磷對淀粉型甘薯產量及養分吸收利用的影響

王秋媛， 田江梅， 韓 敘， 黃廷榮， 楊慶飛， 唐道彬*， 王季春*

(1西南大學農學與生物科技學院, 重慶市甘薯工程技術研究中心， 重慶 400716；2重慶市酉陽縣農業委員會， 重慶 409800)

磷對淀粉型甘薯產量及養分吸收利用的影響

王秋媛1， 田江梅1， 韓 敘1， 黃廷榮2， 楊慶飛1， 唐道彬1*， 王季春1*

(1西南大學農學與生物科技學院, 重慶市甘薯工程技術研究中心， 重慶 400716；2重慶市酉陽縣農業委員會， 重慶 409800)

【目的】研究不同磷肥用量對甘薯養分吸收、分配及產量的影響，探究淀粉型甘薯磷肥營養效應，為甘薯高產科學合理施用磷肥提供理論依據。【方法】以淀粉型甘薯渝薯17(淀粉含量24.06%)為材料，設置7個磷肥處理(P2O50、0、37.5、75、112.5、150、300 kg/hm2)，田間隨機區組排列。其P2O50處理不施任何肥料，其他處理均底施純氮(N)90 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。甘薯苗移栽后每隔30 d，共計取樣5次，對全株樣品分葉片、莖蔓和塊根測定其鮮重、干重及全氮、磷、鉀的含量。收獲期測定小區鮮薯產量、莖蔓產量并計算收獲指數(HI)及其磷肥農學效率(PAE)、磷肥表觀利用率(PAUE)、磷收獲指數(PHI)、磷肥生理利用率(PPUE)、磷肥偏生產力(PFPP)和磷肥增產率(PIR)；同時計算收獲期各器官N、P、K的吸收量，對N、P、K吸收量之間及其與產量之間關系進行相關性分析。【結果】1)適當增施磷肥有利于提高甘薯的經濟產量、生物產量和收獲指數，且以施P2O5112.5 kg/hm2和150 kg/hm2時最優，經濟產量增產率分別為19.4%和21.06%。2)不同器官N、P、K最高含量分別出現在栽后60、90、150 d，各處理氮素和磷素含量均為葉片>莖蔓>塊根，而鉀素含量為莖蔓>葉片>塊根。栽后60 d后，葉片 ∶莖蔓 ∶塊根含氮量為4.08 ∶1.62 ∶1，栽后90 d后，葉片 ∶莖蔓 ∶塊根磷含量為2 ∶1.35 ∶1，栽后150 d后，莖蔓 ∶葉片 ∶塊根含鉀量為2 ∶1.8 ∶1。3)施磷可提高甘薯塊根、莖蔓和葉片對N、P、K的吸收，養分總吸收量為鉀>氮>磷；施磷處理中N、P、K的吸收量增幅分別為23.9%～66.6%、29.6%～58.5%、41.3%～73.7%。磷鉀吸收量均表現為塊根>莖蔓>葉片，吸氮量表現為塊根>葉片>莖蔓。4)在不同施磷條件下，形成500 kg所吸收的N、P2O5、K2O 分別為4.24～6.61 g，1.93～2.84 g和6.94～11.48 g。施P2O5112.5 kg/hm2時，形成500 kg鮮薯吸收的養分最多，N、P2O5、K2O吸收量分別為6.61、2.84和11.08 g。5) 磷肥表觀利用率、偏生產力在施P2O537.5 kg/hm2時最高，分別為16.6 %和343.0 kg/kg P2O5，磷肥農學效率、磷肥生理利用率和磷收獲指數在施P2O5112.5 kg/hm2時最高，分別為136.7 kg/kg、777.9 kg/kg和65.9%。6) 收獲期各器官N、P、K吸收量之間及其與產量之間均呈顯著或極顯著正相關。【結論】增施磷肥能提高甘薯產量，但其利用效率有下降趨勢。本試驗中，從甘薯高產高效生產的磷肥管理角度分析， N和K2O施用量分別為90 kg/hm2和150 kg/hm2時，以施P2O5為112.5 kg/hm2為最佳。

甘薯； 磷； 產量； 養分吸收利用

甘薯(IpomoeabatatasLam. )是一種喜鉀作物，在生產上往往更重視鉀肥的投入而忽視磷肥的施用[1]。有研究表明，長期不施磷肥，導致土壤嚴重缺磷，薯塊膨大期遲后、日增重減少，鮮薯產量顯著下降[2]。增施磷肥可提高甘薯結薯數、單薯重和大中薯比例，施用量過少或過多均不能達到預期目的[3]。過量施磷肥不利于甘薯干物質的積累[4]，導致生產成本提高[5]。本試驗擬通過研究磷肥不同用量在不同器官隨生育期的養分吸收與分配特點及其對產量的影響，探究淀粉型甘薯磷肥營養效應，為甘薯高產科學合理施用磷肥提供理論依據和實際生產指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地

供試品種為淀粉型甘薯渝薯17(淀粉含量24.06%)，由西南大學重慶市甘薯工程技術研究中心提供。試驗點位于重慶市酉陽縣麻旺鎮吉安村，土壤黃壤，pH值為4.70、有機質21.2 g/kg、全氮1.39 g/kg、全磷0.931 g/kg、全鉀14.7 g/kg、速效鉀124 mg/kg、有效磷37 mg/kg、堿解氮127 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗設7個磷肥處理，純磷(P2O5)用量分別為0、0、37.5、75、112.5、150、300 kg/hm2, 分別以P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7表示，P1和P2均為對照，P1為不施任何肥料，其他各處理均施純氮(N) 90 kg/hm2、鉀肥(K2O) 150 kg/hm2作為底肥。

采用起壟凈作栽培方式，每個小區種植5壟，壟長為6.25 m、 壟寬0.8 m、 株距21 cm、 密度60000 plant/hm2，設3次重復，隨機區組排列。試驗于2013年6月1日移栽甘薯苗，移栽前進行施肥處理，氮肥(尿素含N為46%)、 磷肥(過磷酸鈣含P2O5為12%)、 鉀肥(硫酸鉀含K2O為50%)均作底肥一次性施用,其余田間管理同常規。

1.3 測定項目與方法

栽后每隔30 d每小區取5株，單株分葉片、莖蔓和塊根，各器官樣品全部稱鮮重后(栽后90 d后的薯塊樣品太多，切丁混勻后取50 g)，在105℃烘箱中殺青15 min后，80℃烘至恒重后測干重。干樣粉碎后過80目篩，用于全氮、全磷和全鉀的測定。全氮用硫酸-雙氧水消煮-凱氏蒸餾法; 全磷用硫酸-雙氧水消煮-釩鉬黃比色法; 全鉀用硫酸-雙氧水消煮-火焰光度法。

試驗于2013年11月5日按小區收獲，統計莖葉鮮重及甘薯鮮重。

1.4 計算方法

有關磷肥養分利用效率及相關參數計算公式如下:

磷肥農學效率(PAE, kg/kg，P2O5)=(施磷處理塊根干產-P2塊根干產)/施磷量[6]；

磷肥表觀利用率(PAUE, %)=(施磷處理植株總吸磷量-P2植株總吸磷量)/施磷量 ×100[6]；

磷收獲指數(PHI,%)=(施磷處理塊根吸磷量-P2塊根吸磷量)/(施磷處理植株總吸磷量-P2植株總吸磷量)×100[6]；

磷肥生理利用率(PPUE, kg/kg，P2O5)=(施磷處理塊根干產-P2塊根干產)/(施磷處理植株總吸磷量-P2植株總吸磷量)×2.92[7]；

磷肥偏生產力(PFPP, kg/kg，P2O5)= 施磷處理塊根干產/施磷量[7]；

磷肥增產率(PIR,%)=(施磷處理鮮薯產量-P2鮮薯產量)×100/ P2鮮薯產量[8]；

收獲指數(HI, kg/kg)= 鮮薯產量/生物產量[8]。

1.5 數據處理

采用DPS 7.05軟件的Duncan新復極差法對數據進行統計分析，Microsoft Excel 2007作圖。

2 結果與分析

2.1 不同施磷量對產量的影響

由表1可知，隨著施肥量的增加，鮮薯產量和生物產量均增加。從鮮薯產量來看，磷肥增產率為6.29%～21.06%，以P5、P6處理最高，為19.4%和21.06%。P1與P2處理無顯著差異，說明僅施氮鉀肥不能提高鮮薯產量；P5～P7處理顯著高于P3處理，而P3與P2處理無顯著差異，說明在低磷水平下鮮薯增產不明顯。從生物產量來看，磷肥增產率為5.15%～16.35%，以P4～P7處理最高，均顯著高于P2處理，說明施P2O5高于75 kg/hm2可明顯提高生物產量，但P2和P3處理無顯著差異，而P2處理顯著高于P1處理，說明僅增施氮鉀肥可提高生物產量，且低磷水平對提高生物產量不顯著。從收獲指數來看，除P1處理由于低產量引起的高收獲指數外，其他處理均隨著施磷量的增加而增高，以P5和P6處理最高。綜上所述，氮鉀肥對甘薯產量影響不大，適當增施磷肥有利于提高甘薯的經濟產量和生物產量，且以施P2O5112.5 kg/hm2或150 kg/hm2最優。

表1 不同處理間甘薯產量的比較

Table 1 Comparison of sweet potato production between different processing

注(Note): 同列數值后不同小、大寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters in a column are significantly different among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

2.2 不同施磷量對植株各器官養分含量的影響

由表2、3、4可知，栽后30～150 d植株各器官N、P、K最高含量分別為栽后60 d(生長前期)、90 d(生長中期)和150 d(生長后期)，各處理氮素和磷素含量均為葉片>莖蔓>塊根，而鉀素含量為莖蔓>葉片>塊根。

比較栽后60 d含氮量發現，葉片中氮素含量高；葉片 ∶莖蔓 ∶塊根為4.08 ∶1.62 ∶1，含氮量隨施磷量的增加先增后減；莖蔓和塊根中以P6處理最高，但塊根中與P5處理無顯著差異，葉片中以P4最高。比較栽后90d含磷量發現，施磷明顯提高了植株各器官磷含量；葉片 ∶莖蔓 ∶塊根為2 ∶1.35 ∶1,塊根和莖蔓中P5、P6、P7處理磷含量均顯著高于其他處理，而葉片中以P4～P7處理最高。比較栽后150d含鉀量發現，適量增施磷肥可明顯提高植株鉀含量；莖蔓 ∶葉片 ∶塊根為2 ∶1.8 ∶1,說明莖蔓和葉片鉀素含量較高，施磷處理均明顯高于未施磷處理，莖蔓中P6處理、葉片中P5～P7處理、塊根中P4處理顯著高于其他處理。綜上表明，P4、P5和P6處理能提高各器官N、P、K養分含量。

2.3 不同施磷量對收獲期養分吸收量的影響

2.3.1不同施磷量對收獲期各器官養分吸收量的影響 由表5可知，施磷顯著增加了植株各器官氮、磷、鉀吸收量，養分總吸收量為鉀>氮>磷；與P2處理相比，施磷處理中N、P、K的吸收量增幅分別為23.9%～66.6%、29.6%～58.5%、41.3%～73.7%。磷鉀吸收量均表現為塊根>莖蔓>葉片，而吸氮量表現為塊根>葉片>莖蔓。

表2 不同取樣時期甘薯不同部位氮含量(g/kg)

Table 2 N contents in different sampling day and different parts of sweet potato

注(Note): 同列數值不同小、大寫字母表示處理間差異分別達0.05和0.01顯著水平 Values followed by different small and capital letters in a column are significantly different among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

表3 不同取樣時期甘薯不同部位磷含量(g/kg)

Table 3 P contents in different sampling day and different parts of sweet potato

注(Note): 數值后不同小、大寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

表4 不同取樣時期甘薯不同部位鉀含量(g/kg)

Table 4 K contents in different sampling day and different parts of sweet potato

注(Note): 數值后不同小、大寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

表5 收獲期甘薯養分吸收量(mg/plant)

Table 5 Nutrient uptake of sweet potato at harvest

注(Note): 數值后不同小、大寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

塊根中，P6處理的N、P、K吸收量最高，分別為1984.1、416.8、2891.1 mg/plant；P5～P7處理的吸磷量、P4～P6處理的吸氮量、P4～P7處理的吸鉀量均顯著高于P1、P2處理，說明施P2O5為112.5或150 kg/hm2時最有利于塊根對養分的吸收。莖蔓中，P3～P7的吸磷量均無顯著差異，且顯著高于P1、P2處理，而P4～P6處理的氮鉀吸收量均顯著高于其他處理，說明施P2O5為75～150 kg/hm2時最有利于莖蔓對養分的吸收。葉片中，施磷量越大，養分吸收量越高，到P7處理時反而降低，P6、P7處理養分吸收量均顯著高于其他處理。

2.3.2 形成500 kg鮮薯的氮磷鉀吸收量 由圖1可知，在不同施磷條件下，形成500 kg鮮薯所吸收的K2O為6.94～11.48 g，N為4.24～6.61 g, P2O5為1.93～2.84 g，平均N ∶P2O5∶K2O為2.21 ∶1 ∶3.91。比較各處理可以發現，P4處理中K2O的吸收量最多，P5處理次之，且P5處理中N和P2O5的吸收量最多，同時P4處理和P5處理的N ∶P2O5∶K2O中N和K2O所占比值較大，分別為2.43 ∶1 ∶4.62和2.33 ∶1 ∶3.86，說明施P2O5為75、112.5 kg/hm2時形成500 kg鮮薯吸收的養分最多。

2.4 不同施磷量對磷肥利用率的影響

表6是以P2處理為對照，用差減法計算的各施磷處理的磷肥利用率。磷肥表觀利用率和偏生產力隨施磷量增加越來越低，磷肥表觀利用率P3處理最大，為16.6%；偏生產力P3處理最大，為343.0 kg/kg P2O5，磷肥農學效率、生理利用率和磷收獲指數均隨施磷量增加呈先升后降的趨勢，在P5時達到最大值，其中磷肥農學利用率最大值為136.7 kg/kg，磷肥生理利用率最大值為777.9 kg/kg。

注(Note): PAUE— P apparent utilization feeiciency; effiiency; PPUE— P physiological utilization efficiencey. 同列數值不同小、大寫字母表示處理間差異達0.05和0.01顯著水平 Values followed by different small and capital letters in a column are significantly different among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

2.5 甘薯植株各器官N、P、K吸收量與產量間的相關性分析

由表7可知，植株各器官氮磷鉀養分的吸收量與鮮薯產量均有極顯著正相關關系；葉片與塊根和莖蔓的氮吸收量之間，葉片氮吸收量與塊根和莖蔓的鉀吸收量之間、莖蔓氮吸收量與葉片鉀吸收量之間、葉片磷吸收量與塊根和莖蔓氮、鉀吸收量之間均有顯著正相關關系，其他各器官養分吸收量之間均有極顯著正相關。

3 討論與結論

本試驗結果表明，僅施氮鉀肥后對甘薯產量影響不大，與本試驗地土壤氮鉀含量太高(依據NY/T391-2000標準，全氮和有效鉀均達一級標準)有關系。施肥可促進甘薯根莖葉的生長發育[9]。本試驗中，在氮鉀肥基礎上適量增施磷肥，能明顯促進甘薯地上部分與地下部分協調生長，有利于提高甘薯經濟產量，施P2O5為112.5 kg/hm2時鮮薯產量最高，而陳金英研究表明，施過磷酸鈣562.5 kg/hm2的鮮薯產量最高[3]，磷肥用量的不同可能與品種特性和地力有關。增施磷肥還提高了甘薯生物產量和收獲指數，綜合甘薯鮮薯產量，本試驗以施P2O5為112.5 kg/hm2或150 kg/hm2產量最佳。

甘薯研究表明，氮的吸收主要集中在中前期,磷鉀的吸收在中后期，且積累在甘薯莖葉和塊根中氮磷鉀總量相近，但累積在莖葉中的氮和塊根中的磷鉀偏多[10]。本試驗研究結果表明，適量施用磷肥不僅能提高了甘薯各器官磷含量，還不同程度提高了甘薯各器官氮、鉀含量。甘薯植株氮素含量在栽后60d最高，甘薯植株磷素含量在栽后90 d最高，甘薯植株磷素含量在栽后150 d最高。在養分含量最大時期，各處理氮磷含量均為葉片>莖蔓>塊根，各處理磷素含量均為莖蔓>葉片>塊根。

施磷有利于養分的協調供應，提高植株的養分含量和養分吸收量。本試驗結果表明，施磷不僅增加了植株不同部位磷素吸收量，還促進了植株對氮、鉀的吸收，與油菜[11]的養分吸收規律基本一致。綜合分析養分吸收量得出，甘薯收獲期養分總吸收量為鉀>氮>磷，施P2O5為112.5～300 kg/hm2時植株養分吸收量最高。形成500kg鮮薯吸收的養分為K2O>N> P2O5，平均N ∶P2O5∶K2O為2.21 ∶1 ∶3.91，這與董曉霞等[12]的研究結果類似，但吸收量與各養分之間的比值不同；施P2O5為75和112.5 kg/hm2時形成500 kg鮮薯吸收的養分最多，結合各器官甘薯養分吸收量來看，施P2O5為75和112.5 kg/hm2時莖蔓、塊根的各養分吸收量均無差異，但施P2O5為112.5 kg/hm2時葉片中各養分吸收量均顯著高于施P2O5為75 kg/hm2，這與甘薯產量結果吻合。同時相關分析進一步說明，植株通過吸收和利用養分，為甘薯穩產增產奠定基礎；塊根、莖蔓和葉片中N、P、K含量之間的相關性表明，在生長過程中，植株各器官協調利用養分，才能達到高產。

注(Note): *—P<0.05; **—P<0.01

肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的一項重要指標[13]。甘薯在塊根膨大時期各器官養分含量的多少直接反應了該時期各器官的這些大量元素的利用效率[14]。李水銀等[7]關于油菜磷素利用率的研究結果表明，磷肥農學效率、偏生產力、表觀利用率和生理利用率均隨施磷的增加顯著下降。而本試驗中，磷肥表觀利用率和偏生產力于磷肥施P2O5為37.5 kg/hm2時最高，而磷肥農學效率、磷肥生理利用率和磷肥收獲指數在施P2O5為112.5 kg/hm2時最高。從甘薯高產高效生產的磷肥管理角度分析，本試驗施P2O5為112.5 kg/hm2最佳。

本研究選用了淀粉型甘薯渝薯17作為試驗材料，并找到了最佳磷肥用量，對大田生產有一定的指導意義。但改變土壤類型或試驗材料后結果如何還不能定論，因此應擴大試驗材料范圍，增加試驗點作進一步研究，以得到更具說服力和對實際生產有指導意義的結論。

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Effect of phosphorus on yield and nutrient absorption and utilization in starch-type sweet potato

WANG Qiu-yuan1, TIAN Jiang-mei1, HAN Xu1, HUANG Ting-rong2, YANG Qing-fei1,TANG Dao-bin1*, WANG Ji-chun1*

(1CollegeofAgronomyandBiotechnology,SouthwestUniversity/ChongqingSweetPotatoResearchCenter,Chongqing400716,China; 2AgricultureCommitteeofYouyangCounty,Youyang,Chongqing409800,China)

【Objectives】 In order to provide theoretical basis for scientific and rational application of phosphate fertilizer in high yield sweet potato, different phosphor application amounts on the nutrient uptake, distribution and yield, and the phosphorus nutrition effect of starch-type sweet potato were studied. 【Methods】 A starch-type sweet potato，Yushu 17 with starch content of 24.06 %, was used as material. A field experiment with randomized block design was conducted with seven treatments(application amounts of P2O50, 0, 37.5, 75, 112.5, 150, 300 kg/hm2, respectively). For the treatment of P2O50, no N and K2O was applied neither. For the others, N 90 kg/hm2and K2O 150 kg/hm2were basal applied. The fresh weight, dry weight and total N, P and K contents in the leaves, vines and roots were measured every 30 d, and a total of five samplings were taken since transplanting. The fresh yield, vines yield were weighed, the harvest index(HI), P agronomic efficiency(PAE), P apparent utilization efficiency(PAUE), P harvest index(PHI), P physiological utilization efficiency(PPUE), P partial factor productivity of applied(PFPP)and P increase rate(PIR)were calculated at harvest. The absorption of N, P and K were evaluated at harvest. 【Results】 1)Proper P2O5application amount are capable of improve the biomass and yield, and thus a high agronomic efficiency. Treatments of P2O5112.5 and 150 kg/hm2led to the economic yield increase of 19.4% and 21.06%. 2)The contents of N and P in different parts were all in order of leaves> vines> roots, and that for K content in order of vines> leaves> roots at the 60, 90 and 150 days after transplanting. The content ratio of N in leaves: vines: roots was 4.08 ∶1.62 ∶1 on the 60 day, the P content ratio was 2 ∶1.35 ∶1 on the 90 day, and that of K was 2 ∶1.8 ∶1 on the 150 day after transplanting. 3)Application of P increase the absorption of N, P and K in the leaves, vines and roots, and the absorptive amount was in order of K>N>P. The increasing rate of the absorptive amounts of N, P and K were 23.9% to 66.6%, 29.6% to 58.5% and 41.3% to 73.7% with application of P. The absorptive amounts of P and K were in order of roots>vines>leaves, while that of N was roots>leaves>vines. 4)Under different P application amounts, the K2O requirement was from 6.94 g to 11.48 g, N from 4.24 g to 6.61 g and P2O5from 1.93 g to 2.84 g for every 500 kg fresh tubers. The highest nutrient requirement for every 500 kg fresh tubers was in the treatment of P2O5112.5 kg/hm2, with requirement of N 6.61 g, P2O52.84 g and K2O 11.08 g. 5)The obtained highest PAUE and PFPP were 16.6% and 343.0 kg/kg, respectively under the treatment of P2O537.5 kg/hm2, the highest PAE, PPUE and PHI were 136.7 kg/kg, 777.9 kg/kg and 65.9%, respectively, with P2O5112.5 kg/hm2. 6)The absorptive amounts of N, P and K were significantly or very significantly and positively correlated with each other, and also positive correlatied to the yield at harvest. 【Conclusions】The application of P fertilizer could increase the yield of sweet potato, but decrease P2O5efficiency. Under the experimental condition, the most appropriate amount of P2O5was 112.5 kg/hm2at N 90 kg/hm2and K2O 150 kg/hm2for high yield in sweet potato.

sweet potato; phosphorus; yield; nutrient absorption and utilization

2014-06-13 接受日期: 2015-03-17 網絡出版日期: 2015-07-06

現代農業產業技術體系建設專項(CARS-11-C-20)；科委甘薯良種創新項目“加工與食用甘薯育種新技術與新材料新品種創制與高產技術集成示范”(CSTC2012ggB80007)資助。

王秋媛(1989—)，女，貴州安順人，碩士研究生，主要從事甘薯栽培研究。E-mail: yuanstudent@126.com *通信作者E-mail: wjchun@swu.edu.cn； E-mail: tdbin741023@163.com

S531.62

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1008-505X(2015)05-1252-09