不同施氮量對荸薺生長、產量及氮素利用效率的影響

摘""" 要：為實現荸薺生產中肥料的高效利用，以全國荸薺主栽品種桂蹄3號為供試材料，設置４個施氮梯度，不施氮處理（CK）、120 kg·hm-2（N1）、240 kg·hm-2（N2）和360 kg·hm-2（N3），測定其生長指標、產量和氮素含量，并進行綜合分析。結果表明，與不施氮肥相比，增施氮肥能顯著促進荸薺的生長發育。隨著施氮量的增加，荸薺株高、分蘗數、匍匐莖等生長指標均顯著增加；而總氮素積累量隨施氮量增加呈先增后減趨勢。在N2水平下，產量及產量構成因子、總氮素積累量達最大值。進一步分析表明，隨著施氮量增加，氮肥偏生產力下降，而氮肥貢獻率、氮肥農學效率、氮肥吸收利用率和氮肥生理利用率均呈先升后降趨勢，且在N2 處理達到最大值。綜上所述，240 kg·hm-2（N2）水平最有利于荸薺產量提高。

關鍵詞：荸薺；施氮量；產量；氮素積累；氮肥利用率

中圖分類號：S645.3""""""""""""""""" 文獻標志碼：A""""""""""" 文章編號：1673-2871（2024）11-153-05

收稿日期：2024-05-08；修回日期：2024-07-12

基金項目：國家自然科學基金（32060677）；廣西重點研發計劃項目（桂科AB23026151）；廣西特色八步馬蹄試驗站（TS202125）

作者簡介：高美萍，女，研究員，主要從事水生蔬菜新品種選育及高產優質栽培技術研究與應用。E-mail：gmp2009@163.com

通信作者：江""" 文，男，研究員，主要從事水生蔬菜新品種選育及高產優質栽培技術研究與應用。E-mail：5476581@qq.com

荸薺作為重要的水生蔬菜，不僅具有豐富的營養價值，同時兼具藥用食療價值[1]。近年來，隨著人們對飲食健康的關注度不斷提高，對荸薺的需求量逐年增加。廣西荸薺種植和加工位居全國第一，年栽培面積達2萬hm2，種植荸薺成為農民脫貧致富的重要經濟來源[2]。然而，在荸薺的生產過程中，農民為追求產量而盲目多次施肥的現象非常普遍，不僅生產成本增加，還導致一系列環境問題。

氮素是植物生長和發育過程中必不可少的營養元素之一，它在植物體內積累的過程直接影響著作物的產量[3]。氮素的積累影響著植物的葉綠素含量、蛋白質合成、光合作用等多個方面，最終決定了作物的產量和品質[4]。在農業生產中，土壤類型、氣候條件、施肥方式等多種因素影響氮素的積累。合理調控氮素的吸收、運輸和分配對提高作物產量具有顯著作用[5-7]。前人研究發現，一定范圍內較高的施氮量可促進植物對氮素的吸收，增加氮素生產效率，但不同作物在氮素吸收和利用方面存在顯著差異[3，8-9]。例如，趙晨[10]對不同水稻品種不同氮肥模式下的研究發現，水稻生長發育特性、產量和品質存在顯著差異。目前，有關荸薺的研究主要集中在組培快繁、栽培技術、病蟲害防治等方面，對氮素吸收和利用方面未見相關報道。筆者在前期田間試驗觀察中發現，荸薺是需肥量較大的作物，氮素營養對荸薺的球莖產量影響顯著。因此，在此基礎上，通過設置不同氮肥水平，探討荸薺在生長過程中對氮素的需求規律，以及其對產量形成的影響，以期為生產實踐中指導荸薺合理施氮提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在廣西桂林市平樂縣陽安鄉陽安村進行，該地為亞熱帶季風溫潤區，氣候溫和，雨量充沛，熱量豐富。土壤質地為紅壤土，土層淺薄，通氣、透水性能良好，適宜荸薺地下球莖生長發育。測定土壤基本理化性狀為：pH值6.2，有機質含量（w，下同）35.2 g·kg-1、水解性氮含量121.4 mg·kg-1、有效磷含量1.03 mg·kg-1、速效鉀含量72.8 mg·kg-1。

供試肥料為尿素（N含量為46%）、過磷酸鈣（P2O5含量為 16%）、氯化鉀（K2O含量60%），供試荸薺品種為桂蹄3號。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，設4個處理，分別為不施氮肥處理（CK），N1為120 kg·hm-2 N，N2為240 kg·hm-2 N，N3為360 kg·hm-2 N，每個處理3次重復，共12個小區。有機肥在播種前一次性全部施入，氮肥施用分3次進行，基肥和追肥各占50%，追肥分2次進行，分蘗期占施用量的30%，球莖膨大期占施用量的20%。磷肥和鉀肥施用分3次進行，基肥和追肥各占50%，追肥分別于分蘗期和球莖膨大期進行，每次施用量為總量的25%，試驗設計詳見表1。

試驗小區面積30 m2，株行距50 cm×50 cm，各施肥小區隨機區組排列，3次重復，種植密度為2700株·667 m-2。于2022年7月29日移栽至大田定植。定植后，田間保持水層3～8 cm；封行后，進行1次排水，晾田2～3 d，收獲前20 d排干田水。其他田間管理措施按照優質高產栽培要求實施。

1.3 測定內容和方法

1.3.1 生長指標及產量 分蘗期時，每小區隨機選取10株測定株高、分蘗數、匍匐莖粗和匍匐莖長；成熟期時，每小區隨機選取5個點采收（每個點采挖1 m2 的球莖），3次重復，測量單果橫徑、縱徑、單果質量，計算產量。

1.3.2 不同施氮量對荸薺氮積累量的影響 分別采集定植后30 d（分蘗期）、定植后90 d（成熟期）的葉狀莖，定植后118 d（收獲期）的球莖，選取植株10株并標記，將植株分為地上部分和地下球莖2個部分制樣分析。將所取植株樣品105 ℃殺青30 min，于80 ℃烘干，恒質量后測定干物質含量。粉碎樣品后，H2SO4-H2O2消化，采用半微量凱氏定氮法測定植株含氮率，計算植株各部位含氮量和氮積累量。計算公式如下：

地上部分氮積累量/（kg·hm-2）=收獲期單位面積地上部干物質量×地上部分含氮率；

地下部分氮積累量/（kg·hm-2）=收獲期單位面積地下部干物質量×地下部含氮率；

總氮素積累量/（kg·hm-2）=地上部分氮積累量+地下部分氮積累量；

氮素收獲指數=球莖吸氮量/植株總吸氮量；

氮肥貢獻率/%=（施氮區產量-無氮區產量）/施氮區產量×100；

氮肥偏生產力/（kg·kg-1）=施氮區產量/施氮量；

氮肥農學效率/（kg·kg-1）=（施氮區產量-無氮區產量）/施氮量；

氮肥吸收利用率/%=（施氮區植株總吸氮量-無氮區植株總吸氮量）/施氮量×100；

氮肥生理利用率/（kg·kg-1）=（施氮區產量-無氮區產量）/（施氮區植株總吸氮量-無氮區植株總吸氮量）。

1.4 數據計算與統計分析

采用Microsoft Excel 2016進行數據整理及圖表繪制，運用SPSS 21.0 軟件進行統計分析，采用LSD法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量對荸薺生理特性的影響

由表2可知，不施氮肥處理（CK），荸薺分蘗期的分蘗數、株高、匍匐莖粗和匍匐莖長均顯著低于其他處理。隨著施氮量增加，荸薺分蘗數、株高和匍匐莖長顯著增加，在N3處理下最高，匍匐莖粗也顯著增加，在N2處理下最高。說明增施氮肥對荸薺球莖膨大之前的生長發育具有顯著促進作用。

2.2 不同施氮量對荸薺產量及構成因素的影響

由表3可知，不同施氮量對荸薺產量及產量構成因素均影響顯著。隨著氮肥增施，荸薺單果橫徑、縱徑、單果質量及產量均呈先上升后下降的趨勢，且在不同氮肥水平處理下各性狀均差異顯著。其中，單果橫徑、縱徑、單果質量及產量均在N2水平下達最大值。隨后增施氮肥，荸薺單果橫徑、縱徑、單果質量和產量呈下降趨勢。表明高施氮水平下，不能使產量進一步提高，反而導致產量下降。

2.3 不同施氮量對荸薺氮素積累量的影響

由表4可知，隨著氮肥施用量的增加，荸薺植株地上部分葉狀莖氮含量呈增加趨勢，地下部分球莖氮素積累量和總氮素積累量呈先增加后減少的趨勢。增施氮肥N1、N2、N3處理的氮素積累量均顯著高于不施氮肥的CK處理，其中，N2處理下球莖氮素積累量和總氮素積累量達最高，但葉狀莖氮素積累量以N3為最高。在荸薺生長發育過程中，分蘗期葉狀莖中含氮量高于成熟期的葉狀莖，收獲期球莖中氮素積累量高于營養器官葉狀莖。N1和N3水平下，荸薺球莖中氮素積累量差異不顯著；N2和N3水平下，分蘗期葉狀莖氮素積累量差異不顯著，但當氮肥施用量達到360 kg·hm-2（N3）時，除荸薺植株葉狀莖外，球莖中氮素積累量和總氮素積累量均顯著下降。說明高施氮量下荸薺氮素積累量明顯增加，但適量施用氮肥能夠提高氮素積累量，過量施用氮肥反而不利于荸薺氮素積累。

2.4 不同施氮量對荸薺氮肥利用率的影響

通過研究不同施氮量對荸薺氮肥利用率的影響，結果（表5）表明，與不施氮肥相比，施氮處理均顯著提高了氮素收獲指數。不同氮肥水平下，氮肥偏生產力存在顯著差異。不同氮水平處理間的氮肥貢獻率、氮肥農學效率和氮肥偏生產力均差異顯著。N1、N2和N3水平下，氮素收獲指數和氮肥生理利用率差異不顯著；施氮水平N1、N2與N3比較，氮肥吸收利用率差異顯著，但N1和N2處理之間差異不顯著。隨著施氮量增加，氮肥貢獻率、氮肥農學效率、氮肥吸收利用率和氮肥生理利用率均呈先上升后下降的趨勢，且在N2處理達到最大值。

3 討論與結論

在對荸薺增施氮肥后，觀察到其葉狀莖顏色更深，株高、分蘗數及匍匐莖粗也有顯著增加，這與向悅丹等[11]的研究結果類似，通過研究氮肥施用量對菜豆株高的影響結果表明，在高氮（N3）水平下，菜豆的株高達到最大值。類似結果見田偉等[12]、趙凱能[13]的報道。在本研究中，N3處理下荸薺的株高、分蘗數表現最優，而匍匐莖粗在N2處理下表現最優。本研究結果表明，增施氮肥有利于荸薺的生長和發育，進一步驗證了氮肥作為一種重要的植物營養元素在荸薺的生長過程中起到了積極作用。

喬秀平[14]對蕓豆氮肥施用量的研究表明，蕓豆產量隨著氮肥增施呈先增加后減少的趨勢。李丙奇等[15]指出，隨著施氮量增加，大豆有效莢質量、株粒質量均顯著增加，最佳氮肥施用量為105 kg·hm-2。本研究結果表明，施用氮肥在240 kg·hm-2（N2）以下時，荸薺產量隨著施氮量的增加而增加。但當施氮量超過360 kg·hm-2（N3）時，產量呈下降趨勢。表明過高的氮肥施用量不僅無法進一步提高產量，而且可能對荸薺的生長產生負面影響，如生長過旺、病害加劇等。因此，在實際生產中，合理的施氮水平對荸薺的高產穩產至關重要。

本研究結果表明，施氮能夠增加荸薺氮素積累量，這與在水稻、玉米和馬鈴薯等作物中的研究結果一致[16-18]。宋毅等[19]研究表明，增加氮肥施用量顯著提高了油菜產量和氮素積累量。曾博玲等[20]研究表明，不同氮肥施用量會影響櫻桃番茄植株干物質和氮素積累，隨著氮肥施用量增加，櫻桃番茄各器官和氮素積累量均呈增加趨勢，當施氮量超過450 kg·hm-2時，植株總干物質量和氮素積累量均開始降低。本研究結果表明，施氮后荸薺各器官氮積累量顯著高于未施氮（CK），但當施氮量達360 kg·hm-2（N3）時，總氮素積累量降低，這可能是因為高氮水平抑制了荸薺的生長發育，降低了氮素的吸收和積累。姚青青等[21]研究表明，作物最高施氮水平主要與作物類型、土壤氮水平有關。在本研究中，分蘗期氮素吸收量隨著施氮量的增加而增加，在成熟期氮素吸收量有所下降，表明同一作物在不同生育時期，含氮量變化也不相同。張永澤等[22]對水稻氮素吸收利用的研究表明，分蘗期含氮量明顯高于苗期，通常在分蘗盛期含氮量達最高峰，其后含氮量隨生育期推移而逐漸下降。單新河等[23]對苜蓿的研究結果也有類似報道，這與本研究結果相符合，可能與植株生長后期本身可以固氮，使得氮素吸收有所降低有關。

本研究結果表明，施氮水平顯著影響荸薺氮素利用效率。荸薺氮肥貢獻率、氮肥農學效率、氮肥吸收利用率和氮肥生理利用率變化及產量與施氮水平變化趨勢一致，均在N2處理達到最大值。這可能是高氮水平條件下施氮量對氮肥貢獻率和氮肥農學效率影響不大，由于氮肥損失或在土壤中殘留，造成氮肥利用率下降，與秦碧蓉等[24]對雙季稻的研究結果相符。在本研究中，荸薺氮肥偏生產力隨施氮水平的提高呈顯著降低趨勢，高氮肥水平會顯著降低氮肥偏生產力，這與孔麗麗等[25]的研究結果趨勢一致。朱啟東等[26]、郭浪等[27]研究指出，氮肥過量會增加水稻營養器官中的氮素含量，降低氮素利用效率，與本研究中施氮量為360 kg·hm-2（N3）時，氮素利用效率降低的結果相符。可見，合理的氮肥水平是提高作物氮素吸收利用效率的重要途徑。

綜上所述，不同施氮量對荸薺的生長發育、氮素積累與產量有顯著影響。在一定的施氮量范圍內，增加施氮量可以提高荸薺產量，但超過一定范圍后，產量的提高幅度逐漸減小。綜合分析，與其他施氮處理相比，240 kg·hm-2（N2）時荸薺氮素積累量、產量和氮肥農學效率達最大值。因此，生產中推薦施用氮肥量為240 kg·hm-2（N2）。在實際生產中，還需要根據荸薺的品種、土壤肥力等因素去制定合理的施氮量方案。筆者的研究結果對指導荸薺生產中合理確定施氮量具有重要意義。在未來的研究中，將進一步深入探索氮肥施用水平和方式對植物生長的影響，以期為農業生產提供更全面的指導。

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DOI：10.16861/j.cnki.zggc.2024.0311

Effects of different nitrogen application rates on growth， yield and nitrogen accumulation of water chestnut

GAO Meiping1， TAO Yunrong2， JIANG Huiping1， HU Yifeng1， LIN Zhicheng1， FANG Yanrong1， OUYANG Xiu1， JIANG Wen1

（1. Vegetable Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning 530007， Guangxi， China; 2. Pingle County Agricultural Science Research Institute， Pingle 542400， Guangxi， China）

Abstract： In order to realize the efficient use of fertilizer in the production of water chestnut， the main variety Guiti 3 was used as the experimental material， four nitrogen application gradients were set up， and no nitrogen fertilizer treatments（CK）， 120 kg·hm-2（N1）， 240 kg·hm-2（N2） and 360 kg·hm-2（N3）were applied. The growth index， yield and nitrogen content were determined and analyzed comprehensively. The results showed that the application of nitrogen fertilizer could significantly promote the growth and development of water chestnut. The growth indexes such as plant height， tiller number and stolon increased significantly with the increase of nitrogen application， and nitrogen accumulation increased first and then decreased. At N2 level， nitrogen accumulation and yield of all organs reached the maximum. The effects of different nitrogen application rates on nitrogen use efficiency of water chestnut were comprehensively analyzed， and the results showed that the partial productivity of nitrogen fertilizer decreased with the increase of nitrogen application rate. However， the contribution rate of nitrogen fertilizer， agronomic use efficiency of nitrogen fertilizer， absorption and utilization efficiency of nitrogen fertilizer and physiological use efficiency of nitrogen fertilizer all showed an upward trend， and reached the maximum value in N2 treatment. To sum up， the level of 240 kg·hm-2（N2）is the most beneficial to increase the yield of water chestnut.

Key words： Water chestnut; Nitrogen application rate; Yield; Nitrogen accumulation; Nitrogen use efficiency