紅壤旱地廣薯87號和泉薯9號的生長及養分吸收特性研究

王芳東,張 杰,秦文婧,劉 佳,謝 杰,徐昌旭*,肖林長,熊春暉

(1.江西省贛州市農業科學研究所,江西 贛州 341000;2.江西省農業科學院 土壤肥料與資源環境研究所/國家紅壤改良工程技術研究中心/農業部 長江中下游作物生理生態與耕作重點實驗室,江西 南昌 330200;3.南昌工程學院,江西 南昌 330099)

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紅壤旱地廣薯87號和泉薯9號的生長及養分吸收特性研究

王芳東1,2,張 杰3,秦文婧2,劉 佳2,謝 杰2,徐昌旭2*,肖林長1,熊春暉1

(1.江西省贛州市農業科學研究所,江西 贛州 341000;2.江西省農業科學院 土壤肥料與資源環境研究所/國家紅壤改良工程技術研究中心/農業部 長江中下游作物生理生態與耕作重點實驗室,江西 南昌 330200;3.南昌工程學院,江西 南昌 330099)

摘要：通過田間小區試驗研究了廣薯87號和泉薯9號在江西東鄉紅壤旱地上的生長及養分吸收特性。結果表明：泉薯9號的薯塊生物量及產量均高于廣薯87號的,其薯塊生物量高速累積期更長,蔓藤長度和分枝長度更長,但廣薯87號的分枝數和葉片數較多;廣薯87號各器官的氮素含量顯著高于泉薯9號的,其蔓、薯塊中的鉀素含量也明顯高于泉薯9號的，但在兩個品種間各器官磷素含量差異不大;施肥對泉薯9號的增產效果更加明顯,但廣薯87號對養分的轉化能力更強。

關鍵詞：廣薯87號;泉薯9號;生長;養分吸收；紅壤旱地

甘薯是我國南方旱地土壤上典型的作物類型,具有高產、穩產、適應性廣、耐旱、耐貧瘠等特點[1],種植面積十分廣泛。江西省的土壤類型以紅壤為主,其中旱地農田約占全省耕地總面積的38.9%；甘薯是江西省旱地農田最主要的作物之一。紅壤是在長期脫硅富鋁化作用下形成的產物,具有酸、黏、瘠、瘦等特點,十分不利于作物的生長發育[2-4]。前人已對紅壤旱地上的主要作物如花生[5-6]、芝麻[7-8]、大豆[9-10]等作物的生長狀況、需肥特性、產量水平等進行了大量的研究,但關于甘薯的研究相對較少。甘薯品種廣薯87號和泉薯9號近年來被推薦在長江流域推廣種植,因此這兩個品種當前在江西省的種植面積很大。但這兩個品種并非是由江西省本地選育的,而是分別由廣東省農業科學院作物研究所和福建省泉州市農科所培育的,這導致這兩個品種在江西省紅壤旱地上種植的表現必定與原產地存在較大差異。鑒于此,筆者對廣薯87號和泉薯9號在江西省紅壤旱地上種植的生長狀況和養分吸收特性進行了初步研究,旨在為這兩個品種在江西省的合理種植、科學施肥、高產穩產提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地概況

本試驗在江西省農業科學院贛東北紅壤綜合試驗區進行,該試驗區位于江西省撫州市東鄉縣,屬亞熱帶濕潤氣候區,年均氣溫18.0 ℃,年均降水量2180.6 mm。試驗地土壤類型為第四紀紅粘土母質發育而來的紅壤,供試土壤的基礎養分性狀見表1。

表1　供試土壤的基礎養分性狀

1.2試驗設計

供試甘薯品種為廣薯87號和泉薯9號,前者由廣東省農業科學院作物研究所以廣薯69為母本經集團雜交選育而成,后者由泉州市農科所以泉薯268為母本經放任授粉選育而成。本試驗以這兩個甘薯品種為處理,小區面積為6.0 m×4.5 m=27.0 m2,3次重復,隨機區組排列。2個甘薯品種于2012年5月12日同時移苗扦插,行距45.0 cm,株距30.0 cm,種植密度為74000株/hm2。甘薯種植、生長期間的肥料施用參照本試驗區內薯類作物的常規施肥量和施用方式：分別施N、P2O5、K2O 120、90、180 kg/hm2；磷肥全部基施,氮肥和鉀肥的40%作基肥施用,40%在分枝結薯期施用,20%在薯塊膨大期施用；施用的氮、磷、鉀肥品種分別為尿素(含N 46%)、鈣鎂磷肥(含P2O512%)、氯化鉀(含K2O 60%)。

1.3樣品采集與測定

分別在甘薯的苗期(6月15日)、結薯期(7月20日)、薯蔓同長期(8月23日)、薯塊膨大期(9月26日)和成熟期(10月26日)采集甘薯樣品,每個小區每次采樣5株,帶回室內進行農藝性狀的考察,主要考察指標有蔓藤長度、一次分枝數、一次分枝長和全株葉數等,并稱量薯塊的生物量。在甘薯的成熟期(10月26日)將全小區甘薯實收測產。

植株樣品經H2SO4-H2O2消煮后,用凱氏定氮法測定全氮含量,用釩鉬黃比色法測定全磷含量,用火焰光度計法測定全鉀含量[11]。有關參數的計算方法[12]如下:

肥料偏生產力(kg/kg)=施肥區產量/肥料用量;

養分收獲指數(%)=籽粒養分積累總量/植株養分積累總量×100。

1.4數據處理

采用Excel 2003、SPSS 16.0等軟件進行數據處理與作圖。

2結果與分析

2.1甘薯生長狀況的動態變化

表1反映的是兩個甘薯品種在不同生育期的生長狀況。可以看出,隨著甘薯生育進程的推進,兩個甘薯品種的蔓藤長度、分枝數、分枝長度和全株葉數均呈增加趨勢,但在生育后期各指標有所下降,這可能是由于植株成熟,葉片、分枝脫落所致。對兩個甘薯品種進行對比可以看出：蔓藤長度和分枝長度在生長前期(薯蔓同長期以前)差異不明顯,但到生長后期差異顯著,泉薯9號的蔓藤長度和分枝長度都顯著長于廣薯87號的,在成熟期時泉薯9號的蔓藤長度和分枝長度分別是廣薯87號的1.32倍和1.85倍；而廣薯87號的分枝數和全株葉數明顯多于泉薯9號的,兩者差異顯著,成熟期時廣薯87號的分枝數和全株葉數分別是泉薯9號的1.86倍和2.21倍。

表2　不同生育期2個甘薯品種生長狀況的動態變化

注：同列數據后附不同字母表示在5%水平上差異顯著,分析方法是獨立樣本t檢驗。

2.2甘薯生物量的動態變化

圖1反映的是兩個甘薯品種在不同生育期各器官生物量的動態變化。可以看出,兩種甘薯的總生物量與蔓、葉、薯各器官的生物量都隨生育期的推進而增加,且兩種甘薯各器官生物量均表現為薯>蔓>葉,但泉薯9號不論是總生物量還是各器官生物量都顯著高于廣薯87號的。另外可以發現：泉薯9號的薯塊生物量從結薯期(7月20日)至薯蔓同長期(8月23日)以及從薯蔓同長期(8月23日)至薯塊膨大期(9月26日)分別增加了74.50和79.55 g,分別占成熟期薯塊總生物量的25.0%和26.6%；而廣薯87號的薯塊生物量累積則主要集中在結薯期(7月20日)至薯蔓同長期(8月23日),在此期間其薯塊生物量增加了76.42 g,占成熟期薯塊總生物量的42.3%。可見,泉薯9號薯塊生物量的累積期要長于廣薯87號的,這也是成熟期其薯塊生物量顯著高于廣薯87號的原因。

圖1　不同生育期甘薯各器官生物量的動態變化

2.3成熟期甘薯各器官養分含量、累積量及產量

從圖2可以看出：兩種甘薯的氮素含量和鉀素含量均表現為葉>蔓>薯；磷素含量在不同器官的分布不同,泉薯9號的磷素含量表現為葉>蔓>薯,而廣薯87號則表現為葉>薯>蔓；廣薯87號各器官的氮素含量和鉀素含量都明顯高于泉薯9號的,其蔓、葉、薯的氮素含量分別是泉薯9號相應器官的1.56倍、1.25倍和1.94倍，其蔓、薯、葉中的鉀素含量分別是泉薯9號的1.47倍、1.44倍和0.77倍，但兩個甘薯品種各器官中的磷素含量差異不大。

圖2　成熟期甘薯各器官的氮、磷、鉀素含量

圖3反映的是兩個甘薯品種在成熟期各器官的養分累積量。可以看出,兩種甘薯各器官的氮、磷、鉀養分累積量的大小順序均為薯>蔓>葉。對比兩種甘薯的養分累積量可以發現,除廣薯87號薯塊的氮素累積量(2254.2 mg/株)高于泉薯9號(1858.9 mg/株)外,在其余各器官中的各種養分累積量均表現為泉薯9號高于廣薯87號。因此,廣薯87號對氮素營養的需求量要大于泉薯9號,而對磷素、鉀素營養的需求量則小于泉薯9號。

圖3　成熟期甘薯各器官的氮、磷、鉀累積量

由成熟期測產結果(圖4)可知,泉薯9號和廣薯87號的薯塊產量分別為48888.9和41513.2 kg/hm2,前者是后者的1.18倍。

圖4　 兩種甘薯的薯塊產量

2.4甘薯的肥料利用效率

肥料的偏生產力是指在施用某一特定肥料下作物的產量與施肥量的比值,它是反映當地土壤基礎養分水平和化肥施用綜合效應的重要指標;收獲指數是作物收獲時經濟部位(籽粒、果實、薯塊等)的產量(或養分累積量)與作物整體生物量(或養分累積量)的比值,它能反映作物光合同化物轉化為經濟產品的能力,或反映作物吸收累積的養分被有效利用的能力,因此是評價不同品種作物產量水平、養分利用效率及栽培成效的重要指標。從表3可以看出：兩種甘薯的肥料偏生產力都表現為鉀肥偏生產力<氮肥偏生產力<磷肥偏生產力；泉薯9號的氮、磷、鉀肥偏生產力都要高于廣薯87號的,因此可以認為施肥對泉薯9號的增產效果要強于廣薯87號。另外,兩種甘薯的養分收獲指數都表現為氮素收獲指數<鉀素收獲指數<磷素收獲指數,但廣薯87號的氮、磷、鉀素收獲指數都要高于泉薯9號的,因此可以認為廣薯87號對吸收養分的轉化能力要強于泉薯9號。

3討論與結論

大量研究證明,同一種作物在不同土壤類型上種植，其生長狀況及養分吸收特性完全不同,不同品種間的差異則更大[13-14]。本研究所選用的兩種甘薯均為外來引入品種,因此非常有必要對其在江西紅壤旱地上種植時的生長及養分利用特征進行研究,在掌握了其相關規律后,才能有針對性地提出栽培方案及調整施肥措施,如調整不同肥料的施用比例、施用量及施用期等。本研究初步發現,廣薯87號和泉薯9號在江西紅壤旱地上種植時其生長狀況和養分吸收特性存在較大差別,主要表現在以下幾點:(1)泉薯9號的薯塊生物量及產量要高于廣薯87號的,前者的薯塊生物量高速累積期更長,蔓藤長度和分枝長度較長,但后者的分枝數和葉片數較多;(2)廣薯87號各器官的氮素含量顯著高于泉薯9號的,其對氮素營養的需求量較大；廣薯87號蔓、薯中的鉀素含量也明顯高于泉薯9號的；但在兩個品種間各器官磷素含量差異不大;(3)泉薯9號的肥料偏生產力高于廣薯87號的,施肥的增產效果更加明顯;但廣薯87號的養分收獲指數要高于泉薯9號的,對養分的轉化能力更強。

表3　兩種甘薯的肥料利用效率

甘薯的生育期長，需肥量大,在同一塊田地上長期種植會造成土壤貧瘠化,而紅壤旱地本身肥力水平較低[15],更加需要結合不同甘薯品種的生長及營養特性進行科學施肥、管理。因此本研究對廣薯87號和泉薯9號在江西省的合理種植、科學施肥具有指導意義。

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(責任編輯:黃榮華)

Study on Growth and Nutrient Absorption Characteristics of Guangshu No. 87 and Quanshu No. 9 in Red Soil Upland

WANG Fang-dong1,2, ZHANG Jie3, QIN Wen-jing2, LIU Jia2,XIE Jie2, XU Chang-xu2*, XIAO Lin-zhang1, XIONG Chun-hui1

(1. Agricultural Sciences Research Institute of Ganzhou City in Jiangxi Province, Ganzhou 341000, China; 2. Institute of Soil and Fertilizer and Resources and Environment, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences/ National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/ Key Laboratory of Crop Eco-physiology and Farming System for Middle and Lower Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture, Nanchang 330200, China; 3. Nanchang Institute of Technology, Nanchang 330099, China)

Abstract：Plot experiments were carried out to study the growth and the nutrient absorption characteristics of Guangshu No. 87 and Quanshu No. 9 in red soil upland in Dongxiang county of Jiangxi province. The results showed that the yield and potato tuber biomass of Quanshu No. 9 with longer main stem and first branch were more than those of Guangshu No. 87, but the number of the first branch and leaf of Guangshu No. 87 were much more than those of Quanshu No. 9. The nitrogen content in different organs of Guangshu No. 87 was higher than that of Quanshu No. 9, and the potassium content was higher than that of Quanshu No. 9, But the phosphorus content between two varieties existed little difference. The yield increasing effect was more significant for Quanshu No. 9, while the ability of nutrition transformation of Guangshu No. 87 was stronger.

Key words：Potato; Guangshu No. 87; Quanshu No. 9; Growth; Nutrient absorption; Red soil upland

收稿日期：2016-01-28

基金項目：國家科技支撐計劃項目(2012BAD05B04);江西省青年科學基金項目(20142BAB214005);江西省科研院所基礎設施配套項目(20133BBA13025);江西省農業科學院創新基金(青年基金)項目(2012CQN002、2014CQN009)。

作者簡介：王芳東(1987─),男,江西信豐人,研究實習員,碩士,從事耕作栽培及綠肥利用等方面的研究工作。*通訊作者:徐昌旭。

中圖分類號：S531.01

文獻標志碼：A

文章編號：1001-8581(2016)06-0027-04