不同施氮量對馬鈴薯氮素吸收、積累及利用的影響

李 利

（大同大學(xué)農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，山西大同037009）

馬鈴薯在世界上是繼小麥、水稻、玉米之后的第4大糧食作物，產(chǎn)量高，用途廣泛。在馬鈴薯生產(chǎn)中，氮肥是主要的產(chǎn)量限制因子之一，20世紀(jì)70—90年代，化肥的大量使用明顯提高了馬鈴薯單產(chǎn)，而90年代之后，隨著施肥量的增多，馬鈴薯的產(chǎn)量卻并非一直增加[1-6]。這是因為施肥量雖然增加了，但是肥料的利用效率并沒有達(dá)到預(yù)期的效果，而且過量施肥不僅造成氮肥的浪費，還污染環(huán)境[7]。因此，研究馬鈴薯對肥料的利用效率尤其是對氮肥的利用效率成為當(dāng)前的首要任務(wù)。

氮肥利用率一般隨施氮量的增加而降低，雖然可以通過少施氮肥來提高氮肥的利用率，但是這樣并不能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)利益。因此，只能通過保持較高產(chǎn)量水平下的合理施肥來提高氮肥利用率[8]。

提高氮素肥料的利用效率，一方面要考慮氮肥的揮發(fā)和淋洗，減少氮素的損失[9]；另一方面也要考慮不同作物的生長情況，確定適宜的施氮量和施肥時期，使作物的生長發(fā)育和對氮肥的需求與氮素的供應(yīng)互相匹配[10]，并結(jié)合不同的土壤、水分等生態(tài)環(huán)境特點進(jìn)行施肥[11]，此外，研發(fā)新型肥料也是提高氮肥利用效率的一個有效措施[12]。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料為脫毒克新1號，由內(nèi)蒙古正豐馬鈴薯種業(yè)有限公司提供。

1.2 試驗地條件

試驗在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)農(nóng)場進(jìn)行，供試土壤為壤土，耕作層0～20 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量9.8 g/kg，全氮含量1.21 g/kg，硝態(tài)氮含量40.66 mg/kg，速效磷含量16.1 mg/kg，速效鉀含量92 mg/kg。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè) 6 個處理：N0，N1，N2，N3，N4，N5，分別施純氮 0，75，150，225，300，375 kg/hm2，氮肥品種為尿素（N含量為46%）。每個處理小區(qū)面積50 m2（10 m×5 m），3次重復(fù)，18個小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。同時每小區(qū)按過磷酸鈣（P2O5含量為12%）750 kg/hm2，硫酸鉀（K2O含量為 50%）450 kg/hm2進(jìn)行施肥。磷、鉀肥全部作基肥在播前施入，氮肥分為基肥與追肥，追肥在馬鈴薯塊莖形成期澆水時開溝施入，基追比為3∶2，試驗地管理同大田。

1.4 測定內(nèi)容及方法

1.4.1 生物量 全生育期于8月15日（苗期）、9月5日（塊莖形成期）、10月1日（塊莖膨大期）、10月16日（淀粉積累期）、10月31日（成熟收獲期）共取樣5次。每小區(qū)取均勻一致的樣株3株，帶回實驗室內(nèi)洗凈晾干，分別稱量葉片、地上莖、地下莖、根、塊莖等鮮質(zhì)量，然后在105℃殺青30 min，再于70℃下烘至恒質(zhì)量，然后稱其干質(zhì)量。

1.4.2 全氮含量 樣品先用濃硫酸-過氧化氫消煮法消煮，然后再用半微量凱氏定氮儀蒸餾，最后用標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液滴定。

1.4.3 氮肥利用率 植株氮素積累量＝葉片含氮量×葉片干質(zhì)量+地上莖含氮量×地上莖干質(zhì)量+地下莖含氮量×地下莖干質(zhì)量+塊莖含氮量×塊莖干質(zhì)量+根含氮量×根干質(zhì)量；氮肥回收率（RE）＝（施氮區(qū)植株氮素積累量-不施氮區(qū)植株氮素積累量）/施氮量×100%；氮素收獲指數(shù)（HI）＝成熟期植株塊莖中氮素積累量/植株氮素積累量；氮素塊莖生產(chǎn)效率＝塊莖產(chǎn)量/植株氮積累量；氮肥生理利用率（PE）＝（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株的氮素積累量-不施氮區(qū)植株的氮素積累量）；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AE）＝（施氮區(qū)產(chǎn)量-不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；氮肥偏生產(chǎn)力（PFP）＝施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；氮素吸收速率＝植株氮素累積量/天數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2003，SPSS20.0進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對馬鈴薯植株氮素積累的影響

從圖1可以看出，馬鈴薯植株內(nèi)氮素的積累量隨生育時期的推移逐漸增加，在淀粉積累期達(dá)到最大，之后又有降低的趨勢。從出苗后15 d（苗期）到35 d（塊莖形成期）處于緩慢增長期，從出苗后35 d（塊莖形成期）到60 d（塊莖膨大期），植株氮素積累增長的幅度最大，到80 d（淀粉積累期）達(dá)到峰值，最高可達(dá)4.25 g/株，此后由于地上部分葉片的枯萎和脫落，氮素出現(xiàn)轉(zhuǎn)移和損失，使氮素的積累量下降。隨著施氮量的增加，植株氮素的積累量也在增加，出苗后15 d（苗期），各施氮處理的氮素積累量沒有顯著差異，這可能是由于植株苗期生長所需的營養(yǎng)主要由種薯提供。從出苗后80 d（淀粉積累期）和出苗后100 d（成熟期）可以看出，施氮量達(dá)到225 kg/hm2時，植株的氮素積累量達(dá)到最大值，當(dāng)施氮量超過225 kg/hm2時，植株的氮素積累量差異不明顯。

2.2 不同施氮水平對氮素收獲指數(shù)的影響

從表1可以看出，各施用氮肥處理的馬鈴薯氮素收獲指數(shù)都大于N0；在低氮處理時，氮素收獲指數(shù)隨著施氮量的增加而增加，N3處理（施氮量為225 kg/hm2）達(dá)到最大，為0.81；當(dāng)施氮量超過225 kg/hm2時，氮素收獲指數(shù)又隨著施氮量的增加而呈減少的趨勢。可見，施氮量過高時會造成植株對氮素的奢侈吸收，不利于氮素向塊莖中運輸。

表1 不同施氮量對馬鈴薯氮素收獲指數(shù)的影響

2.3 不同施氮量對馬鈴薯氮素吸收速率的影響

通過對不同施氮水平下馬鈴薯植株氮素吸收速率的影響進(jìn)行研究結(jié)果（圖2）發(fā)現(xiàn)，隨著生育期的變化，馬鈴薯氮素吸收速率呈先增加后降低的趨勢。在出苗后15 d（苗期），各施氮處理的氮素吸收速率無顯著差異。從出苗后15～35 d（苗期到塊莖形成期），各施用氮肥處理的氮素吸收速率都顯著高于N0處理，且隨著施氮量的增加而增加。在出苗后35～55 d（塊莖膨大期），各處理的氮素吸收速率達(dá)到最大。在出苗后55～80 d（淀粉積累期）和出苗后80～100 d（成熟收獲期），隨著施氮量的增加,氮素吸收速率增加，但達(dá)到N3處理的劑量后氮素吸收速率有降低的趨勢。

2.4 不同施氮量對氮素塊莖生產(chǎn)效率的影響

從不同施氮水平對氮素塊莖生產(chǎn)效率的影響結(jié)果（表2）可知，馬鈴薯的氮素塊莖生產(chǎn)效率隨著施氮量的增加而降低，也就是說隨著施氮量的增加，生產(chǎn)1 000 kg塊莖氮素需求量也增加。結(jié)合產(chǎn)量因素，獲得最佳產(chǎn)量時生產(chǎn)1 000 kg塊莖氮素需求量為5.40 kg，此時馬鈴薯的氮素塊莖生產(chǎn)效率為185.3。

表2 不同施氮量對馬鈴薯氮素塊莖生產(chǎn)效率的影響

2.5 不同施氮量對馬鈴薯氮肥利用率的影響

氮肥回收率也就是氮肥當(dāng)季利用率，能充分反映馬鈴薯對氮素的吸收利用狀況，可以將其作為判斷植株氮素利用率高低的指標(biāo)；而氮肥的生理利用率則反映了作物將所吸收的氮素轉(zhuǎn)化為馬鈴薯塊莖的效率。通過研究不同施氮量對馬鈴薯氮肥利用率的影響，結(jié)果（表3）發(fā)現(xiàn)，氮肥的回收率隨著施氮量的增加呈下降的趨勢；氮肥的農(nóng)學(xué)利用率在N3處理達(dá)到最大值；氮肥的偏生產(chǎn)力隨著施氮量的增加而呈降低的趨勢；氮肥的生理利用率在N3處理達(dá)最大，不同處理間的氮肥吸收利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生產(chǎn)力差異非常顯著。

表3 不同施氮量對馬鈴薯氮肥利用率的影響

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯植株內(nèi)氮素的積累量隨生育時期的推移逐漸增加，在淀粉積累期達(dá)到最大，之后又有降低的趨勢。氮素吸收速率隨生育期變化，呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在出苗后35～55 d（塊莖膨大期），氮素吸收速率達(dá)到最大，之后呈降低的趨勢。隨著施氮量的增加，塊莖生產(chǎn)效率、氮肥的吸收利用率和氮肥偏生產(chǎn)力呈現(xiàn)下降趨勢，而氮素收獲指數(shù)隨施氮量增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。氮肥的農(nóng)學(xué)利用率和氮肥生理利用率均為施氮量225 kg/hm2處理最高。因此，馬鈴薯的高產(chǎn)不能簡單通過增施氮肥而實現(xiàn)，只有在一定條件下合理施用才能達(dá)到高產(chǎn)高效的效果。

[1]巨曉棠，張福鎖.氮肥利用率的要義及其提高的技術(shù)措施[J].科技導(dǎo)報，2003（4）：51-54.

[2]劉尚前，王曉春，牛斌，等.生物有機(jī)肥在馬鈴薯上的施用效應(yīng)[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（4）：99-100，116．

[3]李衛(wèi)民，李戌彤，魏眾濟(jì).棉薯間套作栽培技術(shù)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1998（2）：25-26.

[4]王炳君，居玉玲，曹衛(wèi)星.馬鈴薯脫毒迷你種薯快繁技術(shù)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1996（4）：29-31．

[5]霍曉蘭，姬青云，滑小贊，等.氮、磷、鉀不同用量對馬鈴薯產(chǎn)量的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（10）：1064-1066.

[6]王炳君，李戊彤，魏眾濟(jì).馬鈴薯新品種：津引薯8號的選育[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，1997（2）：18-19．

[7]李韜.提高氮素肥料利用率的途徑 [J].土壤肥料，1994（6）：23-24.

[8]高月亮，華珞，蔡典雄，等.氮肥利用及其提高利用率的途徑與方法 [J].首都師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2006，27（4）：57-61.

[9]韓華梅，于改蓮.怎樣提高氮肥利用率 [J].河北農(nóng)業(yè)，1998（5）：21.

[10]戴慶林.簡談氮素肥分利用率與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 [J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，1998（2）：4-6.

[11]葉全寶，張洪程，魏海燕，等.不同土壤及氮肥條件下水稻氮利用效率和增產(chǎn)效應(yīng)研究 [J].作物學(xué)報，2005，31（11）：1422-1428.

[12]鮑碧娟.如何提高氮肥利用率 [J].磷肥與復(fù)肥，1994（4）：83-86.