氮、磷、鉀施用水平對馬鈴薯脫毒苗植株性狀、產(chǎn)量性狀、干物質(zhì)含量和經(jīng)濟系數(shù)的影響

李勇，呂文河，呂典秋，胡林雙，曲麗，宿飛飛，劉尚武，王紹鵬，劉震宇，楊煥春，杜英秋

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物脫毒苗木研究所，黑龍江省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150086；3.農(nóng)業(yè)部質(zhì)量安全研究所，哈爾濱 150086）

氮、磷、鉀施用水平對馬鈴薯脫毒苗植株性狀、產(chǎn)量性狀、干物質(zhì)含量和經(jīng)濟系數(shù)的影響

李勇1，2，呂文河1，呂典秋2，胡林雙2，曲麗1，宿飛飛2，劉尚武2，王紹鵬2，劉震宇2，楊煥春3，杜英秋3

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物脫毒苗木研究所，黑龍江省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150086；3.農(nóng)業(yè)部質(zhì)量安全研究所，哈爾濱 150086）

利用早熟品種荷蘭15號的脫毒試管苗為試驗材料，在溫室扦插種植生產(chǎn)原原種。采用三因素四水平正交設(shè)計，設(shè)氮、磷、鉀三種施肥因素，每個因素均設(shè)4個施肥水平，分析氮磷鉀施用水平對馬鈴薯脫毒苗的植株性狀（株高、莖粗和葉面積）、產(chǎn)量性狀（商品薯產(chǎn)量和總產(chǎn)量）、塊莖干物質(zhì)含量和經(jīng)濟系數(shù)的影響。結(jié)果表明，N對脫毒苗的株高有顯著影響，K2O對脫毒苗的莖粗有顯著影響，N和K2O對脫毒苗的葉面積有顯著影響；N施用量在240 kg·hm-2，P2O5施用量在165 kg·hm-2，K2O施用量在150～270 kg·hm-2時，原原種產(chǎn)量較高、干物質(zhì)含量較高且經(jīng)濟系數(shù)比較合理。

氮；磷；鉀；馬鈴薯；植株性狀；產(chǎn)量性狀；干物質(zhì)含量；經(jīng)濟系數(shù)

馬鈴薯是繼水稻、小麥、玉米之后世界第四大糧食作物。馬鈴薯適宜鮮食、炸薯條、炸薯片、生產(chǎn)淀粉、釀造酒精、制作動物飼料等，用途廣泛[1]。

馬鈴薯是一種重要的經(jīng)濟作物之一。中國馬鈴薯種植面積占全球播種總面積的25%，占亞洲的60%以上，是世界上馬鈴薯栽培面積最大的國家[2]。但中國馬鈴薯單產(chǎn)水平及品質(zhì)遠不及歐美等發(fā)達國家，其主要原因是合格種薯數(shù)量匱乏，生產(chǎn)應(yīng)用的種薯大多為商品薯。制約脫毒種薯數(shù)量的根源是脫毒原原種數(shù)量不足。

長期以來，馬鈴薯原原種生產(chǎn)僅靠經(jīng)驗方式施肥，施肥量不均衡，各種礦質(zhì)營養(yǎng)比例失調(diào)，導(dǎo)致馬鈴薯原原種的單產(chǎn)水平不理想，造成土地、資源和人工浪費。近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞馬鈴薯商品薯氮磷鉀的吸收規(guī)律和施肥技術(shù)開展大量研究[3-4]，但針對馬鈴薯原原種生產(chǎn)的科學(xué)施肥問題研究較少。本試驗將針對原原種生產(chǎn)適宜氮磷鉀施用水平開展研究，旨在為黑龍江省乃至全國馬鈴薯原原種的高產(chǎn)施肥提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和地點

選用早熟品種荷蘭15號的脫毒試管苗為試驗材料，由黑龍江省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心提供。試驗安排在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院內(nèi)的智能溫室中。

1.2 試驗設(shè)計和方法

本試驗采用正交設(shè)計，選用L16（45）的正交表，設(shè)置3因素4水平，共16個處理，3次重復(fù)，其中氮、磷、鉀肥3個施肥因素各設(shè)4個水平（見表1）。

表1 L16（45）的正交表Table 1 L16（45）orthogonal table

表2 氮磷鉀各水平總量設(shè)計Table 2 Design of NPK total levels（kg·hm-2）

1.3 栽培管理

2011年2月1日，苗床小區(qū)基質(zhì)為草炭+珍珠巖+爐灰，其比例為4∶2∶1，基質(zhì)重量為40 kg·m-2。2月2日，對苗床基質(zhì)進行滅菌防蟲處理。2月15日，煉苗。2月20日，苗床澆底水。2月21日扦插種植脫毒苗，扦插密度為5 cm×5 cm。3月27日，在成苗期，對各小區(qū)進行第2次覆土，覆土基質(zhì)為“草炭+珍珠巖+爐灰，其比例為4∶2∶1，基質(zhì)重量為10 kg·m-2；4月1日，在發(fā)棵期，覆2 cm厚度的珍珠巖。

選用（NH4）2SO4、NH4H2PO4、K2SO4三種分析純肥料配置氮磷鉀肥。各小區(qū)氮磷鉀肥均采用分期施肥的方式，栽苗后進行第1次施肥，以后每隔7 d施1次，共6次，其中后4次的施肥量是前2次的2倍，每個小區(qū)的施肥總量按表2設(shè)計進行。

生育期間防治病蟲草害，保證植株健康生長。4月15日，測定各小區(qū)株高、莖粗和葉面積。6月21日，按小區(qū)單獨收獲。分別測定各小區(qū)商品薯產(chǎn)量和總產(chǎn)。每個小區(qū)選取5個中等偏大的塊莖烘干后測定塊莖干物質(zhì)含量。采集植株殘體并烘干測定小區(qū)植株的干重，計算經(jīng)濟系數(shù)。

1.4 調(diào)查和測定項目

株高：指從莖基部到主莖最高生長點的距離（cm）。

莖粗：指主莖基部的直徑長度（mm）。

葉面積：指隨機抽取的10個植株倒四葉的平均值（cm2），通過葉面積儀測定。

商品薯產(chǎn)量（g·m-2）：指單位面積上收獲的所有大于2 g的原原種重量。

總產(chǎn)（g·m-2）：指單位面積上收獲的所有原原種的重量。

干物質(zhì)含量：采用烘干前后稱重法測定。

經(jīng)濟系數(shù)：塊莖的干重（g）/（植株干重（g）+塊莖干重（g））

基質(zhì)礦質(zhì)營養(yǎng)的測定：根據(jù)國家標準方法，全氮測定參照NY/T 53-1987；全磷測定參照NY/T 88-1988；全鉀測定參照NY/T 87-1988；速效磷測定參照NY/T 1121.7-2006；速效鉀測定參照NY/T 889-2004；有機質(zhì)測定參照NY/T 1121.6-2006；pH測定參照NY/T 1377-2007進行測定，速效氮測定參照堿解擴散法[4]；其營養(yǎng)含量全氮為0.35%，全磷為0.396%，全鉀為2.009%，速效氮為437.5 mg·kg-1，速效磷為292.5 mg·kg-1，速效磷為192.5 mg·kg-1，速效鉀358 mg·kg-1，pH 5.67，有機質(zhì)為12.15%。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

利用DPS 3.1.0.1軟件進行統(tǒng)計分析[5]，利用Excel 2003軟件計算和作圖，利用新復(fù)極差最小顯著性測驗法對各性狀的參數(shù)進行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯脫毒苗植株性狀的影響

N施用量對馬鈴薯脫毒苗的株高存在顯著影響。其中，N施用量在150～195 kg·hm-2時，隨施氮量增加，株高顯著增加；而N氮施用量在195～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，株高變化不大。P2O5施用量135～225 kg·hm-2時，隨施磷量增加，株高變化未達到差異顯著水平。K2O施用量90～270 kg·hm-2時，隨施鉀量增加，株高變化未達到差異顯著水平（見圖1）。

圖1 馬鈴薯脫毒苗在不同氮磷鉀施用水平下其株高的變化Fig.1 Change of plant height of virus-free potato in different NPK application level

N施用量150～285 kg·hm-2時，隨施氮量的增加，脫毒苗莖粗的變化未達到差異顯著水平。P2O5的施用量為135～225 kg·hm-2時，隨施磷量增加，莖粗變化不大。K2O施用量為90～210 kg·hm-2時，隨施鉀量增加，莖粗顯著增大；K2O施用量為210～270 kg·hm-2時，隨施鉀量的增加，莖粗變化不大（見圖2）。

圖2 馬鈴薯脫毒苗在不同氮磷鉀施用水平下其莖粗的變化Fig.2 Change of stem diameter of virus-free potato in different NPK application levels

N施用量為150～195 kg·hm-2時，隨施氮量增加，葉面積顯著增大；N施用量為195～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，葉面積的變化不大。P2O5施用量為135～225 kg·hm-2時，葉面積的變化不大（見圖3）。

圖3 馬鈴薯脫毒苗在不同氮磷鉀施用水平下其植株葉面積的變化Fig.3 Change of plant leaf area of virus-free potato in different NPK application levels

2.2 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯原原種產(chǎn)量性狀的影響

2.2.1 氮磷鉀的施用水平對原原種商品薯產(chǎn)量的影響

N施用量在150～195 kg·hm-2時，隨施氮量增加，商品薯產(chǎn)量顯著增加；N施用量為195～240 kg·hm-2時，隨施氮量增加，商品薯產(chǎn)量變化不大；N施用量在240～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，商品薯產(chǎn)量顯著降低；N施用量在240 kg·hm-2時，商品薯產(chǎn)量最高，為32 170 kg·hm-2。P2O5的施用量在135～225 kg·hm-2時，商品薯產(chǎn)量變化不大。K2O施用量90～150 kg·hm-2時，隨施鉀量增加，商品薯產(chǎn)量顯著增加；K2O施用量為150～270 kg·hm-2時，隨施鉀量增加，商品薯產(chǎn)量變化不大（見圖4）。

圖4 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯原原種商品薯產(chǎn)量的影響Fig.4 Influence of NPK application levels on marketable minituber production

2.2.2 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯原原種總產(chǎn)的影響

N施用量150～195 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種總產(chǎn)顯著增加；N施用量195～240 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種總產(chǎn)變化不大；N施用量240～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種總產(chǎn)顯著降低；N施用量240 kg·hm-2時，總產(chǎn)達到最高，達到34 020 kg·hm-2；N施用量控制195～240 kg·hm-2時，可獲得較高的總產(chǎn)。P2O5施用量135～225 kg·hm-2時，原原種總產(chǎn)變化不大；P2O5施用量165 kg·hm-2時，原原種總產(chǎn)最高；P2O5施用量控制135～165 kg·hm-2，可獲得較高總產(chǎn)。K2O施用量90～150 kg·hm-2時，隨K2O施用量增加，原原種總產(chǎn)顯著增加；K2O施用量150～270 kg·hm-2時，隨K2O施用量增加，原原種總產(chǎn)變化不大；K2O施用量控制150～270 kg·hm-2時，可獲得較高總產(chǎn)（見圖5）。

圖5 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯原原種總產(chǎn)的影響Fig.5 Influence of NPK application levels on total minituber production

2.3 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯原原種塊莖的干物含量的影響

N施用量150～240 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種塊莖的干物含量顯著增加；N施用量在240～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種塊莖干物含量變化不大；N施用量240 kg·hm-2時，原原種塊莖干物質(zhì)含量最高，達21.67%；N施用量控制在195～240 kg·hm-2時，可獲得較高干物質(zhì)含量。P2O5施用量135～225 kg·hm-2時，原原種塊莖干物質(zhì)含量變化不大。K2O施用量90～270 kg·hm-2時，原原種塊莖的干物質(zhì)變化不大（見圖6）。

圖6 馬鈴薯原原種在不同氮磷鉀施用水平下塊莖干物質(zhì)含量的變化Fig.6 Change of dry matter content of minituber in different NPK application levels

2.4 氮磷鉀的施用水平對馬鈴薯脫毒苗經(jīng)濟系數(shù)的影響

N施用量在150～240 kg·hm-2時，隨施氮量增加，經(jīng)濟系數(shù)變化不大；N肥施用量在240～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，經(jīng)濟系數(shù)顯著變??；N施用量195 kg·hm-2時，經(jīng)濟系數(shù)最大，達到0.812；N施用量控制150～240 kg·hm-2時，脫毒苗的經(jīng)濟系數(shù)比較高。P2O5施用量135～225 kg·hm-2時，隨P2O5施用量增加，經(jīng)濟系數(shù)表現(xiàn)不一致；P2O5施用量165 kg·hm-2時，經(jīng)濟系數(shù)最高，為0.807。K2O施用量90～270 kg·hm-2時，隨K2O施用量增加，經(jīng)濟系數(shù)表現(xiàn)不一致；K2O施用量150 kg·hm-2時，經(jīng)濟系數(shù)最大（見圖7）。

圖7 馬鈴薯脫毒苗在不同氮磷鉀施用水平下其經(jīng)濟系數(shù)的變化Fig.7 Change of economic coefficient of potato plantlets in vitro transplanted in greenhouse under different NPK application levels

3 討論

3.1 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯脫毒苗植株性狀的影響

馬鈴薯脫毒苗重要形態(tài)指標有葉面積、莖粗和株高。如果葉面積越大，葉片形成光合產(chǎn)物就越多；如果莖越粗，莖疏導(dǎo)組織越發(fā)達，對蔗糖轉(zhuǎn)運速度就越快；株高越高，從葉片經(jīng)莖通往地下塊莖運輸蔗糖速度就越慢，塊莖產(chǎn)量越低。本試驗結(jié)果顯示，氮和鉀對馬鈴薯脫毒苗葉面積均有顯著影響，鉀對脫毒苗的莖粗有顯著影響，氮對脫毒苗的株高有顯著影響，而磷對葉面積、莖粗和株高影響不明顯。本研究表明，氮磷鉀肥的合理搭配能夠通過合理協(xié)調(diào)馬鈴薯脫毒苗的葉面積、莖粗和株高三者間相互促進和抑制關(guān)系，顯著提高馬鈴薯原原種產(chǎn)量。

3.2 氮磷鉀施用水平對馬鈴薯原原種產(chǎn)量的影響

氮對馬鈴薯產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)在：影響馬鈴薯的葉面積，使同化面積增大；氮可延長葉片的功能期[6]。施氮少時，由于營養(yǎng)不足造成葉片小而表現(xiàn)早衰，生產(chǎn)同化產(chǎn)物的量少，降低塊莖產(chǎn)量。施氮多時，植株生育后期仍保持綠色，延遲結(jié)薯，影響同化產(chǎn)物向塊莖中積累，降低產(chǎn)量[7-8]。本研究表明，N施用量150～195 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種總產(chǎn)顯著增加；N施用量195～240 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種總產(chǎn)變化不大；N施用量240～285 kg·hm-2時，隨施氮量增加，原原種總產(chǎn)顯著降低；驗證氮素對馬鈴薯產(chǎn)量影響的一般規(guī)律；首次得出馬鈴薯脫毒苗生產(chǎn)原原種最佳氮水平。

磷對馬鈴薯產(chǎn)量的作用因土壤而異，對于高肥力土壤，施磷對產(chǎn)量無顯著影響；對于中等肥力土壤，施磷對有極顯著增產(chǎn)作用。一般情況下，每生產(chǎn)1 t塊莖需要從土壤中吸收P2O53.65～4.07 kg[9-10]。本研究表明，P2O5施用量135～225·hm-2時，獲得的原原種總產(chǎn)變化不大，這可能是由于本研究選用的基質(zhì)含磷量比較高或者施磷量設(shè)計水平較高造成，因此，需進一步磷肥試驗驗證。

馬鈴薯是喜鉀作物。徐德欽[11]和胡助力等[12]認為，施鉀量維持在較低水平時，隨施鉀量提高，增產(chǎn)效果逐漸提高；當(dāng)增施鉀肥到一定水平時，繼續(xù)提高施鉀量增產(chǎn)效果下降。本研究表明，K2O施用量90～150 kg·hm-2時，隨K2O施用量增加，原原種總產(chǎn)逐漸增加；K2O施用量150～270 kg·hm-2時，鉀增產(chǎn)效果不明顯。試驗首次得出馬鈴薯脫毒苗生產(chǎn)原原種適宜施鉀水平。

3.3 氮磷鉀的施用水平對馬鈴薯原原種塊莖干物質(zhì)含量的影響

塊莖干物質(zhì)含量越高，塊莖淀粉含量越高。對于商品薯而言，用干物質(zhì)含量高塊莖生產(chǎn)淀粉，出粉率就高。種薯塊莖干物質(zhì)含量高，說明種薯發(fā)芽和生長能力強。馬鈴薯塊莖淀粉含量除與其品種本身的遺傳特性有關(guān)外，還與其生長的環(huán)境條件有關(guān)，其中包括氮磷鉀肥的施用。當(dāng)前，針對“氮肥對塊莖干物質(zhì)含量影響”研究較少，本研究表明，N施用量控制195～240 kg·hm-2時，可獲得較高干物質(zhì)含量。其次，針對“磷肥對塊莖干物質(zhì)含量的影響”研究也較少。本研究表明，P2O5施用量為135～225 kg·hm-2時，塊莖干物質(zhì)含量的變化不大，可能是由于基質(zhì)供磷能力較好和整體施磷水平較高造成。再次，圍繞“鉀肥對馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量的影響研究”較多。胡助力等報道，增施鉀肥可提高馬鈴薯塊莖干物含量[12]。胡靄堂認為，增施鉀肥，可使馬鈴薯塊莖中淀粉含量由53%提高到66%[13]。殷文等研究不同施鉀量對克新1號影響后指出，適量施鉀可提高馬鈴薯淀粉含量，但隨著供鉀水平進一步提高，淀粉含量呈下降趨勢[14]。本研究表明，K2O施用量90～270 kg·hm-2時，由于塊莖干物質(zhì)含量變化不大，結(jié)果可能是基質(zhì)中鉀的供應(yīng)水平高和整體施鉀水平較高導(dǎo)致，需要繼續(xù)開展鉀肥試驗研究。

3.4 氮磷鉀的施用水平對馬鈴薯脫毒苗經(jīng)濟系數(shù)的影響

本研究表明，在不同氮磷鉀肥施用水平下，馬鈴薯脫毒苗經(jīng)濟系數(shù)顯著不同。因此，通過科學(xué)施用氮磷鉀肥，可以優(yōu)化馬鈴薯植株的各器官比例分配，使馬鈴薯植株生長更合理，馬鈴薯植株生產(chǎn)塊莖的效率更高。

[1]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)律研究進展[J].中國馬鈴薯,2010,24(4):237-241.

[2]李學(xué)湛,何云霞,呂典秋,等.脫毒馬鈴薯種薯標準化生產(chǎn)及質(zhì)量監(jiān)督檢測[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2004.

[3]中國農(nóng)業(yè)年鑒編輯委員會.中國農(nóng)業(yè)年鑒[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2011.

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

[5]唐啟義,馮明光.實用統(tǒng)計分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

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[14]殷文,孫春明,馬曉燕,等.鉀肥不同用量對馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的效應(yīng)[J].土壤肥料,2005(4):44-47.

Effect of NPK fertilizer application rate on plant trait,minituber yield,tuber dry matter content and economic coefficient of potato plantletsin vitrotransplanted in greenhouse

LI Yong1,2,LV Wenhe1,LV Dianqiu2,HU Linshuang2,QU Li1,SU Feifei2,LIU Shangwu2,WANG Shaopeng2,LIU Zhenyu2,YANG Huanchun3,DU Yingqiu3
（1.School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.Virus-free Seedling Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Heilongjiang Potato Engineering and Technology Research Center,Harbin 150086,China;3.Agricultural Products Quality and Safety Research Institute,HeilongjiangAcademy ofAgricultural Sciences,Harbin 150086,China)

In order to find appropriate NPK fertilizer application rate for minituber production,plantlets in vitro of the early maturing potato variety Dutch 15 were transplanted in a greenhouse to produceminitubers.A three-factor and four-level orthogonal design was used,with N,P and K being factors and each of the factor having four levels,to study the effects of NPK fertilizer application rates on plant traits (plant height,stem diameter and leaf area),yield traits(marketable minituber yield and total minituber yield),tuber dry matter content and economic coefficient of plantletsin vitrotransplanted.The results showed that N had a significant influence on plant height,K2O had a significant influence on stem diameter,and N and K2O had significant influence on plant leaf area.When applied at 240 kg·hm-2for N,165 kg·hm-2for P2O5,and 150-270 kg·hm-2for K2O both minituber production and tuber dry matter content was high,and the economic coefficient was quite reasonable.

N;P;K;potato;plant trait;yield character;dry matter content;economic coefficient

S532

A

1005-9369（2014）04-0030-06

2013-08-26

國家科技支撐計劃項目（2012BAD06B02）

李勇（1980-），男，助理研究員，碩士，研究方向為馬鈴薯栽培生理和高產(chǎn)栽培技術(shù)。E-mail:liyong5306449@163.com

時間2014-4-21 13:24:53[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140421.1324.024.html

李勇,呂文河,呂典秋,等.氮、磷、鉀施用水平對馬鈴薯脫毒苗植株性狀、產(chǎn)量性狀、干物質(zhì)含量和經(jīng)濟系數(shù)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,45(4)∶30-35.

Li Yong,Lv Wenhe,Lv Dianqiu,et al.Effect of NPK fertilizer application rate on plant trait,minituber yield,tuber dry matter content and economic coefficient of potato plantletsin vitrotransplanted in greenhouse[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(4)∶30-35.(in Chinese with English abstract)