有機肥氮替代化肥氮對馬鈴薯干物質積累與分配的影響

何萬春，李鵬程，張娟寧，楊榮洲，王景才，潘曉春，令 鵬

馬鈴薯是全世界主要的糧菜兼用型作物，是全價食品[1-3]，尤其是在定西市，馬鈴薯是重要戰略性產業。但是，馬鈴薯集約化連續種植，導致馬鈴薯塊莖產量和品質降低，由于追求馬鈴薯塊莖產量的提高，大量使用化肥成為增產的關鍵，化肥的大量使用在增加馬鈴薯產量的同時，造成了非常嚴重的土壤和環境問題，因此，為實現定西馬鈴薯產業的健康可持續發展，合理使用化肥已成為當務之急。有關馬鈴薯干物質積累與分配的研究較多[4-6]，但有機肥氮替代化肥氮對馬鈴薯干物質積累與分配的研究在定西鮮見報道。

為此，我們在定西市安定區香泉鎮進行了有機肥氮替代化肥氮的試驗，來研究有機肥氮替代化肥氮對馬鈴薯干物質積累和分配的影響以及有機肥氮替代化肥氮的適宜比例，以期為定西馬鈴薯產業的健康綠色可持續發展做出貢獻。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2019年4-10月在定西市農科院良種繁育基地進行，試驗地海拔2 109 m，年均輻射量596.85 kJ/cm2，年均氣溫6.3℃，≥10℃，積溫2 241.1℃，年均降水量415.2 mm，年蒸發量1 531 mm，試驗地為黃綿土，肥力均勻，供試土壤理化性狀見表1。

表1 供試土壤理化性狀

1.2 供試品種

試驗品種為“隴薯10號”，由甘肅省定西市農業科學研究院提供。

1.3 試驗設計

試驗共設6個處理：

T1：不施肥料（CK）；

T2：單施化肥氮，施氮量為純氮180Kg/hm；

T3：10%有機肥氮替代10%化肥氮；

T4：20%有機肥氮替代20%化肥氮；

T5：30%有機肥氮替代30%化肥氮；

T6：40%有機肥氮替代40%化肥氮。

氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供試有機肥為生物有機肥，N + K2O + P2O5≥5%，有機質≥45%，有效活菌數≥0.2億/g，經檢測，N含量為2.05%，P2O5含量為1.45%，K2O含量為1.48%，由甘肅大行農業科技開發有限公司生產，化肥分別用尿素（N≥46%）、過磷酸鈣（P2O5≥12%）和氯化鉀（K2O≥24%）。各施肥處理分別扣除有機肥N、P2O5和K2O含量后用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀補充。有機肥和氮、磷、鉀肥作基肥一次性施入。各處理重復3次，隨機區組排列，4 000株/667m2，株距31cm，行距70cm。小區面積5.5*10=55m2，田間管理同大田一致。

1.4 樣品采集與處理

在馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和塊莖成熟期取樣5次，每次5株，分根、莖、葉和塊莖分別稱鮮重，然后烘干稱干重。

1.5 數據處理

試驗數據使用Excel 2010進行統計匯總，并使用SPSS.19對各處理數據進行方差分析和最小顯著性檢驗（LSR法）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯根+莖+葉和塊莖干物質動態積累過程的影響

圖1是不同處理對馬鈴薯根+莖+葉和塊莖干物質積累過程的影響，兩條線的交點是馬鈴薯干重平衡期，由圖可以看出不施肥處理根+莖+葉和塊莖干重平衡期為50d，純施化肥處理及10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理干重平衡期顯著遲于不施肥處理，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理干重平衡期也遲于純施化肥處理，但差異不顯著，說明有機肥氮替代化肥氮能夠延長馬鈴薯干重平衡期，從而能夠為馬鈴薯塊莖產量的形成提供良好的物質基礎。

圖1 不同處理對馬鈴薯根+莖+葉和塊莖干物質動態積累過程的影響

在干重平衡期之后，塊莖干物質積累速率要大于根+莖+葉，這就形成了干物質積累的“剪刀差”，而它反映塊莖產量的高低，由圖1可以看出，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理“剪刀差”顯著大于不施肥處理和純施化肥處理，且隨著有機肥用量的增加而增加，在30%有機肥氮替代化肥氮處理時“剪刀差”最大，說明適宜的有機肥用量可以有效地提高馬鈴薯塊莖產量，這可能是適宜的有機肥改變了土壤理化性狀，使土壤疏松多孔，有利于土壤中水分和養分的運移，同時也改善了土壤生物性狀，增加了土壤微生物和酶的活性，從而有利于馬鈴薯的生長發育。

2.2 不同處理對馬鈴薯全株干物質積累的影響

圖2是不同處理對馬鈴薯全株干物質動態積累的影響，由圖2可以看出，馬鈴薯全株干物質動態積累過程呈現明顯“慢-快-慢”的狀態。表2是不同氮水平處理下馬鈴薯全株干物質積累擬合的Logistic方程及其參數，由表可以看出，與不施肥相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理馬鈴薯干物質快速積累期持續時間Δt分別增加5、5、7和5d，馬鈴薯生育期內干物質最大增長速率vmax分別增加37.01%、46.46%、51.18%和35.43%，馬鈴薯干物質快速積累期的干物質平均增長速度vmean分別增加51.09%、64.23%、77.37%和72.26%；與純施化肥相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理馬鈴薯干物質快速積累期持續時間Δt分別增加3、3、5和3d，馬鈴薯生育期內干物質最大增長速率vmax分別增加27.94%、36.76%、41.18%和26.47%，馬鈴薯干物質快速積累期的干物質平均增長速度vmean分別增加16.29%、26.40%、36.52%和32.58%。表2也表明，在本試驗中決定馬鈴薯塊莖產量高低的兩個重要參數Δt和vmean都隨著有機肥用量的增加呈單封趨勢變化，都以30%有機肥氮替代化肥氮處理最大。

表2 不同氮水平處理下馬鈴薯全株干物質積累擬合的Logistic 方程及其參數

2.3 不同處理對馬鈴薯干物質分配的影響

由表可以看出，在苗期，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理塊莖所占干物質比例逐漸減小，而葉片所占干物質比例逐漸增加，但無顯著差異。從塊莖膨大期到成熟期，馬鈴薯莖葉所占干物質比例逐漸減小，而塊莖所占干物質比例逐漸增加，但在同一生育期內，隨著有機肥用量的增加，莖所占干物質比例逐漸減小，而葉片所占干物質比例逐漸增加；在成熟期，與不施肥相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理塊莖所占比例增加1.25%、3.24%、3.39%和1.3%，與純施化肥相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理塊莖所占比例增加1.3%、3.29%、3.44%和1.35%，其原因可能是增施有機肥改變了土壤理化性狀，使土壤疏松多孔，有利于土壤中水分和養分的運移，同時也改善了土壤生物性狀，增加了土壤微生物和酶的活性，從而有利于馬鈴薯的生長發育，但施用過多有機肥馬鈴薯塊莖產量反而降低，可能是由于有機肥養分釋放緩慢，后期養分供應不足所致。

表3 不同氮水平對馬鈴薯干物質分配比例的影響

3 討論

3.1 不同處理對馬鈴薯生育進程的影響

在馬鈴薯的生長發育過程中，存在鮮重平衡期和干重平衡期，反映了馬鈴薯“源-庫”間相互平衡和相互制約的關系[7-8]，在干重平衡期前，馬鈴薯的生長主要以擴大“源”為目的，為以后馬鈴薯“庫”的擴大做準備[9-11]。在本試驗中，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理干重平衡期顯著大于不施肥處理和純施化肥處理，但施用過多有機肥馬鈴薯干重平衡期并不隨之增加，說明合理施用有機肥能夠顯著增加馬鈴薯“源”的生長時間。

3.2 不同處理對馬鈴薯干物質積累和分配的影響

在馬鈴薯的生長發育過程中，馬鈴薯整株干物質的積累呈現“慢-快-慢”的特征[12]，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理馬鈴薯干物質快速積累期持續時間Δt顯著增加，30%有機肥氮替代化肥氮處理增加最多，而且在馬鈴薯生育期內其干物質最大增長速率vmax和馬鈴薯干物質快速積累期的干物質平均增長速度vmean隨著有機肥用量的增加呈現淡粉趨勢變化，由此可見，合理的施用有機肥能有效地擴大馬鈴薯“源”的生長。在塊莖形成期以前，馬鈴薯干物質的分配主要以擴大“源”為目的，塊莖形成期是馬鈴薯干物質分配的轉折點，在此之后，干物質的分配主要以擴大“庫”為目的，隨著有機肥用量的增加，“庫”所占干物質比例呈單封趨勢變化，說明只有合理的施用有機肥才能協調“源-庫”之間的關系，才能使塊莖產量最大化。

4 結論

在干旱半干旱地區定西市，施氮量為純氮180kg/hm2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有機肥氮替代化肥氮的比例為30%可以有效推遲馬鈴薯生育期，從而能夠積累更多的干物質，促進干物質由“源”向“庫”的轉移，提高馬鈴薯塊莖產量，因此，30%有機肥氮替代化肥氮是合適的有機-無機配合比例。