追氮對膜下滴灌馬鈴薯氮素吸收積累規(guī)律及利用效率的影響

梁瀟，張勝，蒙美蓮，岳紅麗，劉文璐

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019）

追氮對膜下滴灌馬鈴薯氮素吸收積累規(guī)律及利用效率的影響

梁瀟，張勝*，蒙美蓮*，岳紅麗，劉文璐

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019）

以紫花白為試驗材料，研究了不同追氮處理對膜下滴灌馬鈴薯氮素吸收積累規(guī)律及其利用效率。結(jié)果表明：隨施氮量的增加，馬鈴薯對氮素的吸收和積累都呈增加趨勢，而氮肥利用率及生產(chǎn)效率都呈遞減趨勢；施氮量為270.0 kg/hm2時，馬鈴薯氮素含量、累積吸收量最大；施氮量為67.5 kg/hm2時，氮素利用效率最高；而施氮量為202.5 kg/hm2時，產(chǎn)量最高。馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與氮素吸收量、氮素利用率存在顯著正相關(guān)，而與施氮量相關(guān)不顯著，氮素吸收量與施氮量呈極顯著正相關(guān)。

馬鈴薯；覆膜；滴灌；氮素利用效率

內(nèi)蒙古中西部地區(qū)馬鈴薯栽培從廣種薄收的粗放種植，逐漸發(fā)展到目前旱地不覆膜、旱地覆膜、傳統(tǒng)水澆地種植、膜下滴灌、噴灌及中棚種植等多種栽培模式共存階段[1]。許多報道表明，膜下滴灌對馬鈴薯的地上部生長、塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)（淀粉和還原糖含量）、水分利用效率均有顯著影響[2,3]，而對馬鈴薯膜下滴灌栽培氮素吸收積累及利用效率的研究報道較少。氮肥是馬鈴薯增產(chǎn)效果最顯著的肥料之一，有關(guān)氮素利用效率的研究以往主要針對普通露地栽培模式，因其施肥方式錯綜復(fù)雜，資料結(jié)果差異很大。何華等[4]在研究不同水肥條件對馬鈴薯氮素利用率的影響中發(fā)現(xiàn)，在旱棚控制條件下，高水高肥肥效利用率最高可達(dá)57.83%，而高水低氮或低水高氮導(dǎo)致最低的利用率，僅為22.87%或22.51%。段玉等[5]在旱作馬鈴薯施肥肥效及養(yǎng)分利用率的研究中發(fā)現(xiàn)，增施氮肥的氮素利用率變幅為24.3%~45.2%。修鳳英等[6]在不同施氮量對馬鈴薯氮素利用特性影響的研究中表明，當(dāng)施氮量為135 kg/hm2時，氮肥生理利用率及氮肥效益達(dá)最大值，而施氮量達(dá)到210 kg/hm2時，產(chǎn)值最高。

本文針對內(nèi)蒙古武川縣地區(qū)氣溫偏低、降雨偏少的氣候特點，通過膜下滴灌不同施氮量試驗，研究馬鈴薯氮素養(yǎng)分吸收、累積動態(tài)規(guī)律及其氮肥利用率變化，旨在為膜下滴灌條件下馬鈴薯科學(xué)合理施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況及試驗設(shè)計

試驗于2010年在武川縣大豆鋪鄉(xiāng)-武川農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)試驗園區(qū)進(jìn)行。供試品種：‘紫花白’（Z）。供試土壤為沙壤土，前茬為燕麥。供試土壤0~40 cm，有機(jī)質(zhì)含量15.43 g/kg，堿解氮134.84 mg/kg，全磷0.73 g/kg，速效鉀129.01 mg/kg，pH為8.61。試驗采用膜下滴灌栽培模式。供試肥料：尿素（46-0-0）、硫酸鉀（0-0-50）、氮磷鉀復(fù)合肥（15-15-10）。試驗于5月19~20日播種，7月16日追肥，9月26日收獲。

試驗設(shè)：0、67.5、135.0、202.5、270.0 kg/hm25種純氮量追氮處理，分別用N1、N2、N3、N4、N5表示。每小區(qū)種植8行（4膜），大行距100 cm，小行距40 cm，行長5 m，小區(qū)面積28.0 m2，隨機(jī)排列，3次重復(fù)。株距為26 cm，保苗54 945株/hm2。試驗用2行覆膜滴灌播種機(jī)一次完成施底肥、覆膜、鋪設(shè)滴灌管等作業(yè)工序，底肥施用量為氮磷鉀復(fù)合肥（15-15-10）955.5 kg/km2，硫酸鉀（46%含鉀量）286.5 kg/km2，滴灌管鋪設(shè)在膜下兩行中間。供試氮肥全部于馬鈴薯塊莖形成期按保苗數(shù)計算用量，在兩穴間人工打孔追施，施肥深度10 cm，于出苗后23 d（7月16日）一次性完成。在馬鈴薯塊莖形成期至塊莖增長期共滴灌3次，每次3~4 h，其它管理同大田。

1.2 樣品采集與測定

每小區(qū)留完整兩行（1膜）測產(chǎn)，其余除邊行外在整個生育期分別于苗期（7月8日）、塊莖形成期（7月21日）、塊莖增長期（8月6日，8月20日）、淀粉積累期（9月4日）、成熟期（9月19日）共取樣6次。每次取樣選擇有代表性的樣株3株（苗期為5株）連同地下部挖起帶回室內(nèi)，分別記載植株地上部株高、莖粗、莖數(shù)等生物學(xué)性狀后，分葉、莖和塊莖分別計量鮮重，然后均勻留取小樣在65℃下烘干至恒重，分別計小樣干重后裝袋保存?zhèn)溆谩?/p>

各器官氮素含量采用H2SO4-H2O2消煮—奈氏比色法測定。

1.3 數(shù)據(jù)計算

（1）氮素積累量（mg/株）=氮素含量（g/kg）×干物質(zhì)重（g/株）

（2）氮肥利用率：氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AE，kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮量

氮肥生理利用率（PE，kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)全株吸氮量-空白區(qū)全株吸氮量）

氮肥吸收利用率（RE，%）=（施氮區(qū)全株吸氮量-空白區(qū)全株吸氮量）/施氮量×100%

氮肥偏生產(chǎn)力（PFP）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對馬鈴薯各器官氮素含量變化的影響

馬鈴薯不同器官氮素含量明顯不同，表現(xiàn)為葉片＞莖稈＞塊莖。隨著生育進(jìn)程的推移，各器官及全株氮素含量均呈不斷下降趨勢。葉片及全株氮素含量在苗期至塊莖形成期下降較快，之后下降速度減慢。從出苗后15 d至出苗后28 d（塊莖形成期）各處理葉片平均含氮量下降2.81 g/kg/d，而塊莖形成期至成熟期（出苗后87 d）葉片平均含氮量僅下降0.41 g/kg/d。莖、塊莖氮素含量在各時期下降均較為平緩（表1）。

不同施氮處理各時期葉、莖、塊莖及全株氮素含量均隨著施氮量的增加而提高。Turkey多重比較表明，葉片、全株氮素含量在出苗后15 d差異均不顯著，而葉片在出苗后43 d（追氮后20 d）和出苗后57 d（追氮后34 d），N5與N1葉片氮素含量差異增大，均達(dá)0.05顯著水平，以后隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，各時期各處理葉片氮素含量差異不顯著。全株氮素含量表現(xiàn)為出苗后28 d（追氮后5 d），N5與N2、N1差異顯著，在出苗后43 d（追氮后20 d），追氮處理N3~N5與不追氮處理N1差異顯著。從出苗后28~43 d，N1處理葉片氮素含量降低30.1%，而N4、N5分別降低20.3%和19.6%。說明增施氮肥可以明顯減緩葉片氮素含量的下降速率，延緩衰老，有利于光合作用的進(jìn)行。不同施氮處理莖稈、塊莖各生育時期氮素含量差異均不顯著。

表1 不同施氮量下的馬鈴薯各器官及全株氮素含量動態(tài)（g/kg）Table 1 Effects of different nitrogen treatments on potato nitrogen content in various organs

2.2 不同施氮處理對馬鈴薯各器官氮素累積吸收量變化的影響

2.2.1 不同施氮處理對馬鈴薯各器官氮素累積吸收量動態(tài)變化

將不同施氮處理馬鈴薯各器官氮素積累吸收量的動態(tài)變化繪制成圖1。

經(jīng)對各器官氮素積累量與出苗后天數(shù)進(jìn)行動態(tài)模擬分析表明，馬鈴薯葉片、莖稈氮素累積吸收量均呈單峰曲線變化（圖1），峰值出現(xiàn)在出苗后43 d（塊莖形成期）左右，N1~N5各處理葉片、莖稈氮素累積吸收量峰值分別變化在519.2~757.9 mg/株和259.3~350.7 mg/株之間。塊莖、全株氮素累積吸收量隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)均呈S型曲線變化（圖1），塊莖形成初期以前，氮素積累量增長緩慢，在塊莖形成、塊莖膨大及淀粉積累過程中，塊莖氮素積累吸收量逐漸提高，至成熟收獲期達(dá)最高值，而全株氮素積累吸收量至出苗后57 d（塊莖膨大后期）以后增長減緩，逐步至收獲期達(dá)到最高值。收獲期全株氮素最大累積吸收量從N1至N5依次為：1 209.09 mg/株、1 377.68 mg/株、1 620.04 mg/株、1 813.56 mg/株、1 886.58 mg/株。全株氮素最快累積吸收速率出現(xiàn)時間隨施氮量的增大而延后，N1至N5處理依次出現(xiàn)在出苗后的21 d、22 d、26 d、27 d、27 d。施氮促進(jìn)了最快累積吸收速率的提高，N1至N5處理最快累積吸收速率依次為32.19 mg/株/d、46.06 mg/株/d、37.64 mg/株/d、34.49 mg/株/d、49.48 mg/株/d。塊莖氮素積累吸收量最大值依次為914.4~1468.9 mg/株之間。

圖1 不同施氮處理下的馬鈴薯各器官氮素累積吸收量動態(tài)Figure 1 Effect of different nitrogen treatments on potato nitrogen uptake in various organs

2.2.2 不同施氮處理對馬鈴薯各器官氮素累積吸收量的影響

除苗期（未追施氮肥）外，馬鈴薯各器官及全株各時期氮素累積吸收量均隨施氮量的增加而逐漸提高，施氮對不同器官的氮素積累吸收量的影響效果不同。不同處理葉片氮素累積吸收量從出苗后28 d（塊莖形成期，追氮后5 d）至出苗后72 d（淀粉積累初期，追氮后49 d）之間差異最大，以后差異有所縮小，出苗后43 d時N5、N4、N3、N2各處理比N1處理氮素積累量分別提高46.0%、35.8%、30.1%、24.1%，而至收獲期差異分別降為34.0%、23.3%、17.7%、14.3%。各施氮處理與對照莖稈氮素積累量差異從出苗28 d后逐漸增大，至出苗后43 d差異達(dá)最大，以后差異較為穩(wěn)定，直至成熟收獲期N5、N4、N3、N2各處理氮素積累量仍比N1處理分別提高67.3%、58.2%、40.4%、22.3%。不同施氮處理塊莖、全株氮素累積吸收量與對照的差異隨生育進(jìn)程推進(jìn)而逐漸增大，至成熟收獲期差異最大，N5、N4、N3、N2各處理塊莖氮素積累量分別比N1處理提高60.6%、52.4%、40.1%、17.2%，全株氮素積累量分別提高56.2%、47.4%、35.9%、17.1%（圖1）。

2.3 不同施氮處理對馬鈴薯氮素利用效率（NUE）的影響

馬鈴薯的氮肥吸收利用率（RE）、氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AE）、氮肥生理利用率（PE）和氮肥偏生產(chǎn)力（PFP）均隨著施氮量的增加而呈逐漸降低趨勢，從N2到N5處理，RE、AE、PE、PEP分別降低8.15個百分點、32.50、164.20、480.85 kg/kg。Turkey多重比較表明，N2處理與N4、N5處理的RE、AE差異顯著，與N3處理差異不顯著。N3處理的RE、AE與N4處理差異不顯著，與N5處理差異顯著。各處理間PFP差異均顯著，PE除N3和N4處理差異不顯著外，其他各處理間差異也均達(dá)0.05水平顯著（表2）。這些說明隨著施氮量的增加，施氮的吸收利用率、農(nóng)學(xué)利用率、生理利用率和偏生產(chǎn)力均降低，施肥越多，效率越低。

表2 不同施氮量下的馬鈴薯氮素利用率Table 2 Effect of different nitrogen treatments on potato nitrogen use efficiency

2.4 不同施氮處理對馬鈴薯產(chǎn)量、1 000 kg產(chǎn)量吸氮量、氮素消耗系數(shù)和生產(chǎn)效率的影響

馬鈴薯塊莖產(chǎn)量隨著施氮量的增加呈先增后降趨勢，以N4處理塊莖產(chǎn)量最高，達(dá)43 137 kg/ hm2，N2、N3、N4、N5處理分別比不施氮處理N1增產(chǎn)8.8%、13.9%、17.4%、11.5%，但差異未達(dá)到顯著水平。1 000 kg產(chǎn)量氮素吸收量、氮素消耗系數(shù)均隨著施氮量的增加而有所增大，而氮素的生產(chǎn)效率卻隨施氮量的增加而降低。從N1到N5處理，1 000 kg塊莖產(chǎn)量氮素吸收量從4.79 kg提高到5.74 kg，增長了0.95 kg，漲幅達(dá)19.8%，消耗系數(shù)從0.00226提高到0.00279，提高了23.4%，氮素養(yǎng)分生產(chǎn)效率從208.64降低到174.34，降低了16.4%（表3）。

表3 不同氮水平下的馬鈴薯1 000 kg產(chǎn)量吸氮量Table 3 Effect of different nitrogen treatments on potato N absorption for production of 1 000 kg tubers

表4 施氮量、氮素吸收量、吸收利用率與產(chǎn)量的相關(guān)性Table 4 Correlations between nitrogen application rate,nitrogen uptake,nitrogen use efficiency and production

2.5產(chǎn)量與施氮量、氮素吸收量、吸收利用率的相關(guān)性分析

將5種氮素處理單位面積施氮量、成熟期氮素吸收量、氮素吸收利用率與塊莖產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與氮素累積吸收量、吸收利用率之間存在顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.840和0.868，產(chǎn)量與施氮量間相關(guān)程度不顯著；氮素吸收量與施氮量存在極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.989；氮素吸收利用率與施氮量、氮素吸收量相關(guān)不顯著（表4）。

3 討論

馬鈴薯各器官各生育時期氮素含量均隨施氮量的增加而提高，這與高炳德[7]普通露地模式下研究結(jié)果一致。各器官氮素含量均隨生育進(jìn)程推進(jìn)而降低，葉片、全株在塊莖形成期氮素含量下降較快，以后下降較為平緩；莖和塊莖氮素含量在各時期下降均較為平緩。追氮肥后20 d左右，對葉片及全株氮素含量影響最為顯著。

馬鈴薯各生育時期各器官氮素累積吸收量均隨施氮量的增加而增加。塊莖、全株氮素累積吸收量隨生育進(jìn)程的推進(jìn)呈S型曲線變化，以收獲期累積量為最高，與張寶林等[8]普通露地模式下全株氮素累積吸收量成熟期呈下降趨勢不同。其原因可能與膜下滴灌模式下馬鈴薯相對生長較普通栽培模式為好，葉片衰老脫落較晚有關(guān)。葉片、莖稈氮素累積量隨生育進(jìn)程呈單峰曲線變化，以出苗后40 d左右累積量最高，以后隨塊莖的膨大生長，葉片、莖稈中氮素累積量逐漸向塊莖轉(zhuǎn)移而減少。塊莖及全株氮素最快累積吸收速率出現(xiàn)的時間隨施氮量的增加而延后。

作物施肥的利用效率高低可有效地反映施肥的經(jīng)濟(jì)性能，可用不同的效率指標(biāo)所反映。氮肥偏生產(chǎn)力（PFP），指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，在一定程度上反映了生產(chǎn)一定產(chǎn)品需要付出的化肥代價，對施肥的宏觀決策有一定指導(dǎo)意義。氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AE），指單位施氮量所增加的作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，是評價氮肥增產(chǎn)效應(yīng)較為準(zhǔn)確的指標(biāo)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最關(guān)心的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。氮肥生理利用率（PE），是作物地上部每吸收單位肥料中的氮所獲得的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增加量，它說明的是植物體內(nèi)氮素的利用效率。氮肥吸收利用率（RE），指單位投入的肥料氮所獲得的作物氮積累量的增加量，能很好地反映作物對化肥養(yǎng)分的吸收狀況[9]。1 000 kg塊莖產(chǎn)量氮素吸收量是指每生產(chǎn)1 000 kg塊莖（鮮）所吸收的氮素養(yǎng)分?jǐn)?shù)量。氮素消耗系數(shù)是評價作物消耗地力的指標(biāo)，是指每生產(chǎn)100個重量單位的干物質(zhì)所消耗氮營養(yǎng)元素的重量單位數(shù)量。氮素生產(chǎn)效率是指每1 kg的氮素養(yǎng)分能生產(chǎn)馬鈴薯塊莖的千克數(shù)。

馬鈴薯氮素吸收利用率（RE）、農(nóng)學(xué)利用率（AE）、生理利用率（PE）和偏生產(chǎn)力（PEP）均隨施氮量的增加而逐漸降低，施氮越多，其利用效率越低。N5處理的1 000 kg產(chǎn)量氮素吸收量最高，消耗系數(shù)最大，生產(chǎn)效率最低。

不同施氮水平下，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與氮素吸收量、吸收利用率存在顯著正相關(guān)，這與陳瑞英[10]的研究結(jié)果一致。氮素吸收量與施氮量之間存在極顯著的正相關(guān)，而產(chǎn)量與施氮量相關(guān)不顯著。

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Effects of N Additional Fertilization on Nitrogen Absorption and Accumulation and Use Efficiency of Potato Under Mulched Drip Irrigation

LIANG Xiao,ZHANG Sheng＊,MENG Meilian＊,YUE Hongli,LIU Wenlu
(Collage of Agriculture,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019,China)

Nitrogen absorption,accumulation and utilization efficiency were studied of potato cv.Zihuabai for various treatments of N additional fertilization under mulched drip irrigation conditions.With the application rate of nitrogen increasing, potato nitrogen absorption and accumulation increased,while nitrogen use efficiency and production efficiency decreased. When the application rate of nitrogen was at 270.0 kg/ha,the potato nitrogen content and cumulative absorption reached maximum;when the application rate of nitrogen was at 67.5 kg/ha,the nitrogen use efficiency was the highest;and when the application rate ofnitrogen was at202.5 kg/ha,the production was the highest.Potato production was significantly and positively correlated to N uptake and N use efficiency,but not to N application rate.N uptake was highly significantly and positively correlated to Napplicationrate.

potato;mulching;drip irrigation;nitrogen use efficiency

S532；S275

B

1672－3635（2013）01-0042-06

2012-03-21

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)（馬鈴薯）技術(shù)體系建設(shè)專項資金資助（nycytx-15）。

梁瀟（1986-），女，碩士，主要從事馬鈴薯栽培營養(yǎng)生理研究。

張勝，教授，主要從事馬鈴薯栽培及栽培營養(yǎng)生理研究，E-mail:nmndzs@126.com；蒙美蓮，教授，主要從事作物栽培學(xué)教學(xué)和馬鈴薯栽培生理研究，E-mail:mmeilian@126.com。