不同氮肥施用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

湯金龍，徐 振，丁興民，李 民，丁厚冉，孫英杰*，武桂芝，劉 霞

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不同氮肥施用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

湯金龍1，徐 振2，丁興民2，李 民2，丁厚冉2，孫英杰1*，武桂芝1，劉 霞1

（1. 青島理工大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，山東青島266000；2. 青島市土壤肥料工作站，山東青島266000）

通過田間小區(qū)試驗(yàn)，在配方施肥的基礎(chǔ)上研究不同氮肥用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，優(yōu)化氮肥處理（N1）對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響均優(yōu)于農(nóng)民慣性施肥處理（N）；當(dāng)?shù)仕竭^高時(shí)（N3）馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)均有所下降，馬鈴薯中硝酸鹽的含量隨著施氮量的增加而增加。通過回歸方程得出，當(dāng)施氮量為214.05 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯的產(chǎn)量達(dá)到最大值。

馬鈴薯；氮肥用量；產(chǎn)量；品質(zhì)

馬鈴薯是世界四大糧食作物之一[1]，中國(guó)馬鈴薯的播種面積不斷擴(kuò)大，種植馬鈴薯已經(jīng)成為增加糧食產(chǎn)量、提高農(nóng)民收入的重大措施[12]。適量的氮肥可以促進(jìn)馬鈴薯地上部生長(zhǎng)[3]，提高產(chǎn)量，增加淀粉、蛋白質(zhì)和Vc等含量，控制硝酸鹽含量[4-6]。而農(nóng)民在高產(chǎn)量和高效益刺激下往往大量施用化肥，特別是氮肥[7]。過量的氮肥可導(dǎo)致馬鈴薯莖葉過度生長(zhǎng)，生育期延遲，干物質(zhì)分配失衡，塊莖產(chǎn)量和干物質(zhì)含量降低[8-9]，硝酸鹽含量顯著增加。高氮水平還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生氧化脅迫[10-11]，導(dǎo)致馬鈴薯地上部生長(zhǎng)受阻，降低塊莖產(chǎn)量和淀粉、Vc、可溶性糖等含量[12]。同時(shí)，馬鈴薯是淺根系作物，氮素易淋失，過量的氮肥投入增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、降低氮肥利用率、破壞土壤環(huán)境，引起地下水和飲用水硝酸鹽污染等環(huán)境問題[13-15]。

為了提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，指導(dǎo)農(nóng)民合理施用氮肥，在田間小區(qū)試驗(yàn)下，以當(dāng)?shù)剞r(nóng)民慣性施肥為對(duì)照，在測(cè)土配方施肥的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同施肥水平研究氮肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以確定當(dāng)?shù)伛R鈴薯適宜的氮肥施用量，提高馬鈴薯產(chǎn)量，改善馬鈴薯品質(zhì)，為科學(xué)施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及供試土壤

試驗(yàn)于2016年1月至2016年6月在山東省青島市膠州市膠萊鎮(zhèn)小高村進(jìn)行，供試土壤為砂壤土，供試土壤0~20 cm養(yǎng)分基本狀況為：pH值5.79，有機(jī)質(zhì)35.49 g/kg，堿解氮155.74 mg/kg，有效磷773 mg/kg，速效鉀264 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)5個(gè)氮肥處理（1）N0：無氮區(qū)N0PK（2）N1：70%優(yōu)化氮區(qū)N1PK（3）N2：優(yōu)化氮區(qū)N2PK（4）N3：130%優(yōu)化氮區(qū)N3PK（5）N：慣性施肥。其中0水平指不施氮肥；1水平適合于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件下的氮肥推薦值的70%；2水平指適合于當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件下的推薦氮肥用量；3水平為推薦氮肥用量的1.3倍。前4個(gè)處理磷鉀肥用量一致，第5處理慣性施肥為2015年種植馬鈴薯的農(nóng)戶施肥調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值。每個(gè)處理3次重復(fù)，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列。每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)5 m、寬4 m，面積為20 m2，種植5排馬鈴薯，每排之間間隔1 m。補(bǔ)充如何施肥與如何管理（作為基肥一次施入還是于不同生長(zhǎng)期分次施入）不同施氮處理方案見表1。

表1 試驗(yàn)小區(qū)施肥方案

1.3 樣品采集及測(cè)定方法

馬鈴薯成熟后，在每個(gè)小區(qū)5排中隨機(jī)取一排不靠近邊緣的馬鈴薯，長(zhǎng)度為3 m，根據(jù)所收獲的馬鈴薯測(cè)出該小區(qū)的產(chǎn)量，并隨機(jī)抽取3個(gè)馬鈴薯用蒸餾水沖洗干凈，用于測(cè)定蛋白質(zhì)、淀粉、維生素等品質(zhì)參數(shù)。檢測(cè)方法見表2。

表2 各營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)檢測(cè)方法

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表3可以看出，施加氮肥均起到增產(chǎn)的作用，增產(chǎn)幅度在 13%~ 25%，其中N2處理增產(chǎn)效果最突出，N3雖然施氮量較N2多，但增產(chǎn)效果卻低于N2 6%。慣性施肥處理N比N2處理節(jié)省肥料用量40%，產(chǎn)量增加6.7%。結(jié)果表明適當(dāng)?shù)牡士梢蕴岣唏R鈴薯的產(chǎn)量，過高和過低的施氮量都不利于馬鈴薯產(chǎn)量的提高。以每公頃純氮施用量為自變量，每公頃產(chǎn)量為因變量，對(duì)各處理產(chǎn)量做一元二次回歸方程，其回歸方程為=-2.063 32+ 58.866+ 2 040.9（2 = 0.861 2），由回歸方程可知，當(dāng)施氮量為214.05 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯的產(chǎn)量達(dá)到最大值。

表3 不同施肥水平對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.2 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

2.2.1 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中蛋白質(zhì)和淀粉含量的影響 由圖2可以看出，各個(gè)處理蛋白質(zhì)含量均超過N0處理，說明施氮可以提高馬鈴薯中蛋白質(zhì)的含量，在N2處理時(shí)，馬鈴薯中蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大值。由N0、N1、N2處理可以看出，馬鈴薯中蛋白質(zhì)的含量隨著施氮量的提高而提高，而N3處理蛋白質(zhì)含量低于N2，說明施肥過量會(huì)降低馬鈴薯中蛋白質(zhì)的含量。

圖1 施肥水平對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響趨勢(shì)圖

不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中淀粉含量的影響同蛋白質(zhì)一樣（圖3），在N2處理時(shí)淀粉含量最高，過量施氮會(huì)降低馬鈴薯中淀粉的含量。適量提高氮肥用量有利于提高馬鈴薯淀粉的含量。

圖2 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中蛋白質(zhì)含量的影響

圖3 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中淀粉含量的影響

2.2 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中維生素C含量的影響

馬鈴薯中維生素C的含量隨著施氮量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)（圖4），在N2處理是達(dá)到最大值，在N3處理時(shí)又顯著下降，說明氮肥的施用過量對(duì)馬鈴薯中維生素C的含量有一定的負(fù)面效應(yīng)。

圖4 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中維生素C含量的影響

圖5 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中硝酸鹽含量的影響

2.3 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯中硝酸鹽含量的影響

如圖5所示，隨著氮肥施用量的增加，N0、N1、N2、N3馬鈴薯中硝酸鹽的含量顯著增加。由回歸分析表明，馬鈴薯中硝酸鹽的含量與施氮量呈極顯著正相關(guān)，= 68.1+ 277.5（2 = 0.992 1）。表示高量氮肥將導(dǎo)致硝酸鹽的顯著積累。

3 結(jié)論與討論

3.1 不用施氮處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

產(chǎn)量是評(píng)價(jià)農(nóng)產(chǎn)品的重要指標(biāo)，而施肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要方式，不同肥料配比對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量的影響效果不同。在本試驗(yàn)中，優(yōu)化氮處理較慣性施肥處理的馬鈴薯產(chǎn)量要高，由于優(yōu)化氮施肥是根據(jù)測(cè)土配方施肥技術(shù)得出的最適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件下的推薦施肥，在肥料配比方面比慣性施肥要合理。在氮肥總量控制試驗(yàn)中，得出該地馬鈴薯種植的最佳施氮量為214.05 kg/hm2，過低和過高的施肥量都會(huì)降低馬鈴薯產(chǎn)量。過低的施氮量導(dǎo)致馬鈴薯植株矮小、分枝數(shù)較少、葉片黃色，成熟期提前，產(chǎn)量變低；過高的施氮量導(dǎo)致馬鈴薯植株過高、分枝數(shù)多，植株生長(zhǎng)旺盛抑制了生殖生長(zhǎng)，使馬鈴薯產(chǎn)量變低。

3.2 不同施氮處理對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在優(yōu)化氮處理下的馬鈴薯中蛋白質(zhì)、淀粉、維生素C等營(yíng)養(yǎng)的含量都高于其他處理，過高的氮肥用量反而降低了他們的含量。施氮量過量會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯同化產(chǎn)物向塊莖的轉(zhuǎn)移和累計(jì)受阻，同時(shí)高氮水平也會(huì)抑制馬鈴薯體內(nèi)淀粉合成酶等酶的活性，從而降低淀粉和維生素等物質(zhì)的含量。因此控制氮肥施用量可以改變馬鈴薯的品質(zhì)。

人體攝入硝酸鹽來源于蔬菜的可達(dá)90%，馬鈴薯作為糧菜兼用作物，鮮食比例高，控制馬鈴薯中硝酸鹽的含量尤為重要。本試驗(yàn)表明，馬鈴薯中硝酸鹽的含量隨著施氮量的增加而增加，大量施用氮肥會(huì)急劇增加馬鈴薯中硝酸鹽的含量，因此適當(dāng)控制氮肥施用量以降低馬鈴薯中硝酸鹽的含量很有必要。

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Effects of N Fertilization on Yield and Quality of Potato

TANG Jin-long1, XU Zhen2, DING Xing-min2, LI Min2, DING Hou-ran2, SUN Ying-jie1*, WU Gui-zhi1, LIU Xia1

（1. School of Environment and Municipal Engineering, Qingdao University of Technology, Qingdao 266000, China; 2. Qingdao Soil and Fertilizer Work Station, Qingdao 266000, China）

Effects of different nitrogen fertilization on potato yield and quality were studied based on the field experiments. The results showed that the effect of optimal nitrogen fertilizer treatment (N1) on potato yield and quality was better than that of farmers’ habit (N). When the level of nitrogen fertilizer was too high (N3), the potato yield and quality decreased, and the content of nitrate in potato increased with the increase of nitrogen fertilizer amounts. By regression equation, the output of potato reached a maximum when the nitrogen fertilizer was 214.05 kg/hm2.

potato; amount of nitrogen fertilizer; yield; quality

S532

A

2095-3704（2017）03-0205-04

2017-07-15

青島市公共領(lǐng)域科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（14-2-3-53-nsh）

湯金龍，碩士，主要從事固體廢物處理與資源化的研究，593069872@qq.com；

*通信作者：孫英杰，男，博士，教授，yjsun1971@126.com。

湯金龍, 徐振, 丁興民, 等. 不同氮肥施用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2017, 40(3): 205-208.