長(zhǎng)期施用有機(jī)肥對(duì)潮土區(qū)甘薯碳氮積累與分配的影響

趙鵬，劉明，靳容，陳曉光，張愛(ài)君，唐忠厚，魏猛

徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/江蘇徐州甘薯研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘薯生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221131

0 引言

【研究意義】甘薯作為全球重要的糧食作物，產(chǎn)量位居世界糧食作物產(chǎn)量的第七位[1]。甘薯不僅能作為糧食保障民生，還是飼料與工業(yè)原料的重要來(lái)源，特別對(duì)于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，甘薯具有重要的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義[2-3]。中國(guó)作為世界上最大的甘薯生產(chǎn)國(guó)，種植面積超過(guò)660萬(wàn)hm2，約占世界總面積的70%[4]，特別近年來(lái)，由于對(duì)于甘薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的深入研究[5]，人們對(duì)甘薯的需求正在上升。【前人研究進(jìn)展】塊根類(lèi)作物的產(chǎn)量，主要取決于庫(kù)源關(guān)系的調(diào)控，促進(jìn)碳氮同化物在塊根部分的分配與積累是提高甘薯產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)鍵[6]。因此，通過(guò)改變農(nóng)業(yè)措施合理調(diào)配甘薯碳氮同化物的分配積累是保證甘薯高產(chǎn)的重要手段。施肥制度作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的環(huán)節(jié)，直接影響作物生長(zhǎng)與發(fā)育，是保證產(chǎn)量的最基本措施之一。同樣在我國(guó)甘薯種植中，為獲得高產(chǎn)，過(guò)高依賴(lài)化肥的現(xiàn)象普遍存在[7]，不僅造成了肥料利用效率低下，同時(shí)氮、磷等養(yǎng)分的流失也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。因此科學(xué)合理的施肥制度，既能合理調(diào)控塊根類(lèi)作物碳氮同化物的運(yùn)轉(zhuǎn)與分配進(jìn)而獲得高產(chǎn)，同時(shí)也能提高肥料的利用效率、減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏[8]。外源有機(jī)肥料的添加，使水稻土壤微生物獲得充足的碳源，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，因此改變土壤養(yǎng)分供給特征，提高養(yǎng)分的可利用性[9]；并通過(guò)改善土壤養(yǎng)分的可利用性改變光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程，進(jìn)而影響碳氮同化物的分配過(guò)程[10]。同時(shí)有機(jī)肥料對(duì)養(yǎng)分的物理固持作用使養(yǎng)分具有緩釋性，持續(xù)保證養(yǎng)分的供給，有利于小麥等作物生育后期干物質(zhì)的積累與運(yùn)轉(zhuǎn)[11]。同時(shí)有機(jī)肥料代替部分化肥，也在甘薯、馬鈴薯等塊根類(lèi)作物栽培中具有顯著的增產(chǎn)作用[12-13]。【本研究切入點(diǎn)】然而，基于長(zhǎng)期定位肥料試驗(yàn)對(duì)甘薯碳氮積累與分配的研究甚少，因此研究長(zhǎng)期施用有機(jī)肥對(duì)甘薯碳氮積累與分配的影響、碳氮積累分配與土壤特征間的相互關(guān)系具有重要意義。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以潮土區(qū)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)分析不同施肥措施下甘薯收獲期的地上、地下部生物量以及各主要功能器官的碳氮含量以及耕作層土壤性質(zhì)，闡明不同施肥處理對(duì)甘薯碳氮含量及其在各功能器官中分配比例的影響，以及不同施肥措施下甘薯地上、地下部碳氮比的變化，并運(yùn)用主成分分析法解析甘薯碳氮分配與土壤性質(zhì)的關(guān)系，為潮土區(qū)實(shí)現(xiàn)甘薯高產(chǎn)高效栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

本研究在江蘇徐州甘薯研究中心 （ 34°16' N，117°17' E）內(nèi)進(jìn)行。研究中心位于江蘇省徐州市徐州經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均氣溫14℃，≥10℃的活動(dòng)積溫5 240℃，年均降雨量為860 mm，且主要集中在7—8 月，年均蒸發(fā)量1 870 mm，全年無(wú)霜期約 210 d，日照時(shí)數(shù) 2 317 h。土壤類(lèi)型為砂壤質(zhì)潮土，長(zhǎng)期試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)耕層土壤主要性狀為有機(jī)質(zhì)（SOM）10.80 g·kg-1，全氮（TN）0.66 g·kg-1，全磷（TP）0.74g·kg-1，有效磷 12.0 mg·kg-1，速效鉀 63.0 mg·kg-1，緩效鉀 738.5 mg·kg-1，pH 8.01。種植制度在1981—2001年為一年兩熟小麥-玉米輪作，2002年后調(diào)整為一年兩熟小麥-甘薯輪作。

1.2 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)設(shè)計(jì)

長(zhǎng)期定位試驗(yàn)開(kāi)始于1980年，共設(shè)8個(gè)處理，結(jié)合本研究目標(biāo)，選擇 4 個(gè)處理作為研究對(duì)象，分別為：（1）CK（不施肥）；（2）NPK（施氮磷鉀）；（3）M（施有機(jī)肥料）；（4）MNPK（有機(jī)肥料+氮磷鉀肥處理）。重復(fù)4 次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為33.3 m2，小區(qū)間筑水泥墻體，深度為0.6 m，寬度為0.8 m，作永久性田埂分離，中間有管灌溉渠道通各小區(qū)。

1981—2001年小麥-玉米輪作，種植作物品種為當(dāng)年的主栽品種，每5—7年進(jìn)行更換；2002 年后改為小麥-甘薯輪作制。目前，小麥播種行距為15 cm，基本苗 3.0×106株/hm2，播種方式為人工條播；甘薯品種為徐薯32，密度為 49 500株/hm2，采用人工栽插種植。長(zhǎng)期試驗(yàn)每季作物施N 165 kg·hm-2，1992 年后改為每季作物施N 150 kg·hm-2，詳細(xì)施肥用量見(jiàn)表1。小麥、玉米季氮肥分基肥與追肥兩次施用，追基比為1∶1，磷鉀肥與有機(jī)肥作為基肥施用；甘薯季氮、磷、鉀肥及有機(jī)肥均作為基肥一次性施用。

表1 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)不同處理年施肥量（1985—2019年）Table 1 Fertilizer application rates in different treatments(1985-2019)

氮肥為尿素與磷酸二銨，磷肥為磷酸二銨，鉀肥為硫酸鉀；有機(jī)肥在1981—1984年，采用馬糞，年施用量（鮮）75 t·hm-2，有機(jī)碳含量為 14.8%—15.9%，水分含量為 42%—55%，年均氮投入量為 221—308 kg N·hm-2。1985年以后改為施豬糞，年施用量（鮮）37.5 t·hm-2，有機(jī)碳含量為 13.8%—30.1%，水分含量為 45%—58%，年均氮投入量為98—141 kg N·hm-2。

1.3 樣品采集與測(cè)定

于2019年10月甘薯收獲期，在各小區(qū)隨機(jī)采集6株甘薯植株樣品，并按照植株器官將甘薯植株分為葉、葉柄、藤蔓與地下部塊根4部分，所有分離樣品分別進(jìn)行鮮重、殺青、烘干、稱(chēng)重、粉碎，并過(guò)0.25 mm篩備用；之后采用CN元素分析儀測(cè)定甘薯不同器官碳、氮含量及其碳、氮固持量（甘薯植株中碳氮總儲(chǔ)量，即各器官碳/氮含量×干重的總和）。

并于甘薯收獲后，采用多點(diǎn)混合法按照“S”形采集0—20 cm土層土樣，自然風(fēng)干后去除土壤表層枯葉、石礫及根系等，過(guò)1 mm 和0.25 mm 篩備用。土壤酸堿度（pH）和電導(dǎo)率（EC）采用pH 計(jì)（梅特勒FE20，上海）和電導(dǎo)率儀（梅特勒 FE30，上海）測(cè)定；土壤有機(jī)碳（SOC）采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定；土壤全氮（TN）采用凱氏定氮法測(cè)定；土壤有效磷（AP）采用碳酸氫鈉溶液浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀（AK）采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)處理和分析均在Excel 2016、SPSS 23.0以及Canoco 4.5軟件中進(jìn)行。采用單因素方差分析進(jìn)行方差分析；采用LSD法檢驗(yàn)處理間P＜0.05水平的差異顯著性；采用 Pearson相關(guān)系數(shù)分析甘薯碳氮固持與土壤特性的相關(guān)關(guān)系；采用主成分分析（PCA）檢驗(yàn)不同處理間甘薯碳氮分配與土壤特征的差異性。作圖采用Excel 2016、OriginLab 8以及CanoDraw軟件完成。

2 結(jié)果

2.1 長(zhǎng)期施肥對(duì)土壤特性的影響

如表2所示，與CK相比，NPK、M對(duì)土壤pH的影響并不顯著，MNPK處理使土壤pH顯著降低（P＜0.05）；且長(zhǎng)期施肥均能顯著降低土壤電導(dǎo)率（EC）（P＜0.05），其中M處理降幅最高為78.3%；同時(shí)，長(zhǎng)期施肥顯著提高了土壤有機(jī)碳、全氮、有效磷以及速效鉀的含量（P＜0.05）。此外，相比NPK處理，施用有機(jī)肥處理（M與MNPK）土壤有機(jī)碳分別提高了35.0%與39.2%；土壤全氮分別提高21.3%與36.7%；特別對(duì)于土壤速效磷含量，M與 MNPK分別是NPK處理的13.5倍與10.2倍。而NPK相比M處理，顯著提高了土壤速效鉀含量（P＜0.05），但仍低于MNPK處理26.1%（P＜0.05）。

表2 不同處理土壤性質(zhì)Table 2 Soil properties relative to treatment

2.2 甘薯生物量及干物質(zhì)積累量

長(zhǎng)期不同施肥處理對(duì)甘薯不同器官生物量及干物質(zhì)量的影響如表3所示。各長(zhǎng)期施肥處理相比CK，均能顯著提高甘薯不同器官的生物量與干物質(zhì)量（P＜0.05），其中塊根生物量增產(chǎn)率達(dá)到169.2%— 330.3%。在各施肥處理中，MNPK處理不同器官生物量與干物質(zhì)量均最高，其中塊根生物量與干物質(zhì)量顯著高于M與NPK處理（P＜0.05），分別達(dá)到了49.2與15.5 t·hm-2；但對(duì)于葉片生物量與干物質(zhì)量，3個(gè)處理之間并無(wú)顯著差異。對(duì)于NPK處理葉柄與藤蔓生物量低于MNPK處理36.8%與28.0%（P＜0.05），但與M處理無(wú)顯著差異。

表3 不同處理甘薯各器官生物量及干物質(zhì)量Table 3 Biomass and dry matter quality of organs in different treatments of sweetpotato

2.3 甘薯各器官碳氮含量及其固持量

長(zhǎng)期施肥對(duì)甘薯不同器官碳、氮含量影響顯著（圖1、圖2），且各器官碳氮含量對(duì)施肥處理響應(yīng)不同。對(duì)于不同器官碳含量，MNPK相比其他處理顯著（P＜0.05）提高了葉片的碳含量，而NPK葉片碳含量低于CK對(duì)照21.4%（P＜0.05）；而NPK相較CK顯著（P＜0.05）提高了葉柄的碳含量。對(duì)于甘薯塊根部分，CK處理的塊根碳含量最高（79.5%），且顯著高于施肥處理M（P＜0.05）；在不同施肥處理之間，NPK與MNPK處理塊根碳含量分別高于M處理18.6%與16.1%，其中NPK處理顯著高于M處理（P＜0.05）。長(zhǎng)期施肥處理相比CK顯著（P＜0.05）提高了葉片的氮含量，且顯著降低了藤蔓部分的氮含量；但葉柄氮含量并未表現(xiàn)出顯著差異。在不同施肥處理之間，M與MNPK處理相比NPK，葉片氮含量提高了13.3%、16.2%。在甘薯的塊根部分，M在各處理中有最高值（0.84%，P＜0.05），而 NPK塊根氮含量低于CK處理26.5%（P＜0.05）。

長(zhǎng)期施肥均顯著提升了甘薯地上部、地下部碳氮固持量（圖3）（P＜0.05）。對(duì)于碳固持量，MNPK地上與地下部碳固持量均最高，分別為1.76 t·hm-2與11.14 t·hm-2；且地下部碳固持量顯著高于NPK與M處理（P＜0.05）。對(duì)于地上部氮固持量，3個(gè)長(zhǎng)期施肥處理之間并無(wú)顯著差異，而MNPK與M處理地下部氮固持量分別高于NPK處理118.9%與86.8%（P＜0.05）。

2.4 甘薯各器官碳氮分配比例

碳氮在甘薯不同器官的分配比例對(duì)長(zhǎng)期施肥的響應(yīng)差異顯著（圖4、圖5）。各處理中，碳主要分配于地下塊根中，在83.5%—86.6%范圍內(nèi)；而地上部碳主要分配于葉片中（7.9%—10.0%）；此外，碳在藤蔓中分配比例（3.6%—4.3%）僅高于在葉柄中的分配比例（1.7%—2.8%），且在M與NPK處理下顯著高于 MNPK處理（P＜0.05）。對(duì)于氮在各器官中的分配比例，在CK、M與MNPK處理中主要集中于地下部塊根部分（55.9%—62.2%），且顯著高于 NPK處理下氮在塊根中的分配比例（P＜0.05）。而對(duì)于NPK處理，氮分配在葉片與塊根基本持平，分別在44.0%與43.8%；同時(shí)，氮在葉片中的分配比例顯著高于其他處理（P＜0.05）。此外，氮素在藤蔓的分配為6.1%—8.4%，且NPK處理顯著高于M、MNPK處理的氮在藤蔓的分配比例（P＜0.05）。

甘薯各器官C/N對(duì)長(zhǎng)期施肥的響應(yīng)如圖6所示。各器官中，甘薯葉片C/N最低，其中CK葉片C/N最高（22.7），且顯著高于M與NPK處理（P＜0.05）。甘薯葉柄與藤蔓的C/N在31.4—44.0之間，各處理大小排序均為 NPK ＞ M ＞ MNPK ＞ CK，且 CK 均顯著低于NPK與M處理（P＜0.05）。甘薯塊根C/N以NPK處理最高（142.2），且顯著高于其他處理（P＜0.05）；同時(shí)，M處理下C/N最低，僅為74.3，顯著低于其他處理（P＜0.05）。

2.5 長(zhǎng)期施肥下土壤性質(zhì)與甘薯碳氮分配的關(guān)系

由表4所示，甘薯塊根碳固持量、葉柄氮固持量與土壤pH呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），其余不同器官的碳氮固持量并未與土壤pH表現(xiàn)出相關(guān)關(guān)系；而甘薯各器官的碳氮固持量，除葉片碳固持量與土壤 EC表現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)外（P＜0.05），其余器官碳氮固持量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。同時(shí)，甘薯各器官碳氮固持量與土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。而土壤有效磷（AP）含量并未與甘薯葉片碳氮含量表現(xiàn)出相關(guān)關(guān)系，但與塊根氮固持量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)達(dá)0.839。甘薯地上部各器官中葉片C/N與土壤 EC呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），葉柄與藤蔓C/N與土壤EC呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），甘薯地下塊根C/N與土壤有效磷含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

表4 土壤性質(zhì)與甘薯碳氮固持及碳氮比之間的相關(guān)性Table 4 Correlation between soil properties and C/N fixation and C/N ratio of sweetpotato

通過(guò)對(duì)碳氮固持量在地上部、地下部的分配比例以及地上部、地下部的C/N進(jìn)行主成分分析（PCA），結(jié)果表明（圖7）前兩個(gè)軸共同解釋了66.6%的變異，第一主成分軸貢獻(xiàn)率為42.8%。CK與NPK處理在軸1上的排序較高，說(shuō)明兩者處理下土壤pH與EC值較高，且對(duì)于碳氮在甘薯地上部的分配以及地下部C/N的解釋度較高。此外，施用有機(jī)肥處理（M 與MNPK）下土壤SOC、TN、AP以及AK含量較高，且對(duì)于碳氮在甘薯地下塊根部分的分配基于地上部C/N的解釋度較高。

3 討論

3.1 長(zhǎng)期有機(jī)肥料添加對(duì)甘薯生物量的影響

本研究表明，長(zhǎng)期NPK化肥配施有機(jī)肥料，相較化肥或有機(jī)肥料單一施用，能顯著提高甘薯及其各器官生物量與干物質(zhì)量（表 3）；且長(zhǎng)期單施化肥與長(zhǎng)期單施有機(jī)肥料對(duì)甘薯生物量的增產(chǎn)效果相一致。這一結(jié)果表明，以化肥為基礎(chǔ)的旱作農(nóng)田種植系統(tǒng)通過(guò)有機(jī)肥料的添加能夠?qū)崿F(xiàn)作物的更高生產(chǎn)力，這與許多其他長(zhǎng)期添加有機(jī)肥的定位試驗(yàn)結(jié)果[14-16]相一致。這很大程度上歸因于外源有機(jī)肥料的添加，土壤有機(jī)碳、全氮含量的提高以及土壤養(yǎng)分有效性的提升[17-18]。以上結(jié)論同樣在本研究得到驗(yàn)證（表 2）。這源于有機(jī)肥料對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的重塑，通過(guò)介導(dǎo)根際微生物的代謝能力（包括水分的運(yùn)輸、養(yǎng)分的傳遞以及能量的交換等）實(shí)現(xiàn)對(duì)作物產(chǎn)量的影響[19-20]。其次，甘薯等塊根類(lèi)作物，土壤鉀素的含量及其有效性是其生物量形成的關(guān)鍵[21-22]，前人研究[23]證實(shí)添加有機(jī)肥料能夠提高潮土的土壤速效鉀含量，也能顯著改變土壤堿性陽(yáng)離子的交換量[24]，而且在本研究的結(jié)果中，有機(jī)肥料同樣顯著提高了土壤速效鉀含量（表2）；但有機(jī)肥料對(duì)土壤鉀素有效性的影響，不同長(zhǎng)期試驗(yàn)的結(jié)果差異很大[25]，這可能與不同有機(jī)物料的特征以及土壤類(lèi)型有關(guān)。第三，已有研究[26]表明作物生育期進(jìn)行肥料的分次施用能夠提高甘薯對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而提高生物量，有機(jī)肥料的添加對(duì)土壤具有一定的養(yǎng)分緩釋作用[27-28]，本研究中施用有機(jī)肥料有利于甘薯生物量的增加。因此，長(zhǎng)期化肥施用配合有機(jī)肥料添加對(duì)甘薯的增產(chǎn)效果最為顯著。

3.2 長(zhǎng)期有機(jī)肥料添加對(duì)甘薯碳氮分配的影響

甘薯生物量的形成是光合產(chǎn)物積累與分配的過(guò)程，而產(chǎn)量的形成取決于庫(kù)源關(guān)系的調(diào)控，促進(jìn)C、N同化物向甘薯塊根的運(yùn)轉(zhuǎn)，是提高甘薯產(chǎn)量及養(yǎng)分利用效率的關(guān)鍵[29]。在本研究中，有機(jī)肥料的添加，同樣影響了作物碳同化過(guò)程與碳同化物在作物體內(nèi)的分配，有機(jī)肥料配合化肥提高了甘薯葉片C、N含量（圖1、圖2），進(jìn)而提高了甘薯對(duì)C、N的固持量（圖3）。前人研究表明，土壤中養(yǎng)分的可利用性會(huì)改變碳在作物地上部分與地下部分的分配[30]。有機(jī)肥料的添加通過(guò)激發(fā)效應(yīng)能夠提高土壤氮素的可利用性[31]，進(jìn)而使氮素更容易被作物吸收，提高作物對(duì)氮素的吸收效率，因此通過(guò)地上部光合作用形成的碳同化物向地下根系部分運(yùn)輸量減少[10,32]；此外，植株的碳同化過(guò)程與氮積累過(guò)程存在正相關(guān)關(guān)系，植株氮吸收效率的提高同樣促進(jìn)了葉片的光合作用[33]，因此有機(jī)肥料的添加通過(guò)提高土壤氮素的可利用性，進(jìn)而改變了碳同化物在植株體內(nèi)的分配，提高了地上部的碳氮含量。此外，相對(duì)NPK化肥施用，增施有機(jī)肥料降低了氮素在葉片的分配比例（圖5），提高了葉片的C/N比（圖6），同時(shí)提高了氮素在塊根的分配比例（圖5）。化肥能夠顯著降低葉片C/N，說(shuō)明甘薯葉片生長(zhǎng)旺盛，在葉片部分同化了大量光合產(chǎn)物，不利于光合產(chǎn)物向地下根系的轉(zhuǎn)運(yùn)[34-35]，因此會(huì)降低碳氮在地下部分的分配比例，進(jìn)而限制塊根類(lèi)作物產(chǎn)量的增加。另一方面，由長(zhǎng)期施用化肥導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、可利用性養(yǎng)分含量降低，作物生長(zhǎng)會(huì)受到磷限制，葉片擴(kuò)展受到影響，進(jìn)而限制葉片通過(guò)光合作用實(shí)現(xiàn)碳固定功能[36-37]，進(jìn)而導(dǎo)致了葉片內(nèi)碳同化物降低，提高了葉片C/N，而本研究中長(zhǎng)期施用化肥（NPK）相較有機(jī)肥料添加處理，土壤速效磷含量顯著下降（表 2），也反映了長(zhǎng)期施用化肥引起磷虧缺限制。

3.3 土壤性質(zhì)與甘薯碳氮分配的關(guān)系

由于有機(jī)肥料本身具有大量含碳有機(jī)化合物，能夠直接增加土壤有機(jī)碳含量[38]，此外大量外源碳的輸入，為土壤微生物提供了大量養(yǎng)分，促進(jìn)了微生物的豐度與活性，促進(jìn)了土壤養(yǎng)分的循環(huán)過(guò)程[39]。因此，長(zhǎng)期添加有機(jī)肥料，能夠顯著增加土壤有機(jī)碳、全氮含量，并改善土壤養(yǎng)分的可利用性，本研究的結(jié)果也同樣證明了這一結(jié)論。同時(shí)，本研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施肥條件下土壤養(yǎng)分狀況的改善，能夠提高碳氮在甘薯地下塊根中的分配比例；而土壤pH與EC的升高會(huì)促使碳氮更多向甘薯地上部積累（圖7）。土壤性質(zhì)一方面在養(yǎng)分可利用性方面影響作物營(yíng)養(yǎng)進(jìn)而改變碳氮在植物體內(nèi)的分配[40]；另一方面，可能由土壤理化性質(zhì)改變引起了生理脅迫也可能是影響植物碳氮分配的關(guān)鍵因素[41]。該研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施有機(jī)肥通過(guò)改善土壤養(yǎng)分狀況（表2），促進(jìn)了甘薯對(duì)養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而促進(jìn)了碳氮在塊根部分的積累與分配、提高了甘薯產(chǎn)量的形成[18]；同時(shí)，由于養(yǎng)分更易獲得，使葉片通過(guò)光合作用產(chǎn)生的碳同化物更多被保留在地上部分，減少了向地下部轉(zhuǎn)運(yùn)的部分[10]，因此地上部的 C/N升高。反之，長(zhǎng)期不施肥或者長(zhǎng)期施用化肥導(dǎo)致土壤質(zhì)量惡化、土壤養(yǎng)分的可利用性下降，光合產(chǎn)物更多地被運(yùn)轉(zhuǎn)至地下部用于土壤養(yǎng)分的獲取[42-43]，地下部 C/N提高、碳氮的積累受限，故不利于甘薯產(chǎn)量的形成。

4 結(jié)論

長(zhǎng)期NPK化肥配施有機(jī)肥，相較有機(jī)肥或化肥單一施用，甘薯生物量與干物質(zhì)量顯著提高；同時(shí)甘薯地上部與地下部碳氮的固持量以及土壤全氮、速效鉀含量均顯著提高。對(duì)于碳氮在甘薯不同器官內(nèi)更多被分配于塊根部分，且增施有機(jī)肥料后，與NPK化肥施用相比，降低了氮素在葉片的分配比例，提高了葉片的C/N，同時(shí)提高了氮素在塊根的分配比例。通過(guò)相關(guān)性分析與主成分分析結(jié)果表明，土壤養(yǎng)分狀況的改善，能夠合理調(diào)配各器官C/N，提高碳氮在甘薯地下塊根部分的分配比例，促進(jìn)甘薯產(chǎn)量的形成。