施氮對(duì)我國(guó)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的整合分析

摘要： 【目的】在全國(guó)尺度上，定量評(píng)價(jià)施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，明確影響施氮效應(yīng)的因素，為我國(guó)甘薯生產(chǎn)中氮肥合理施用提供參考?！痉椒ā坷弥袊?guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普和Web of Science 中英文數(shù)據(jù)庫(kù)，以“甘薯”、“氮”、“氮肥”、“產(chǎn)量”、“單株結(jié)薯數(shù)”、“單薯重”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，基于以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選：試驗(yàn)在我國(guó)農(nóng)田進(jìn)行；試驗(yàn)包含不施氮肥對(duì)照和施用不同量氮肥處理，且對(duì)照與處理磷鉀肥用量相同；每個(gè)處理至少有3 次重復(fù)，共篩選到45 篇文獻(xiàn)。篩選后的文獻(xiàn)中，包含產(chǎn)量數(shù)據(jù)288 組，單株結(jié)薯數(shù)數(shù)據(jù)191 組，單薯重?cái)?shù)據(jù)145 組。利用Meta 分析方法，定量分析施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響；通過(guò)亞組分析，評(píng)價(jià)不同因素對(duì)施氮效應(yīng)的影響?！窘Y(jié)果】與不施氮相比，施氮增加我國(guó)甘薯鮮薯單位面積產(chǎn)量1.7%、單薯重3.2%，降低單株結(jié)薯數(shù)1.2%。不同施氮量下，甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素存在顯著差異。隨施氮量增加，鮮薯產(chǎn)量和單株結(jié)薯數(shù)增幅逐漸降低，增幅最大的施氮量均小于75 kg/hm2，單薯重呈先升高后下降的趨勢(shì)，增幅最大的施氮量為75～150 kg/hm2。長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)鮮薯單產(chǎn)增幅高于北方薯區(qū)；北方薯區(qū)、長(zhǎng)江流域薯區(qū)、南方薯區(qū)適宜施氮量分別為lt;75、75～150、75～150 kg/hm2。隨對(duì)照組產(chǎn)量 （地力產(chǎn)量） 的增加，施氮的鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)增幅均呈下降趨勢(shì)，而單薯重增幅呈增加趨勢(shì)。對(duì)照組產(chǎn)量≤25 t/hm2 時(shí)，適宜施氮量為75～150 kg/hm2，地力產(chǎn)量為25～35 t/hm2 和gt;35 t/hm2 時(shí)，適宜施氮量為lt;75 kg/hm2。施氮處理下鮮食型甘薯增產(chǎn)幅度低于淀粉型甘薯，鮮食型甘薯適宜施氮量為lt;75 kg/hm2，淀粉型為75～150 kg/hm2。施氮鮮薯產(chǎn)量增幅最高的施鉀（K2O） 量為150～225 kg/hm2，盡管該施鉀量范圍內(nèi)施氮處理的單株結(jié)薯數(shù)顯著下降6.3%，但單薯重顯著增加14.9%，導(dǎo)致鮮薯產(chǎn)量增加10.5%；施磷 （P2O5） 量為≤60 kg/hm2 時(shí)，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重增幅最高，分別為7.2%、4.9% 和5.8%；氮、磷、鉀適宜的配施比例為1∶0～0.8∶1～3。中性土壤（6.520 g/kg） 的土壤條件下，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量增幅最高?！窘Y(jié)論】施氮有助于提升我國(guó)甘薯產(chǎn)量，但施氮效果受區(qū)域、地力產(chǎn)量、磷鉀肥施用量、土壤基礎(chǔ)肥力、甘薯類型等因素影響。因此，在甘薯生產(chǎn)中，應(yīng)充分考慮這些因素，制定適宜的施氮方案，以提高氮肥利用率和甘薯產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞： 氮肥； 甘薯； 鮮薯產(chǎn)量； 產(chǎn)量構(gòu)成因素； 土壤肥力； 整合分析

甘薯是世界上重要的糧食作物、飼料作物和工業(yè)原料作物[ 1 ]。中國(guó)是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國(guó)，2022 年中國(guó)甘薯種植面積為2.2×106 hm2，總產(chǎn)量為4.7×107 t，分別占世界甘薯種植面積和總產(chǎn)量的29.8% 和54.2%[2]。氮素是甘薯生長(zhǎng)發(fā)育必需的大量元素。施氮能促進(jìn)甘薯葉生長(zhǎng)，擴(kuò)大光合作用面積，增加光合能力；氮肥不足，莖葉生長(zhǎng)慢，葉面積小，葉色淡，導(dǎo)致生長(zhǎng)不良，而氮施用過(guò)量，莖葉旺長(zhǎng)，導(dǎo)致結(jié)薯不良。甘薯具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耐瘠薄的特性，因此生產(chǎn)上多數(shù)種植戶忽視了氮肥的合理施用。一方面，種植戶對(duì)氮肥施用重視不足導(dǎo)致施氮量過(guò)少；另一方面，為獲得高產(chǎn)，種植戶過(guò)度依賴化肥而導(dǎo)致施氮量過(guò)多，施氮量過(guò)高不僅限制了甘薯產(chǎn)量提升，而且導(dǎo)致氮素?fù)p失，降低氮肥利用率，污染環(huán)境[3]。因此，明確施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，闡明影響甘薯施氮增產(chǎn)效應(yīng)的因素，對(duì)我國(guó)甘薯生產(chǎn)中氮肥合理施用具有指導(dǎo)意義。

目前，針對(duì)施氮對(duì)我國(guó)甘薯產(chǎn)量的影響已有大量報(bào)道，然而關(guān)于施氮對(duì)甘薯增產(chǎn)效應(yīng)以及適宜施氮量的結(jié)果不盡一致。不同薯區(qū)適宜施氮量有較大差異，且同一薯區(qū)適宜施氮量變幅較大。北方薯區(qū)甘薯適宜施氮量為60～210 kg/hm2[4?8]，長(zhǎng)江流域薯區(qū)適宜施氮量為125～155 kg/hm2[3]，南方薯區(qū)適宜施氮量為60～180 kg/hm2[9?14]。不同土壤肥力條件下施氮對(duì)甘薯的增產(chǎn)效應(yīng)以及適宜施氮量不同。竇懷良等[15]研究認(rèn)為，低肥力、中肥力和高肥力地塊甘薯適宜施氮量分別為150、100、50 kg/hm2，增產(chǎn)幅度分別為33.3%、29.6% 和16.1%。劉唯一[16]分析得出，砂質(zhì)低肥力和中肥力土壤最佳施氮量分別為289.5 和103.5 kg/hm2。這說(shuō)明土壤基礎(chǔ)肥力越高，氮肥需求量越小，土壤基礎(chǔ)肥力越低，甘薯需肥量越大，增產(chǎn)效果越顯著[16]。不同甘薯品種對(duì)施氮的響應(yīng)不同。吳春紅等[17]研究得出，施氮降低浙紫1 號(hào)和紫菁2號(hào)產(chǎn)量，而施氮量120 kg/hm2 顯著提高寧紫2 號(hào)鮮薯產(chǎn)量。Duan 等[ 1 8 ]研究認(rèn)為，施氮降低甘薯鮮薯產(chǎn)量，但不同甘薯品種對(duì)施氮的響應(yīng)不同，施氮處理下濟(jì)薯26 鮮薯產(chǎn)量降幅（18.9%～58.0%） 高于徐薯32 （4.8%～40.0%）。此外，不同磷鉀肥管理措施[5?6， 19?22]條件下，施氮對(duì)甘薯鮮薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響存在顯著差異。

盡管前人已對(duì)不同區(qū)域、土壤條件、品種、栽培管理?xiàng)l件下施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進(jìn)行大量研究，然而，以上結(jié)果大多基于獨(dú)立田間試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果受限于該區(qū)域特定的氣候、土壤及栽培條件等因素，難以反映施氮對(duì)我國(guó)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的整體情況。因此，需整合分析全國(guó)范圍內(nèi)獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在全國(guó)尺度上定量分析施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。

整合分析法（Meta 分析） 可以整合同一研究主題下多項(xiàng)獨(dú)立試驗(yàn)研究成果[ 2 3 ? 2 5 ]。卞倩倩等[ 2 6 ]利用Meta 分析方法定量分析了施鉀對(duì)我國(guó)甘薯產(chǎn)量和土壤鉀素平衡的影響。然而，利用Meta 分析方法定量分析我國(guó)甘薯施氮效應(yīng)的研究尚未見報(bào)道。本研究采用Meta 分析方法，定量分析施氮對(duì)我國(guó)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的整體影響。通過(guò)亞組分析，明確不同薯區(qū)、對(duì)照組產(chǎn)量水平、品種類型、磷鉀肥施用量條件下，施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響及最優(yōu)施氮量；明確土壤肥力條件對(duì)甘薯施氮效應(yīng)的影響，為我國(guó)甘薯生產(chǎn)中氮肥管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究中數(shù)據(jù)來(lái)源于公開發(fā)表的有關(guān)施氮影響我國(guó)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的學(xué)術(shù)論文。利用中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普和Web of Science 中英文數(shù)據(jù)庫(kù)，選取“甘薯”、“氮”、“氮肥”、“產(chǎn)量”、“單株結(jié)薯數(shù)”、“單薯重”為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，基于以下標(biāo)準(zhǔn)對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選：1） 氮肥試驗(yàn)在我國(guó)農(nóng)田進(jìn)行，不包括盆栽試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)；2） 同一組試驗(yàn)中須包含對(duì)照組和試驗(yàn)組，對(duì)照組為不施氮肥，處理組為施用不同量氮肥（N），對(duì)照組和處理組的磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O） 施用量相同；3） 每個(gè)處理至少有3 次重復(fù)。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)共搜集篩選到45 篇文獻(xiàn)，利用篩選后所得文獻(xiàn)中圖表數(shù)據(jù)創(chuàng)建1 個(gè)新的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含產(chǎn)量數(shù)據(jù)288 組，單株結(jié)薯數(shù)數(shù)據(jù)191 組，單薯重?cái)?shù)據(jù)145 組。試驗(yàn)點(diǎn)分布見表1。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括以下文獻(xiàn)中的原始信息：試驗(yàn)地點(diǎn)，土壤基礎(chǔ)理化性狀如土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、速效氮（AN）、有效磷（AP）、速效鉀（AK）、pH、栽插密度、氮磷鉀肥施用量，鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單薯重（均值、標(biāo)準(zhǔn)差和樣本量）。

1.2 數(shù)據(jù)分類方法

不同種植區(qū)域、對(duì)照組產(chǎn)量（CY）、品種類型、土壤肥力下，施肥對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響不同，為進(jìn)一步明確不同因素對(duì)甘薯施氮效應(yīng)的影響，將各個(gè)因素進(jìn)行分類分析。按照甘薯傳統(tǒng)種植區(qū)域劃分為3 個(gè)薯區(qū)：北方薯區(qū)、長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方種植區(qū)[27]。施氮量的劃分主要是參考前人文獻(xiàn)[17， 20]。土壤養(yǎng)分指標(biāo)的分組主要依據(jù)我國(guó)第二次土壤普查時(shí)土壤養(yǎng)分分析標(biāo)準(zhǔn)劃分。不同因素的分組情況如表1 所示。

1.3 Meta 分析

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算

由于本研究分析的大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)告結(jié)果沒(méi)有包含標(biāo)準(zhǔn)差，因此，將平均數(shù)的10%作為相應(yīng)處理的標(biāo)準(zhǔn)差[28]。

1.3.2 響應(yīng)比計(jì)算

本研究采用響應(yīng)比（responseratio， RR） 作為統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)，采用RR 自然對(duì)數(shù)（lnRR）來(lái)表示施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單薯重的影響程度[29]。lnRR 計(jì)算公式如下：

lnRR = ln（Xt／Xc）（1）

式中：Xt 和Xc 分別表示施氮和不施氮處理的甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的平均值。在分組計(jì)算合并效應(yīng)時(shí)，需對(duì)獨(dú)立的響應(yīng)比進(jìn)行加權(quán)處理，加權(quán)平均響應(yīng)比（RR++） 和95% 置信區(qū)間（95%CI） 計(jì)算公式如下：

式中：SDt 和SDc 分別為施氮和不施氮處理的標(biāo)準(zhǔn)差；nt 和nc 分別為施氮和不施氮處理的樣本數(shù)。W 為權(quán)重系數(shù)，V 為變異系數(shù)，S（RR++） 為RR++的標(biāo)準(zhǔn)差。95%CI 用于RR++的假設(shè)檢驗(yàn)：若95%CI 下限大于0，說(shuō)明施氮顯著提高甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素，若95%CI 與0 重疊，則說(shuō)明施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素?zé)o明顯影響，若95%CI 上限小于0，則說(shuō)明施氮顯著降低甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素[29]。為更好地解釋施氮對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響程度，將RR++轉(zhuǎn)化為相對(duì)變化率，計(jì)算公式如下：

E =（eRR++ -1）×100% （7）

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用OriginPro 2016 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重的響應(yīng)比分布

鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重響應(yīng)比符合正態(tài)分布，其分布范圍分別為?1.16～0.72、?0.78～0.76 和?0.87～0.49，即相比不施氮，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重變化分別為?68.6%～106.4%、?54.0～114.5% 和?58.0%～63.6% （圖1）。

2.2 施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重影響的整體分析

從全國(guó)尺度來(lái)看，施氮后鮮薯產(chǎn)量和單薯重加權(quán)平均響應(yīng)比的95% 置信區(qū)間（95%CI） 下限均大于0，說(shuō)明施氮顯著增加鮮薯產(chǎn)量和單薯重，增幅分別為1.7% 和3.2%，而單株結(jié)薯數(shù)加權(quán)平均響應(yīng)比的95%CI 包含0，說(shuō)明施氮對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響不明顯，單株結(jié)薯數(shù)降低1.2%。隨施氮量的增加，鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)的增幅逐漸降低。與不施氮相比，施氮量在lt;75 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量和單株結(jié)薯數(shù)增幅最大，增幅分別為8.7% 和6.7%，其次為75～150 kg/hm2 施氮量處理（6.3% 和1.6%），當(dāng)施氮量為225～300 kg/hm2 時(shí)，與不施氮相比，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量和單株結(jié)薯數(shù)分別顯著降低13.0% 和12.5%。隨施氮量的增加，單薯重增幅呈先升高后降低的趨勢(shì)，在施氮量75～150 kg/hm2 時(shí)，單薯重增幅最對(duì)單薯重的影響不顯著（圖2）。

2.3 不同種植區(qū)施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重的影響

與不施氮相比，施氮處理下北方薯區(qū)鮮薯產(chǎn)量加權(quán)平均響應(yīng)比的95%CI 包含0，表明施氮對(duì)北方薯區(qū)鮮薯產(chǎn)量的影響不顯著，而施氮處理下長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)鮮薯產(chǎn)量加權(quán)平均響應(yīng)比的95%CI 下限均大于0，表明施氮顯著提高長(zhǎng)江流域薯區(qū)（13.9%） 和南方薯區(qū)鮮薯產(chǎn)量（14.1%）。隨施氮量的增加，北方薯區(qū)鮮薯產(chǎn)量增幅呈下降趨勢(shì)，長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)鮮薯產(chǎn)量呈先升高后降低的趨勢(shì)。在北方薯區(qū)，施氮量在lt;75 kg/hm2 的情況下，鮮薯產(chǎn)量顯著增加6.7%，施氮量在75～150 和150～225 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量增幅不顯著，當(dāng)施氮量在225～300 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量顯著降低15.4% （圖3a）。在長(zhǎng)江流域薯區(qū)，鮮薯產(chǎn)量增幅最高的施氮量為75～150 kg/hm2，施氮量lt;75 或gt;150 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量增幅不顯著（圖3b）。在南方薯區(qū)，鮮薯產(chǎn)量增幅最大的施氮量為75～150 kg/hm2 （18.8%），其余依次為施氮量150～225 kg/hm2 （15.7%）、施氮量lt;75kg/hm2 （11.1%），施氮量為225～300 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量增幅不顯著（圖3c）。

隨施氮量的增加，3 個(gè)薯區(qū)單株結(jié)薯數(shù)增幅呈降低趨勢(shì)。當(dāng)施氮量在lt;75 kg/hm2 時(shí)，與不施氮相比，施氮處理的單株結(jié)薯數(shù)增幅最大，分別為5.5% 和7.6%。當(dāng)施氮量為225～300 kg/hm2 時(shí)，3 個(gè)薯區(qū)單株結(jié)薯數(shù)顯著降低，降幅分別為13.4%、17.0% 和2.5% （圖3d、圖3e、圖3f）。

北方薯區(qū)施氮對(duì)單薯重影響較小，只有施氮量增加至225～300 kg/hm2 時(shí)，與不施氮相比，北方薯區(qū)施氮處理的單薯重顯著降低11.8% （圖3g）。在長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)，隨施氮量增加，單薯重增幅呈增加趨勢(shì)。在長(zhǎng)江流域薯區(qū)，施氮量在225～300 kg/hm2 時(shí)，單薯重顯著增加20.0%；在南方薯區(qū)，施氮量在lt;75 kg/hm2 情況下，施氮對(duì)單薯重影響不顯著，施氮量在75～300 kg/hm2 時(shí)，單薯重顯著增加15.6%～20.1% （圖3h 和圖3i）。

2.4 不同對(duì)照組產(chǎn)量（地力產(chǎn)量） 下施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重的影響

隨對(duì)照組產(chǎn)量（CY） 的增加，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量和單株結(jié)薯數(shù)增幅均呈下降趨勢(shì)，而單薯重增幅呈增加趨勢(shì)。當(dāng)CY ≤25 t/hm2、25 t/hm235 t/hm2 時(shí)，與不施氮相比，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量分別增加9.3%、6.4% 和?4.9%，單株結(jié)薯數(shù)分別增加15.8%、6.4% 和?10.9%，單薯重分別增加0.8%、3.6% 和4.4% （圖4）。

當(dāng)25 t/hm235 t/hm2 時(shí)，增產(chǎn)幅度最大的施氮量均為lt; 7 5 k g / h m 2 （ 8 . 4% 和4.1%）。而當(dāng)施氮量在225～300 kg/hm2 情況下，鮮薯產(chǎn)量分別顯著降低為5.8% （CY≤25 t/hm2 ） 和28.6% （CY＞35 t/hm2）。當(dāng)CY≤25 t/hm2 時(shí)，增產(chǎn)幅度最大的施氮量為75～150 kg/hm2 （23.4%）。在CY≤25 t/hm2 情況下，隨施氮量的增加，單株結(jié)薯數(shù)增幅呈增加趨勢(shì)，而在25 t/hm235 t/hm2 情況下，隨施氮量的增加，單株結(jié)薯數(shù)增幅呈下降趨勢(shì)。當(dāng)CY≤25 t/hm2 時(shí)，與不施氮相比，施氮量lt;75 kg/hm2 顯著增加單薯重15.4%，當(dāng)施氮量為75～225 kg/hm2 時(shí)，施氮對(duì)單薯重影響不顯著，而當(dāng)施氮量為225～300 kg/hm2 時(shí)，單薯重顯著降低38.6%。當(dāng)25 t/hm235 t/hm2 時(shí)，單薯重增幅隨施氮量的增加呈下降趨勢(shì)，單薯重增幅最大的施氮量為lt;75 kg/hm2 （圖4）。

2.5 不同品種類型下施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重的影響

不同甘薯品種類型對(duì)施氮的響應(yīng)不同。總體而言，與不施氮相比，施氮對(duì)鮮食型甘薯的影響不顯著，而顯著提高了淀粉型甘薯產(chǎn)量（8.5%）。鮮食型甘薯增產(chǎn)幅度最大的施氮量為lt;75 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為8.5%，施氮量在225～300 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量顯著下降16.5%。淀粉甘薯增產(chǎn)幅度最大的施氮量為75～150 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為13.8%，其次是施氮量lt;75 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為8.9% （圖5a 和圖5b）。

對(duì)于鮮食型甘薯而言，在施氮量lt;225 kg/hm2 情況下，單株結(jié)薯數(shù)和單薯重增幅分別為2.5%～4.2%和4.4%～4.6%，施氮量在225～300 kg/hm2 時(shí)，單株結(jié)薯數(shù)降低11.4%，單薯重變化不顯著。對(duì)于淀粉型甘薯而言，單株結(jié)薯數(shù)隨施氮量的增加而降低。與不施氮相比，施氮量在lt;75 kg/hm2 時(shí)，單株結(jié)薯數(shù)增加9.5%，當(dāng)施氮量在225～300 kg/hm2 時(shí)，單株結(jié)薯數(shù)降低8.4%。與不施氮相比，施氮量在75～150、225～300 kg/hm2 時(shí)，淀粉型甘薯單薯重分別增加9.3% 和13.2% （圖5e～圖5f）。

2.6 不同鉀肥和磷肥施用量下施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重的影響

不同鉀肥和磷肥施用量下甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素對(duì)施氮的響應(yīng)不同。施氮處理的鮮薯產(chǎn)量增幅最高的施鉀（K2O） 量為150～225 kg/hm2，增幅為10.5%。施鉀（K2O） 量lt;150 kg/hm2 情況下，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量增幅較小，而當(dāng)施鉀 （K2O） 量為225～gt;300 kg/hm2 時(shí)，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量降低2.2%（圖6a）。施氮處理的單株結(jié)薯數(shù)增幅最高的施鉀量為75～150 kg/hm2，增幅為6.7%，而單薯重顯著降低3.1%。當(dāng)施鉀量為150～225 kg/hm2 時(shí)，單株結(jié)薯數(shù)顯著下降6.3%，但單薯重顯著增加14.9% （圖6b和圖6c）。施磷 （P2O5） 量為≤60 kg/hm2 時(shí)，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重增幅最高，分別為7.2%、4.9% 和5.8%。施磷 （P2O5） 量gt;60 kg/hm2情況下，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重增幅較?。▓D6d～圖6f）。進(jìn)一步分析表明，鉀肥施用量為150～225 kg/hm2、磷 （P2O5 ） 肥施用量≤60 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量增加幅度最高的施氮量均為75～150 kg/hm2，氮、磷、鉀施用比例為1∶0～0.8∶1～3 （圖7）。

2.7 不同土壤肥力條件下施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)和單薯重的影響

不同土壤肥力條件下，施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量的影響不同。與不施氮相比，中性土壤（6.5100 mg/kg 情況下，施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量的影響不顯著。土壤低有效磷（≤10 mg/kg） 情況下，施氮增產(chǎn)幅度最大，增幅為29.4%，土壤有效磷為10～20 mg/kg 時(shí)，施氮的增產(chǎn)幅度為2.1%，而在有效磷gt;20 mg/kg 情況下，施氮的增產(chǎn)幅度不顯著。在土壤低速效氮（≤60 mg/kg） 情況下，施氮的增產(chǎn)幅度最大，為8.8%，當(dāng)速效氮為60～120 mg/kg 情況下，施氮的增產(chǎn)幅度不顯著，速效氮gt;120 mg/kg 情況下，施氮顯著降低鮮薯產(chǎn)量。在土壤高有機(jī)質(zhì)（gt;20 g/kg） 情況下，施氮增產(chǎn)幅度最大，增幅為12.2%，有機(jī)質(zhì)lt;20 g/kg，施氮的增產(chǎn)幅度為2.7%～2.9% （圖8a）。

隨施氮量的增加，施氮處理的單株結(jié)薯數(shù)增幅呈增加趨勢(shì)，中性土壤（6.57.5）（10.9%），酸性土壤（≤6.5） 單株結(jié)薯數(shù)增幅為5.1%。土壤低速效鉀（≤50 mg/kg）、有效磷（≤10 mg/kg）、速效氮（≤60 mg/kg） 情況下，施氮的單株結(jié)薯數(shù)增幅最高，分別為10.5%、20.4% 和10.2%，在土壤速效鉀和有效磷和速效氮含量中、高水平下，施氮對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響較小。隨土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加，施氮處理的單株結(jié)薯數(shù)增加幅度逐漸下降，當(dāng)有機(jī)質(zhì)在gt;20 g/kg 情況下，施氮導(dǎo)致單株結(jié)薯數(shù)降低2.8% （圖8b）。在土壤pH≤7.5 情況下，與不施氮相比，施氮的單薯重顯著增加，增幅為8.0%。在50 mg/kglt;土壤速效鉀≤100 mg/kg、土壤有效磷gt;20 mg/kg、土壤速效氮gt;120 mg/kg、土壤有機(jī)質(zhì)gt;20 g/kg 情況下，與不施氮相比，施氮的單薯重顯著增加，增幅分別為5.0%、5.3%、8.5% 和15.7% （圖8c）。

3 討論

3.1 施氮對(duì)鮮薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

甘薯產(chǎn)量與氮素營(yíng)養(yǎng)關(guān)系密切，在一定范圍內(nèi)，增施氮肥可提高甘薯的干物質(zhì)積累能力和塊根產(chǎn)量，而施氮量過(guò)高使得地上部旺長(zhǎng)，延遲或減少同化物向塊根的輸送，導(dǎo)致塊根產(chǎn)量降低[30?31]。目前，在全國(guó)尺度上關(guān)于施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的研究尚未見報(bào)道，僅在地區(qū)尺度上有少量報(bào)道[3， 32]。本研究表明，在全國(guó)尺度上，與不施氮相比，施氮量lt;150 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量增加6.3%～8.7%，施氮量gt; 150 kg/hm2 時(shí)，增產(chǎn)不顯著，甚至減產(chǎn)。單株結(jié)薯數(shù)增幅隨施氮量的增加逐漸下降，施氮量lt;75 kg/hm2 時(shí)，單株結(jié)薯數(shù)增加6.7%，而施氮量225～300 kg/hm2 時(shí)，單株結(jié)薯數(shù)顯著降低12.5%。研究表明，低氮對(duì)甘薯根系生長(zhǎng)和分化有促進(jìn)作用，而中氮和高氮對(duì)甘薯前期根系分化有顯著的抑制作用，適當(dāng)減氮能促進(jìn)甘薯前期塊根分化建成，有利于增加單株結(jié)薯數(shù)[33?34]。單薯重隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。本研究結(jié)果與寧運(yùn)旺等[33]的研究結(jié)果一致。這主要是適量施氮有利于甘薯生長(zhǎng)中期源庫(kù)關(guān)系的發(fā)展及維持甘薯生長(zhǎng)后期的源庫(kù)平衡[3]。

長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)的施氮效果高于北方薯區(qū)。其原因包括：1） 長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量（18.7 和16.5 g/kg） 高于北方薯區(qū)（13.0 g/kg），較高的土壤有機(jī)質(zhì)含量，有利于降低土壤緊實(shí)度，改善土壤通氣性，促進(jìn)莖基部光合產(chǎn)物向塊根的運(yùn)轉(zhuǎn)，提高塊根中碳水化合物含量，促進(jìn)薯塊膨大，增加單薯重[35?36]，從而提高產(chǎn)量；2） 長(zhǎng)江流域薯區(qū)（24.6 t/hm2） 和南方薯區(qū)（30.3 t/hm2） 的平均基礎(chǔ)產(chǎn)量低于北方薯區(qū)（36.3 t/hm2 ），基礎(chǔ)產(chǎn)量在25～35 t/hm2 時(shí)，施氮導(dǎo)致產(chǎn)量增加6.4%，而基礎(chǔ)產(chǎn)量gt; 35 t/hm2，施氮導(dǎo)致產(chǎn)量降低4.9%，因此長(zhǎng)江流域薯區(qū)和南方薯區(qū)施氮的產(chǎn)量增幅高于北方薯區(qū)。不同對(duì)照組產(chǎn)量條件下施氮效果的差異可能與土壤肥力的差異有關(guān)。對(duì)照組產(chǎn)量lt; 35 t/hm2 時(shí)，平均土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）、速效氮（AN）、有效磷（AP）、速效鉀（AK） 含量分別為13.2 g/kg、75.9 mg/kg、26.3 mg/kg、94.8 mg/kg，而對(duì)照組產(chǎn)量gt; 35 t/hm2 時(shí)，平均SOM、AN、AP、AK 含量分別為16.4 g/kg、78.7 mg/kg、29.3 mg/kg、103.5 mg/kg。較低的對(duì)照組產(chǎn)量對(duì)應(yīng)較低的土壤肥力。土壤肥力低，土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力差，因此施氮可以有效地為甘薯生長(zhǎng)提供所需養(yǎng)分，顯著提高鮮薯產(chǎn)量，而在高對(duì)照組產(chǎn)量條件下，土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力強(qiáng)，削弱了外源氮肥增產(chǎn)的效應(yīng)，同時(shí)高肥力土壤速效氮含量較高，增施氮肥造成土壤氮素過(guò)量，甘薯地上部徒長(zhǎng)，延遲或減少同化物向塊根的輸送，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低[15]。

3.2 不同品種和磷鉀施用量下施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

不同品種對(duì)施氮的響應(yīng)不同[17?18]。吳春紅等[17]研究得出，施氮量為75 kg/hm2 時(shí)，浙紫1 號(hào)和紫菁2 號(hào)產(chǎn)量降低，而寧紫2 號(hào)鮮薯產(chǎn)量增加。Duan等[18]研究認(rèn)為，施氮降低鮮食型甘薯品種濟(jì)薯26 和徐薯32 產(chǎn)量，徐薯32 產(chǎn)量降幅低于濟(jì)薯26。以上研究針對(duì)同一類型的甘薯品種，有關(guān)不同類型品種對(duì)施氮響應(yīng)的對(duì)比研究鮮有報(bào)道。目前我國(guó)甘薯種植以鮮食型和淀粉型甘薯為主，種植面積分別占47.7% 和45.8%[37]。與不施氮相比，施氮對(duì)鮮食型甘薯鮮薯產(chǎn)量的影響不顯著，而顯著提高了淀粉型甘薯產(chǎn)量。隨施氮量的增加，鮮食型甘薯產(chǎn)量增幅呈下降趨勢(shì)，施氮量lt; 75 kg/hm2 時(shí)，鮮薯產(chǎn)量增幅最高。淀粉型甘薯產(chǎn)量增幅隨施氮量呈先升高后降低的趨勢(shì)，鮮薯產(chǎn)量增幅最高的施氮量為75～150 kg/hm2。淀粉型甘薯適宜施氮量高于鮮食型，其原因可能是淀粉型甘薯鮮薯產(chǎn)量高于鮮食型甘薯[38]，其庫(kù)容量高于鮮食型甘薯。一般大庫(kù)容品種生產(chǎn)中后期吸氮量和總吸氮量高于小庫(kù)容品種[39?40]，因此淀粉型甘薯品種適宜施氮量高于鮮食型甘薯品種。

氮、磷、鉀是甘薯生長(zhǎng)發(fā)育必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素。適量施氮和施磷提高甘薯的干物質(zhì)積累和塊根產(chǎn)量 [8， 30， 41?42]。施鉀促進(jìn)碳水化合物由葉片向塊根運(yùn)輸，提高碳同化物在塊根中的分配比例，促進(jìn)塊根迅速膨大，增加塊根產(chǎn)量[43?44]。氮、磷、鉀肥合理配比施用才能實(shí)現(xiàn)甘薯高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。然而，我國(guó)甘薯生產(chǎn)中，甘薯施肥中存在氮磷鉀養(yǎng)分過(guò)量與不足并存，氮、磷、鉀肥配施比例失調(diào)的問(wèn)題[45?46]。目前，在區(qū)域尺度上，關(guān)于甘薯氮、磷、鉀肥適宜配比的研究已有報(bào)道。李娟等[46]研究表明，福建地區(qū)甘薯平均氮、磷、鉀施用量分別為160、62、212 kg/hm2，三要素適宜比例為1∶0.4∶1.3。張輝等[3]分析得出，長(zhǎng)江中下游地區(qū)甘薯氮、磷、鉀適宜施用量分別為146、143.5、224 kg/hm2，三要素配比約為1∶1∶1.5。田江梅[47]研究認(rèn)為，重慶地區(qū)中鉀高氮土壤條件下甘薯氮、磷、鉀適宜配比為1∶0.9∶2，高鉀低氮土壤條件下甘薯氮、磷、鉀肥適宜配比為1∶0.7∶1.5。本研究表明，在全國(guó)尺度上，當(dāng)施鉀（K2O） 量為150～225 kg/hm2，施磷（P2O5） 量≤60 kg/hm2 時(shí)，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量最高，增產(chǎn)幅度最大的施氮量為75～150 kg/hm2，增產(chǎn)幅度最大的氮、磷、鉀施用配比為1∶0～0.8∶1～3。盡管受區(qū)域規(guī)模、土壤肥力等因素影響，氮、磷、鉀肥配施比例有一定差異，但本研究結(jié)果與前人在區(qū)域上的研究結(jié)果基本一致，對(duì)全國(guó)甘薯生產(chǎn)中氮、磷、鉀合理配施具有一定的指導(dǎo)意義。

3.3 不同土壤條件下施氮對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

本研究表明，在中性土壤條件下施氮產(chǎn)量效應(yīng)最高，而在堿性土壤中最低。pH 是調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的重要因子，研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)隨pH 增加，土壤養(yǎng)分利用率提高，然而pH 過(guò)高土壤酶活性和微生物有效性受抑制，使作物增產(chǎn)不明顯[48]。隨土壤速效鉀含量的增加，施氮的產(chǎn)量增幅呈先升高后降低的趨勢(shì)。氮鉀互作促進(jìn)光合產(chǎn)物在地上部積累，促進(jìn)光合產(chǎn)物由地上部向地下部轉(zhuǎn)運(yùn)，兼顧“促流”和“擴(kuò)庫(kù)”，最終協(xié)同提高甘薯產(chǎn)量[49]，而當(dāng)土壤AKgt;100 mg/kg 時(shí)，施氮增產(chǎn)的幅度下降。本研究中，AP ≤ 10 mg/kg 和AN≤ 60 mg/kg 時(shí)，施氮的增產(chǎn)幅度分別為29.4% 和8.8%；當(dāng)APgt;10 mg/kg 和ANgt;120 mg/kg 時(shí)，施氮導(dǎo)致產(chǎn)量降低。這主要是高AP 和AN 土壤供給植株較多的磷素和氮素，進(jìn)而削弱了施肥增產(chǎn)的效應(yīng)[23]。本研究條件下，土壤有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤綜合肥力的一個(gè)重要指標(biāo)。不同土壤有機(jī)質(zhì)含量均能提高甘薯產(chǎn)量，土壤有機(jī)質(zhì)≤20g/kg 時(shí)施氮的增產(chǎn)幅度為2.7%～2.9%，當(dāng)SOMgt; 20g/kg 時(shí)施氮的增產(chǎn)幅度為12.2%，這主要是當(dāng)SOMgt;20 g/kg 時(shí)，施氮導(dǎo)致單薯重增加15.7%，這與竇懷良等[15]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

施用氮肥在我國(guó)不同甘薯產(chǎn)區(qū)均有不同程度的增產(chǎn)效應(yīng)，主要受生產(chǎn)區(qū)域、地力產(chǎn)量、磷鉀肥施用量、土壤基礎(chǔ)肥力、甘薯類型的影響。

1） 長(zhǎng)江流域和南方薯區(qū)的增產(chǎn)效果高于北方薯區(qū)，長(zhǎng)江流域、南方薯區(qū)和北方薯區(qū)適宜的施氮量分別為75～150、75～150、lt; 75 kg/hm2。

2） 地力產(chǎn)量≤ 25 t/hm2 時(shí)，適宜施氮量為75～150 kg/hm2；地力產(chǎn)量超過(guò)25 t/hm2 時(shí)，施氮量應(yīng)lt; 75 kg/hm2。

3） 氮肥對(duì)淀粉型甘薯的增產(chǎn)幅度高于對(duì)鮮食型甘薯，對(duì)應(yīng)的適宜施氮量分別為75～150、lt;75 kg/hm2。

4） 施氮增產(chǎn)幅度最大的情況：施鉀 （K2O） 量為150～225 kg/hm2，施磷（P2O5） 量≤60 kg/hm2，適宜氮、磷、鉀配施比例為1 ： 0～0.8 ： 1～3。

5） 在中性土壤、低有效磷、低速效氮、中速效鉀或高有機(jī)質(zhì)含量土壤條件下，施氮的增產(chǎn)幅度最大。

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基金項(xiàng)目：江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目[JATS（2023）015]。