不同氮肥用量對冬種馬鈴薯產量、品質和氮肥利用率的影響

黃繼川 彭智平 于俊紅 吳雪娜 林志軍 楊林香

摘 要 通過田間試驗研究不同氮用量對珠三角地區冬種馬鈴薯生長、產量、氮素利用率和品質的影響。結果表明，180～300 kg N/hm2時馬鈴薯葉綠素含量、葉面積、株高和莖粗優于其它處理；在240 kg N/hm2時產量和經濟效益最高。氮素收獲指數和氮素吸收利用率分別介于0.57～0.66和12.65%～28.13%之間，隨氮用量的增加而降低；而氮素農學利用率和氮素生理利用率則呈先升高后下降的趨勢，在240 kg N/hm2時達最大值，分別為55.56、48.07 kg/kg。馬鈴薯塊莖粗蛋白含量和可溶性糖含量分別在180 kg N/hm2和120 kg N/hm2時達到最大值，而氮用量對維生素C和淀粉含量無明顯影響。建議珠三角地區冬種馬鈴薯氮用量以240 kg N/hm2為宜。

關鍵詞 冬種馬鈴薯；產量；品質；氮素利用率。

中圖分類號 S532 文獻標識碼 A

廣東地處熱帶和亞熱帶季風氣候區，冬季冷涼、全省80%的區域均適宜馬鈴薯冬種，目前馬鈴薯冬種面積超過6萬hm2，產量近200萬t，已成為廣東省效益農業的新亮點。氮素對馬鈴薯的產量起決定性作用[1]，良好的氮素營養對葉片生長以及葉綠素含量和光合效率具有重要影響[2]。然而，氮肥用量過高會推遲馬鈴薯生育進程，降低品質[3]，而且不同氮肥用量可影響馬鈴薯的防御酶系活性，從而影響抗性[4]。目前農業生產中習慣偏施、重施氮肥，然而氮被農作物吸收利用只是其中一部分，其余則以氨揮發、反硝化、土壤殘留、淋失等途徑損失，不僅導致氮肥肥效降低，造成資源浪費，而且易對生態環境、食物等造成污染，成為現代農業迫切需要解決的問題。適宜的氮肥用量和水肥調控是提高氮肥利用率的有效途徑[5]。在珠三角冬種馬鈴薯施肥研究方面，鄧蘭生等[6-7]研究了不同氮肥對馬鈴薯產量和品質的影響以及采用滴灌、淋施液體肥提高肥料利用率，但是在淋施液體肥料方面合理的氮肥用量及其肥料利用率的研究未見報道。因此，本試驗在大田條件下采用淋施液體肥料的方法研究冬種馬鈴薯適宜的氮肥用量，以期降低肥料投入，提高肥料利用率，對于提升馬鈴薯的種植效益和緩解環境壓力具有一定的參考價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年11月～2012年4月在博羅縣園洲鎮進行，試驗地土壤有機質含量為13.85 g/kg、堿解氮為103.08 mg/kg、有效磷為46.28 mg/kg、速效鉀為110.65 mg/kg、pH 5.31。供試品種為：費烏瑞它。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 氮肥為尿素，試驗設置6個（0、120、180、240、300和360 kg N/hm2）水平，每個處理設置3個重復，種植52 500株/hm2，小區面積為36 m2，隨機排列。氮的施用時間和用量為基肥40%，之后分別在播種25天和50天各追施30%；除氮肥外，各處理統一施用15 000 kg/hm2腐熟雞糞、135 kg/hm2 P2O5（過磷酸鈣）和270 kg/hm2 K2O（硫酸鉀）。雞糞和磷肥在播種前作為基肥施入，基肥施用鉀肥用量的30%，在播種50天和75天分別追施鉀肥用量的40%和30%。各處理田間管理一致。

1.2.2 樣品采集與檢測分析 試驗前采集土樣檢測供試土壤的本底值，采用鮑士旦的方法檢測[8]，在播種后70 d每小區采集倒數第3片功能葉（15份）測定葉綠素含量，采用乙醇丙酮混合液提取分光光度法測定[9]，隨機采集10棵測定植株葉面積（采用倪紀恒等的方法測定[10]），同時每個小區隨機測定30棵株高和莖粗；實收測產（統計50 g以上薯塊產量）；植株養分分析采用土壤農化分析法[11]，品質指標：微量凱氏定氮法測定粗蛋白[12]、維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定[13]；可溶糖采用蒽酮比色法測定[14]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮蘭G-250 法測定[9]。

1.3 數據分析

相關參數的計算方法[15]，氮素收獲指數（N harvest index， NHI）=塊莖吸氮量/植株總吸氮量； 氮素農學利用率（Agronomic N use efficiency， ANUE）=（施氮區塊莖產量-空白區塊莖產量）/施氮量；氮素吸收利用率（Apparent N recovery efficiency， ANRE）=（施氮區地上部吸氮量-空白區地上部吸氮量）/施氮量×100；氮素生理利用率（Physiological N use efficiency， PNUE）=（施氮區塊莖產量-空白區塊莖產量）/（施氮區地上部吸氮量-空白區地上部吸氮量）。

數據采用Excel 2003 和SAS 軟件進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同氮用量對冬種馬鈴薯生長的影響

葉綠素是植物光合作用合成碳水化合物的一類重要色素，葉面積大小和葉綠素含量的高低對于光合作用形成碳水化合物具有重要影響。表1所示，馬鈴薯葉片葉綠素含量隨氮用量增加呈先升高后下降的趨勢，在240 kg N/hm2時葉綠素含量最高，較對照區顯著增加；此外，施氮處理除120 kg N/hm2外其他處理均較對照顯著增加，而施氮處理之間無明顯差異。馬鈴薯葉面積隨氮用量增加而提高，至300 kg N/hm2用量時達到最大值，與對照相比，240 kg N/hm2和300 kg N/hm2時葉面積顯著提高。在株高方面隨氮用量的增加而逐漸升高，至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時較對照顯著升高；莖粗隨氮用量增加呈先增加后下降的趨勢，在180 kg N/hm2以上均較對照顯著增加，在240 kg N/hm2時莖粗達到最大值。

2.2 不同氮用量對馬鈴薯產量及其構成的影響

表2所示，馬鈴薯的產量隨氮用量增加呈先增后降的趨勢，在240 kg N/hm2時產量達最大值，較對照增產31.48%，較120 kg N/hm2處理增產26.08%，差異均達到顯著水平；而氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時產量分別較最高產量下降6.95%和17.96%，氮用量為360 kg N/hm2時減產顯著。肥料的效應方程為y=40 650+95.81x-0.21x2，（x為氮用量，y為產量），當氮用量為228 kg/hm2時產量達到理論最大值51 572 kg/hm2。馬鈴薯塊莖分級結果表明，大于300 g以上的薯塊比例以240 kg N/hm2處理最高，其次為300 kg N/hm2和180 kg N/hm2處理，而120 kg N/hm2時顯著下降，空白對照最低，與施氮處理比較顯著下降；介于150～300 g 之間和50～150 g 之間的薯塊比例以對照最高，其中各處理間150～300 g的薯塊占產量的百分比沒有明顯差異，而50～150 g的薯塊占產量的百分比以300 kg N/hm2處理最低，除120kg N/hm2處理外，其它處理均較對照顯著下降。從經濟效益方面來看，經濟效益最高的為240 kg N/hm2處理。

2.3 不同氮用量馬鈴薯氮素利用效率

表3所示，氮用量越多，氮素收獲指數則越低，說明氮素向塊莖轉移的比例并未因為氮用量的增加而提高；氮素農學利用率在低氮情況下顯著高于高氮處理，其中以240 kg N/hm2處理最高，其次為180 kg N/hm2和120 kg N/hm2處理，而當氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時氮素農學利用效率顯著下降。說明氮用量的增加，單位氮素增產效果降低。氮素吸收利用率隨著氮用量的增加呈下降趨勢，在120 kg N/hm2時為28.13%，180 kg N/hm2和240 kg N/hm2處理時有所下降，但差異不顯著，而當氮用量達到300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時氮素吸收利用率則顯著下降。說明氮用量的增加并不能使馬鈴薯同步增加吸收量，較高的氮用量會因作物吸收不及時而流失，造成氮利用率下降。氮素生理利用效率隨氮用量的增加呈先升高后下降的趨勢，以240 kg N/hm2最高，并顯著高于120、360 kg N/hm2，分別提高26.23%和70.89%。

2.4 不同氮用量對薯塊品質的影響

表4所示，不同氮用量對薯塊的品質指標影響以粗蛋白最明顯。隨著氮用量的增加，粗蛋白含量呈先升高后下降的趨勢，以180 kg N/hm2處理粗蛋白含量最高，而隨著氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時粗蛋白含量分別相對下降15.37%和16.31%，差異達到顯著水平。對可溶性糖含量的分析結果表明，除對照外，隨氮用量的增加可溶性糖含量呈下降趨勢，與120 kg N/hm2處理相比，增至360 kg N/hm2時可溶性糖含量下降16.87%，差異顯著。而對于維生素C和淀粉含量而言，不同施肥處理之間無明顯差異，但均在240 kg N/hm2和300 kg N/hm2時含量稍高于其它處理。

3 討論與結論

馬鈴薯氮素營養狀況與葉綠素含量的高低密切相關[16]，直接影響光合作用和干物質的積累[17]。本試驗中適當增加氮用量能有效提高葉綠素含量，與Biljana Bojovic等人的研究結果相同[18]。然而，過量施氮容易導致徒長，植株偏高，莖機械強度下降而易倒伏。本試驗研究發現在180～300 kg N/hm2用量時，馬鈴薯功能葉片葉綠素含量、植株葉面積、株高和莖粗的指標綜合情況優于對照、120 kg N/hm2和360 kg N/hm2處理；結合馬鈴薯產量和薯塊分級情況，240 kg N/hm2馬鈴薯產量最高，而且薯塊大小分級以大薯塊比例最多，小薯塊比例顯著下降，優化了馬鈴薯產量結構組成，有利于提高馬鈴薯塊莖的商品性，其經濟效益最高。

氮素收獲指數主要受作物生育后期干物質和氮素轉移的影響。本試驗中，氮用量的增加并沒有導致干物質和氮素向塊莖轉移成比例增加，說明施用的氮素更多的停留在地上部分，而過量施氮也會導致馬鈴薯地上部徒長和貪青，造成氮素向塊莖轉移的時間延遲或轉移速率下降有關，與井濤等人的研究結果不同[19]，研究結果的差異可能與供試品種或試驗地土壤氮素水平有關。本試驗馬鈴薯的氮素吸收利用率介于12.65%～28.13%之間，與井濤等人在內蒙以夏坡蒂品種研究其氮素利用率介于40.30%～67.97%的結果具有較大的差異[19]，但其隨著施肥量增加而下降的變化趨勢是相同的，可能與氮用量增加造成馬鈴薯不能及時吸收而導致氮素流失量增加有關。氮素農學利用效率和氮素生理利用率均在240 kg N/hm2時上升至最大值，說明在120～240 kg N/hm2用量范圍內，單位增施氮素具有較好的增產效果，而當氮用量達到300 kg N/hm2或以上時，單位增施氮素增產效果下降，甚至造成減產。然而，馬鈴薯對氮利用率不僅與用量有關，還受到土壤肥力、土壤類型、供試品種和氣候等因素的綜合影響，因此，本試驗結果代表了珠三角地區冬種馬鈴薯費烏瑞它對尿素氮肥的利用特征。

此外，施氮對冬種馬鈴薯的品質具有一定的影響。其中粗蛋白在低氮水平用量下隨氮用量的增加而提高，與宋志榮的研究結果相似[15]，氮用量繼續增加則呈下降趨勢，可能與試驗品種或冬種的氣候因子有關。可溶性糖在高氮用量情況下含量下降，而對維生素C和淀粉含量無明顯影響。

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