施钾水平对北方风沙区油莎豆生长、块茎品质及产量的影响

doi:10.11686/cyxb2024037

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (12): 73-83.DOI: 10.11686/cyxb2024037

施钾水平对北方风沙区油莎豆生长、块茎品质及产量的影响

曹秭琦¹^,²(), 赵小庆¹^,³, 张向前¹^,³, 伍建辉³, 张帆³, 刘丹³, 路战远¹^,³(), 任永峰¹^,³()

^1.内蒙古农牧业科学院，内蒙古呼和浩特 010030
^2.中国农业科学院油料作物研究所，湖北武汉 430062
^3.内蒙古大学生命科学学院，内蒙古呼和浩特 010030

收稿日期:2024-01-27 修回日期:2024-03-16 出版日期:2024-12-20 发布日期:2024-10-09
通讯作者: 路战远,任永峰
作者简介:renyongfeng_1984@163.com
. E-mail： lzhy281@163.com
曹秭琦（1995-），男，新疆昌吉人，在读博士。E-mail： 1477665901@qq. com
基金资助:
国家重点研发计划(2019YFC0507602)

Effects of potassium application level on the growth， tuber quality， and yield of Cyperus esculentus in the Northern wind-sand area

Zi-qi CAO¹^,²(), Xiao-qing ZHAO¹^,³, Xiang-qian ZHANG¹^,³, Jian-hui WU³, Fan ZHANG³, Dan LIU³, Zhan-yuan LU¹^,³(), Yong-feng REN¹^,³()

^1.Inner Mongolia Academy of Agricultural & Animal Husbandry Sciences，Hohhot 010030，China
^2.Oil Crops Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Science，Wuhan 430062，China
^3.College of Life Sciences，Inner Mongolia University，Hohhot 010030，China

Received:2024-01-27 Revised:2024-03-16 Online:2024-12-20 Published:2024-10-09
Contact: Zhan-yuan LU,Yong-feng REN

摘要/Abstract

摘要：

探究不同施钾水平对北方风沙区油莎豆生长、生理生化、块茎品质及产量的影响，将为油莎豆科学施钾提供理论依据和技术支撑。采用盆栽试验，以中油莎1号为供试材料，设置0（K₀）、0.15（K₁）、0.30（K₂）和0.45 g·kg^-1（K₃）4个钾肥水平，对其生长、生理生化、块茎品质及产量进行了观测和分析。结果表明：与不施钾肥水平相比，施钾可以显著提高油莎豆株高、茎蘖数、单片叶面积、最大根长、根体积。在施钾量为0.15 g·kg^-1（K₁）时，乙酰辅酶A羧化酶、可溶性淀粉合成酶活性达到最大值，同时促进了块茎淀粉、粗脂肪的积累达到最大值，分别为229.03 mg·g^-1、21.98%，但均与K₂水平无显著差异。在施钾量为0.30 g·kg^-1（K₂）时，不饱和脂肪酸及总脂肪酸含量达到最大值，分别为16.53、20.07 g·100 g^-1。总糖含量在施钾量为0.45 g·kg^-1（K₃）时达到最大值，为217.86 mg·g^-1。油莎豆整株干重和产量随着施钾量的增加均有所增加，且在施钾0.45 g·kg^-1（K₃）水平下达到最大，但与K₂无显著差异。因此，综合油莎豆品质、产量及养分利用率，认为施钾量为0.30 g·kg^-1时，可促进北方风沙区油莎豆生长发育，提高其品质相关酶活性，促进品质形成，增加干物质积累及块茎产量。

关键词: 油莎豆, 钾肥, 盆栽, 产量, 品质

Abstract:

In this study， the effects of the potassium （K） fertilizer application rate on the growth， physiology， biochemical indexes， tuber quality， and yield of Cyperus esculentus were determined， with an overall aim to provide theoretical support for the optimization of K fertilization for C. esculentus growing in the Northern Wind-Sand Area. A pot experiment with the C. esculentus cultivar Zhongyousha 1 was conducted in which K fertilizer was applied at four different levels： 0 （K₀）， 0.15 （K₁）， 0.30 （K₂） and 0.45 g·kg^-1（K₃）. The growth， physiology， biochemical indexes， tuber quality， and yield were analyzed. The results showed that， compared with the control （K₀）， all the treatments resulted in significantly increased values for plant height， tiller number， single leaf area， maximum root length， and root volume of C. esculentus. The highest activities of acetyl-CoA carboxylase and soluble starch synthas and the largest amount of starch and fat in tubers （229.03 mg·g^-1 and 21.98%， respectively） were in the K₁ treatment （K applied at 0.15 g·kg^-1）， but the values of these parameters were not significantly different from their respective values in the K₂ treatment. The highest contents of unsaturated fatty acids and total fatty acids in the tubers （16.53 and 20.07 g·100 g^-1， respectively） were in the K₂ treatment. The highest total in the tubers sugar content （217.86 mg·g^-1） was in the K₃ treatment. The whole plant dry weight and yield of C. esculentus increased as the potassium application rate increased， and showed the highest values in the K₃ treatment， but these values were not significantly different from those in the K₂ treatment. Based on the quality， yield， and nutrient utilization rate of C. esculentus， we concluded that a K fertilizer application rate of 0.30 g·kg^-1 can enhance its growth and development in the Northern Wind-Sand Area， improve the activities of enzymes and other indexes related to quality， and increase dry matter accumulation and tuber yield.

Key words: Cyperus esculentus, potassium fertilizer, potted, tuber yield, quality

曹秭琦, 赵小庆, 张向前, 伍建辉, 张帆, 刘丹, 路战远, 任永峰. 施钾水平对北方风沙区油莎豆生长、块茎品质及产量的影响[J]. 草业学报, 2024, 33(12): 73-83.

Zi-qi CAO, Xiao-qing ZHAO, Xiang-qian ZHANG, Jian-hui WU, Fan ZHANG, Dan LIU, Zhan-yuan LU, Yong-feng REN. Effects of potassium application level on the growth， tuber quality， and yield of Cyperus esculentus in the Northern wind-sand area[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(12): 73-83.

图/表 7

图1 不同施钾水平下油莎豆株高、茎蘖数、单片叶面积、最大根长和根体积K0~K3：施钾量分别为0、0.15、0.30、0.45 g·kg-1 Potassium application rates were 0， 0.15， 0.30， 0.45 g·kg-1；不同小写字母表示不同施钾水平间差异显著（P<0.05） Different lowercase letters indicated that there were significant differences among different potassium application levels （P<0.05）；下同The same below.

Fig.1 The plant height， tiller number， single leaf area， maximum root length and root volume of C. esculentus under different potassium application levels

图2 不同施钾水平下油莎豆相对叶绿素含量、乙酰辅酶A羧化酶和可溶性淀粉合成酶活性

Fig.2 SPAD， ACCase and SSS activity of C. esculentus under different potassium application levels

图3 不同施钾水平下油莎豆块茎粗脂肪含量

Fig.3 Crude fat content of C. esculentus tuber under different potassium application levels

表1 不同施钾水平下油莎豆脂肪酸组分含量

Table 1 Fatty acid content of C. esculentus under different potassium application levels （g·100 g-1）

项目 Item	K₀	K₁	K₂	K₃
十四碳酸（肉蔻酸）Myristic acid	0.0094±0.0004b	0.0082±0.0005b	0.0143±0.0026a	0.0141±0.0007a
十六碳酸（棕榈酸）Palmitic acid	1.9283±0.0715b	1.9299±0.1280b	2.3422±0.1699a	2.3311±0.0937a
顺-9-十六碳一烯酸（棕榈油酸）Palmitoleic acid	0.0197±0.0020b	0.0332±0.0036a	0.0262±0.0073ab	0.0254±0.0043ab
十七碳酸（珠光脂酸）Margaric acid	0.0097±0.0003c	0.0095±0.0003c	0.0122±0.0006a	0.0111±0.0007b
顺-10-十七碳一烯酸Heptadecenoic acid	0.0075±0.0002b	0.0072±0.0005b	0.0112±0.0036a	0.0091±0.0001ab
十八碳酸（硬脂酸）Stearic acid	0.5730±0.0288c	0.5842±0.0277c	0.9100±0.0526a	0.6536±0.0294b
顺-9-十八碳一烯酸（油酸）Oleic acid	10.7614±0.4259b	11.3937±0.6778b	13.4113±0.8017a	13.5707±0.6152a
顺，顺-9，12-十八碳二烯酸（亚油酸）Linoleic acid	1.7620±0.0657c	1.7719±0.1237c	2.9317±0.1840a	2.0487±0.1007b
顺，顺，顺-6，9，12-十八碳三烯酸（γ-亚麻酸）γ-Linolenic acid	0.0280±0.0025b	0.0436±0.0042a	0.0287±0.0029b	0.0172±0.0006c
顺，顺，顺-9，12，15-十八碳三烯酸（α-亚麻酸）α-Linolenic acid	0.0480±0.0013ab	0.0450±0.0034bc	0.0418±0.0028c	0.0526±0.0020a
二十碳酸（花生酸）Arachidic acid	0.0874±0.0023c	0.0909±0.0038c	0.1246±0.0122a	0.1067±0.0075b
顺-11-二十碳一烯酸（花生一烯酸）Gadoleic acid	0.0421±0.0031c	0.0417±0.0031c	0.0742±0.0056a	0.0507±0.0032b
二十二碳酸（山嵛酸）Docosanoic acid	0.0183±0.0037b	0.0178±0.0026b	0.0760±0.0066a	0.0245±0.0026b
二十四碳酸（木腊酸）Tetracosanoic acid	0.0321±0.0002c	0.0309±0.0006c	0.0683±0.0050a	0.0454±0.0073b
饱和脂肪酸总量Total saturated fatty acids	2.6582±0.1020c	2.6713±0.1603c	3.5477±0.2456a	3.1866±0.1307b
不饱和脂肪酸总量Total unsaturated fatty acids	12.6686±0.4899b	13.3365±0.8134b	16.5251±0.9953a	15.7746±0.7206a
脂肪酸总量Total fatty acids	15.3268±0.5911b	16.0079±0.9736b	20.0728±1.2389a	18.9612±0.8500a

表1 不同施钾水平下油莎豆脂肪酸组分含量

Table 1 Fatty acid content of C. esculentus under different potassium application levels （g·100 g-1）

项目 Item	K₀	K₁	K₂	K₃
十四碳酸（肉蔻酸）Myristic acid	0.0094±0.0004b	0.0082±0.0005b	0.0143±0.0026a	0.0141±0.0007a
十六碳酸（棕榈酸）Palmitic acid	1.9283±0.0715b	1.9299±0.1280b	2.3422±0.1699a	2.3311±0.0937a
顺-9-十六碳一烯酸（棕榈油酸）Palmitoleic acid	0.0197±0.0020b	0.0332±0.0036a	0.0262±0.0073ab	0.0254±0.0043ab
十七碳酸（珠光脂酸）Margaric acid	0.0097±0.0003c	0.0095±0.0003c	0.0122±0.0006a	0.0111±0.0007b
顺-10-十七碳一烯酸Heptadecenoic acid	0.0075±0.0002b	0.0072±0.0005b	0.0112±0.0036a	0.0091±0.0001ab
十八碳酸（硬脂酸）Stearic acid	0.5730±0.0288c	0.5842±0.0277c	0.9100±0.0526a	0.6536±0.0294b
顺-9-十八碳一烯酸（油酸）Oleic acid	10.7614±0.4259b	11.3937±0.6778b	13.4113±0.8017a	13.5707±0.6152a
顺，顺-9，12-十八碳二烯酸（亚油酸）Linoleic acid	1.7620±0.0657c	1.7719±0.1237c	2.9317±0.1840a	2.0487±0.1007b
顺，顺，顺-6，9，12-十八碳三烯酸（γ-亚麻酸）γ-Linolenic acid	0.0280±0.0025b	0.0436±0.0042a	0.0287±0.0029b	0.0172±0.0006c
顺，顺，顺-9，12，15-十八碳三烯酸（α-亚麻酸）α-Linolenic acid	0.0480±0.0013ab	0.0450±0.0034bc	0.0418±0.0028c	0.0526±0.0020a
二十碳酸（花生酸）Arachidic acid	0.0874±0.0023c	0.0909±0.0038c	0.1246±0.0122a	0.1067±0.0075b
顺-11-二十碳一烯酸（花生一烯酸）Gadoleic acid	0.0421±0.0031c	0.0417±0.0031c	0.0742±0.0056a	0.0507±0.0032b
二十二碳酸（山嵛酸）Docosanoic acid	0.0183±0.0037b	0.0178±0.0026b	0.0760±0.0066a	0.0245±0.0026b
二十四碳酸（木腊酸）Tetracosanoic acid	0.0321±0.0002c	0.0309±0.0006c	0.0683±0.0050a	0.0454±0.0073b
饱和脂肪酸总量Total saturated fatty acids	2.6582±0.1020c	2.6713±0.1603c	3.5477±0.2456a	3.1866±0.1307b
不饱和脂肪酸总量Total unsaturated fatty acids	12.6686±0.4899b	13.3365±0.8134b	16.5251±0.9953a	15.7746±0.7206a
脂肪酸总量Total fatty acids	15.3268±0.5911b	16.0079±0.9736b	20.0728±1.2389a	18.9612±0.8500a

图4 不同施钾水平下油莎豆块茎淀粉、总糖含量

Fig.4 Starch and total sugar content of C. esculentus tubers under different potassium application levels

图5 不同施钾水平下油莎豆干重和块茎产量

Fig.5 Dry weight and tuber yield of C. esculentus under different potassium application levels

图6 不同施钾水平下油莎豆生理生化、品质及产量的相关性分析PAL：施钾水平Potassium application level； SPAD：相对叶绿素含量Relative chlorophyll content； ACCase：乙酰辅酶A羧化酶活性Acetyl-CoA carboxylase activity； SSS；可溶性淀粉合成酶活性Soluble starch synthase activity； FC：粗脂肪含量Crude fat content； FAC：脂肪酸含量Fatty acid content； SC：淀粉含量Starch content； TSC：总糖含量Total sugar content； TY：块茎产量Tuber yield； *： P<0.05； **： P<0.01.

Fig.6 Correlation analysis of physiological and biochemical， quality and yield of C. esculentus under different potassium application levels

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施钾水平对北方风沙区油莎豆生长、块茎品质及产量的影响

Effects of potassium application level on the growth， tuber quality， and yield of Cyperus esculentus in the Northern wind-sand area

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