馬鈴薯微型薯與商品薯生產(chǎn)的水氮利用效率比較

王迎男，宋翠玲，李 研，秦永林，樊明壽，賈立國(guó)*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古坤元太和農(nóng)業(yè)科技有限公司，內(nèi)蒙古 正藍(lán)旗 027200）

馬鈴薯微型薯與商品薯生產(chǎn)的水氮利用效率比較

王迎男1，宋翠玲2，李 研2，秦永林1，樊明壽1，賈立國(guó)1*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古坤元太和農(nóng)業(yè)科技有限公司，內(nèi)蒙古 正藍(lán)旗 027200）

在水肥精量控制的溫室條件下，進(jìn)行脫毒微型薯的繁育，并測(cè)算微型薯的水氮利用效率；檢索了2009～2016年大田灌溉模式下商品薯水氮利用的相關(guān)文獻(xiàn)，整理數(shù)據(jù)并分析了水氮利用效率。對(duì)2種生產(chǎn)模式下的水氮利用效率進(jìn)行比較，旨在闡明商品馬鈴薯生產(chǎn)水氮利用效率的提升潛力。結(jié)果表明，灌溉模式下商品薯的水分利用效率為97.90～180.60 kg/hm2·mm、氮肥農(nóng)學(xué)利用率為34.80～132.00 kg/kg，而微型薯繁育的水分利用效率為194.62 kg/hm2·mm、氮肥農(nóng)學(xué)利用率為176.91 kg/kg。商品薯生產(chǎn)較微型薯生產(chǎn)水分利用效率低7.20%～49.70%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率低25.39%～80.33%。說明馬鈴薯商品薯水氮利用效率具有較大的提升空間。通過上述效率差的比較，并進(jìn)一步比較商品薯與微型薯生產(chǎn)的技術(shù)差，為商品薯生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)提供啟示。

微型薯；商品薯；水分利用效率；氮肥農(nóng)學(xué)利用率

馬鈴薯是內(nèi)蒙古的特色優(yōu)勢(shì)作物，然而由于馬鈴薯根系較淺[1]，加之內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)土壤為沙性土壤，保水保肥能力弱，馬鈴薯商品薯生產(chǎn)的水氮利用效率一直很低[2]，水肥資源浪費(fèi)嚴(yán)重，極大地制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

作物養(yǎng)分效率的提高是農(nóng)學(xué)、土肥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其中，養(yǎng)分供應(yīng)與作物需求的時(shí)空匹配是提高作物養(yǎng)分利用率的根本[3]。馬鈴薯微型薯生產(chǎn)系統(tǒng)能對(duì)養(yǎng)分和水分進(jìn)行相對(duì)精確的控制和定量化，水肥供應(yīng)與馬鈴薯的需求匹配性較好，然而關(guān)于馬鈴薯微型薯生產(chǎn)的水氮利用效率卻鮮有報(bào)道，因此，有必要對(duì)馬鈴薯微型薯生產(chǎn)過程的水氮利用效率進(jìn)行評(píng)估，并進(jìn)一步與馬鈴薯商品薯生產(chǎn)水氮利用效率進(jìn)行比較，其比較結(jié)果可為挖掘大田生產(chǎn)馬鈴薯的水氮利用效率潛力提供參考。在比較2種生產(chǎn)模式水氮效率差的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步比較技術(shù)差，可為改進(jìn)商品薯生產(chǎn)中的水肥管理技術(shù)提供啟示。

1 材料與方法

1.1 微型薯繁育

2015年4～10 月在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟正藍(lán)旗坤元太和農(nóng)業(yè)科技有限公司進(jìn)行了2批次微型薯繁育，第1批在4～7月進(jìn)行，第2批在8～10月進(jìn)行。馬鈴薯品種均為‘費(fèi)烏瑞它’，栽培基質(zhì)為蛭石。組培苗移栽密度為250株/m2，每個(gè)苗床為8.3m2，共38個(gè)苗床。在苗床基質(zhì)第1層（厚度5～6 cm）鋪好后，施用復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=12∶19∶16）80 g/m2和農(nóng)用硫酸鉀（K2O 50%）20 g/m2，之后覆第2層蛭石（厚度6～7 cm）。每個(gè)苗床用水400 L將其澆透。第1批組培苗于4月9日移栽、第2批于8月5日移栽，移栽后用100 L清水“掩苗”。組培苗移栽到苗床緩苗6～7 d，每隔7 d將殺菌劑與殺蟲劑充分混合溶于18 L水中，噴施于植株葉面。生育期內(nèi)將肥料溶解于水，按表1設(shè)計(jì)的施肥時(shí)間、數(shù)量進(jìn)行葉面噴施。肥料養(yǎng)分含量分別為：磷酸二銨（N 18%，P2O546%），磷酸二氫鉀（N 52%，P2O534%）。果彩（N≥ 11%，CaO≥17%，MgO≥7%）。葉面噴施肥料溶液后5～7 d，噴水1次，每次用量1 375 L，每個(gè)生產(chǎn)季度噴水6次。第1批微型薯于7月2日收獲、第2批于10月25日收獲（表1）。

1.2 商品薯生產(chǎn)的水氮利用效率文獻(xiàn)檢索

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中，分別按照關(guān)鍵詞=“馬鈴薯”+“水分利用效率”和關(guān)鍵詞=“馬鈴薯”+“氮肥農(nóng)學(xué)利用率”檢索了2009～2016年中文文獻(xiàn)，摘錄其中馬鈴薯產(chǎn)量、水分利用效率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率的數(shù)據(jù)，進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)分析。

表1 微型薯繁育過程中施肥時(shí)間及數(shù)量（38個(gè)苗床總用量）Table 1 Fertilization amount and time duringminituber production(total amount for 38 seedbeds)

1.3 統(tǒng)計(jì)及計(jì)算方法

作物水分利用效率（WUE）=Y/ET。其中Y為產(chǎn)量，ET為作物生育期內(nèi)耗水量。

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（ANUE）=（施肥區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施肥量。蛭石中不含任何養(yǎng)分，在不施肥的條件下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為零，故微型薯繁育體系氮肥農(nóng)學(xué)利用率的計(jì)算簡(jiǎn)化為：

氮肥農(nóng)學(xué)利用率（ANUE）=施肥區(qū)產(chǎn)量/施肥量。數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析全部采用MicrosoftOffice Excel2003進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯微型薯與商品薯生產(chǎn)的水分利用效率比較

將微型薯分為4個(gè)級(jí)別全部稱重并折算出單位面積產(chǎn)量如表2所示，2批微型薯生產(chǎn)中全生育時(shí)期耗水量相同，均為113 mm，由此計(jì)算其水分利用效率分別為203.07和186.17 kg/hm2·mm，2批馬鈴薯微型薯繁育平均水分利用效率為194.62 kg/hm2·mm。

表2 馬鈴薯微型薯生產(chǎn)水分利用效率Table 2 Water use efficiency(WUE)in minituber production

通過文獻(xiàn)檢索與整理，統(tǒng)計(jì)并計(jì)算得出馬鈴薯商品薯的水分利用效率（WUE）變化范圍為97.90～180.60 kg/hm2·mm（表3）。相比較而言，大田灌溉模式下商品薯生產(chǎn)較溫室微型薯繁育水分利用效率低7.20%～49.70%。也就是說，生產(chǎn)1 000 kg微型薯消耗水分約為51m3，若商品薯生產(chǎn)能夠達(dá)到微型薯繁育的水分利用效率，生產(chǎn)1 000 kg商品薯節(jié)水為4～51m3，意味著大田商品薯生產(chǎn)的水分利用效率具有很大的提升空間。

表3 灌溉模式下大田商品薯生產(chǎn)的水分利用效率Table 3 Water use efficiency(WUE)ofmarketable tuber production under irrigation conditions

2.2 馬鈴薯微型薯與商品薯生產(chǎn)的氮肥農(nóng)學(xué)利用率比較

2批微型薯生產(chǎn)中基肥含有的純氮量相同，噴施的營(yíng)養(yǎng)液中第1批含N量高于第2批，2批微型薯生產(chǎn)中氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別為179.90和173.92 kg/kg，平均氮肥農(nóng)學(xué)利用率為176.91 kg/kg（表4）。

商品薯生產(chǎn)的氮肥農(nóng)學(xué)利用率統(tǒng)計(jì)于表5?？梢钥闯?，灌溉模式下大田商品薯生產(chǎn)氮肥農(nóng)學(xué)利用率變化范圍為34.80～132.00 kg/kg。相比較而言，大田灌溉模式下商品薯生產(chǎn)較溫室微型薯繁育氮肥農(nóng)學(xué)利用率低25.39%～80.33%。生產(chǎn)1 000 kg微型薯需氮（N）約為5.7 kg，與商品薯生產(chǎn)的氮肥需求量基本一致[12]，因此完全可以將微型薯繁育的氮肥農(nóng)學(xué)利用率設(shè)置為商品薯生產(chǎn)的氮肥農(nóng)學(xué)利用率潛力目標(biāo)。如果實(shí)現(xiàn)了潛力目標(biāo)，即消除了25.39%～80.33%的效率差，商品薯生產(chǎn)可節(jié)約氮肥（N）投入1.9～23.1 kg/t。

表4 馬鈴薯微型薯生產(chǎn)中的氮肥農(nóng)學(xué)利用率Table 4 Agronomic nitrogen use efficiency(ANUE)inminituber production

表5 灌溉模式下商品薯生產(chǎn)的氮肥農(nóng)學(xué)利用率Table 5 Agronomic nitrogen useefficiency(ANUE)ofmarketable tuber production under irrigation conditions

3 討論

雖然微型薯繁育與商品薯生產(chǎn)條件不同，二者的水分效率難以等同，但個(gè)別地點(diǎn)商品薯生產(chǎn)的水分利用效率與微型薯僅相差7%[8]，不僅說明將微型薯繁育水分利用效率設(shè)置為商品薯生產(chǎn)的水分利用潛力是合理的，而且目前商品薯生產(chǎn)水分利用效率的進(jìn)一步提升是可以實(shí)現(xiàn)的。就氮肥農(nóng)學(xué)利用率而言，Badr等[21]有關(guān)研究報(bào)道顯示，大田馬鈴薯氮肥農(nóng)學(xué)利用率可達(dá)176 kg/kg，這已達(dá)到了微型薯繁育的氮肥農(nóng)學(xué)利用率（表4），這進(jìn)一步將微型薯繁育的氮肥農(nóng)學(xué)利用率設(shè)定為中國(guó)馬鈴薯商品薯生產(chǎn)的努力目標(biāo)是可行的。

雖然內(nèi)蒙古及中國(guó)北方許多地區(qū)光熱資源及土壤質(zhì)地非常適宜馬鈴薯生產(chǎn)，但其主產(chǎn)區(qū)水資源短缺，土壤為沙性土壤，保水保肥能力弱。而且，馬鈴薯根系較淺[1]，加之馬鈴薯生產(chǎn)中氮肥投入過量現(xiàn)象普遍存在[22]，因此馬鈴薯商品薯生產(chǎn)的水氮利用效率一直很低[2]，這就造成了巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，所以進(jìn)行馬鈴薯水氮效率提升的研究具有重大戰(zhàn)略意義。本文的測(cè)算與比較充分表明，大田生產(chǎn)馬鈴薯的水氮利用效率還有很大的提升空間，值得深入探索其提升的技術(shù)途徑。今后進(jìn)一步比較商品薯生產(chǎn)與微型薯生產(chǎn)的效率差與技術(shù)差，可能為商品薯生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)提出建議。

微型薯繁育與灌溉模式下商品薯生產(chǎn)水氮利用效率存在較大差異，商品薯生產(chǎn)較微型薯繁育的水分利用效率低近50%，氮肥農(nóng)學(xué)利用率可低80%，意味著大田商品薯生產(chǎn)水氮利用效率具有較大提升空間，有待進(jìn)一步的挖掘與提高。

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Comparison ofWater and Nitrogen Use Efficiencies of Minituber and Marketable Tuber Production

WANG Yingnan1,SONG Cuiling2,LIYan2,QIN Yonglin1,FAN Mingshou1,JIA Liguo1＊
(1.College o fAgronomy,InnerMongo lia Agricultura lUniversity,Hohhot,InnerMongolia 010019,China;2.Inner Mongo lia Kunyuantaihe Agricultura lScience and Technology Co.,Ltd.,Zhenglan Banner,InnerMongolia 027200,China)

ract:Water and nitrogen use efficiencies of virus-free minituber propagation in which water and fertilizer were precisely controlled under greenhouse conditions,were calculated in this study.Moreover,the efficiencies ofmarketable tuber production with irrigation under field conditions were analyzed,based on the literatures published during the year 2009-2016.Itwas to understand the potentials ofwater and nitrogen use efficiency duringmarketable tuber production by comparing the gaps between two kinds of production systems.The results showed that the water use efficiency was 97.90-180.60 kg/ha·mm,and the agronomic use efficiency of nitrogen was 34.80-132.00 kg/kg in marketable tuber production under irrigation conditions.However,the water use efficiency was 194.62 kg/ha·mm,and the agronomic use efficiency of nitrogen was 176.91 kg/kg for minituber propagation.The water use efficiency of marketable tubers was 7.20%-49.70%lower than thatofminituber productions,while the agronomic use efficiency of nitrogen was 25.39%-80.33%lower.There are still large potential for the promotion ofwater and nitrogen use efficiencies inmarketable tuber productions.Based on the gap analysis on efficiencies,the technology gap between the two kinds of production systems was further analyzed,whichmightprovide some suggestions on technology improvement formarketable tuberproduction.

ords:minituber;marketab le tuber;water use efficiency;nitrogen agronomic use efficiency

S532

B

1672－3635（2017）06-0326-05

2016-10-13

國(guó)家自然科學(xué)基金（31460321）；內(nèi)蒙古重大專項(xiàng)“馬鈴薯種薯繁育與商品薯生產(chǎn)中資源高效利用技術(shù)的創(chuàng)新”。

王迎男（1989-），女，碩士研究生，主要從事馬鈴薯栽培生理方面研究。

賈立國(guó)，講師，主要從事馬鈴薯水分與營(yíng)養(yǎng)方向研究，E-mail:nndjialiguo@163.com。