不同氮肥用量對(duì)冬種馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)和氮肥利用率的影響

黃繼川 彭智平 于俊紅 吳雪娜 林志軍 楊林香

摘 要 通過田間試驗(yàn)研究不同氮用量對(duì)珠三角地區(qū)冬種馬鈴薯生長、產(chǎn)量、氮素利用率和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，180～300 kg N/hm2時(shí)馬鈴薯葉綠素含量、葉面積、株高和莖粗優(yōu)于其它處理；在240 kg N/hm2時(shí)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最高。氮素收獲指數(shù)和氮素吸收利用率分別介于0.57～0.66和12.65%～28.13%之間，隨氮用量的增加而降低；而氮素農(nóng)學(xué)利用率和氮素生理利用率則呈先升高后下降的趨勢(shì)，在240 kg N/hm2時(shí)達(dá)最大值，分別為55.56、48.07 kg/kg。馬鈴薯塊莖粗蛋白含量和可溶性糖含量分別在180 kg N/hm2和120 kg N/hm2時(shí)達(dá)到最大值，而氮用量對(duì)維生素C和淀粉含量無明顯影響。建議珠三角地區(qū)冬種馬鈴薯氮用量以240 kg N/hm2為宜。

關(guān)鍵詞 冬種馬鈴薯；產(chǎn)量；品質(zhì)；氮素利用率。

中圖分類號(hào) S532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

廣東地處熱帶和亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬季冷涼、全省80%的區(qū)域均適宜馬鈴薯冬種，目前馬鈴薯冬種面積超過6萬hm2，產(chǎn)量近200萬t，已成為廣東省效益農(nóng)業(yè)的新亮點(diǎn)。氮素對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量起決定性作用[1]，良好的氮素營養(yǎng)對(duì)葉片生長以及葉綠素含量和光合效率具有重要影響[2]。然而，氮肥用量過高會(huì)推遲馬鈴薯生育進(jìn)程，降低品質(zhì)[3]，而且不同氮肥用量可影響馬鈴薯的防御酶系活性，從而影響抗性[4]。目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中習(xí)慣偏施、重施氮肥，然而氮被農(nóng)作物吸收利用只是其中一部分，其余則以氨揮發(fā)、反硝化、土壤殘留、淋失等途徑損失，不僅導(dǎo)致氮肥肥效降低，造成資源浪費(fèi)，而且易對(duì)生態(tài)環(huán)境、食物等造成污染，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)迫切需要解決的問題。適宜的氮肥用量和水肥調(diào)控是提高氮肥利用率的有效途徑[5]。在珠三角冬種馬鈴薯施肥研究方面，鄧蘭生等[6-7]研究了不同氮肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響以及采用滴灌、淋施液體肥提高肥料利用率，但是在淋施液體肥料方面合理的氮肥用量及其肥料利用率的研究未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)在大田條件下采用淋施液體肥料的方法研究冬種馬鈴薯適宜的氮肥用量，以期降低肥料投入，提高肥料利用率，對(duì)于提升馬鈴薯的種植效益和緩解環(huán)境壓力具有一定的參考價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年11月～2012年4月在博羅縣園洲鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)含量為13.85 g/kg、堿解氮為103.08 mg/kg、有效磷為46.28 mg/kg、速效鉀為110.65 mg/kg、pH 5.31。供試品種為：費(fèi)烏瑞它。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 氮肥為尿素，試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)（0、120、180、240、300和360 kg N/hm2）水平，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，種植52 500株/hm2，小區(qū)面積為36 m2，隨機(jī)排列。氮的施用時(shí)間和用量為基肥40%，之后分別在播種25天和50天各追施30%；除氮肥外，各處理統(tǒng)一施用15 000 kg/hm2腐熟雞糞、135 kg/hm2 P2O5（過磷酸鈣）和270 kg/hm2 K2O（硫酸鉀）。雞糞和磷肥在播種前作為基肥施入，基肥施用鉀肥用量的30%，在播種50天和75天分別追施鉀肥用量的40%和30%。各處理田間管理一致。

1.2.2 樣品采集與檢測(cè)分析 試驗(yàn)前采集土樣檢測(cè)供試土壤的本底值，采用鮑士旦的方法檢測(cè)[8]，在播種后70 d每小區(qū)采集倒數(shù)第3片功能葉（15份）測(cè)定葉綠素含量，采用乙醇丙酮混合液提取分光光度法測(cè)定[9]，隨機(jī)采集10棵測(cè)定植株葉面積（采用倪紀(jì)恒等的方法測(cè)定[10]），同時(shí)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)測(cè)定30棵株高和莖粗；實(shí)收測(cè)產(chǎn)（統(tǒng)計(jì)50 g以上薯塊產(chǎn)量）；植株養(yǎng)分分析采用土壤農(nóng)化分析法[11]，品質(zhì)指標(biāo)：微量凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白[12]、維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定[13]；可溶糖采用蒽酮比色法測(cè)定[14]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮蘭G-250 法測(cè)定[9]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法[15]，氮素收獲指數(shù)（N harvest index， NHI）=塊莖吸氮量/植株總吸氮量； 氮素農(nóng)學(xué)利用率（Agronomic N use efficiency， ANUE）=（施氮區(qū)塊莖產(chǎn)量-空白區(qū)塊莖產(chǎn)量）/施氮量；氮素吸收利用率（Apparent N recovery efficiency， ANRE）=（施氮區(qū)地上部吸氮量-空白區(qū)地上部吸氮量）/施氮量×100；氮素生理利用率（Physiological N use efficiency， PNUE）=（施氮區(qū)塊莖產(chǎn)量-空白區(qū)塊莖產(chǎn)量）/（施氮區(qū)地上部吸氮量-空白區(qū)地上部吸氮量）。

數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和SAS 軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮用量對(duì)冬種馬鈴薯生長的影響

葉綠素是植物光合作用合成碳水化合物的一類重要色素，葉面積大小和葉綠素含量的高低對(duì)于光合作用形成碳水化合物具有重要影響。表1所示，馬鈴薯葉片葉綠素含量隨氮用量增加呈先升高后下降的趨勢(shì)，在240 kg N/hm2時(shí)葉綠素含量最高，較對(duì)照區(qū)顯著增加；此外，施氮處理除120 kg N/hm2外其他處理均較對(duì)照顯著增加，而施氮處理之間無明顯差異。馬鈴薯葉面積隨氮用量增加而提高，至300 kg N/hm2用量時(shí)達(dá)到最大值，與對(duì)照相比，240 kg N/hm2和300 kg N/hm2時(shí)葉面積顯著提高。在株高方面隨氮用量的增加而逐漸升高，至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時(shí)較對(duì)照顯著升高；莖粗隨氮用量增加呈先增加后下降的趨勢(shì)，在180 kg N/hm2以上均較對(duì)照顯著增加，在240 kg N/hm2時(shí)莖粗達(dá)到最大值。

2.2 不同氮用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

表2所示，馬鈴薯的產(chǎn)量隨氮用量增加呈先增后降的趨勢(shì)，在240 kg N/hm2時(shí)產(chǎn)量達(dá)最大值，較對(duì)照增產(chǎn)31.48%，較120 kg N/hm2處理增產(chǎn)26.08%，差異均達(dá)到顯著水平；而氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時(shí)產(chǎn)量分別較最高產(chǎn)量下降6.95%和17.96%，氮用量為360 kg N/hm2時(shí)減產(chǎn)顯著。肥料的效應(yīng)方程為y=40 650+95.81x-0.21x2，（x為氮用量，y為產(chǎn)量），當(dāng)?shù)昧繛?28 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量達(dá)到理論最大值51 572 kg/hm2。馬鈴薯塊莖分級(jí)結(jié)果表明，大于300 g以上的薯塊比例以240 kg N/hm2處理最高，其次為300 kg N/hm2和180 kg N/hm2處理，而120 kg N/hm2時(shí)顯著下降，空白對(duì)照最低，與施氮處理比較顯著下降；介于150～300 g 之間和50～150 g 之間的薯塊比例以對(duì)照最高，其中各處理間150～300 g的薯塊占產(chǎn)量的百分比沒有明顯差異，而50～150 g的薯塊占產(chǎn)量的百分比以300 kg N/hm2處理最低，除120kg N/hm2處理外，其它處理均較對(duì)照顯著下降。從經(jīng)濟(jì)效益方面來看，經(jīng)濟(jì)效益最高的為240 kg N/hm2處理。

2.3 不同氮用量馬鈴薯氮素利用效率

表3所示，氮用量越多，氮素收獲指數(shù)則越低，說明氮素向塊莖轉(zhuǎn)移的比例并未因?yàn)榈昧康脑黾佣岣?；氮素農(nóng)學(xué)利用率在低氮情況下顯著高于高氮處理，其中以240 kg N/hm2處理最高，其次為180 kg N/hm2和120 kg N/hm2處理，而當(dāng)?shù)昧吭黾又?00 kg N/hm2和360 kg N/hm2時(shí)氮素農(nóng)學(xué)利用效率顯著下降。說明氮用量的增加，單位氮素增產(chǎn)效果降低。氮素吸收利用率隨著氮用量的增加呈下降趨勢(shì)，在120 kg N/hm2時(shí)為28.13%，180 kg N/hm2和240 kg N/hm2處理時(shí)有所下降，但差異不顯著，而當(dāng)?shù)昧窟_(dá)到300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時(shí)氮素吸收利用率則顯著下降。說明氮用量的增加并不能使馬鈴薯同步增加吸收量，較高的氮用量會(huì)因作物吸收不及時(shí)而流失，造成氮利用率下降。氮素生理利用效率隨氮用量的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)，以240 kg N/hm2最高，并顯著高于120、360 kg N/hm2，分別提高26.23%和70.89%。

2.4 不同氮用量對(duì)薯塊品質(zhì)的影響

表4所示，不同氮用量對(duì)薯塊的品質(zhì)指標(biāo)影響以粗蛋白最明顯。隨著氮用量的增加，粗蛋白含量呈先升高后下降的趨勢(shì)，以180 kg N/hm2處理粗蛋白含量最高，而隨著氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2時(shí)粗蛋白含量分別相對(duì)下降15.37%和16.31%，差異達(dá)到顯著水平。對(duì)可溶性糖含量的分析結(jié)果表明，除對(duì)照外，隨氮用量的增加可溶性糖含量呈下降趨勢(shì)，與120 kg N/hm2處理相比，增至360 kg N/hm2時(shí)可溶性糖含量下降16.87%，差異顯著。而對(duì)于維生素C和淀粉含量而言，不同施肥處理之間無明顯差異，但均在240 kg N/hm2和300 kg N/hm2時(shí)含量稍高于其它處理。

3 討論與結(jié)論

馬鈴薯氮素營養(yǎng)狀況與葉綠素含量的高低密切相關(guān)[16]，直接影響光合作用和干物質(zhì)的積累[17]。本試驗(yàn)中適當(dāng)增加氮用量能有效提高葉綠素含量，與Biljana Bojovic等人的研究結(jié)果相同[18]。然而，過量施氮容易導(dǎo)致徒長，植株偏高，莖機(jī)械強(qiáng)度下降而易倒伏。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在180～300 kg N/hm2用量時(shí)，馬鈴薯功能葉片葉綠素含量、植株葉面積、株高和莖粗的指標(biāo)綜合情況優(yōu)于對(duì)照、120 kg N/hm2和360 kg N/hm2處理；結(jié)合馬鈴薯產(chǎn)量和薯塊分級(jí)情況，240 kg N/hm2馬鈴薯產(chǎn)量最高，而且薯塊大小分級(jí)以大薯塊比例最多，小薯塊比例顯著下降，優(yōu)化了馬鈴薯產(chǎn)量結(jié)構(gòu)組成，有利于提高馬鈴薯塊莖的商品性，其經(jīng)濟(jì)效益最高。

氮素收獲指數(shù)主要受作物生育后期干物質(zhì)和氮素轉(zhuǎn)移的影響。本試驗(yàn)中，氮用量的增加并沒有導(dǎo)致干物質(zhì)和氮素向塊莖轉(zhuǎn)移成比例增加，說明施用的氮素更多的停留在地上部分，而過量施氮也會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯地上部徒長和貪青，造成氮素向塊莖轉(zhuǎn)移的時(shí)間延遲或轉(zhuǎn)移速率下降有關(guān)，與井濤等人的研究結(jié)果不同[19]，研究結(jié)果的差異可能與供試品種或試驗(yàn)地土壤氮素水平有關(guān)。本試驗(yàn)馬鈴薯的氮素吸收利用率介于12.65%～28.13%之間，與井濤等人在內(nèi)蒙以夏坡蒂品種研究其氮素利用率介于40.30%～67.97%的結(jié)果具有較大的差異[19]，但其隨著施肥量增加而下降的變化趨勢(shì)是相同的，可能與氮用量增加造成馬鈴薯不能及時(shí)吸收而導(dǎo)致氮素流失量增加有關(guān)。氮素農(nóng)學(xué)利用效率和氮素生理利用率均在240 kg N/hm2時(shí)上升至最大值，說明在120～240 kg N/hm2用量范圍內(nèi)，單位增施氮素具有較好的增產(chǎn)效果，而當(dāng)?shù)昧窟_(dá)到300 kg N/hm2或以上時(shí)，單位增施氮素增產(chǎn)效果下降，甚至造成減產(chǎn)。然而，馬鈴薯對(duì)氮利用率不僅與用量有關(guān)，還受到土壤肥力、土壤類型、供試品種和氣候等因素的綜合影響，因此，本試驗(yàn)結(jié)果代表了珠三角地區(qū)冬種馬鈴薯費(fèi)烏瑞它對(duì)尿素氮肥的利用特征。

此外，施氮對(duì)冬種馬鈴薯的品質(zhì)具有一定的影響。其中粗蛋白在低氮水平用量下隨氮用量的增加而提高，與宋志榮的研究結(jié)果相似[15]，氮用量繼續(xù)增加則呈下降趨勢(shì)，可能與試驗(yàn)品種或冬種的氣候因子有關(guān)?？扇苄蕴窃诟叩昧壳闆r下含量下降，而對(duì)維生素C和淀粉含量無明顯影響。

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