施肥對脫毒馬鈴薯氮、磷、鉀化學計量特征及產量的影響

于健龍　胡輝　楊波　楊永奎　梁燕菲

摘要：生態化學計量學是研究植物體養分供應平衡的重要方法，以脫毒馬鈴薯威芋3號為試驗材料，采用完全隨機試驗設計，研究了配方施肥（T1）、缺氮（T2）、缺磷（T3）、缺鉀（T4）施肥處理對脫毒馬鈴薯產量，地上部、塊莖全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）養分及化學計量特征的影響。結果表明，T1處理的脫毒馬鈴薯產量和薯質量都為最大值，分別為29 920 kg/hm²、0.62 kg/穴，且脫毒馬鈴薯地上部TN、TP、TK單位養分含量和養分吸收總量都為最大值，分別為24.46、1.80、38.36g/kg和122.28、16.02、174.06kg/hm²。而不同處理的馬鈴薯塊莖TN、TP、TK養分含量差異不顯著。進一步研究發現，T1處理的馬鈴薯地上部N/P最小值為13.64，顯著低于其他處理。不同處理的馬鈴薯塊莖N/P則差異不顯著。結果表明，施肥能顯著影響脫毒馬鈴薯產量、地上部TN、TP、TK養分含量和化學計量特征，而對塊莖TN、TP、TK養分含量和化學計量特征則影響不顯著。

關鍵詞：生態化學計量；馬鈴薯；施肥

中圖分類號：S532.01 文獻標志碼：A 文章編號：1002—1302（2016）01—0122—04

生態化學計量學是研究生物系統能量平衡和多重化學元素（C、N、P）比例關系的科學。生態化學計量學認為有機體是由多種化學元素組成的，由于有機體自身生物性狀的相對穩定，因此其體內的化學元素組成保持相對恒定。但是，有機體的生長又受到外部環境的影響，如氣候、地質等，外部環境的變化使得有機體自身化學元素組成發生相應的變化。由于生態化學計量學通過化學元素計量特征，能把不同尺度、不同生物群系的生態生物學特征聯系起來，使得生態化學計量學成為當今生態學研究的重要方法。

目前，國內學者關于生態化學計量學的研究主要集中在兩個方向，一是探討大尺度下，植物葉片C、N、P化學計量變化及其影響因子，任書杰等分析了中國東部南北樣帶654種植物葉片N和P的化學計量特征，指出葉片N和P與緯度和年均溫度存在顯著相關關系。Han等則首次分析了我國1900多種植物葉片N、P等元素的化學計量特征，指出N、P等限制性元素在植物體內相對穩定，對環境變化的響應也相對穩定。二是探討小尺度下，植物葉片C、N、P和土壤C、N、P化學計量特征與外界環境因子的關系，研究主要集中在森林、草地生態系統方面。羅亞勇等探討了不同退化程度土壤C、N、P的化學計量變化，劉萬德等則分析了云南常綠闊葉林演替系列植物和土壤C、N、P化學計量特征。

而作為陸地生態系統的重要部分，以農田生態系統為研究對象，探討外界因子對農作物化學計量特征影響的報道并不多，這方面的研究主要集中在葉菜類作物方面，袁偉等通過盆栽試驗、田間試驗分析了不同施肥模式對小青菜（Brassia chinensis）、菠菜（Spinacia oleracea）、番茄（Lycopersicon esculen-tum）化學計量特征的影響，發現同一蔬菜對不同施肥模式的響應并不一致，不同蔬菜對施肥的響應也完全不同。顯然，探討不同農作物養分化學計量特征對施肥的響應，對指導施肥和養分供應平衡的研究都具有一定的現實意義，而關于施肥對塊莖類作物的影響則鮮見報道。本試驗以脫毒馬鈴薯威芋3號為材料，研究了不同施肥水平對脫毒馬鈴薯產量及N、P、K養分化學計量特征的影響，以期為脫毒馬鈴薯的優化施肥和化學計量特征研究提供數據參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2013年在貴州省金沙縣安洛鄉進行。安洛鄉平均海拔高度1200 m，氣候溫和，年均氣溫15.5℃，年均降水量1010 mm，無霜期280 d。脫毒馬鈴薯品種為威芋3號。尿素為貴州赤天化股份有限公司的產品（Ni>46%），鈣鎂磷肥為貴陽甕福集團有限公司的產品（P₂O₅≥12%），硫酸鉀為浙江遠安公司的產品（K₂O≥52%）。本研究根據中等肥力土壤條件下，貴州脫毒馬鈴薯測土配方施肥數據，制定氮肥、磷肥、鉀肥最優施肥量，選用以上單質肥料混配而成的配方肥。試驗地為沙質土壤，前茬玉米。耕層土壤養分情況見表1。

1.2試驗萬法

試驗設5個處理，分別為T1：配方肥處理；T2：缺氮處理；T3：缺磷處理；T4：缺鉀處理；對照（CK）：不施肥處理。具體施肥量見表2。每個處理設3次重復，完全隨機設計，共15個小區，小區面積24m₂，1 m開廂，溝深0.3 m，每小區開4廂，每廂栽2行，每行22穴，行距0.50 m、株距0.273 m，每小區共176穴。試驗過程中，有機肥和化肥均以基肥的形式施人，不施追肥。

1.3測定項目及萬法

1.3.1測產及考種 待馬鈴薯成熟時，收獲前在小區內按照梅花形采集5穴馬鈴薯考種，地上部為植株鮮質量，馬鈴薯塊莖按照大薯（>100 g）、中薯（>50～100 g）、小薯（≤50 g）分級標準進行分級，并稱質量。

考種后，適時分小區進行單獨采收，收獲前調查小區內缺窩數、變異株等，確定小區最終收獲穴數，全部收獲計產，折算實際產量。根據小區產量計算單位面積產量。

1.3.2土樣及植株取樣 試驗開展前，在試驗點按照蛇形布點原則，用土鉆鉆取0～30 cm土層，取樣點不少于20個，采集的土樣混勻，風干后測定土壤全氮、土壤有機質、土壤速效磷、土壤速效鉀和pH值。收獲時，在每個小區隨機采集5穴馬鈴薯，將采集的馬鈴薯塊莖和地上部莖葉分別放在烘箱中烘干，測定植物全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）含量，測定方法按常規方法。

1.4統計分析

試驗數據采用Excel 2007進行統計，采用SPSS 13.0（SPSS Inc USA）軟件的單因素ANOVO的新復極差法分析數據的差異顯著性，所有數據都參照嚴正兵等的處理方法，通過對數轉換以符合正態分布，后采用SPSS13.0雙變量Person相關分析模塊進行相關分析。

2結果與分析

2.1不同施肥水平對脫毒馬鈴薯產量的影響

從表3可以看出，不同施肥水平下，脫毒馬鈴薯薯質量和產量不同，表現出T1和13處理的薯質量，大、中、小薯質量和產量顯著高于其他處理。其中，T1處理的脫毒馬鈴薯產量最大，為29920 kg/hm²，與13處理差異不顯著，較T2、T4、CK處理分別顯著增加了75.09%、51.79%、77.57%；T1處理的薯質量最大，為0.62 kg/穴，與T3處理差異不顯著，而顯著高于T2、T4、T5處理，CK的薯質量最小。T1處理的中薯質量、小薯質量都最大，分別為0.18 kg/穴、0.24 kg/穴，顯著高于T2、13、T4、CK處理。13處理的大薯質量最大，為0.26 kg/穴，顯著高于T1、T2、T4、CK處理。T1處理的地上部鮮質量最大，為0.25 kg/穴，顯著高于其他處理。

2.2不同施肥水平對脫毒馬鈴薯TN、TP、TK含量和養分吸收總量的影響

不同施肥水平下，脫毒馬鈴薯地上部、塊莖單位TN、TP、TK含量和養分吸收總量變化見表4。地上部分T1處理的脫毒馬鈴薯TN、TP、TK單位養分含量都為最大值，分別為24.46、1.80、38.36 g/kg，其中T1處理的TN與T4處理、TK與13處理問差異不顯著，而顯著高于其他處理，較CK處理分別增加了64.49%、89.47%、150.39%。而且T1處理的TP也顯著高于其他處理，CK處理的脫毒馬鈴薯地上部TN、TP、TK都為最小。

不同施肥水平脫毒馬鈴薯塊莖TN、TP、TK則變化相似，除了T2處理的TP顯著高于CK處理外，不同施肥水平的TN、TP、TK差異不顯著。

不同施肥水平下，脫毒馬鈴薯的TN、TP、TK養分吸收總量T1處理為最大值，分別為122.28、16.02、174.06 kg/hm²，與T3處理差異不顯著，而顯著高于其他處理。T1處理的TN、TP、TK養分吸收總量較對照增加了76.15%、113.60%、92.01%。

2.3不同施肥水平對脫毒馬鈴薯N、P、K化學計量特征的影響

從表5可以看出，不同施肥水平下，地上部脫毒馬鈴薯的N、P、K化學計量特征明顯不同。地上部N/P總體平均值為15.93，在13.64～18.22范圍，CV為0.11，其中T3處理的地上部N/P最大，為18.22，顯著高于其他處理，而T1處理的N/P貝0最小，為13.64。N/K總體平均值為0.72，在0.47～1.01范圍，CV為0.33，其中T4處理的N/K最大，為1.01，與CK處理問差異不顯著，而顯著高于T1、T2、13處理。P/K總體平均值為0.046，在0.026～0.062之間，CV為0.33，其中T4與CK處理間的P/K差異不顯著，而顯著高于T1、T2、T3處理。

不同施肥水平的馬鈴薯塊莖養分化學計量特征差異不顯著，其中N/K總體平均值為0.72，CV為0.076，P/K總體平均值為0.22，CV為0.45。CK處理的N/P為最大值，顯著高于T1、T2處理，而與T3、T4處理差異不顯著。

2.4 N、P、K養分含量及化學計量特征的相關關系

從表6可以看出，氮肥與地上部TN、TP、TK，薯質量和地上部鮮質量呈顯著相關，而與塊莖TN、TP、TK不呈顯著相關。磷肥與地上部TN、TP，地上部N/P呈顯著相關，而與塊莖TN、TP、TK，薯質量和地上部鮮質量不呈顯著相關。鉀肥則與地上部TK、塊莖TP和薯質量呈顯著相關。而地上部N/P、N/K、P/K，塊莖N/P、N/K、P/K則與薯質量和地上部鮮質量不呈顯著相關。

3討論

施肥作為一種快速促進植物生長的重要措施，一直是各生態系統的研究熱點。對于高寒草甸，雖然氮、磷肥添加能改變土壤N、P等養分含量，進而影響馬先蒿（Pedicularis kan-suensi）、莓葉委陵菜（Potentilla ragarioides）、金露梅（Poten-tilla fruticosa）等植物N、P含量，但由于植物自身的“調節能力”，因而植物N/P無顯著變化。而對于華北落葉松（Larix principis-rupprechtii），單施氮、磷肥或配施氮磷肥，都能顯著提高根莖葉N、P含量，但不同器官N/P響應施肥則完全不同，單施氮、磷肥能顯著提高或降低根莖葉N/P，而氮磷肥配施則影響不同。本研究結果，脫毒馬鈴薯地上部TN、TP、TK、N/P、P/K總體平均值分別為19.77、1.26、29.96 g/kg，15.93、0.046，塊莖TN、TP、TK、N/P、P/K總體平均值分別為13.82、1.89、19.36 g/kg，7.40、0.22，低于小青菜、菠菜、番茄等農作物，而高于巨桉（Eucalyptus grandis）幼苗、華北落葉松等。表明不同農作物其N、P、K化學計量特征有明顯差異。

脫毒馬鈴薯不同器官化學計量特征對施肥水平的響應完全不同，不同施肥水平下，地上部TN、TP、TK養分含量及化學計量特征呈顯著差異，而塊莖則差異不顯著，本結果與張潘研究結論一致。原因在于植物體內的N、P之間關系密切，氮磷肥配施能增加葉中氮和磷的轉化、吸收，單施氮、磷肥，雖然能增加植物N、P的含量，但缺素肥料則植物吸收減少，因此與缺磷處理相比，缺氮處理下，脫毒馬鈴薯地上部N/P是顯著降低的。而在氮磷配施情況下，脫毒馬鈴薯能夠快速生長，此時需要更多的磷素合成核糖體、蛋白質等，因此對P的需求更高，因此N/P更低。