氮肥對炸條型馬鈴薯產(chǎn)量的影響及氮肥營養(yǎng)診斷指標(biāo)的建立

王梓全，姜麗麗，龔振平*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

氮肥對炸條型馬鈴薯產(chǎn)量的影響及氮肥營養(yǎng)診斷指標(biāo)的建立

王梓全1，姜麗麗2，龔振平1*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

以抗疫白（Kennebec）為供試材料，設(shè)計6個氮肥梯度，通過田間小區(qū)試驗，研究不同施氮量對馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響，測定植株葉柄硝態(tài)氮含量，植株和葉片含氮量，建立氮素營養(yǎng)診斷體系。結(jié)果表明，馬鈴薯單株塊莖數(shù)和大薯率均隨施氮量增加先增加后降低，N150處理下產(chǎn)量最高。對施氮量和馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行擬合二次函數(shù)方程，預(yù)測出Kennebec當(dāng)施肥量達(dá)到154.8 kg·hm-2時產(chǎn)量達(dá)最大值47.5 t·hm-2。馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量與植株氮含量、葉片全氮含量和葉綠素含量相關(guān)性達(dá)到顯著相關(guān)。葉柄硝態(tài)氮含量臨界值與出苗后天數(shù)的擬合方程為y=-0.0203x+2.4193，R2=0.9906，說明利用葉柄硝態(tài)氮含量臨界值衡量馬鈴薯氮素營養(yǎng)供應(yīng)狀況可行。

馬鈴薯；氮肥；產(chǎn)量；氮素營養(yǎng)診斷

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）是重要糧食與蔬菜兼用作物和加工原料。近年來，薯條市場前景良好，薯條加工企業(yè)增加，但炸條型馬鈴薯種植技術(shù)相對落后，無法滿足市場需求[1-2]。氮素是馬鈴薯植株健壯生長和獲得較高產(chǎn)量不可缺少的礦質(zhì)營養(yǎng)元素之一。氮肥不足，會使馬鈴薯植株矮小，長勢弱、分枝少，下部葉片提早枯萎和凋落，產(chǎn)量和品質(zhì)下降[3-4]。氮肥如果過量，則會引起植株瘋長，葉片相互遮掩，光合效率受到嚴(yán)重影響，降低塊莖產(chǎn)量和干物質(zhì)含量，且過量的氮肥還會污染地下水，造成環(huán)境污染[5]。因此，合理施用氮肥是保證馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵。

黑龍江省是馬鈴薯生產(chǎn)大省，但油炸薯條產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，栽培模式不完善，尤其對產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響的氮肥施用量不明確，氮素營養(yǎng)診斷指標(biāo)沒有系統(tǒng)研究，只能借鑒國外經(jīng)驗值，因此研究氮肥對炸條型馬鈴薯生產(chǎn)的影響，確定最佳施氮量，建立氮素營養(yǎng)診斷體系，可為黑龍江省馬鈴薯高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

炸條型馬鈴薯品種抗疫白（Kennebec），適合黑龍江、吉林和內(nèi)蒙古東北部等地種植，具有高產(chǎn)、高干物質(zhì)含量和低還原糖含量等特點。

1.2 設(shè)計

試驗于2013年在黑龍江省雙城市新興鄉(xiāng)進(jìn)行（GPS:45.495872，126.551181），土壤類型為壤土，pH 6.5，前茬為玉米，播種時間2013年5月7日，生育期間進(jìn)行中耕、鋤草各2次，視氣候干旱情況合理進(jìn)行噴灌，全生育期共灌溉8次，灌溉總量80 mm，晚疫病防治10次，蟲害防治2次，收獲前3 d殺秧，收獲時間為2013年10月1日，栽培措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)要求進(jìn)行，保持小區(qū)間一致。試驗地生育期平均氣溫18.7℃，生育時期降雨603 mm。

設(shè)6個施氮水平，分別為0、50、100、150、200、250 kg·hm-2（用N0，N50，N100，N150，N200和N250表示），采用隨機(jī)區(qū)組試驗設(shè)計方法，4次重復(fù)，小區(qū)行長8 m、6壟，株距23 cm，小區(qū)面積43.2 m2，每小區(qū)內(nèi)兩邊壟及第3壟為保護(hù)行，取樣時只取每壟中心6 m。磷肥180 kg·hm-2、鉀肥240 kg·hm-2，作為種肥一次性施入。氮肥1/2作種肥，1/2作追肥（在第1次中耕6月1日施入），肥料種類為過磷酸鈣、硫酸鉀、尿素。土壤基礎(chǔ)肥力：全氮0.28%，全磷0.17%，全鉀66.1%，速效磷35.31 mg·kg-1，速效鉀286.73 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)30.2 g·kg-1。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 田間取樣

全生育期共取樣9次，取樣日期為出苗后第10、20、30、40、50、60、70、80和90天，每小區(qū)取樣3株，取樣位置在每個品種每個處理的第4 和5壟中間6 m，4次重復(fù)，整株樣品帶回實驗室內(nèi)洗凈晾干，稱量鮮重后放入冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 產(chǎn)量測定

在收獲期測定產(chǎn)量相關(guān)數(shù)據(jù)時，每個品種每個處理只取第2壟中心6 m，4次重復(fù)，測定總株數(shù)，總結(jié)薯數(shù)和薯塊重；大、中、小薯率的劃分標(biāo)準(zhǔn)是:＜50 g為小薯；50～100 g為中薯；＞100 g為大薯，然后計算主莖數(shù)，單株結(jié)薯數(shù)、大中小薯率和產(chǎn)量。

1.3.3 全氮量測定

植株氮素含量測定：凱氏定氮法（采用H2SO4-H2O2消煮）[6]。

1.3.4 葉柄硝態(tài)氮含量測定

全生育期共取樣9次，取樣日期為出苗后第10、20、30、40、50、60、70、80和90天，每小區(qū)取樣20個植株的倒4葉葉柄，取樣位置在每個處理第4和5壟中間6 m，4次重復(fù)，用冰盒帶回實驗室內(nèi)，將新鮮葉柄樣品在烘箱（有通風(fēng)扇）70～80℃下烘干12 h，然后用粉磨機(jī)制成樣品干粉備用。采用電極方法測定植物葉柄硝態(tài)氮含量[7]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 7.55處理軟件和Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 炸條型馬鈴薯在不同氮肥水平下產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的分析

結(jié)果見表1。

表1 不同氮肥水平對馬鈴薯品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Table 1 Effects of nitrogen rate on yield and yield factors of potato

馬鈴薯單株塊莖數(shù)隨著施氮量的增加先增加后降低。Kennebec在施氮量小于N150時，隨著施氮量的增加，馬鈴薯單株塊莖數(shù)增加，當(dāng)施氮量為N150時，單株塊莖數(shù)達(dá)最高值，然后隨著施肥量的增加單株塊莖數(shù)呈下降趨勢。

由表1可知，Kennebec大薯率表現(xiàn)為隨施氮量的增加呈先增加后降低趨勢，當(dāng)施氮量為N150時，達(dá)到最大值為52.50%，且高氮肥處理的N150與低氮肥的N0、N50和最高氮肥處理N250差異顯著；中薯率規(guī)律性較差；小薯率隨施肥量增加而降低，施氮量N150為最低，之后開始升高，到N250時小薯率最高為14.50%。

由表1可知，施氮量較低時，Kennebec產(chǎn)量隨著施氮量增加呈先增加后降低趨勢，隨著施肥量的增加，產(chǎn)量前期增長迅速，后期緩慢并小幅下降。各施氮處理產(chǎn)量均顯著高于N0（P＜0.05）。Kennebec的N150處理產(chǎn)量最高。

2.2 炸條型馬鈴薯產(chǎn)量與施肥量擬合模型

由圖1可知，施氮量對馬鈴薯產(chǎn)量的影響呈現(xiàn)為二次方程模型，施肥量與產(chǎn)量相關(guān)性較高，R2= 0.9592，產(chǎn)量隨施肥量先增加后降低，施氮量過低或過高的施肥量均不利于高產(chǎn)。當(dāng)施肥量達(dá)到154.8 kg·hm-2時，產(chǎn)量達(dá)到最大值47.5 t·hm-2。

圖1 不同施氮量對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different nitrogen rates on potato yield

2.3 施氮水平對炸條型馬鈴薯植株氮素含量影響

結(jié)果見表2。

表2 施氮水平對馬鈴薯品種全株氮素含量的影響Table 2 Effect of nitrogen rate on potato plant nitrogen concentration (%)

由表2可知，通過對不同施氮水平下馬鈴薯植株氮素含量的影響進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著生育時期的推移，馬鈴薯植株含氮量逐漸降低，苗期（出苗后10和20 d）下降速度較慢，進(jìn)入結(jié)薯期（出苗后30和40 d）后全株含氮量下降較快，生育后期下降幅度放慢。植株含氮量均隨施肥量增加而增加。

2.4 施氮水平對炸條型馬鈴薯葉片氮素含量的影響

由表3可知，隨生育時期的推移，馬鈴薯葉片含氮量逐漸降低。葉片含氮量均隨施肥量的增加而增加。方差分析結(jié)果表明，在苗期前期（出苗后10 d），氮肥處理間方差分析不顯著，出苗40 d后，N250與其他處理差異顯著，進(jìn)入結(jié)薯期（出苗后30和40 d），高氮肥N200和N250均與低氮肥處理N50、N150差異顯著，進(jìn)入膨大期（出苗后50 d）后，氮肥處理均與N0差異顯著。

2.5 施氮水平對葉柄硝態(tài)氮含量的影響

由表4可知，在整個生育期，馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量隨施氮量增加而增加，這種趨勢在早期不明顯，由于早期植株全氮含量較高所致，N100～N250間差異不顯著，但到出苗后20～30 d（塊莖形成期）后，葉柄硝態(tài)氮含量隨施肥量增加而增加，處理間差異顯著性提高，出苗后40 d時，N250與其他處理均顯著，且N200、N150與N100、N50間差異顯著。葉柄硝態(tài)氮含量都隨生育時期推移，逐漸下降。

表3 施氮水平對馬鈴薯品種葉片氮素含量的影響Table 3 Effect of nitrogen rate on nitrogen concentrations of potato leaves （%）

表4 不同施氮處理下葉柄硝態(tài)氮含量生育期內(nèi)的變化Table 4 Change of petiole NO3-N level in growth period under different nitrogen rate （%）

2.6 施氮水平與葉柄硝態(tài)氮含量的關(guān)系

由表5可知，隨施氮量增加，馬鈴薯葉柄硝酸鹽含量均呈線性增加趨勢，施氮量與各測定時期葉柄硝態(tài)氮含量達(dá)顯著正相關(guān)。出苗后10～90 d施氮量與葉柄硝態(tài)氮含量決定系數(shù)分別為0.941、0.859、0.898、0.956、0.976、0.933、0.942、0.948和0.920，從施氮量與不同測定時期葉柄硝酸鹽含量擬合度系數(shù)上看，出苗后10～90 d決定系數(shù)均達(dá)極顯著水平。

2.7 葉柄硝態(tài)氮含量與葉片葉綠素含量的相關(guān)性

由圖2、3可知，葉柄硝態(tài)氮含量與植株全株和葉片全氮含量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，葉柄硝態(tài)氮含量與葉片決定系數(shù)為0.8851。葉柄硝態(tài)氮含量與植株全株相關(guān)系數(shù)為0.8426。因此，葉柄硝態(tài)氮含量可以檢測植株全株和葉片全氮含量。

表5 施氮量與馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量的關(guān)系Table 5 Relationship between nitrogen rate and petiole NO3-N level

圖2 葉片氮含量與葉柄硝態(tài)氮的關(guān)系Fig.2 Correlation between petiole NO3-N level and nitrogen concentration in leaves

圖3 植株氮含量與葉柄硝態(tài)氮的關(guān)系Fig.3 Correlation between petiole NO3-N level and plant nitrogen concentration

2.8 葉柄硝態(tài)氮含量營養(yǎng)診斷指標(biāo)

本試驗將馬鈴薯產(chǎn)量計算成相對產(chǎn)量，再利用葉柄硝態(tài)氮含量與相對產(chǎn)量進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)一元二次方程的擬合性較高，其相關(guān)性均達(dá)到顯著水平。如圖4所示，分別給出出苗后第10、20、30、40、50、60、70、80和90天葉柄硝態(tài)氮含量與相對產(chǎn)量的擬合模型，通過計算獲得最高相對產(chǎn)量的葉柄硝態(tài)氮含量的預(yù)測值依次為2.16、2.01、1.94、1.57、1.36、1.22、0.97、0.81和0.59。

圖4 馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量與相對產(chǎn)量的擬合模型Fig.4 Fitting regression models of relative yield and petiole NO3-N level

將計算得出的出苗后第10、20、30、40、50、60、70、80和90天葉柄硝態(tài)氮預(yù)測值與對應(yīng)出苗天數(shù)進(jìn)行擬合，獲得線性方程y=-0.0203x+ 2.4193（見圖5），發(fā)現(xiàn)其線性方程擬合達(dá)極顯著水平，決定系數(shù)為0.9906，通過擬合方程可知，葉柄硝態(tài)氮臨界值隨出苗天數(shù)變化呈逐漸下降趨勢，與田間觀察植株狀況相同，說明利用葉柄硝態(tài)氮含量預(yù)測值衡量馬鈴薯氮素營養(yǎng)供應(yīng)狀況可行。

圖5 出苗天數(shù)與葉柄硝酸鹽臨界含量的擬合模型Fig.5 Fitting regression models of emergence days and petiole sufficient NO3-N level

3 討論

馬鈴薯塊莖產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，但并非氮肥施用量越多越好，Poter等研究表明，過量施氮會導(dǎo)致品質(zhì)下降，影響馬鈴薯商品性[8]。Belanger等研究表明，隨施氮量增加，馬鈴薯產(chǎn)量呈先增加后下降趨勢，并對施氮量和馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行擬合方程，發(fā)現(xiàn)二次方程擬合效果較好，獲得最大氮施用量及最高產(chǎn)量，隨施氮量增加，馬鈴薯產(chǎn)量呈先增加后下降趨勢[9]，本文研究結(jié)果與前人關(guān)于產(chǎn)量隨施氮量增加的變化趨勢相同。

診斷臨界指標(biāo)通常依據(jù)最佳產(chǎn)量來建立[10-12]，而利用相對產(chǎn)量計算時能夠降低不同基礎(chǔ)地力等因素影響[13]。周娜娜等在寧夏曾應(yīng)用反射儀于馬鈴薯塊莖形成期和塊莖增長期測定葉柄硝酸鹽含量，表明其與氮肥水平有很好線性相關(guān)，確定這兩個生育時期的營養(yǎng)診斷預(yù)測值，并在此基礎(chǔ)上建立追肥推薦模型[14]。但以上研究只是對塊莖形成期和膨大期進(jìn)行氮素營養(yǎng)診斷，本研究獲得從出苗后10～90 d（苗期至成熟期）葉柄硝態(tài)氮含量預(yù)測值，作為整個生育時期的氮素營養(yǎng)診斷指標(biāo)，但本試驗還需多年試驗驗證和營養(yǎng)診斷指標(biāo)校準(zhǔn)，方可作為田間施肥依據(jù)。

4 結(jié)論

a.馬鈴薯產(chǎn)量、單株塊莖數(shù)和大薯率均隨著施氮量的增加呈先增加后降低趨勢，N150處理下產(chǎn)量最高。

b.對施氮量和馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行擬合二次函數(shù)方程，y=-0.0012x2+0.3717x+18.672，R2=0.9592。通過計算得出Kennebec當(dāng)施肥量達(dá)154.8 kg·hm-2時產(chǎn)量達(dá)理論最大產(chǎn)量47.5 t·hm-2。

c.馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量與植株氮含量、葉片全氮含量和葉綠素含量相關(guān)性達(dá)到顯著相關(guān)。說明葉柄硝態(tài)氮含量能夠檢測植株全株和葉片全氮含量。

d.利用葉柄硝態(tài)氮含量與相對產(chǎn)量的擬合方程，計算葉柄硝酸鹽含量臨界值依次為2.16、2.01、1.94、1.57、1.36、1.22、0.97、0.81和0.59。

e.葉柄硝態(tài)氮含量臨界值與出苗后天數(shù)的擬合方程為y=-0.0203x+2.4193，R2=0.9906，說明利用葉柄硝態(tài)氮含量臨界值衡量馬鈴薯氮素營養(yǎng)供應(yīng)狀況可行。

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Effect of nitrogen levels on yield of fried potato and establishment of nitrogen status diagnose index

WANG Ziquan1,JIANG Lili2,GONG Zhenping1(1.School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.School of Agriculture, Heilongjiang BayiAgricultural University,Daqing Heilongjiang 163319,China)

Kennebec was taken as the test material,the design of six nitrogen rates,using field plot test,studying the effects of different nitrogen rate fertilizer on potato yield and yield component factors,and determining the nitrate content of petiole,nitrogen content of plant and leaf,and established the system of nitrogen nutrition diagnosis.The results showed that potato tuber number per plant and ratio of big tuber were changed with the increase of nitrogen showed the first increase and then decrease,the treatment of N150 was the highest.The two equations were fitted to nitrogen application rate and yield of potato, forecasting Kennebe yield reaches a maximum value of 47.5 t·hm-2when the amount of fertilizer was 154.8 kg·hm-2.Correlation between total nitrogen content and chlorophyll content of potato petiole nitrate nitrogen content and nitrogen content,leaf reached significant correlation.The critical value of nitrate nitrogen content and post emergence fitting equation ofy=-0.0203x+2.4193,R2=0.9906,indicating the use of nitrate nitrogen content in petiole critical value measure of nutritional supply of nitrogen on potato is feasible.

potato;nitrogen fertilizer;yield;nitrogen nutrition diagnosis

S532

A

1005-9369（2014）07-0019-07

時間2014-7-7 8:59:39 [URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140707.0859.026.html

王梓全,姜麗麗,龔振平.氮肥對炸條型馬鈴薯產(chǎn)量的影響及氮肥營養(yǎng)診斷指標(biāo)的建立[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,45(7): 19-25.

Wang Ziquan,Jiang Lili,Gong Zhenping.Effect of nitrogen levels on yield of fried potato and establishment of nitrogen status diagnose index[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(7):19-25.(in Chinese with English abstract)

2014-03-28

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)省作物學(xué)重點學(xué)科學(xué)術(shù)骨干科研啟動基金項目（ZWXQDJ-9）

王梓全（1980-），男，博士研究生，研究方向為馬鈴薯栽培與耕作。E-mail:wzquan81@163.com

*通訊作者：龔振平，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為作物栽培與耕作。E-mail:gzpyx2004@163.com