民乐县洪水乡绒庄村进行，试验地为肥力均匀的壤质土。播前一次性施入尿素358.7kg/hm2，中途不追肥。共设6个处理（表1）。2019年4月25日种植马铃薯品种大西洋，保持相同的田间管理。试验按随机区组设计，每个处理0.5亩，重复3次。两区之间及四周均设置3m以上水分隔离带。

表1 生化黄腐酸在马铃薯抗旱示范试验上的施肥处理

（二）测定项目及其方法

每个处理随机选取3个植株，在植株上、中、下部位分别剪取一片叶，并将根部挖出，剪去地上部分，装入做好标记的自封袋，按处理分类，用蒸馏水洗净上面的杂质并晾干。细胞膜透性采用DDS-302+纯水电导率仪法测定；相对含水量采用烘干称重法测定；丙二醛含量采用2-硫代巴比妥酸法测定；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250法检测；脯氨酸含量采用酸性茚三酮法检测。[8]

（三）数据处理

数据录入和统计分析采用Excel 2019和DPS数据处理系统软件完成。

二、结果与分析

（一）不同黄腐酸处理对马铃薯叶片细胞膜相对透性的影响

从图1可知，T1～T5处理中，马铃薯叶片细胞膜相对透性均比对照值低，T1、T2与对照相比具有显著性差异，T3、T4、T5与对照相比无显著性差异。T1处理下马铃薯叶片的细胞膜相对透性最小、T2处理下次之，分别较对照值下降了17.53%、5.46%。细胞膜相对透性越小，表示电解质的渗漏量越少，细胞膜受害程度越轻，间接反映了植物抗逆性越强。综上所述，100kg/亩普通有机肥（有机质40%）处理能有效降低马铃薯叶片的细胞膜相对透性，进而减轻细胞膜的受害程度，最终提高了马铃薯的抗旱性；40kg/亩黄腐酸生物有机肥（有机质40%，黄腐酸12%，有效菌0.5亿/g）也能在一定程度上提高马铃薯的抗旱性，但效果不及100kg/亩普通有机肥（有机质40%）处理。

（二）黄腐酸处理对马铃薯根系细胞膜相对透性的影响

由图2可知，T1～T5处理中，马铃薯根细胞膜相对透性均比对照值低，且T1与对照值间具有显著性差异，T2、T3、T4、T5与对照值间的差异不大。T1处理下，马铃薯根细胞膜相对透性最低，较对照值下降了16.90%。其余处理中，细胞膜相对透性从低到高依次为：T4＜T5＜T3＜T2。综上所述，100kg/亩普通有机肥（有机质40%）处理能有效降低马铃薯根的细胞膜相对透性，进而减轻细胞膜受害程度，提高马铃薯的抗旱性；40kg/亩黄腐酸生物有机肥（有机质40%，黄腐酸12%，有效菌0.5亿/g）、40kg/亩酶菌有机肥、20kg/亩土壤增效剂或黄腐酸生物有机肥40kg/亩+土壤增效剂20kg/亩的混合处理也能在一定程度上提高马铃薯的抗旱性，但效果不及100 kg/亩普通有机肥（有机质40%）处理。

（三）黄腐酸处理对马铃薯叶片相对含水量的影响

由图3可知，除T3处理外，T1、T2、T4、 T5处理的马铃薯叶片中，相对含水量（P＜0.05）均高于对照组，相对含水量由高到低依次为T2＞T1＞T5＞T4，分别较对照值高13.34%、10.06%、3.70%、0.99%。T2、T1两个处理与对照相比具有显著性差异，T5、T4与对照相比无显著性差异。植物组织相对含水量是反映植物组织水分生理状况的重要指标，直接影响植物的生长、气孔状况，光合功能及作物产量。在环境胁迫情况下，植物组织的含水量也是反映植物受胁迫程度的重要指标之一。上述试验结果表明，40kg/亩黄腐酸生物有机肥（有机质40%，黄腐酸12%，有效菌0.5亿/g）、100kg/亩普通有机肥（有机质40%）处理均能有效提高马铃薯叶片相对含水量，表明马铃薯受胁迫程度显著减轻；黄腐酸生物有机肥40kg/亩+土壤增效剂20kg/亩混合施肥处理、20kg/亩土壤增效剂处理下均能在一定程度上减轻马铃薯受干旱胁迫的程度，但效果不是很明显。

（四）六个黄腐酸处理对马铃薯叶片丙二醛含量的影响

由图4可知，T1、T2、T3、 T4四个处理的马铃薯叶片中，丙二醛含量均低于对照组，丙二醛含量从低到高依次为T1＜T4、T3＜T2；T1处理下，马铃薯叶片中丙二醛的含量显著（P＜0.05）低于对照组，比对照低0.304μmol·g-1。结果表明，100 kg/亩普通有机肥（有机质40%）处理能有效降低马铃薯叶片中的丙二醛含量，进而降低马铃薯叶片细胞膜脂过氧化程度，最终提高马铃薯的抗旱性。

（五）黄腐酸处理对马铃薯叶片脯氨酸含量的影响

从图5可知，T1、T5、T4处理下的马铃薯叶片中，脯氨酸含量均显著（P＜0.05）高于对照组，三个处理中叶片脯氨酸含量从高到低依次为：T1＞T5＞T4，分别比对照值高2.125μg·mL-1、1.250μg·mL-1、0.375μg·mL-1。T3、T2处理下的马铃薯叶片中，脯氨酸含量均显著（P＜0.05）低于对照组。

在盐碱、干旱等逆境胁迫下，植物体内游离脯氨酸的含量会明显升高，以降低细胞的水势，避免细胞脱水，且可以在高渗溶液中获得水分，以维持正常的新陈代谢。本试验结果表明，100kg/亩普通有机肥（有机质40%）、40 kg/亩黄腐酸生物有机肥+20kg/亩土壤增效剂混合处理、20kg/亩土壤增效剂处理下，马铃薯叶片中脯氨酸含量均有所增加，且显著高于对照值，说明在这三种施肥处理下马铃薯可通过增加脯氨酸含量来维持细胞的渗透平衡，进而提高自身的抗旱性能。

（六）黄腐酸处理对马铃薯叶片蛋白质含量的影响

由图6可知，T2处理下马铃薯叶片中的蛋白质含量高于对照组，但差异不显著；T1、T3、T4处理下，马铃薯叶片中的蛋白质含量均低于对照组，同样无显著性差异；T5处理下，马铃薯叶片中蛋白质含量显著（P＜0.05）低于对照组。

前人研究表明，蛋白质的代谢受多种因素的影响，干旱等环境胁迫条件会影响细胞内的可溶性蛋白质，土壤干旱引起不同植物叶片总的可溶性蛋白质含量下降，抗旱性强的品种下降幅度可能小于抗旱性弱的品种。本试验结果表明，40kg/亩黄腐酸生物有机肥（有机质40%，黄腐酸12%，有效菌0.5亿/g）处理能在一定范围内提高马铃薯叶片中可溶性蛋白质的总量，以减轻对干旱胁迫的影响。

三、讨论

（一）100kg/亩黄腐酸生物有机肥处理能有效降低马铃薯叶片细胞膜相对透性

水分胁迫会引起细胞膜脂过氧化，而膜脂过氧化的最终产物是丙二醛，其含量增加会导致生物膜损伤，细胞膜透性增大，细胞内电解质外渗。在对文冠果的研究中发现，在干旱条件下，文冠果幼苗叶片MDA含量与对照相比，上升了4.1%，说明干旱引起了文冠果细胞膜脂过氧化[9]。焦志丽等研究发现，苗期不同程度干旱明显提高了叶片中MDA的含量，且随着干旱时间的延长和干旱强度的增加，MDA含量有逐渐升高的趋势[10]，而施用黄腐酸则可以有效降低细胞膜的膜脂氧化程度。程扶玖等研究表明，灌溉和旱作条件下，腐殖酸复合肥明显降低了小麦旗叶中的丙二醛含量[11]。李冉等研究表明，经过腐殖酸处理后，小白菜中的丙二醛含量较对照降低了17.56%～55.72%[12]。在草莓的种植上使用腐殖酸发现，经腐殖酸复合肥处理后，草莓叶片外渗电导率降低，抗旱性增强[13]。以上研究均表明，腐殖酸可以维护植物的质膜体系，有效降低各类胁迫对细胞质膜的伤害。本试结果也表明40kg/亩黄腐酸生物有机肥处理均能有效降低马铃薯叶片细胞膜相对透性，增强马铃薯抗旱性。

（二）不同处理对马铃薯叶片中脯氨酸含量及蛋白质的含量的影响

植物的渗透调节是抵御水分胁迫的另一个生理机制。植物在缺水条件下为了确保细胞不会失水，会通过调节脯氨酸、可溶性糖、有机酸等有机物质来维持细胞内外的水势差，保证细胞吸水。马剑等研究发现，干旱胁迫导致文冠果幼苗脯氨酸含量显著升高，与对照相比增加了86.8%[9]。卢福顺等研究发现，不同时期水分胁迫下，马铃薯叶片中脯氨酸和可溶性糖含量呈上升趋势[14]。邹原东等研究表明，随着干旱程度的增加，玉米植株体内的脯氨酸含量呈上升趋势，以此降低渗透压，来抵御外部不良环境造成的影响[15]。回振龙等研究发现黄腐酸处理可显著减小马铃薯因连作引起的脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质下降的幅度[16]。综上所述，在干旱条件下，作物渗透调节物质会有不同程度升高，来维持细胞的内外水势差，防止细胞失水。本试验中，20kg/亩土壤增效剂处理可提高马铃薯叶片中脯氨酸的含量，40kg/亩黄腐酸生物有机肥处理的马铃薯叶片处理可提高马铃薯叶片中蛋白质的含量，脯氨酸和蛋白质含量的增加可以维持细胞的渗透平衡，以此来提高马铃薯的抗旱性，这与前人的研究结果是一致的。

（三）40kg/亩黄腐酸生物有机肥处理可以有效提高马铃薯叶片的含水量

回振龙等研究表明，经过黄腐酸处理，马铃薯根、茎、叶的相对含水量均有一定程度的增加[16]。程扶玖等研究表明，在干旱的气候条件下，喷施黄腐酸可降低土壤水分消耗，提高小麦叶片保水能力，改善植物体内水分平衡，提高植物的抗逆能力[11]。本试验研究发现，40kg/亩黄腐酸生物有机肥处理可以有效提高马铃薯叶片的含水量。水分会影响作物的生长、光合作用以及作物产量，马铃薯叶片中较高的相对含水量间接表明马铃薯受到较轻的干旱胁迫。