高肥力土壤氮鉀配施對鮮食型甘薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 萌,房增國,梁 斌,曾路生,李俊良

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,山東省水肥一體化工程技術(shù)研究中心，山東 青島 266109)

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高肥力土壤氮鉀配施對鮮食型甘薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 萌,房增國,梁 斌,曾路生,李俊良

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,山東省水肥一體化工程技術(shù)研究中心，山東 青島 266109)

為了探明高肥力土壤氮鉀配施對煙薯25產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,采用二因素三水平完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計,分別設(shè)3個N處理(0,45,90 kg/hm2)和 3個K2O處理(0,75,150 kg/hm2),共計9個氮鉀組合處理,分別于收獲期調(diào)查甘薯地上部性狀,測定塊根干鮮質(zhì)量、Vc、淀粉、蛋白質(zhì)、蔗糖、葡萄糖、果糖、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量。結(jié)果表明:高肥力土壤上施用氮肥可增加甘薯蔓長、莖葉鮮質(zhì)量、T/R值，并提高甘薯塊根內(nèi)蛋白質(zhì)、葡萄糖和蔗糖的含量，高肥力土壤上施用氮肥情況下，塊根干鮮質(zhì)量、淀粉和果糖含量有所降低。施用鉀肥能顯著提高塊根干鮮質(zhì)量、薯干率及淀粉和葡萄糖的含量;促進(jìn)了甘薯對Mg的吸收，降低了甘薯對Ca的吸收。在氮鉀互作條件下，甘薯分枝數(shù)、結(jié)薯數(shù)及Vc、蛋白質(zhì)、蔗糖、葡萄糖、果糖含量與不施肥處理相比均有所提高；鮮薯產(chǎn)量與氮肥、鉀肥的施用存在交互作用，即在不施N、施K2O 150 kg/hm2時,甘薯產(chǎn)量達(dá)到最高,較不施肥處理增產(chǎn)10 825.5 kg/hm2,增幅為29.2%。同時在施N 90 kg/hm2、不施K2O時,甘薯產(chǎn)量最低,較不施肥處理減產(chǎn)1 435.5 kg/hm2,降幅為3.9%。因此,在高肥力土壤,應(yīng)不施或少施氮肥并配施適量鉀肥以期獲得鮮食型甘薯的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

鮮食型甘薯;高肥力;氮鉀配施;產(chǎn)量;品質(zhì)

甘薯是我國的四大糧食作物之一,其營養(yǎng)平衡、價值全面,并富含多種有益于人體健康的各種有效成分,如淀粉、蛋白質(zhì)、可溶性糖、維生素以及鐵、鋅等微量元素[1-2]。甘薯塊根的產(chǎn)量和品質(zhì)主要受品種固有的遺傳性質(zhì)影響,還受到栽培措施和自然環(huán)境的影響。氮、鉀作為大量營養(yǎng)元素,二者營養(yǎng)平衡及交互作用,對作物營養(yǎng)診斷和合理施肥,提高肥料利用率,增加作物產(chǎn)量,改善作物品質(zhì)具有重要的意義。國內(nèi)外有關(guān)氮、鉀肥單獨施用及氮、磷配施對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究已廣泛報道[3-8],但氮鉀互作在甘薯上的研究較少[9-10],且研究多在中低肥力土壤上進(jìn)行,而在高肥力土壤上的研究還未見報道。因此,本試驗以煙薯25為試驗材料,研究了氮鉀配施對煙薯25產(chǎn)量及品質(zhì)的影響,以期為高肥力土壤中鮮食型甘薯優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的種植提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地自然條件

田間試驗于2015年5-10月在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園進(jìn)行。該地屬于暖溫帶季風(fēng)氣候,降水集中,雨熱同季,年平均氣溫11～14 ℃。土壤類型為砂姜黑土,0～20 cm土層有機質(zhì)含量為19.9 g/kg,堿解氮77.9 mg/kg,速效磷(P2O5)48.9 mg/kg,速效鉀(K2O)164.7 mg/kg,pH值(水土比5)5.4。

1.2 供試材料

供試甘薯選用煙薯25,為煙臺農(nóng)科院培育的鮮食型甘薯品種;供試肥料分別為尿素(含氮量≥46.2%)、磷酸(含P2O5量≥61.5%)和硫酸鉀(含K2O量≥50%)。

1.3 試驗設(shè)計

采用二因素裂區(qū)設(shè)計,氮處理為主區(qū),設(shè)0,45,90 kg/hm2N 3個施氮水平;鉀處理為副區(qū),設(shè)0,75,150 kg/hm2K2O這3個施鉀水平;施P2O560 kg/hm2,共9個處理,每個處理重復(fù)3次。采用機械起壟覆膜鋪管船型扦插單壟雙行栽培模式,株距0.36 m,行距0.15 m,壟距1.1 m,小區(qū)面積145.2 m2(6.6 m×22.0 m)。滴灌帶(一次性邊縫式滴灌帶,滴頭間距30 cm)鋪設(shè)于2行之間,肥料分別在移栽后40,80,100 d共分3次采用滴灌(文丘里施肥器)施入。施入比例見表1。試驗于2015年5月20日定植,定植密度54 540株/hm2,試驗期間注意防病、除草,其他田間管理措施按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)進(jìn)行。

表1 三次施肥氮磷鉀所占比例

1.4 測定項目和方法

在收獲期進(jìn)行甘薯性狀和產(chǎn)量構(gòu)成各因子的測定并計產(chǎn)。各處理隨機選取地上部1 kg左右,洗凈晾干后稱鮮質(zhì)量并切碎作為樣品;鮮薯選取大小適中的薯塊1 kg左右,洗凈晾干并切碎,然后用四分法取200 g左右稱重作為樣品,樣品置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青30 min后,60 ℃烘干稱重[3]。采用不銹鋼植物粉碎機進(jìn)行粉碎,用于 Ca、 Mg、 Fe、 Zn、Mn、 Cu 等中微量元素分析;另一部分用于品質(zhì)指標(biāo)測定[11]。維生素C采用2,6-二氯靛酚法[11];蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法[12];淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖采用蒽酮比色法[12];Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等中微量元素采用原子吸收分光光度法[11]。試驗數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮鉀配施對甘薯植株生長性狀的影響

由表2看出,氮肥對甘薯單株最長蔓長、莖葉鮮質(zhì)量和T/R值(甘薯莖葉鮮質(zhì)量與地下部鮮質(zhì)量的比值)影響達(dá)到顯著或極顯著水平,鉀肥對最長蔓長的影響達(dá)到極顯著水平,氮鉀肥互作對甘薯分枝數(shù)、最長蔓長的影響達(dá)極顯著水平。在3個氮肥處理下,相同施氮量條件下T/R值隨著施鉀量的增多而降低。在3個鉀肥處理下,分枝數(shù)和最長蔓長隨著施氮量的增多而增加。施N 90 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的處理下,分枝數(shù)最高,較不施肥處理增加了23.8%;施N 90 kg/hm2、不施K2O的處理下,最長蔓長最高,較不施肥處理增加了63.6 cm,增幅為25.1%;施N 45 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的處理下,莖葉鮮質(zhì)量和莖葉干質(zhì)量最高,較不施肥處理分別增加8 679.0,909.0 kg/hm2,增幅分別為22.0%和18.4%;不施肥處理的莖葉干率最高,但較其他處理差異不顯著。

注:同列不同字母表示差異達(dá) 5% 顯著水平。NOB.分枝數(shù);LVL.最長蔓長;FWSL.莖葉鮮質(zhì)量;DMSL.莖葉干率;DWSL.莖葉干質(zhì)量。表3-5同。

Note:Different letters in a column mean significant difference at 5% level.NOB.Numbers of branches;LVL.Longest vine length;FWSL.Fresh weight of stem and leaf;DMSL.Dry matter content of stem and leaf;DWSL.Dry weight of stem and leaf.The same as Tab.3-5.

2.2 氮鉀配施對甘薯產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出,氮肥對甘薯塊根鮮質(zhì)量、薯干率、塊根干質(zhì)量的影響均達(dá)到極顯著性水平,鉀肥對甘薯塊根鮮質(zhì)量、塊根干質(zhì)量和薯干率的影響達(dá)到顯著或極顯著水平,氮鉀肥互作對結(jié)薯數(shù)、塊根鮮質(zhì)量、薯干率和塊根干質(zhì)量的影響達(dá)到顯著或極顯著水平。塊根鮮質(zhì)量在不施N和施N 90 kg/hm2水平下,均隨施鉀量的增多而增加;而結(jié)薯數(shù)的變化趨勢則不明顯。不施N、施K2O150kg/hm2處理下,結(jié)薯數(shù)和塊根鮮質(zhì)量達(dá)到最高;分別較不施肥處理增加13.1%,29.2%;不施N、施K2O 75 kg/hm2的處理下,塊根干質(zhì)量最高,較最低的增加34.2%。表3還表明,不施N和施K2O 150 kg/hm2時對提高塊根產(chǎn)量的效應(yīng)最大,產(chǎn)量為47 877.0 kg/hm2與不施肥處理相比,塊根鮮質(zhì)量增產(chǎn)10 825.5 kg/hm2,增幅達(dá)到29.2%。同時在施N 90 kg/hm2、不施K2O時,甘薯產(chǎn)量最低，較不施肥處理減產(chǎn)1 435.5 kg/hm2,降幅為3.9%。

注:TB.結(jié)薯數(shù);CPR.商品薯率;FWT.塊根鮮質(zhì)量;DMCT.薯干率;DWT.塊根干質(zhì)量。

Note:TB.Tuber number;CPR.Commodity potato rate;FWT.Fresh weight of tuber;DMCT.Dry matter content of tuber;DWT.Dry weight of tuber.

2.3 氮鉀配施對甘薯塊根營養(yǎng)成分影響

由表4可以看出,氮肥和鉀肥對甘薯塊根蛋白質(zhì)、淀粉、葡萄糖和果糖含量的影響最大,氮鉀肥互作對甘薯Vc(以鮮質(zhì)量計)、蛋白質(zhì)(以干質(zhì)量計)、蔗糖(以干質(zhì)量計)、葡萄糖(以干質(zhì)量計)和果糖(以干質(zhì)量計)的影響均達(dá)極顯著水平。單施N可使塊根中Vc含量隨著施肥量的增加而減少,最大降幅為15%,而增施鉀肥可以抑制Vc含量的降低,并提高其含量。蛋白質(zhì)含量在不施N時隨施K2O的增加而降低,而在施入N后,蛋白質(zhì)含量隨著施K2O的增多而增加,最大增幅為70.1%。在3個氮水平下,施用鉀肥可以提高塊根中淀粉的含量,最大增加量為5.1%,增幅為1.9%～9.0%。同時在3個鉀水平下,施用氮肥也可以提高塊根中淀粉的含量;在3個氮水平下,蔗糖和葡萄糖的含量均隨施鉀量的增多而增加,單施K2O 150 kg/hm2時均達(dá)到最大,較單施N 90 kg/hm2處理分別增加74.1%,182.9%。在3個鉀水平下，果糖含量隨著施氮肥的增多而減少,且在施N 45 kg/hm2水平時,果糖含量隨著施鉀量的增多而減少。

表4 氮鉀配施對甘薯塊根營養(yǎng)成分的影響

2.4 氮鉀配施對甘薯塊根中微量元素的影響

由表5可以看出,氮肥對甘薯塊根Ca、Mn和Cu的影響有顯著或極顯著差異,鉀肥對甘薯塊根Ca、Mg、Mn和Zn的影響達(dá)到顯著或極顯著水平;氮鉀互作對甘薯塊根中Mn和Cu的含量影響達(dá)到了顯著或極顯著水平。施肥對甘薯塊根Fe含量影響較小。在3個氮水平下,Ca含量隨著鉀肥的增多而減少,最大降幅為63.8%;Mg含量則相反,隨著施鉀的增多而增加,最大增幅為7.4%。在施N 0～45 kg/hm2,Mn含量隨著施氮量的增加而減少,最大可降低最高量的66.8%;Zn含量在施N 0～45 kg/hm2,隨著施鉀量的增多而增加,增幅為11.3%～53.2%;而在施K2O 90 kg/hm2水平下,隨著施鉀量的增多而呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。

表5 氮鉀配施對塊根中微量元素的影響(干樣)

3 討論

3.1 氮鉀配施對甘薯植株生長性狀的影響

施用氮肥能夠增加單株分枝數(shù)[13],這與本試驗3個鉀肥處理下,分枝數(shù)和最長蔓長隨著施氮量的增多而增加的結(jié)果一致。但在施用鉀肥的基礎(chǔ)上,施氮量過高會使干物質(zhì)在莖葉中分配多,在塊根中分配少[9]。在高氮水平下適量施鉀會降低塊根膨大后期的地上部干質(zhì)量,促進(jìn)干物質(zhì)向塊根中的分配,增加收獲指數(shù)[10],劉倩[14]研究表明,施鉀可降低甘薯T/R比值,這與本試驗在3個氮肥處理下,T/R值隨著施鉀肥的增多而降低的結(jié)果相符。同時,在本試驗條件下氮肥對甘薯單株最長蔓長、莖葉鮮質(zhì)量影響達(dá)到顯著水平,這與后猛等[9]的研究結(jié)果一致。因此,在本試驗條件下,增施氮肥會增加甘薯最長蔓長和莖葉鮮質(zhì)量,提高T/R比值,增加地上部干物質(zhì)積累,但是阻礙了地上部干物質(zhì)向地下部的運輸;增施鉀肥能夠降低甘薯的最長蔓長,一定程度上抑制了因施用氮肥而造成的甘薯徒長。

3.2 氮鉀配施對甘薯產(chǎn)量的影響

施氮會顯著降低單株薯重,從而降低甘薯產(chǎn)量[15-16]。適量施氮會增加單株薯塊數(shù),增加產(chǎn)量[3],在收獲期,單株薯重隨著施氮量的增加而顯著增加,而單株結(jié)薯數(shù)和塊根產(chǎn)量隨著施氮量的增加而顯著降低[10]。但在高肥力條件下,施氮易引起地上部徒長,使干物質(zhì)分配在地上部多,分配在塊根少[17],這與本試驗研究結(jié)果一致。劉倩[14]研究表明,施鉀可提高甘薯的薯塊重,增加結(jié)薯數(shù),施鉀對甘薯的增產(chǎn)效果主要來自單薯重的增加,并且在食用型甘薯品種上高鉀處理的增產(chǎn)幅度高于低鉀處理。也有研究表明,施用鉀肥能夠顯著增加甘薯產(chǎn)量,但過高的鉀肥用量會降低增產(chǎn)效果[18]。在本試驗條件下,不施N,鮮薯產(chǎn)量隨施K2O的增加而增加,即在高肥力土壤上繼續(xù)施用鉀肥依然有增產(chǎn)空間。在對作物的產(chǎn)量上,氮鉀配施具有正交互作用。適量的氮鉀配施可提高馬鈴薯平均單窩重、大薯塊單窩重和產(chǎn)量[19]。本試驗將肥料分3次滴灌施入,提高了作物根區(qū)的養(yǎng)分濃度。在不施N、施K2O 150 kg/hm2時,甘薯產(chǎn)量達(dá)到最大,這與江燕[10]的研究結(jié)果相符。這是因為江燕試驗地的基礎(chǔ)肥力與本試驗地基礎(chǔ)相差不大,土壤中速效氮和速效鉀含量均在70 mg/kg以上。但是也有研究表明在施用氮肥75 kg/hm2、鉀肥300 kg/hm2時,食用型甘薯塊根產(chǎn)量最大[8]。這可能是因為其試驗地有機質(zhì)含量較高,土壤對肥料的緩沖能力較大,故繼續(xù)施用一定量的氮肥仍然有增產(chǎn)效果,并且施用較高量的鉀肥,一定程度上抑制甘薯的徒長,協(xié)調(diào)了庫-源關(guān)系。在甘薯生產(chǎn)中,增施鉀肥是提高甘薯產(chǎn)量的有效手段之一[18,20]。因此,在本試驗條件下,不施N、施K2O 150 kg/hm2可使甘薯獲得高產(chǎn),產(chǎn)量為47 877.0 kg/hm2,即在高肥力土壤上繼續(xù)增施鉀肥仍有一定的增產(chǎn)效果。

3.3 氮鉀配施對甘薯塊根營養(yǎng)成分的影響

普遍認(rèn)為,適量施用氮肥能夠顯著提高甘薯塊根中的Vc含量,但是過量施用氮肥卻會降低其含量。這與本試驗結(jié)果基本相符,但在本試驗條件下,Vc含量受到氮鉀的正交互效應(yīng)的影響,降低并不顯著,原因有待進(jìn)一步研究。劉倩[14]研究認(rèn)為增施鉀肥能夠提高濟(jì)黑1號和煙薯25號塊根中的可溶性糖含量，降低薯塊中可溶性蛋白含量，降低薯塊中淀粉的含量。唐忠厚等[20]研究發(fā)現(xiàn),施N有利于碳氮代謝,氮肥處理與空白相比,明顯提高了蛋白質(zhì)含量。這與本試驗施鉀75～150 kg/hm2水平時相符,但與單施氮肥各處理結(jié)果相反,而在高肥力條件下,施氮減少塊根中的淀粉含量[21],這與本試驗結(jié)果基本一致。葡萄糖的含量隨施鉀量的增多而增加,單施K2O 150 kg/hm2時含量達(dá)到最大值,這與柳洪鵑[7]的觀點相符,而與后猛等[19]研究存在出入。綜合評價施用氮肥能夠降低淀粉、葡萄糖和果糖含量,但有助于提高蛋白質(zhì)含量;增施鉀肥有利于鮮食型甘薯糖類物質(zhì)的積累;氮鉀配施能夠提高甘薯塊根中Vc和蔗糖含量,但內(nèi)在的影響機制需進(jìn)一步探索。因此,在高肥力條件下,不施N、施K2O 150 kg/hm2可獲得較高的糖類物質(zhì)和淀粉含量。但是要獲得高含量的Vc和蛋白質(zhì),則需配施一定量的氮肥。

Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn等中微量元素是生命活動所必需的,參與多種代謝過程[22],中微量元素含量的多寡是作物品質(zhì)的重要指標(biāo),然而施用氮鉀肥對中微量元素的研究多在黃瓜[23]、油菜[24]、辣椒[25]、結(jié)球甘藍(lán)[26]等蔬菜作物,而對甘薯塊根中微量元素含量的研究相對較少,尤其是對鮮食型甘薯品種。本試驗表明，增施鉀肥可促進(jìn)甘薯對Mg和Zn的吸收;降低了甘薯對Ca的吸收;氮鉀配施對甘薯Fe的吸收影響不大。因此,在高肥力條件下,不施N、施K2O 150 kg/hm2可以使甘薯獲得較高含量的中微量元素,但是會降低Ca含量,實踐中應(yīng)按甘薯的品質(zhì)需求進(jìn)行有選擇的施用氮肥。

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Effects of Combined Application of Nitrogen and Potassium Fertilizer on Yield and Quality of Fresh-eating Sweet Potato in Soil with High Fertility

WANG Meng,FANG Zengguo,LIANG Bin,ZENG Lusheng,LI Junliang

(College of Resources and Environment,Qingdao Agricultural University,Shandong Provincial Engineering Technology Research Center for Fertigation,Qingdao 266109,China)

To explore the effect of potassium(K) and nitrogen (N) on yield and quality of tuber of sweet potato YS25 in soil with high fertility,used two factors of three levels completely randomized block design of experiment,with 3 N treatments(0,45,90 kg/ha) and 3 K2O treatments (0,75,150 kg/ha),included 9 combinations of K and N treatments,were designed.The results showed that:High fertility soil nitrogen fertilizer could be added sweet potato vine length,shoot fresh weight,T/R value(Ratio of fresh weight of stem and leaf to fresh weight of underground),and improve the tuber of sweet potato protein, glucose and sucrose content and high fertility soil nitrogen fertilizer situation and root dry mass of fresh,the content of starch and fructose decreased.K fertilizer could significantly increase the root fresh and dry weight,potato rate and starch and glucose content;promote the sweet potato of Mg absorption,decreased the uptake of Ca by sweet potato.In nitrogen and potassium interaction conditions,sweet potato branching number,tuber number and Vc,protein,sucrose,glucose,fructose content with no fertilizer treatment were improved compared; fresh tuber yield and N fertilizer and potash fertilizer application interaction,namely when no N and K2O 150 kg/ha,sweet potato yield reached the highest,with no fertilization treatment increased 10 825.5 kg/ha,an increased of 29.2%.At the same time in the implementation of N 90 kg/ha,without K2O,the sweet potato yield was lowest,compared with no fertilization treatment was 1 435.5 kg/ha,a declined of 3.9%.Therefore,in the high fertility soil,the high yield and good quality of fresh edible sweet potato should be obtained by the application of no or less nitrogen fertilizer and the appropriate amount of potassium fertilizer.

Fresh-eating sweet potato;High fertility soil;Potassium application combined with nitrogen;Yield;Quality

2016-05-17

山東省薯類產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊栽培與土肥崗位項目(SDAIT-15-08)

王 萌(1990-),男,山東濟(jì)寧人,在讀碩士,主要從事甘薯水肥一體化技術(shù)研究。

李俊良(1962-),男,山東青島人,教授,博士,博士生導(dǎo)師,主要從事經(jīng)濟(jì)作物水肥一體化技術(shù)研究。

S143;S531

A

1000-7091(2016)05-0199-06

10.7668/hbnxb.2016.05.030