M-DRIS在馬鈴薯幼苗N、P、K養(yǎng)分平衡診斷中的應(yīng)用

官利蘭，呂東平，羅宏愿，袁嘉銘，張新明

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州510642)

馬鈴薯Solanum tuberosum L.又名洋芋和土豆，廣泛種植于世界157 個國家和地區(qū)，種植面積達(dá)1 900 多萬hm2，僅次于小麥、水稻和玉米，居第4 位.我國馬鈴薯種植面積達(dá)470 多萬hm2，是世界第一大馬鈴薯生產(chǎn)國［1-3］.

國內(nèi)外有關(guān)修正診斷施肥綜合法(Modified diagnosis and recommendation integrated system，MDRIS)的研究主要集中在果樹和大豆上［4-8］，鮮見在馬鈴薯上的應(yīng)用報道.近年來有關(guān)馬鈴薯N 元素營養(yǎng)的研究主要集中在馬鈴薯對N 元素營養(yǎng)的吸收分配和N 肥對馬鈴薯生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)影響等方面［9］.本研究旨在通過應(yīng)用M-DRIS 來探討缺N 脅迫下馬鈴薯幼苗各部位中養(yǎng)分的相對平衡狀況，以期為相關(guān)研究提供參考，為馬鈴薯平衡配方施肥提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用盆為高440 mm、上口直徑為500 mm、下端直徑為320 mm 的塑料盆.沙培材料為一般河沙.完全營養(yǎng)液采用華南農(nóng)業(yè)大學(xué)番茄配方，營養(yǎng)液用去離子水和分析純化學(xué)試劑配制，分析純化學(xué)試劑包括Ca(NO3)2·4H2O、KNO3、KH2PO4、KCl、CaCl2、NH4H2PO4、NH4NO3、MgSO4·7H2O、EDTA-二鈉鹽、FeSO4·7H2O、H3BO3、ZnSO4·5H2O、CuSO4·5H2O、MnCl2·4H2O、H2MoO4·H2O、HCl 及NaOH.供試馬鈴薯品種是費烏瑞它合格脫毒種薯.

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2011年11月—2012年3月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)日光溫室內(nèi)進(jìn)行，采用沙培盆栽試驗.試驗設(shè)有完全營養(yǎng)液和缺N 2 個處理，每個處理重復(fù)3 次.控制基質(zhì)中沒有水層的出現(xiàn)而基質(zhì)的含水量達(dá)到其飽和持水量的70%～80%.種植后從第10 天開始每3 d 澆1 次營養(yǎng)液，每次300 mL.根據(jù)實際情況防蟲防病.

1.3 測定項目與方法

植株礦質(zhì)養(yǎng)分的分析:取植株樣品，經(jīng)洗滌、烘干、碾碎，進(jìn)行礦質(zhì)元素測定.N、P、K 含量測定:樣品經(jīng)過H2SO4-H2O2消化后，N 用奈氏比色法測定，P用鉬銻抗比色法測定，K 用火焰光度法測定［10］.馬鈴薯出苗后，每隔10 d 測定莖粗(莖的直徑)和株高.莖粗用游標(biāo)卡尺測定地上莖最粗的部位，重復(fù)3 次.用刻度尺測定株高，從沙面至生長點，重復(fù)3 次.

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Hallmark 等［11］的M-DRIS 法，計算冬作馬鈴薯體內(nèi)礦質(zhì)養(yǎng)分的平衡狀況，公式如下:

式中，Xi表示養(yǎng)分，i 代表指數(shù)，n 代表在計算Xi時養(yǎng)分元素數(shù)目;A、B…N 表示營養(yǎng)元素的質(zhì)量濃度;m干表示營養(yǎng)元素的干物質(zhì)量;F(X/A)…，F(xiàn)(X/N)代表由公式Fi=(S/M-1)100/SEln 計算的與養(yǎng)分X 有關(guān)的比值函數(shù)值(Fv)，式中，S 代表實際測定的樣品中任何2 個養(yǎng)分質(zhì)量濃度之比，M 代表完全營養(yǎng)液處理中任何2 個養(yǎng)分質(zhì)量濃度比的參比值，SEln 代表對數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫中某一比值的標(biāo)準(zhǔn)差．通過養(yǎng)分指數(shù)的正負(fù)來判定養(yǎng)分的豐缺狀況和最大限制養(yǎng)分以及需要補(bǔ)充養(yǎng)分的次序.養(yǎng)分指數(shù)越接近0，說明該養(yǎng)分相對越適宜;大于0，說明該養(yǎng)分相對充足或過剩;小于0，說明該養(yǎng)分相對不足或缺乏.

養(yǎng)分非平衡指數(shù)(Nutrient imbalance index，NII)=［12］.IN、IP和IK分別表示養(yǎng)分N、P、K 的非平衡指數(shù).養(yǎng)分非平衡指數(shù)越大說明養(yǎng)分越不平衡.

采用DPS 8.01 統(tǒng)計軟件［13］和Excel 對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計分析.

2 結(jié)果與分析

2．1 N 缺乏對馬鈴薯生長指標(biāo)的影響

缺N 對馬鈴薯幼苗莖粗的影響如圖1 所示.圖1表明，缺N 處理中馬鈴薯的莖粗比完全營養(yǎng)液對照的細(xì)，但差異不顯著(P＞0.05).試驗結(jié)束時，完全營養(yǎng)液處理中馬鈴薯植株平均株高為24.6 cm，缺N 處理中馬鈴薯植株平均株高為12.1 cm，兩者達(dá)到顯著差異(P＜0.05).說明缺N 會抑制馬鈴薯的生長發(fā)育.

圖1 N 缺乏對馬鈴薯幼苗莖粗的影響Fig.1 Effects of N deficiency on stem diameter of potato seedling

2．2 N 缺乏對馬鈴薯各部位大量元素養(yǎng)分的影響

對缺N 處理和完全營養(yǎng)液處理馬鈴薯各采樣部位中N、P、K 的含量進(jìn)行Duncan's 法檢驗，結(jié)果如表1 所示.缺N 處理中N 含量有所下降，而P、K 含量增加.在0.05 的顯著水平下，各采樣部位中N 含量均無顯著差異.除地下部外，其他采樣部位中P 含量的差異都達(dá)到0.05 的顯著水平.葉中K 含量的差異達(dá)到0.05 的顯著水平，其他采樣部位中均未達(dá)到0.05的顯著差異.缺N 處理葉柄中N 含量增加，而P、K含量減少了.地上莖中N、P、K 的含量變化與葉柄相似.

由表1 可見，完全營養(yǎng)液處理中各部位N 的含量:葉片＞葉＞葉柄＞塊莖＞地下部＞地上莖;P 的含量:葉片＞塊莖＞葉＞地下部＞葉柄=地上莖;K的含量:葉柄＞地上莖＞葉＞葉片＞塊莖＞地下部.缺N 處理中各部位N 的含量:葉片＞葉＞塊莖＞地下部＞葉柄＞地上莖;P的含量:地上莖＞葉柄＞葉＞葉片＞塊莖＞地下部;K 的含量:葉柄＞葉＞地上莖＞塊莖＞葉片＞地下部.完全營養(yǎng)液處理和缺N 處理馬鈴薯各部位間N、K 含量的差異趨勢相同，而P 的含量差異較大.

表1 馬鈴薯幼苗各部位中大量元素養(yǎng)分含量的比較1)Tab．1 Comparison of microelements nutrient content in different parts of potato seedling w/%

2．3 M-DRIS 的診斷結(jié)果

根據(jù)對照處理(完全營養(yǎng)液)的主要礦質(zhì)養(yǎng)分含量，利用公式(1)計算了葉片、葉柄、葉、地上莖、地下部和塊莖中N、P、K 的養(yǎng)分指數(shù)(IN、IP、IK).表2 是利用M-DRIS 對試驗馬鈴薯營養(yǎng)豐缺狀況的診斷結(jié)果.除了地下部和葉柄外，其他采樣部位中N 的養(yǎng)分指數(shù)均比范圍值下限低，處于缺乏狀態(tài).P 指數(shù)偏高，說明P 相對于N、K 偏高，特別是葉和地上莖中的P.葉柄、葉和地上莖中的K 稍相對偏高，葉片、地下部、塊莖中K 相對適宜.

不同部位NII:地上莖(925.9)＞葉(243.8)＞塊莖(94.6)＞葉片(89.2)＞葉柄(69.1)＞地下部(15.6)，地上莖中養(yǎng)分最不平衡，地下部較適宜.說明養(yǎng)分在植株內(nèi)的分布也是不均勻的.M-DRIS 受到采樣部位的影響.就N、P、K 3 種元素而言，P 養(yǎng)分指數(shù)偏離適宜范圍值最遠(yuǎn)，K 次之.K 指數(shù)除葉片外都為正值.N 除地下部和葉柄外，都低于適宜范圍值，相對缺乏.

表2 利用M-DRIS 診斷缺N 處理馬鈴薯幼苗營養(yǎng)狀況的結(jié)果1)Tab．2 Results of potato seedling nutritional status of N deficiency treatment by M-DRIS

3 討論與結(jié)論

缺N 處理中，葉中養(yǎng)分較葉片和葉柄更為不平衡，說明葉較葉片和葉柄能更明顯地反映養(yǎng)分的豐缺情況.本研究中氮脅迫導(dǎo)致馬鈴薯養(yǎng)分的不平衡吸收，影響植株的生長，與吳開賢等［14］和焦峰等［15］的研究結(jié)果相似.

通過M-DRIS 可以以數(shù)字的形式表征養(yǎng)分的平衡狀況，簡潔直觀.本研究利用M-DRIS，診斷得出馬鈴薯幼苗中N 除地下部外都缺乏，而缺N 引起P、K的過量吸收.缺N 處理馬鈴薯幼苗的需肥順序是:N＞K＞P.這一結(jié)果與張寶林等［16］和張西露等［17］的研究結(jié)果相似.不同的采樣部位，養(yǎng)分指數(shù)有所差異，這是需要進(jìn)一步深入研究的.有研究［18］表明在苗期馬鈴薯植株體內(nèi)N 元素積累緩慢，葉片中的分配率最高，塊莖形成后，N 元素在塊莖中的分配率呈上升趨勢，故關(guān)于采樣時期的影響也是值得進(jìn)一步研究的.在沙培中，馬鈴薯營養(yǎng)狀況通過M-DRIS 能較好地反映，而在田間受到更多因素的影響，M-DRIS是否需要根據(jù)實際進(jìn)行調(diào)整，有待研究.

［1］陳楊，樊明壽，康文欽，等.內(nèi)蒙古陰山丘陵地區(qū)馬鈴薯施肥現(xiàn)狀與評價［J］.中國土壤與肥料，2012(2):104-108.

［2］谷茂，豐秀珍.馬鈴薯栽培種的起源與進(jìn)化［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2000，9(1):114-117.

［3］王永鋒，欒雨時.馬鈴薯轉(zhuǎn)基因研究進(jìn)展［J］.中國馬鈴薯，2004，18(4):227-231.

［4］陳伊犁，屈冬玉.馬鈴薯產(chǎn)業(yè)與水資源高效利用［M］.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社，2012:3-10.

［5］姜遠(yuǎn)茂，顧曼如，彭福田.DRIS、M-DRIS 和DOP 法在果樹上的應(yīng)用［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1995，26(4):531-534.

［6］HALLMARK W B，SHUMAN L M，WILSON D O，et al.Preliminary M-DRIS norms for soybean seeds［J］.Commun Soil Sci Plant Anal，1992，23(17/20):2399-2413.

［7］HALLMARK W B，BEVERLY R B，MORRIS JR H F，et al.Modification of the M-DRIS for soybean［J］.Commun Soil Sci Plant Anal，1994，25(7/8):1085-1101.

［8］謝世恭，謝永紅，曾亞妮，等.充足范圍法和修正診斷施肥綜合法在荔枝營養(yǎng)診斷中的比較［J］.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，27(3):12-15.

［9］韋冬萍，韋劍鋒，熊建文，等.馬鈴薯氮素營養(yǎng)研究進(jìn)展［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，38(22):56-61.

［10］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2000:257-282.

［11］HALLMARKW B，BEVERLY R B，MORRISH E，et al.Continued modification of the M-DRIS for soybean［J］.Commun Soil Sci Plant Anal，1990，21(13/16):1313-1328.

［12］謝世恭，謝永紅，曾亞妮，等.診斷施肥綜合法在果樹營養(yǎng)診斷上的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.福建果樹，2005，132(1):35-37.

［13］唐啟義，馮明光.DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件［M］.北京:科學(xué)出版社，2007.

［14］吳開賢，安瞳昕，范志偉，等.玉米與馬鈴薯的間作優(yōu)勢和種間關(guān)系對氮投入的響應(yīng)［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2012，18(4):1006-1012.

［15］焦峰，王鵬，翟瑞常.氮肥形態(tài)對馬鈴薯氮素積累與分配的影響［J］.中國土壤與肥料，2012(2):39-44.

［16］張寶林，高聚林，劉克禮，等.馬鈴薯氮素的吸收、積累和分配規(guī)律［J］.中國馬鈴薯，2003，17(4):193-198.

［17］張西露，湯小明，劉明月，等.NPK 對馬鈴薯生長發(fā)育，產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及營養(yǎng)動態(tài)［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(18):9466-9469.

［18］張西露，劉明月，伍壯生，等.馬鈴薯對氮、磷、鉀的吸收及分配規(guī)律研究進(jìn)展［J］.中國馬鈴薯，2010，24(4):237-241.