覆膜滴灌條件下滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯生長(zhǎng)的影響

張友良 汪兆輝 馮紹元 王鳳新

(1.揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院， 揚(yáng)州 225009； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)農(nóng)業(yè)水問(wèn)題研究中心， 北京 100083)

0 引言

甘薯具有高產(chǎn)、耐旱、耐貧瘠的特點(diǎn)，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境具有較好的適應(yīng)性，是重要的糧食作物和能源作物[1]。甘薯含有較為豐富的花青素、類(lèi)胡蘿卜素等保健營(yíng)養(yǎng)成分，在生物能源以及保健品領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注[2]。據(jù)FAO統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)甘薯總產(chǎn)量占世界甘薯總產(chǎn)量的57%，我國(guó)是甘薯生產(chǎn)大國(guó)，但是與高產(chǎn)國(guó)家仍然有差距，澳大利亞甘薯產(chǎn)量是我國(guó)甘薯產(chǎn)量的1.66倍[3]。山東省是我國(guó)甘薯主產(chǎn)省之一[4]。山東省水資源緊缺，年內(nèi)降水不均，且存在季節(jié)性缺水，農(nóng)業(yè)用水日趨緊張[5]，在此形勢(shì)下如何提高該地區(qū)甘薯產(chǎn)量是亟待解決的問(wèn)題。

優(yōu)化水氮用量是提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)的主要途徑[6-8]。研究表明，水分脅迫會(huì)抑制甘薯各器官的生長(zhǎng)[9]，適當(dāng)增加土壤水分可以促進(jìn)甘薯藤蔓生長(zhǎng)、提高甘薯產(chǎn)量[10]，但土壤水分過(guò)高會(huì)導(dǎo)致地上部分徒長(zhǎng)、鮮薯產(chǎn)量降低[11]。氮是甘薯生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，對(duì)甘薯莖蔓生長(zhǎng)和地下干物質(zhì)積累影響顯著[12-13]，在一定的施氮量范圍內(nèi)，甘薯產(chǎn)量與氮肥投入量呈正相關(guān)關(guān)系[10,12]，但過(guò)量施氮會(huì)使地上部分旺長(zhǎng)，從而降低單薯質(zhì)量和甘薯塊莖產(chǎn)量[13-15]。寧運(yùn)旺等[13]研究發(fā)現(xiàn)，氮缺乏顯著降低甘薯主蔓長(zhǎng)、單株葉面積、單株分枝數(shù)以及莖葉根生物量。陳曉光等[16]研究發(fā)現(xiàn)，施氮(N 60 kg/hm2)可以增加甘薯各個(gè)生育期葉面積，顯著提高塊莖產(chǎn)量，但過(guò)量施氮(N 240 kg/hm2)使塊莖產(chǎn)量降低。水氮對(duì)薯類(lèi)塊莖的品質(zhì)也有重要的影響。蘇亞拉其其格等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨著水分脅迫程度的加劇，馬鈴薯塊莖中淀粉和可溶性總糖含量增加，而蔗糖含量減少。朱綠丹等[18]研究發(fā)現(xiàn)，提高土壤含水率會(huì)降低塊莖維生素C含量、提高可溶性糖含量。林彩玲[19]研究發(fā)現(xiàn)，甘薯塊莖可溶性糖、粗蛋白、氨基酸總含量均隨施氮量的增加而呈先增大、后減小的趨勢(shì)。LAURIE等[20]研究發(fā)現(xiàn)，增加灌水量與施肥量(N、P、K)可以減少黃肉甘薯塊莖β-胡蘿卜素含量，但差異不顯著。EL-BAKY等[21]研究發(fā)現(xiàn)，增加鉀肥與鋅肥施用量可以提高甘薯類(lèi)胡蘿卜含量。SMOLE等[22]研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)施用氮肥對(duì)作物胡蘿卜素含量無(wú)顯著影響。

目前，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在過(guò)量灌水和施氮的問(wèn)題，導(dǎo)致水肥利用率較低[23-24]。覆膜滴灌可以顯著提高水分利用效率、降低土壤氮素?fù)p失[25]，而覆膜滴灌條件下滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量及其品質(zhì)的影響卻鮮有報(bào)道。本研究探討覆膜滴灌條件下不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯的生長(zhǎng)、產(chǎn)量及其品質(zhì)的影響，以期為覆膜滴灌甘薯種植提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年5—10月，在山東省日照市嵐山區(qū)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)特色馬鈴薯優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)試驗(yàn)示范基地(北緯35°25′，東經(jīng)118°59′，海拔131 m)進(jìn)行，該地屬暖溫帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，多年平均氣溫為13.2℃，相對(duì)濕度為72%，日照時(shí)數(shù)為2 533 h，降水量897 mm，無(wú)霜期為213 d，2020年5—10月試驗(yàn)區(qū)總降雨量為1 245 mm，降雨量分布如圖1所示。土壤質(zhì)地主要為砂壤土，0～90 cm深度土壤平均干容重為1.46 g/cm3，田間持水率為22.6%(體積含水率)。試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)選取10個(gè)點(diǎn)測(cè)定土壤基礎(chǔ)肥力，取土深度為0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～50 cm、50～70 cm，土壤基礎(chǔ)肥力見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)考慮灌水量和施氮量2個(gè)試驗(yàn)因素。設(shè)置3個(gè)灌水量水平：P1(不灌水)、P2(滴灌濕潤(rùn)比為30%)、P3(滴灌濕潤(rùn)比為60%)。氮肥施用量3個(gè)水平：N1(90 kg/hm2)、N2(180 kg/hm2)、N3(270 kg/hm2)。試驗(yàn)共9個(gè)處理，3次重復(fù)，一共27個(gè)小區(qū)。試驗(yàn)小區(qū)布置采用完全隨機(jī)布置。

灌溉時(shí)間依據(jù)負(fù)壓計(jì)監(jiān)測(cè)的土壤基質(zhì)勢(shì)確定，每個(gè)處理安裝2個(gè)負(fù)壓計(jì)，取負(fù)壓計(jì)平均值，當(dāng)平均值達(dá)到土壤基質(zhì)勢(shì)下限(-25 kPa)時(shí)灌水。灌水方式為地表滴灌，并覆膜(黑色地膜)。滴灌系統(tǒng)采用支管+輔管布置，每個(gè)小區(qū)都有閘閥、壓力表和水表，用來(lái)控制和調(diào)節(jié)小區(qū)灌溉。采用的滴灌帶直徑為16 mm，滴頭流量2.0 L/h，滴頭間距0.3 m。灌水定額計(jì)算式為

m=h(θa-θb)P/η

(1)

式中m——灌水定額，m

h——土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，取0.4 m

θa——灌水后土壤平均含水率，即田間持水率，cm3/cm3

θb——灌水前土壤平均含水率，即-25 kPa時(shí)土壤含水率(田間持水率的70%)，cm3/cm3

P——滴灌濕潤(rùn)比，%

η——灌溉水利用系數(shù)，取0.97

根據(jù)式(1)計(jì)算得到不同滴灌濕潤(rùn)比的灌水定額分別為：16.8 mm(滴灌濕潤(rùn)比60%)、8.4 mm(滴灌濕潤(rùn)比30%)、0 mm(滴灌濕潤(rùn)比0%)。

試驗(yàn)甘薯供試品種為普薯32號(hào)，2020年5月1日定植，10月4日收獲。采用起壟種植，一壟單行，每個(gè)小區(qū)7壟，株距0.25 m，壟寬0.85 m，壟高0.2 m，小區(qū)長(zhǎng)6 m，小區(qū)面積35.7 m2(6 m×5.95 m)。播種前每個(gè)小區(qū)施入相同量的底肥，施入375 kg/hm2復(fù)合肥(N 17%、P2O517%、K2O 17%)，600 kg/hm2鈣硫磷肥料(P2O512%、Ca 12%、S 8%)。尿素(N 46%)為供試氮肥肥料，硫酸鉀肥料(K2O 52%)為供試鉀肥肥料。8月2日所有處理追施223.6 kg/hm2硫酸鉀，8月2日、9月5日對(duì)N1、N2、N3處理分別追施28.53、126.36、224.18 kg/hm2尿素，其中不灌水(P1)處理的氮肥和鉀肥以噴霧的形式施入甘薯根部，P2、P3處理肥料通過(guò)滴灌系統(tǒng)施入。各處理的施肥和病蟲(chóng)害防治等其他農(nóng)藝措施相同。

1.3 試驗(yàn)觀測(cè)內(nèi)容與方法

氣象數(shù)據(jù)：利用標(biāo)準(zhǔn)氣象站(HOBO U30 Station型，Onset，美國(guó))監(jiān)測(cè)壓強(qiáng)、風(fēng)速、大氣溫度、降雨量等，氣象站安裝高度為距離地面2 m。

蔓長(zhǎng)和莖粗：每個(gè)小區(qū)選取固定10株甘薯，各個(gè)生育期分別用卷尺和游標(biāo)卡尺測(cè)量蔓長(zhǎng)和莖粗。

干物質(zhì)積累量：分別于甘薯定植后的97、117、157 d取樣。每一個(gè)處理小區(qū)隨機(jī)取得連續(xù)10株，挖出塊莖，將植株分為地上、地下兩部分，利用干燥箱在105℃殺青30 min，再在80℃干燥至質(zhì)量恒定，測(cè)定干物質(zhì)量。

產(chǎn)量：收獲時(shí)在測(cè)產(chǎn)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)連續(xù)選取30株甘薯，以小區(qū)為單位稱(chēng)量得到塊莖鮮質(zhì)量。

氮肥偏生產(chǎn)力：為甘薯收獲期塊根鮮質(zhì)量與氮肥投入量比值。

塊莖分級(jí)：每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取10株，用精度1%天平稱(chēng)量，分別記錄各小區(qū)的塊莖個(gè)數(shù)與質(zhì)量。

營(yíng)養(yǎng)成分：可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸分光光度法；淀粉率采用薯塊烘干率a換算，即淀粉率為0.869 45a-6.345 87[26]；粗蛋白含量采用凱氏半微量定氮法；總類(lèi)胡蘿卜素含量采用國(guó)標(biāo)法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行錄入和計(jì)算，用IBM SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，處理間平均數(shù)顯著性檢驗(yàn)采用新復(fù)極差法，用Origin 2018軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯蔓長(zhǎng)、莖粗的影響

不同滴灌施肥處理甘薯全生育期蔓長(zhǎng)變化如圖2所示。在定植后50～70 d的生育期前期，甘薯蔓長(zhǎng)增長(zhǎng)速率最快，隨著生育期后移，甘薯蔓長(zhǎng)增長(zhǎng)速度放緩。由圖可以看出，在相同滴灌濕潤(rùn)比處理，定植70 d以后，僅P2滴灌濕潤(rùn)比處理下，不同施氮處理間表現(xiàn)出微小差異，其中，N2處理蔓長(zhǎng)較N1、N3處理分別提高了4.4%、5.9%，但未達(dá)到顯著性水平。在相同施氮處理下，定植后的146 d，N1、N2處理的P2處理獲得最大的蔓長(zhǎng)；N3處理下，P3處理蔓長(zhǎng)最大。

不同滴灌施肥處理甘薯全生育期莖粗變化如圖3所示。總體上，在滴灌施肥條件下，隨著生育期后移，甘薯莖粗在不斷增加，增長(zhǎng)速率在放緩，莖粗在不同水肥處理間無(wú)顯著性差異。在定植后的60～70 d內(nèi)，甘薯的莖粗快速增長(zhǎng)，是全生育期內(nèi)莖粗增長(zhǎng)速率最大的時(shí)期，此后莖粗增加緩慢，定植后100 d，莖粗已經(jīng)接近最大值。

施氮會(huì)促進(jìn)甘薯莖粗增加，但在不同的滴灌濕潤(rùn)比條件下，甘薯莖粗對(duì)施氮的響應(yīng)不同，灌水處理莖粗對(duì)于施氮的響應(yīng)大于不灌水處理。在灌水條件下，N3處理在定植后71、100、146 d的莖粗高于N1和N2處理。例如，P2處理定植后146 d，N3處理較N1、N2處理莖粗分別提高了15.21%、3.63%，P3滴灌濕潤(rùn)比也有類(lèi)似規(guī)律。P1處理下，不同施氮處理間莖粗的最大差異為0.45 cm，而P2處理下最大差異為1.81 cm。

在相同施氮處理下，提高滴灌濕潤(rùn)比有助于莖粗的增加，但過(guò)高滴灌濕潤(rùn)比將抑制莖粗增加。例如，在N2處理下，定植后146 d，P2處理莖粗最大，相較于P1、P3處理分別提高了7.76%、15.19%，其中N2P2與N2P3差異達(dá)到顯著性水平(P<0.05)。

2.2 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯干物質(zhì)積累的影響

不同滴灌施氮處理甘薯植株地上干物質(zhì)量變化如圖4(圖中不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(P<0.05)，下同)所示。總體上，隨著生育期后移，各處理甘薯地上干物質(zhì)量趨于穩(wěn)定，部分處理(N1P2、N2P3)地上干物質(zhì)量減少；P1處理下，定植97 d后地上干物質(zhì)量增長(zhǎng)緩慢，并且各施氮處理間差異很小。在各個(gè)生育期，在相同滴灌濕潤(rùn)比處理下(除N1P2外)，N3處理地上干物質(zhì)量均大于N2、N1處理。在相同施氮處理下，定植后97 d，P2處理地上干物質(zhì)量高于P1處理，但繼續(xù)增加灌水量，N1、N2處理地上干物質(zhì)量減小，N3處理則繼續(xù)增加；在定植后157 d，N1、N3處理地上干物質(zhì)量隨灌水量增大而增大，N2處理則先增大后減小。在N3處理下，各時(shí)期均為P3處理地上干物質(zhì)量最高，P1處理最小。例如，定植后97 d，N3P3較N3P1、N3P2分別提高了12.9%、11.4%；定植后117 d，分別提高28.5%、22.1%；定植后157 d，分別提高36.4%、9.7%。

不同滴灌施氮處理甘薯植株地下干物質(zhì)量變化如圖5所示。總體上，滴灌濕潤(rùn)比對(duì)甘薯地下干物質(zhì)量無(wú)顯著性影響，施氮在定植后157 d對(duì)地下干物質(zhì)積累有顯著性影響，不灌水處理地下干物質(zhì)對(duì)于施氮的響應(yīng)小于灌水處理。定植后157 d，P1處理下，N1處理地下干物質(zhì)量高于N2、N3處理，無(wú)顯著性差異；P2處理下，N2處理獲得最高的地下干物質(zhì)積累量，N2處理相較于N1、N3處理分別提高了50.5%、23.1%，達(dá)到顯著性水平，P3處理也有類(lèi)似的規(guī)律。在相同施氮量條件下，在N1處理下，P1處理地下干物質(zhì)量最高，增加灌水會(huì)不同程度地減少地下干物質(zhì)量；在N2、N3施氮處理下，P2處理地下干物質(zhì)量高于P1和P3處理。例如，在N2施氮處理下，P2處理相較于P1、P3處理分別提高了16.36%、3.02%；在N3施氮處理下，P2處理相較于P1、P3處理分別提高了2.31%、6.06%。

2.3 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力的影響

總體上，在滴灌施氮條件下，施氮量對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響極顯著(P<0.01)，滴灌濕潤(rùn)比對(duì)甘薯產(chǎn)量無(wú)顯著性影響(表2)。灌溉、施氮及水氮交互效應(yīng)對(duì)甘薯單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量均無(wú)顯著性影響。

3.炒鍋燒熱放油，放入大蔥段、鮮姜片和大料爆香，加入汆燙好的羊肉塊，烹入料酒拌炒均勻，倒入適量的清水燒開(kāi)，轉(zhuǎn)小火蓋蓋兒煮至羊肉7成熟。

表2 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量處理下甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

在相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，N2處理的單株結(jié)薯數(shù)最大，達(dá)到7.27～7.83個(gè)/株，比N1處理平均多0.83～1.00個(gè)/株，比N3處理平均多0.13～1.17個(gè)/株。N1、N2施氮處理下，不同滴灌濕潤(rùn)比處理間單株結(jié)薯數(shù)相差較小，各滴灌濕潤(rùn)比處理間單株結(jié)薯數(shù)最大差異為0.43、0.4個(gè)/株，而不同施氮量處理間最大差異為1.0、1.17個(gè)/株，滴灌濕潤(rùn)比對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響小于施肥。

滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)單薯質(zhì)量均無(wú)顯著性影響，但N2、N3施氮處理下，P2處理均獲得最高單薯質(zhì)量。例如，在N2處理下，P2處理的單薯質(zhì)量比P1、P3提高了25.9%、3.7%；N3處理下，P2處理的單薯質(zhì)量比P1、P3處理提高了32.5%、21.2%。而N1處理下，P2處理的單薯質(zhì)量比P1、P3處理分別減少了23.0%、22.0%。

滴灌施氮條件下，施氮量對(duì)甘薯產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)。總體上，相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，N2處理產(chǎn)量相較于N1、N3處理都有所提高，且與N1處理的差異達(dá)到顯著性水平。在P1處理下，N2處理較N1、N3處理分別提高了4%、18.1%，但未達(dá)到顯著性水平；在P2處理下，N2處理較N1、N3處理分別提高了25.4%、6.9%，其中N1處理與N2處理達(dá)到顯著性水平(P<0.05)；在P3處理下，N2處理比N1處理顯著提高20.0%，比N3處理提高9.65%。相同施氮量條件下，低施氮量(N1)下灌水會(huì)導(dǎo)致不同程度減產(chǎn)，而中高施氮量(N2、N3)下提高滴灌濕潤(rùn)比可以提高產(chǎn)量。例如，在N1處理下，P1處理產(chǎn)量最高， P1處理較P2、P3處理分別高了16.0%、8.3%；N2處理下，P3處理較P1、P2處理分別提高了6.61%、2.49%。其中，N2P3處理產(chǎn)量最高，為74.59 t/hm2，相比N1P2增產(chǎn)最多達(dá)到28.56%，相比N3P1增產(chǎn)25.9%。

滴灌施氮條件下，施氮量對(duì)甘薯氮肥偏生產(chǎn)力的影響極顯著(P<0.01)，灌溉對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力無(wú)顯著影響，水氮交互效應(yīng)對(duì)氮肥偏生產(chǎn)力影響顯著(P<0.05)。相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，N1處理的氮肥偏生產(chǎn)力最高，顯著高于N2、N3處理，且N2處理顯著高于N3處理。相同施氮量條件下，低施氮量下不灌水處理(P1)氮肥偏生產(chǎn)力最高，中高施氮量下提高滴灌濕潤(rùn)比會(huì)提高氮肥偏生產(chǎn)力。例如，N2處理下，P3處理比P1、P2處理分別提高6.2%、2.4%。

為實(shí)現(xiàn)甘薯高產(chǎn)和氮肥高效利用，分別建立膜下滴灌條件下甘薯產(chǎn)量和甘薯氮肥偏生產(chǎn)力的回歸方程。設(shè)定滴灌濕潤(rùn)比的上、下限為P3、P1處理滴灌濕潤(rùn)比，施氮量上、下限為N3、N1處理施氮量，用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)模型進(jìn)行尋優(yōu)后獲得最優(yōu)水氮組合。滴灌施肥條件下甘薯產(chǎn)量(Y)和氮肥偏生產(chǎn)力(PFP)的回歸方程分別為

Y=44.229+0.323N-0.324b+0.001 7bN-0.001 0N2+0.001 5b2(R2=0.898)

(2)

PFP=892.56-2.49N+0.10b(R2=0.949)

(3)

式中N——施氮量，kg/hm2

b——滴灌濕潤(rùn)比，%

設(shè)置尋優(yōu)目標(biāo)為產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力最大，計(jì)算中產(chǎn)量函數(shù)權(quán)重調(diào)整為最大，對(duì)模型進(jìn)行尋優(yōu)發(fā)現(xiàn)，滴灌濕潤(rùn)比為60%、施氮量為180.25 kg/hm2時(shí)，獲得最大目標(biāo)產(chǎn)量75.03 t/hm2和氮肥偏生產(chǎn)力450.15 kg/kg。即施氮量為中氮，灌水為高滴灌濕潤(rùn)比，滴灌施肥處理甘薯產(chǎn)量達(dá)到高產(chǎn)目標(biāo)，同時(shí)獲得較高的氮肥偏生產(chǎn)力。

2.4 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯塊莖分級(jí)的影響

在N1施氮處理下，提高滴灌濕潤(rùn)比可以提高甘薯中等莖塊的個(gè)數(shù)與質(zhì)量；隨著施氮量增加，提高滴灌濕潤(rùn)比會(huì)減少中等莖塊的個(gè)數(shù)與質(zhì)量，使特大塊莖(M≥500 g)的個(gè)數(shù)與質(zhì)量隨滴灌濕潤(rùn)比的增加而先增大后減小。例如，在N1處理下，P3處理較P1、P2處理的中等莖塊個(gè)數(shù)分別增加50.88%、19.44%，質(zhì)量分別增加33.08%、2.39%；在N3處理下，P1處理中等莖塊個(gè)數(shù)較P2、P3處理分別增加95.35%、44.83%，中等莖塊質(zhì)量分別增加108.36%、49.77%；在N3處理下，P2處理特大塊莖個(gè)數(shù)較P1、P3處理分別增加30.43%、36.36%，質(zhì)量分別增加55.31%、59.86%。

2.5 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯品質(zhì)的影響

在滴灌施氮條件下，總體上，施氮對(duì)甘薯塊莖粗蛋白含量影響極顯著(P<0.01)，總類(lèi)胡蘿卜素含量影響顯著(P<0.05)，對(duì)淀粉、可溶性糖含量均無(wú)顯著影響，灌溉以及水肥交互效應(yīng)對(duì)甘薯塊莖粗蛋白、總類(lèi)胡蘿卜素、淀粉、可溶性糖含量都無(wú)顯著影響(表3)。

表3 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量處理對(duì)甘薯品質(zhì)的影響

在相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，N2處理粗蛋白含量略小于N1處理，N3處理粗蛋白含量最高。P2處理下各施氮處理間粗蛋白含量變化最明顯，例如，N2處理較N1處理減小11.69%，較N3處理減小45.75%，達(dá)到顯著性水平。在N1、N2處理下，P3處理粗蛋白含量最高，P2處理最低，粗蛋白含量隨滴灌濕潤(rùn)比增加先降低后增加；在N3處理下，粗蛋白含量隨滴灌濕潤(rùn)比的變化規(guī)律與N1、N2處理相反，P3處理最高，P2處理最低，隨滴灌濕潤(rùn)比增加先增大后減小。

在相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，淀粉含量隨著施氮量增加而先增加后減小，N2處理獲得最高的淀粉含量。例如，在P1處理下，N2處理較N1、N3處理分別提高7.44%、3.64%；在P3處理下，N2處理較N1、N3處理分別提高14.48%、4.26%，沒(méi)有達(dá)到顯著性水平。在N1、N2處理下，P2處理淀粉含量最高，P3處理最低；N3處理下，各處理塊莖淀粉含量相近。

施氮對(duì)甘薯塊莖總類(lèi)胡蘿卜素含量影響顯著，在相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，N1處理的總類(lèi)胡蘿卜素含量最高，N3處理最低，例如，在P1處理下，N1施氮處理總類(lèi)胡蘿卜素含量比N2、N3施氮處理分別高10.75%、25.23%；在P2、P3滴灌濕潤(rùn)比處理下也有類(lèi)似規(guī)律。在相同施氮處理下，P2處理總類(lèi)胡蘿卜素含量最低，P1、P3處理都可能最高，并且差距很小。例如，N3處理下，P2處理比P1、P3處理分別減少5.58%、9.51%。

在相同滴灌濕潤(rùn)比條件下，N2處理可溶性糖含量最高。在P1處理下，N2處理相較于N1、N3處理分別增加15.34%、5.56%；在P2處理下，N2處理相較于N1、N3處理分別增加16.29%、4.06%；在P3處理下，N2處理相較于N1、N3處理分別增加4.32%、7.45%，沒(méi)有達(dá)到顯著性水平。在同一施氮條件下，P3處理可溶性糖含量最高，而P1處理最低，并且N1處理下，提高滴灌濕潤(rùn)比使得可溶性糖含量的增加效果優(yōu)于N2、N3處理。例如，N1處理下，P3處理較P2處理提高15.56%；N2、N3施氮量條件下，P3處理較P2處理分別只提高3.66%、0.40%。

3 討論

3.1 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯蔓長(zhǎng)、莖粗以及干物質(zhì)積累的影響

干旱會(huì)導(dǎo)致植物水分脅迫，從而對(duì)植物的生長(zhǎng)、光合作用、呼吸作用等產(chǎn)生不良影響，影響作物的生長(zhǎng)，影響水分和同化物質(zhì)的輸入，從而影響著作物的產(chǎn)量[27-28]。氮素作為影響甘薯生長(zhǎng)的基礎(chǔ)元素，莖蔓和薯塊的協(xié)調(diào)生長(zhǎng)是甘薯取得高產(chǎn)的保障，而氮肥對(duì)莖蔓的生長(zhǎng)、塊莖的膨大以及二者協(xié)調(diào)生長(zhǎng)有重要作用[14]。若土壤供氮不足會(huì)嚴(yán)重影響作物的莖葉生長(zhǎng)，影響光合作用；過(guò)量施氮會(huì)使甘薯地上部分生長(zhǎng)過(guò)旺，使得庫(kù)源失衡，影響產(chǎn)量[29]。本研究發(fā)現(xiàn)，在甘薯定植后的前70 d，甘薯蔓長(zhǎng)、莖粗生長(zhǎng)速率最大，隨著生育期的后移逐漸放緩；增加施氮和提高土壤含水率都不同程度地促進(jìn)地上部分生長(zhǎng)，這與李長(zhǎng)志[10]、吳春紅等[14]研究結(jié)果一致。N3處理的甘薯莖粗、地上干物質(zhì)量高于N1、N2處理，在生育前期差異很小，生育中期后差異逐漸增大。其原因是前期各處理土壤供氮充足，作物需氮量較小，地上部分生長(zhǎng)不受氮素的約束；在生育中后期，作物需氮量加大，高氮處理土壤供氮充足，地上部分增長(zhǎng)大于其他處理。不同的滴灌濕潤(rùn)比處理下，灌水處理甘薯藤蔓生長(zhǎng)對(duì)于施氮的響應(yīng)大于不灌水處理，N1、N2處理下，P2滴灌濕潤(rùn)比處理對(duì)藤蔓生長(zhǎng)促進(jìn)效果優(yōu)于P3處理，N3處理下，則P3處理高于P2處理，這可能是由于土壤干旱會(huì)影響氮肥肥效，P2滴灌濕潤(rùn)比可以充分發(fā)揮氮肥促進(jìn)作物生長(zhǎng)的能力，但過(guò)高的滴灌濕潤(rùn)比會(huì)造成氮肥運(yùn)移到根區(qū)以外，影響了藤蔓生長(zhǎng)，這與鄭志松等[30]的小麥試驗(yàn)結(jié)論類(lèi)似。在生育后期，相較于其他灌水處理，P2處理莖粗增長(zhǎng)速率沒(méi)有減緩，地上干物質(zhì)量大體上呈現(xiàn)繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而P1處理的地上干物質(zhì)量定植后97 d就不再增加，干物質(zhì)量增加曲線趨向水平，各施氮處理間差異很小。其原因是在土壤缺水的情況下，適量補(bǔ)水有利于緩解干旱脅迫，同時(shí)促進(jìn)甘薯對(duì)氮的吸收，使得地上部分有繼續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，這與張海燕等[9]的結(jié)論相似。P1處理下，N1處理地下干物質(zhì)量最高；P2、P3處理下，N2處理地下干物質(zhì)量最高，N1處理最低，并且P2處理地下干物質(zhì)量大于P3處理。這可能是不灌水處理不能充分發(fā)揮氮肥肥效，并導(dǎo)致干旱脅迫；高氮處理導(dǎo)致地上部分徒長(zhǎng)，使得庫(kù)源失衡，這都抑制了地下干物質(zhì)的積累。P2滴灌濕潤(rùn)比為甘薯提供良好的水分條件的同時(shí)，促進(jìn)了甘薯對(duì)氮的吸收，有利于地下干物質(zhì)的積累。

3.2 不同滴灌濕潤(rùn)比和施氮量對(duì)甘薯產(chǎn)量、氮肥偏生產(chǎn)力、塊莖分級(jí)以及品質(zhì)的影響

前人研究認(rèn)為，干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致甘薯產(chǎn)量減少[31]，提高土壤含水率可以明顯促進(jìn)地下塊莖的生長(zhǎng)。在土壤氮素含量較高的情況下，高土壤含水率可以稀釋土壤中的氮濃度，降低甘薯塊莖中氮素，促進(jìn)甘薯塊莖干物質(zhì)的積累[10]。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相同水分條件下，甘薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和大薯塊個(gè)數(shù)(質(zhì)量)會(huì)隨著施氮量增加先增大后減小，這說(shuō)明適宜的施氮量可以增加單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量，施氮量不足或者施氮過(guò)量都會(huì)帶來(lái)不同程度的減產(chǎn)，并且缺氮對(duì)產(chǎn)量的負(fù)面影響大于多施氮，這與陳曉光等[32]、高璐陽(yáng)等[33]結(jié)論類(lèi)似。在N1處理下，灌水會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量減少，而在N2、N3處理下，提高滴灌濕潤(rùn)比可以提高甘薯產(chǎn)量，這可能是低施氮量條件下，土壤中氮素較少，增加灌水量會(huì)使氮素運(yùn)移到根區(qū)以外，加劇氮素虧缺，進(jìn)而影響產(chǎn)量。施氮可以顯著提高甘薯產(chǎn)量以及大薯塊個(gè)數(shù)(質(zhì)量)，但過(guò)量施氮會(huì)使產(chǎn)量以及大薯塊個(gè)數(shù)(質(zhì)量)降低，可能是土壤氮素過(guò)多導(dǎo)致地上莖葉部分旺長(zhǎng)，使得庫(kù)源失衡，都抑制了甘薯地下塊莖的膨脹以及干物質(zhì)的積累，不利于產(chǎn)量的形成。甘薯氮肥偏生產(chǎn)力會(huì)隨著施氮量的增加而減小，在中高施氮量下提高滴灌濕潤(rùn)比使甘薯增產(chǎn)，從而提高氮肥偏生產(chǎn)力。甘薯塊莖可溶性糖含量隨著施氮量的增加而減少，提高灌水量可以提高可溶性糖含量，原因是過(guò)高的土壤氮含量會(huì)抑制甘薯可溶性糖積累，但較高土壤含水率可以緩解高氮對(duì)塊莖可溶性糖積累的抑制作用，邢英英等[34]的番茄試驗(yàn)、高娜等[35]的油菜試驗(yàn)均得到類(lèi)似的結(jié)論。甘薯塊莖總類(lèi)胡蘿卜素含量隨著施氮量的增加而減少，并且在隨著施氮量降低速率減緩。塊莖粗蛋白含量在施氮量為90～180 kg/hm2時(shí)，隨著施氮量的增加略有減小，當(dāng)施氮量超過(guò)180 kg/hm2時(shí)隨施氮量增加粗蛋白含量增加，表明當(dāng)施氮量超過(guò)180 kg/hm2時(shí)，施氮可以促進(jìn)甘薯塊莖粗蛋白的形成；30%滴灌濕潤(rùn)比會(huì)抑制甘薯粗蛋白積累，但繼續(xù)提高滴灌濕潤(rùn)比到60%對(duì)甘薯粗蛋白的積累有促進(jìn)作用。其中N2P3處理甘薯產(chǎn)量、可溶性糖含量表現(xiàn)最優(yōu)，N3P2處理甘薯塊莖粗蛋白含量最高，N1P1處理甘薯塊莖總類(lèi)胡蘿卜素含量最高。

4 結(jié)論

(1)在土壤缺水的情況下，適量補(bǔ)水有利于緩解干旱脅迫，同時(shí)提高氮肥對(duì)甘薯生長(zhǎng)的促進(jìn)效果，使甘薯地上部分增長(zhǎng)。增加施氮量可以促進(jìn)甘薯莖粗增加和地上干物質(zhì)積累，在生育前期差異很小，在生育中期后差異逐漸增大。過(guò)高的施氮量會(huì)使地上部分旺長(zhǎng)，進(jìn)而影響產(chǎn)量。

(2)在相同水分條件下，隨著施氮量的增加，甘薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和大薯塊個(gè)數(shù)(質(zhì)量)先增大、后減小，并且缺氮對(duì)其負(fù)面影響大于多施氮。氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮量的增加而減小。在氮素不受約束的情況下，提高滴灌濕潤(rùn)比可以提高甘薯產(chǎn)量和氮肥偏生產(chǎn)力，施氮可以顯著提高甘薯產(chǎn)量以及大薯塊個(gè)數(shù)(質(zhì)量)，但過(guò)量施氮會(huì)降低產(chǎn)量和大薯塊個(gè)數(shù)(質(zhì)量)。在本試驗(yàn)條件下甘薯較為適宜的滴灌濕潤(rùn)比為60%，氮肥用量為180.25 kg/hm2。

(3)過(guò)高的土壤氮含量會(huì)抑制甘薯可溶性糖積累，而較高的土壤含水率可以緩解高氮對(duì)塊莖可溶性糖積累的抑制作用；甘薯塊莖總類(lèi)胡蘿卜素含量隨施氮量的增加而減少；較高的施氮量可以促進(jìn)甘薯塊莖粗蛋白的形成。