不同施氮量對馬鈴薯養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響

曹 哲，何文壽，侯賢清，黨柯柯，趙小霞，俞曉紅

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

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不同施氮量對馬鈴薯養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響

曹 哲，何文壽*，侯賢清，黨柯柯，趙小霞，俞曉紅

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

【目的】研究氮素不同施用量在馬鈴薯不同的生育期對馬鈴薯各器官氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響。【方法】采用田間小區(qū)試驗。【結(jié)果】在馬鈴薯生育期，施氮肥均可提高植株器官N、P、K質(zhì)量分數(shù)，其中N2P2K2處理的各器官N、P、K質(zhì)量分數(shù)最高，均顯著高于N0P2K2處理。生產(chǎn)1000 kg塊莖所需N、P2O5、K2O平均比例為1∶0.49∶2。施氮肥均可提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品率，其中N2P2K2處理(225 kg/hm2)對馬鈴薯增產(chǎn)和提高商品薯率效果最佳，較N0P2K2處理顯著提高21.33 %和18.56 %。【結(jié)論】從馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟效益來看，寧夏中部旱作區(qū)種植馬鈴薯最佳氮肥施用量是225 kg/hm2。

馬鈴薯；養(yǎng)分吸收；產(chǎn)量

【研究意義】馬鈴薯又被稱為白薯、土豆、洋芋，屬茄科茄屬多年生草本塊莖植物，源于南美洲[1]。由于營養(yǎng)豐富，容易栽培，產(chǎn)量較高，至今已成為世界上普遍栽培的作物，是世界上僅次于稻、麥、玉米的四大糧食作物之一[2-3]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計資料(FAOSTAT)，我國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，2012年種植面積占世界總種植面積的28 %，總產(chǎn)量占世界的24 %，單產(chǎn)較低僅為世界平均水平的83 %[4]。寧夏地區(qū)是我國北方馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)之一，馬鈴薯種植面積居所有作物之首，已成為當?shù)剞r(nóng)民增收和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，然而就單產(chǎn)水平而言，寧夏在全國馬鈴薯生產(chǎn)省份中排倒數(shù)第2位[5]。因此，全國乃至寧夏地區(qū)，馬鈴薯單產(chǎn)提高是生產(chǎn)中的主攻方向和值得研究的關(guān)鍵問題。【前人研究進展】前人研究結(jié)果證明，合理施肥是提高馬鈴薯單產(chǎn)最有效途徑之一[6-9]。不同作物以及同一作物在不同生育時期對養(yǎng)分的需求存在著明顯差異。氮、磷、鉀是馬鈴薯正常生長必需的肥料三要素，目前關(guān)于馬鈴薯平衡施肥方面的研究較多，然而因不同地區(qū)自然條件、栽培管理措施等不同，氮磷鉀肥合理配比及用量亦存在很大差異。寧夏中部干旱

表1 供試土壤0～60 cm土層土壤的基本理化性質(zhì)

帶，降雨量少，蒸發(fā)量大，土壤貧瘠，而農(nóng)民盲目施肥，仍存在有機肥施用量過少，化肥施用過多等問題。【本研究切入點】本文通過設(shè)置不同氮肥用量研究其對馬鈴薯不同生育期植株養(yǎng)分吸收特點，以探明該地區(qū)不同氮肥用量對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】旨在為當?shù)刂笇?dǎo)施肥、增加作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年5-10月在海原縣樹臺鄉(xiāng)進行，海拔高度為2166 m，年平均降水量286 mm。無霜期為149～171 d，年均氣溫7 ℃，是我國北方典型干旱地區(qū)，土壤類型為侵蝕黑壚土。土壤主要理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機區(qū)組設(shè)計，在統(tǒng)一施用磷肥(P2O5)120 kg/hm2、鉀肥(K2O)90 kg/hm2的基礎(chǔ)上，共設(shè)4個氮素水平，即分別施氮0、112.5、225、337.5 kg/hm2，試驗處理分別為：N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2，4次重復(fù)(4個區(qū)組)，共計16個小區(qū)，其中區(qū)組Ⅰ為采樣破壞性區(qū)組，其它3區(qū)組為收獲時測產(chǎn)區(qū)組。

供試品種青薯9號原種。供試肥料尿素(N 46 %)、過磷酸鈣(P2O512 %)、硫酸鉀(K2O 50 %)。施肥方法：農(nóng)家肥在秋季整地時撒于地面深翻入土，70 %氮肥、磷和鉀肥播種時集中撒于壟溝；30 %的氮肥在現(xiàn)蕾期追施。蕾期和花期各噴灑尿素(0.2 %)和磷酸二氫鉀溶液(0.2)1次。

種植方式采用單壟雙行全覆膜種植，寬行60 m，窄行40 cm，株距40 cm，種植深度20～25 cm。小區(qū)長10 m，寬4 m，小區(qū)面積為40 m2。每小區(qū)種植4壟8行，每行25穴，每小區(qū)共種植200穴，種植密度49 995穴/hm2，用種量1800 kg/hm2。2015年5月8號播種，10月12號收獲，期間中耕除草和培土3次。成熟及時收獲，按照小區(qū)實收馬鈴薯，準確記取薯塊產(chǎn)量。

1.3 測試項目與方法

在馬鈴薯出苗后每小區(qū)每隔15 d采集植株樣品，開花前采取植株樣品10穴，開花至成熟期5穴。干物質(zhì)的測定每次采集的馬鈴薯植株樣品，立即沖洗干凈，用吸水紙吸干植株表面多余水分，按照葉、地上莖、地下部(地下莖、根)、塊莖剪開，分別稱取鮮重；然后將植株樣品分別剪碎，放入烘箱，于95 ℃下殺青30 min，然后將溫度降至65 ℃烘24 h，冷卻，分別稱取干重，用于干物質(zhì)和植株養(yǎng)分累積量的計算。葉、地上莖、地下部、塊莖干重之和即為總干物質(zhì)累積量。

植株氮、磷、鉀含量的測定經(jīng)65 ℃烘干的植株樣品，用粉碎機粉碎，過1 mm篩子，分別測定葉、地上莖、地下部、塊莖的氮、磷、鉀含量。樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，半微量凱氏定氮法測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷，火焰光度計法測定全鉀含量[10]。

1.4 馬鈴薯產(chǎn)量的測定

馬鈴薯收獲時，每個試驗小區(qū)隨機采取10穴進行考種，按小區(qū)實收薯塊的重量，折算成公頃，記錄并計算馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率。

1.5 數(shù)據(jù)分析

氮肥吸收利用參數(shù)參考梁錦秀等[18]對氮肥吸收利用率的計算方法，數(shù)據(jù)采用Excel2010、SAS統(tǒng)計分析軟件。

氮養(yǎng)分元素的增產(chǎn)率(%)=(施氮肥區(qū)產(chǎn)量-無氮肥區(qū)產(chǎn)量)/無氮肥區(qū)產(chǎn)量×100

氮肥農(nóng)學(xué)效率(AEN，kg/kg)=(施氮區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量-不施氮區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量)/氮肥施用量

氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN，kg/kg)=施氮區(qū)產(chǎn)量/氮肥施用量

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量下馬鈴薯生育期植株各器官N、P、K養(yǎng)分吸收特點

2.1.1 各器官N養(yǎng)分吸收變化的特點 由圖1可以看出，在馬鈴薯整個生育期，植株葉、地上莖、地下部根系全氮含量是隨植株生長發(fā)育進程推進而逐漸降低，馬鈴薯各器官全氮質(zhì)量分數(shù)表現(xiàn)為葉片>地上莖>地下部根系，而塊莖全氮含量隨植株生長進程的推進而逐漸增大。

不同小寫字母表示同一器官的不同處理達顯著水平(P<0.05)，下同Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) under the different treatments of the same organ. The same as below圖1 不同施氮量下馬鈴薯不同器官全氮質(zhì)量分數(shù)變化Fig.1 Changes of total N mass fraction in photo organs under different nitrogens

各個生育期不同氮肥處理對馬鈴薯各器官全氮含量的影響不同(圖1)。在苗期，施氮量的增加，有利于地下部根系全氮質(zhì)量分數(shù)的提高。不同處理對葉、地上莖全氮質(zhì)量分數(shù)無明顯差異，而N3P2K2處理下地下部根系全氮質(zhì)量分數(shù)顯著高于其它處理。在塊莖形成期，植株營養(yǎng)生長和生殖生長同時進行，N0P2K2處理下的葉、地上莖、塊莖的全氮含量低于其它處理。在淀粉積累期，各個處理對塊莖全氮質(zhì)量分數(shù)均無明顯差異。在收獲期，N1P2K2處理下植株葉、地上莖、地下部根系、塊莖各器官全氮含量分別顯著高于對照(N0P2K2)12.62 %、24.05 %、36.36 %、13.64 %；N2P2K2處理分別顯著提高16.82 %、31.65 %、46.75 %、13.64 %；N3P2K2處理分別顯著提高25.23 %、37.97 %、40.26 %、13.64 %。N3P2K2處理的葉全氮質(zhì)量分數(shù)最高，而塊莖全氮質(zhì)量分數(shù)與N1P2K2和N2P2K2處理無差異。從馬鈴薯氮吸收質(zhì)量分數(shù)的變化上來看，N2P2K2處理最有利于馬鈴薯對氮營養(yǎng)的吸收。

2.1.2 各器官P養(yǎng)分吸收變化的特點 由圖2可以看出，在不同氮肥處理下，各器官全磷含量在馬鈴薯整個生育期差異不大。在塊莖形成期，葉、地上莖、地下部根系、塊莖全磷質(zhì)量分數(shù)最高，此后隨著生育期的推進，逐漸降低。在苗期，適當?shù)氖┑坑欣诘叵虏扛等踪|(zhì)量分數(shù)的提高。不同處理對葉、地上莖全磷質(zhì)量分數(shù)差異不顯著，而N2P2K2處理下地下部根系全磷質(zhì)量分數(shù)顯著高于其它處理；在塊莖形成期，不同處理對葉、地上莖、塊莖全磷質(zhì)量分數(shù)均差異不顯著，但N2P2K2、N3P2K2處理與N0P2K2處理對根的全磷質(zhì)量分數(shù)有顯著差異，分別比N0P2K2處理提高44.26 %、24.59 %；在淀粉積累期，N2P2K2處理的地上莖、地下部根系、塊莖全磷質(zhì)量分數(shù)與N0P2K2處理有顯著性差異；在收獲期，N0P2K2、N1P2K2處理的塊莖全磷質(zhì)量分數(shù)與N2P2K2、N3P2K2處理有顯著性差異，N2P2K2處理比N0P2K2、N1P2K2處理分別提高84.62 %、41.18 %，N3P2K2處理比N0P2K2、N1P2K2處理分別提高61.54 %、23.53 %。說明不同生育期，不同施氮量對馬鈴薯全磷質(zhì)量分數(shù)有一定的影響，適當合理(N2P2K2)的施氮量有助于各器官對全磷質(zhì)量分數(shù)的提高，有助于對磷的吸收。

圖2 不同施氮量下馬鈴薯不同器官全磷質(zhì)量分數(shù)變化Fig.2 Changes of total P mass fraction in photo organs under different nitrogens

2.1.3 各器官K養(yǎng)分吸收變化的特點 由圖3可看出，在整個生育期馬鈴薯葉、地上莖、地下部根系全鉀質(zhì)量分數(shù)是地上莖>葉>地下部根系。葉片中全鉀質(zhì)量分數(shù)在塊莖形成期最高，此后持續(xù)下降；地上莖和地下部根系全鉀質(zhì)量分數(shù)以苗期最高，此后持續(xù)下降；而塊莖在馬鈴薯形成期全鉀質(zhì)量分數(shù)最高，此后一直持續(xù)降低直到收獲，是由于前期塊莖較小，相對含K量高，中后期塊莖體積不斷膨大，相對含K量低，直至成熟期因塊莖體積基本不再增大而塊莖含鉀量與淀粉積累期基本一致。

在苗期，適當?shù)氖┑坑兄诘厣锨o對鉀的吸收。不同處理對葉片全鉀質(zhì)量分數(shù)沒有差異性，而N0P2K2處理的地上莖全鉀質(zhì)量分數(shù)與N1P2K2、N2P2K2處理均有顯著性差異，與N3P2K2處理有差異但不顯著；在塊莖形成期，植株營養(yǎng)生長和生殖生長同時進行，氮肥的使用有助于各器官對鉀的吸收，N2P2K2處理的各器官全鉀含量均高于N0P2K2處理；在淀粉積累期，N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2處理的地上莖全鉀質(zhì)量分數(shù)較N0P2K2處理均有顯著性差異，而N3P2K2處理與N2P2K2處理也有顯著性差異，N3P2K2處理較N2P2K2處理提高13.37 %；在收獲期，N2P2K2處理的葉、地上莖、地下部根系的全鉀質(zhì)量分數(shù)較N0P2K2處理均有顯著性差異，分別比N0P2K2處理提高34.38 %、35.96 %、12.50 %。N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2處理的塊莖全鉀質(zhì)量分數(shù)與N0P2K2處理有顯著性差異，分別比N0P2K2處理提高12.16 %、13.06 %、15.31 %，而它們3個處理間卻沒有差異性。可見，氮肥可促進馬鈴薯對全鉀的吸收，而各器官在不同氮肥用量下對全鉀吸收的程度并不一樣。

2.2 不同氮肥用量下生產(chǎn)1000 kg塊莖需要氮磷鉀養(yǎng)分量

由表2可看出，1000 kg塊莖需要氮在6.32～9.19 kg，各處理間的高低順序依次為N3P2K2>N0P2K2>N1P2K2>N2P2K2；1000 kg塊莖需要P在1.28～2.06 kg，需P2O5在2.93～4.72 kg，各處理間的高低順序依次為N0P2K2>N1P2K2>N3P2K2>N2P2K2；1000 kg塊莖需要K在9.64～14.66 kg，需K2O在11.61～17.66 kg，各處理間的高低順序依次為N3P2K2>N0P2K2>N1P2K2>N2P2K2，三要素(N∶P∶K)的平均比例為1.00∶0.21∶1.66，三要素(N∶P2O5∶K2O)的平均比例為1.00∶0.49∶2.00。由以上可看出塊莖所需N、P、K養(yǎng)分量表現(xiàn)為K>N>P。

圖3 不同施氮量下馬鈴薯不同器官全鉀質(zhì)量分數(shù)變化Fig.3 Changes of total K mass fraction in potato organs under different nitrogens

2.3 不同施氮量對馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀的影響

由表3可知，N0P2K2處理的馬鈴薯產(chǎn)量與其它各處理差異顯著，而N1P2K2處理與N3P2K2處理的產(chǎn)量差異不顯著，與N2P2K2處理差異顯著，馬鈴薯產(chǎn)量高低順序為N2P2K2>N3P2K2>N1P2K2>N0P2K2，與對照(N0P2K2)處理相比，各處理分別增產(chǎn)21.2 %、13.9 %、9.5 %。從氮養(yǎng)分元素的增產(chǎn)率來看，N1P2K2與N2P2K2處理差異顯著，N3P2K2與N2P2K2處理差異不顯著，N2P2K2處理的增產(chǎn)效果最好(21.33 %)。不同氮肥處理下馬鈴薯商品薯產(chǎn)量和商品薯率高于對照(N0P2K2處理)，其中馬鈴薯商品薯產(chǎn)量N1P2K2處理、N2P2K2處理和N3P2K2處理分別較對照(N0P2K2處理)提高15.33 %、43.55 %和和31.40 %，N0P2K2處理的馬鈴薯商品薯率與N1P2K2處理差異不顯著，但與N2P2K2和N3P2K2處理差異顯著，N2P2K2和N3P2K2處理分別較對照(N0P2K2處理)顯著提高18.56 %和15.56 %。馬鈴薯氮肥農(nóng)學(xué)效應(yīng)在7.90～18.15，其中N2P2K2處理最高，與N1P2K2處理無差異，但與N3P2K2處理差異顯著。

表2 不同氮肥施用量下1000 kg塊莖所需氮磷鉀養(yǎng)分量

注：不同小寫字母表示同一器官的不同處理達顯著水平(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences of the same organ (P<0.05) under the different treatments. The same as below.

表3 不同施氮水平對馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率及氮素農(nóng)學(xué)效應(yīng)的影響

3 討 論

高炳德[11]、修鳳英[12]的研究認為，隨著生育進程的推進，馬鈴薯葉片、地上莖以及地下部的氮含量不斷下降，且苗期的氮含量最高，本試驗的變化趨勢與以上結(jié)果相一致。本研究還表明在不同氮肥處理下，各器官全磷含量在馬鈴薯整個生育期差異不大，而在整個生育期馬鈴薯葉、地上莖、地下部根系全鉀含量是地上莖>葉>地下部根系[13]。本研究發(fā)現(xiàn)在不同氮肥處理下，生產(chǎn)1000 kg塊莖所需氮、磷(P2O5)、鉀(K2O)分別在6.32～9.19、2.93～4.72、11.61～17.66 kg，三要素(N∶P2O5∶K2O)的平均比例為1.00∶0.49∶2.00，這一結(jié)果與蘇小娟等的結(jié)果較相近[13]。

氮肥作為馬鈴薯養(yǎng)分的主要來源，與馬鈴薯的產(chǎn)量有密切關(guān)系。有研究認為，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量隨施氮量的增加而明顯增加[9]。但也有研究認為，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量隨施氮量的增加先增加而后下降[14-17]。本研究中，施氮水平在0～225 kg/hm2，馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、塊莖產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量和商品薯率隨施氮量的增加而顯著增加，但繼續(xù)增施氮肥，當施氮量為337.5 kg/hm2時，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量性狀不再增加反而明顯的下降。本研究還發(fā)現(xiàn)，施氮肥在112.5～225 kg/hm2，氮肥農(nóng)學(xué)效率是逐漸增加，而在225～337.5 kg/hm2氮肥農(nóng)學(xué)效率是逐漸降低；在112.5～337.5 kg/hm2，氮肥偏生產(chǎn)力是逐漸降低的[12,18]。表明在其他栽培管理措施一致的條件下，增施氮肥可以提高馬鈴薯產(chǎn)量，但是氮肥使用量的多少對馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率和氮肥農(nóng)學(xué)效應(yīng)具有決定性的作用，所以氮肥的合理施用尤為重要。

4 結(jié) 論

從馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟效益來看，氮肥用量為225 kg/hm2可實現(xiàn)增產(chǎn)增效，是寧夏中部旱作區(qū)種植馬鈴薯最佳氮肥施用量。

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(責(zé)任編輯 陳 虹)

Effects of Nitrogen Fertilizer Application onNutrient Absorption and Yield of Potato

CAO Zhe, HE Wen-shou*, HOU Xian-qing, DANG Ke-ke, ZHAO Xiao-xia, YU Xiao-hong

(School of Agriculture, Ningxia University, Ningxia Yinchuan 750021, China)

【Objective】The present study was conducted to probe the effects of applying different amounts of nitrogen on the nitrogen, phosphorus and potassium nutrient absorption in different organs of potato and its yield in different growth stages. 【Method】A field experiment was adopted.【Result】In potato growth period, N fertilizer could improve mass fraction of N, P, K in potato organs, of which N2P2K2treatment was the highest and significantly higher than that without using N fertilizer(N0P2K2). Average nutrition ration(N∶P2O5∶K2O )producing 1000 kg tubers was 1∶0.49∶2. N fertilizer could obviously improve the potato yield and commodity rate, and the potato yield and commodity rate were the best with using N2P2K2treatment (225 kg/hm2), compared with N0P2K2treatment, the potato yield and commodity rate significantly increased by 21.33 % and 18.56 %.【Conclusion】From the point of the potato yield and economic benefit, the best nitrogen application is 225 kg/hm2in dry cultivation area in central Ningxia.

Potato; Nutrient absorption; Yield

1001-4829(2017)7-1600-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.7.023

2016-01-15

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費項目(201503120)；寧夏回族自治區(qū)科技支撐計劃項目(2014ZDN0103)

曹 哲(1990-)，女，陜西榆林人，碩士研究生，專業(yè)方向為植物營養(yǎng)與合理施肥，E-mail:cz99128667@163.com，Tel：18408672035，*為通訊作者：何文壽，E-mail:hews818@163.com，Tel：13995071808。

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