葉柄硝態(tài)氮含量與炸條型馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量的關(guān)系

姜麗麗，王梓全，吳立萍，尤晗，金光輝*

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

土壤肥料

葉柄硝態(tài)氮含量與炸條型馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量的關(guān)系

姜麗麗1，王梓全2，吳立萍1，尤晗1，金光輝1*

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

以‘抗疫白’（Kennebec）為供試材料，設(shè)計(jì)6個(gè)氮肥梯度，通過田間小區(qū)試驗(yàn)，研究不同施氮量對馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量的影響，并測定植株葉柄的硝態(tài)氮含量，建立葉柄硝態(tài)氮含量與炸條型馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量函數(shù)模型。結(jié)果表明，馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量隨著施氮量的增加表現(xiàn)為單峰曲線變化。對施氮量和馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量進(jìn)行擬合二次函數(shù)方程，預(yù)測出‘抗疫白’在施氮量為122 kg∕hm2時(shí)干物質(zhì)含量達(dá)到了最大值20.6%。不同時(shí)期的葉柄硝態(tài)氮含量與塊莖干物質(zhì)含量相關(guān)性均達(dá)到了顯著水平，并獲得相對應(yīng)的函數(shù)方程，計(jì)算得出獲得最佳的干物質(zhì)含量出苗第10,20,30,40,50,60,70,80和90 d葉柄硝態(tài)氮含量理論最佳值依次為2.45%，2.20%，2.06%，1.74%，1.51%，1.34%，1.08%，0.87%和0.66%，及葉柄硝態(tài)氮含量的最佳值與出苗后天數(shù)的擬合方程y=-0.02 x +2.3123，R2＝0.9949。可以利用該擬合方程，指導(dǎo)田間氮肥施用，達(dá)到控制塊莖干物質(zhì)含量的目的。

炸條型馬鈴薯；干物質(zhì)；葉柄硝態(tài)氮；函數(shù)關(guān)系

馬鈴薯是重要的糧食兼蔬菜作物，隨著農(nóng)業(yè)加工業(yè)的快速發(fā)展，馬鈴薯已成為中國重要的食品、工業(yè)原料。近年來，全球食用馬鈴薯消費(fèi)正在從鮮薯轉(zhuǎn)向增值的馬鈴薯加工食品，油炸馬鈴薯?xiàng)l是歐美等國家的一種較常見的快餐食品，由于其口感獨(dú)特，風(fēng)味優(yōu)良，并且含有豐富的營養(yǎng)，受到了眾多消費(fèi)者的青睞[1]。

干物質(zhì)含量是衡量馬鈴薯薯?xiàng)l加工品質(zhì)的重要指標(biāo)。干物質(zhì)含量過高會(huì)使薯?xiàng)l水分過低，口感發(fā)澀，發(fā)硬；干物質(zhì)含量過低會(huì)導(dǎo)致薯?xiàng)l硬度不夠，炸條顏色偏黑。炸條型馬鈴薯適宜的干物質(zhì)含量為18%～23%[2]。馬鈴薯干物質(zhì)含量一方面由品種的遺傳特性決定；另一方面，自然生態(tài)條件和栽培措施也有至關(guān)重要的影響。在調(diào)控馬鈴薯品質(zhì)的諸多因素中，施氮是最為有效的方法之一[3-5]。

馬鈴薯體內(nèi)硝態(tài)氮含量不僅反映了植物氮素的營養(yǎng)狀況，還與馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)[6]。葉柄是植物累積硝態(tài)氮的主要器官，馬鈴薯是需氮量較大的作物，氮素營養(yǎng)是影響馬鈴薯生長發(fā)育及最終產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[7]。本研究以炸條型馬鈴薯‘抗疫白’為材料，探討葉柄硝態(tài)氮含量與炸條型馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量的函數(shù)關(guān)系，以期利用葉柄硝態(tài)氮含量來調(diào)控炸條型馬鈴薯的氮營養(yǎng)，為馬鈴薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和肥料高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

炸條型馬鈴薯品種‘抗疫白’（Kennebec），適合在黑龍江、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(diǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年在黑龍江省雙城市新興鄉(xiāng)進(jìn)行。土壤類型為壤土，pH值6.5，前茬為玉米，播種時(shí)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，噴藥罐噴施，克露2.5 kg∕hm2，大生2.5 kg∕hm2，阿米西達(dá)0.6 kg∕hm2，大生2.5 kg∕hm2，安泰生2.5 kg∕hm2，銀法利1.2 kg∕hm2，抑快凈1.0 kg∕hm2，福帥得0.5 kg∕hm2，科佳0.5 kg∕hm2。萬靈0.24 kg∕hm2。防治蟲害2次，收獲前3 d殺秧，收獲時(shí)間為2013年10月1日，其他栽培措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)要求進(jìn)行，保持小區(qū)間一致。試驗(yàn)地生育期平均氣溫18.7℃，生育時(shí)期降雨603 mm。

設(shè)6個(gè)施氮水平，分別為0，50，100，150，200，250 kg∕hm2(用N0、N50、N100、N150、N200和N250表示)，采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，4次重復(fù)，小區(qū)行長8 m，6壟，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(shí)只取每壟中心6 m。P2O5180 kg∕hm2、K2O 240 kg∕hm2，作為種肥一次性施入。氮肥1∕2作種肥，1∕2作追肥(在第一次中耕6月1日)，氮磷鉀肥料種類為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀。

1.3 測定項(xiàng)目和方法

1.3.1 葉柄硝態(tài)氮含量的測定

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 d，每小區(qū)取樣20株，取樣部位為倒4葉葉柄，取樣位置在每個(gè)品種每個(gè)處理的第4和5壟中間6 m，4次重復(fù)，用冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，將新鮮的葉柄樣品在烘箱（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[8]測定植物葉柄硝態(tài)氮含量。

1.3.2 馬鈴薯收獲后干物質(zhì)含量的測定

在收獲期，每個(gè)處理只取第2壟中心6 m，4次重復(fù)，每個(gè)處理取塊莖100 g，然后在105℃殺青30 min后再于80℃下烘至恒重，采用烘干稱重法[9]測定干物質(zhì)含量。

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(jì)分析，并用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對炸條型馬鈴薯干物質(zhì)含量的影響

由圖1可以看出，隨著施氮量的增加，‘抗疫白’干物質(zhì)含量也增加，當(dāng)施氮量為100 kg∕hm2時(shí)，干物質(zhì)達(dá)到了最大值，為20.7%，隨后干物質(zhì)含量隨施氮量的增加而減少，這表明過量的氮不利于塊莖干物質(zhì)的積累。

圖1 馬鈴薯品種‘抗疫白’在不同施氮量下塊莖干物質(zhì)含量的變化Figure 1Changes of tuber dry matter content of potato variety‘Kennebec’under different N rates

以施氮量水平為自變量，塊莖中干物質(zhì)含量為因變量，通過擬合方程結(jié)果表明二次函數(shù)方程擬合良好(圖1)，施氮水平對塊莖干物質(zhì)含量有顯著影響，施氮量與干物質(zhì)含量的決定系數(shù)為0.9102，方程為y=-0.00008 x2+0.0196 x+19.4，通過方程求導(dǎo)，‘抗疫白’獲得最佳的干物質(zhì)含量的施氮量為122 kg∕hm2，干物質(zhì)含量為20.6%。通過此方程可以預(yù)測出干物質(zhì)的變化趨勢，設(shè)計(jì)合理的施氮量，達(dá)到控制塊莖干物質(zhì)含量的目的。

2.2 施氮水平對炸條型馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量的影響

圖2表明，在整個(gè)生育期，‘抗疫白’葉柄硝態(tài)氮含量隨著施氮量的增加而增加，這種趨勢在早期不明顯，N100-N250之間差異也不顯著，這可能是由于早期植株全氮含量較高所致，但到了出苗后30 d（塊莖形成期）之后，葉柄硝態(tài)氮含量隨施氮量的增加而增加，處理之間差異顯著性提高，出苗后40 d時(shí)，N250與其他處理差異均顯著，并且N200、N150與N100、N50之間差異顯著。各處理葉柄硝態(tài)氮含量均隨著生育時(shí)期的推移，表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢。

圖2 不同施氮處理下葉柄硝態(tài)氮含量生育期內(nèi)的變化Figure 2Changes of petiole NO3--N level in growth period under different N rates

2.3 葉柄硝態(tài)氮含量與炸條型馬鈴薯塊莖干物質(zhì)含量的函數(shù)關(guān)系

將不同時(shí)期‘抗疫白’的葉柄硝態(tài)氮含量與塊莖干物質(zhì)含量進(jìn)行擬合方程，發(fā)現(xiàn)二次方程的擬合性較高，其相關(guān)性均達(dá)到了顯著水平（表1），獲得了出苗后第10，20，30，40，50，60，70，80和90 d的葉柄硝態(tài)氮含量與干物質(zhì)含量的擬合方程，通過對方程求導(dǎo)，計(jì)算得到葉柄硝態(tài)氮含量的最佳值依次為2.45%，2.20%，2.06%，1.74%，1.51%，1.34%，1.08%，0.87%和0.66%，其對應(yīng)的理論最高干物質(zhì)含量分別為20.7%，20.4%，20.4%，20.7%，20.8%，20.6%，20.8%，20.7%和21.1%。這些干物質(zhì)含量數(shù)值達(dá)到了加工薯?xiàng)l對干物質(zhì)含量的要求，說明只要將葉柄硝態(tài)氮含量控制在適宜的范圍內(nèi)，就可以獲得符合加工要求的塊莖干物質(zhì)含量。

表1 馬鈴薯葉柄硝態(tài)氮含量與干物質(zhì)含量的擬合方程Table 1Regression of dry matter content and petiole NO3-N level

圖3 出苗天數(shù)與葉柄硝態(tài)氮含量的擬合模型Figure 3Fitting regression model of emergence days and petiole NO3--N levels

將計(jì)算得出的出苗后第10，20，30，40，50，60，70，80和90 d的葉柄硝態(tài)氮臨界值與對應(yīng)的出苗天數(shù)進(jìn)行擬合，獲得線性方程y=-0.02 x+ 2.3123（圖3），發(fā)現(xiàn)其線性方程擬合達(dá)到極顯著水平，R2=0.9949。通過擬合方程可以看出，葉柄硝態(tài)氮臨界值隨出苗天數(shù)的變化呈逐漸下降的趨勢，與田間觀察的植株?duì)顩r相同，說明可以利用葉柄硝態(tài)氮含量的函數(shù)方程指導(dǎo)田間施肥，達(dá)到控制塊莖干物質(zhì)含量的目的。

3 討論

塊莖干物質(zhì)含量是衡量馬鈴薯薯?xiàng)l加工品質(zhì)的重要指標(biāo)，直接影響炸薯?xiàng)l產(chǎn)品的外觀和口感，關(guān)系到產(chǎn)品的等級(jí)劃分[10]。Lin等[11]研究表明，施氮量過多會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)含量降低；Leszczyński和Lisińska[12]也表示在高肥力地塊隨施氮量的增加，干物質(zhì)含量逐漸降低；Silva等[13]研究表明，當(dāng)在施氮量在168 kg∕hm2時(shí)干物質(zhì)含量達(dá)到最大值，之后干物質(zhì)含量開始下降。本試驗(yàn)研究表明，隨著施氮量的增加，干物質(zhì)含量增加，當(dāng)施氮量達(dá)到100 kg∕hm2后干物質(zhì)含量隨施氮量的增加而減少，這表明過量的氮不利于塊莖干物質(zhì)的積累。本研究進(jìn)一步對干物質(zhì)與施氮量的相關(guān)性進(jìn)行了分析，獲得了二次函數(shù)模型，得出‘抗疫白’理論最高的干物質(zhì)含量20.6%，符合加工要求。在實(shí)際加工生產(chǎn)中，當(dāng)塊莖干物質(zhì)含量在20%～23%之間時(shí)，就可以加工出符合肯德基、麥當(dāng)勞和德克士等要求的高端產(chǎn)品。

葉柄硝態(tài)氮含量一般作為產(chǎn)量的診斷指標(biāo)，氮肥的施用量與馬鈴薯體內(nèi)硝態(tài)氮含量有密切關(guān)系[14]。張學(xué)軍等[15]研究表明，在馬鈴薯塊莖形成期和塊莖膨大期隨著滴灌量的增加，葉柄硝態(tài)氮含量呈降低的趨勢，但隨著施氮量的增加，葉柄硝態(tài)氮含量也隨著增加。

本研究對葉柄硝態(tài)氮含量與干物質(zhì)含量的關(guān)系進(jìn)行研究，建立了函數(shù)方程，其相關(guān)性達(dá)到了顯著水平，說明可以利用葉柄硝態(tài)氮含量來監(jiān)控植株的氮營養(yǎng)，最終達(dá)到獲得理想干物質(zhì)含量的目的。但這種方法是否有效，還需要在以后的試驗(yàn)中進(jìn)一步驗(yàn)證，由于本研究是以干物質(zhì)含量為主要目標(biāo)，沒有考慮經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)量的問題，因此還需要對葉柄硝態(tài)氮含量閾值進(jìn)一步的修正，達(dá)到通過控制葉柄硝態(tài)氮含量來改善品質(zhì)，提高產(chǎn)量，獲得最大經(jīng)濟(jì)效益的目的。

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Relationship Between Nitrate N Concentration in Petiole and Dry Matter Content of French Fry Potato Tuber

JIANG Lili1,WANG Ziquan2,WU Liping1,YOU Han1,JIN Guanghui1＊
(1.College of Agronomy,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing,Heilongjiang 163319,China;
2.College of Agronomy,Northeast Agricultural University,Harbin,Heilongjiang 150030,China)

Frenchfrypotatovariety‘Kennebec’wasfertilizedatsixnitrogenratesinaplotexperiment,andtheeffectsof different nitrogen rates on potato dry matter content were studied.The nitrate N concentration in petiole of potato was determined;function model between nitrate N concentration in petiole and dry matter content of French fry potato tuber was obtained.Theresultsshowedthatwithincreasingof thenitrogen,thechangeofdrymattercontentofpotatowasasingle-peak curve.ThequadraticfunctionwasfittedtoNrateanddrymattercontentofpotato,forecastingthatthetuberdrymattercontentof‘Kennebec’reached 20.6%of the maximum value when nitrogen rate was 122 kg/ha.The correlation of the nitrate N concentration in petiole and dry matter content in different periods reached significant level,and the corresponding quadratic function was obtained,with the optimal value of the nitrate N concentration in petiole being 2.45%,2.20%,2.06%,1.74%, 1.51%,1.34%,1.08%,0.87%and 0.66%for 10,20,30,40,50,60,70,80 and 90 days after emergence,respectively.The equation of optimum value of the nitrate N concentration in petiole and days after emergence was y=-0.02 x+2.3123,R2= 0.9949.Theequationcouldbeusedtoguideapplicatingnitrogenandachievethegoalof drymattercontent control ofpotato.

French fry potato;dry matter;nitrate N in petiole;functional relationship

S532

B

1672－3635（2014）05-0281-05

2014-07-07

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題(2012BAD06B02-05B)；黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)成、引進(jìn)人才科研啟動(dòng)計(jì)劃（XYB2012-02）。

姜麗麗（1982-）女，助理研究員，從事馬鈴薯遺傳育種研究。

金光輝，副教授，博士，主要從事馬鈴薯遺傳育種研究，E-mail:ghjin1122@163.com。