不同施氮量對(duì)荸薺生長(zhǎng)、產(chǎn)量及氮素利用效率的影響

摘""" 要：為實(shí)現(xiàn)荸薺生產(chǎn)中肥料的高效利用，以全國(guó)荸薺主栽品種桂蹄3號(hào)為供試材料，設(shè)置４個(gè)施氮梯度，不施氮處理（CK）、120 kg·hm-2（N1）、240 kg·hm-2（N2）和360 kg·hm-2（N3），測(cè)定其生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量和氮素含量，并進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，與不施氮肥相比，增施氮肥能顯著促進(jìn)荸薺的生長(zhǎng)發(fā)育。隨著施氮量的增加，荸薺株高、分蘗數(shù)、匍匐莖等生長(zhǎng)指標(biāo)均顯著增加；而總氮素積累量隨施氮量增加呈先增后減趨勢(shì)。在N2水平下，產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子、總氮素積累量達(dá)最大值。進(jìn)一步分析表明，隨著施氮量增加，氮肥偏生產(chǎn)力下降，而氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率和氮肥生理利用率均呈先升后降趨勢(shì)，且在N2 處理達(dá)到最大值。綜上所述，240 kg·hm-2（N2）水平最有利于荸薺產(chǎn)量提高。

關(guān)鍵詞：荸薺；施氮量；產(chǎn)量；氮素積累；氮肥利用率

中圖分類號(hào)：S645.3""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""""""""" 文章編號(hào)：1673-2871（2024）11-153-05

收稿日期：2024-05-08；修回日期：2024-07-12

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（32060677）；廣西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科AB23026151）；廣西特色八步馬蹄試驗(yàn)站（TS202125）

作者簡(jiǎn)介：高美萍，女，研究員，主要從事水生蔬菜新品種選育及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)研究與應(yīng)用。E-mail：gmp2009@163.com

通信作者：江""" 文，男，研究員，主要從事水生蔬菜新品種選育及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)研究與應(yīng)用。E-mail：5476581@qq.com

荸薺作為重要的水生蔬菜，不僅具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)兼具藥用食療價(jià)值[1]。近年來，隨著人們對(duì)飲食健康的關(guān)注度不斷提高，對(duì)荸薺的需求量逐年增加。廣西荸薺種植和加工位居全國(guó)第一，年栽培面積達(dá)2萬hm2，種植荸薺成為農(nóng)民脫貧致富的重要經(jīng)濟(jì)來源[2]。然而，在荸薺的生產(chǎn)過程中，農(nóng)民為追求產(chǎn)量而盲目多次施肥的現(xiàn)象非常普遍，不僅生產(chǎn)成本增加，還導(dǎo)致一系列環(huán)境問題。

氮素是植物生長(zhǎng)和發(fā)育過程中必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素之一，它在植物體內(nèi)積累的過程直接影響著作物的產(chǎn)量[3]。氮素的積累影響著植物的葉綠素含量、蛋白質(zhì)合成、光合作用等多個(gè)方面，最終決定了作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤類型、氣候條件、施肥方式等多種因素影響氮素的積累。合理調(diào)控氮素的吸收、運(yùn)輸和分配對(duì)提高作物產(chǎn)量具有顯著作用[5-7]。前人研究發(fā)現(xiàn)，一定范圍內(nèi)較高的施氮量可促進(jìn)植物對(duì)氮素的吸收，增加氮素生產(chǎn)效率，但不同作物在氮素吸收和利用方面存在顯著差異[3，8-9]。例如，趙晨[10]對(duì)不同水稻品種不同氮肥模式下的研究發(fā)現(xiàn)，水稻生長(zhǎng)發(fā)育特性、產(chǎn)量和品質(zhì)存在顯著差異。目前，有關(guān)荸薺的研究主要集中在組培快繁、栽培技術(shù)、病蟲害防治等方面，對(duì)氮素吸收和利用方面未見相關(guān)報(bào)道。筆者在前期田間試驗(yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)，荸薺是需肥量較大的作物，氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)荸薺的球莖產(chǎn)量影響顯著。因此，在此基礎(chǔ)上，通過設(shè)置不同氮肥水平，探討荸薺在生長(zhǎng)過程中對(duì)氮素的需求規(guī)律，以及其對(duì)產(chǎn)量形成的影響，以期為生產(chǎn)實(shí)踐中指導(dǎo)荸薺合理施氮提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在廣西桂林市平樂縣陽(yáng)安鄉(xiāng)陽(yáng)安村進(jìn)行，該地為亞熱帶季風(fēng)溫潤(rùn)區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，熱量豐富。土壤質(zhì)地為紅壤土，土層淺薄，通氣、透水性能良好，適宜荸薺地下球莖生長(zhǎng)發(fā)育。測(cè)定土壤基本理化性狀為：pH值6.2，有機(jī)質(zhì)含量（w，下同）35.2 g·kg-1、水解性氮含量121.4 mg·kg-1、有效磷含量1.03 mg·kg-1、速效鉀含量72.8 mg·kg-1。

供試肥料為尿素（N含量為46%）、過磷酸鈣（P2O5含量為 16%）、氯化鉀（K2O含量60%），供試荸薺品種為桂蹄3號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理，分別為不施氮肥處理（CK），N1為120 kg·hm-2 N，N2為240 kg·hm-2 N，N3為360 kg·hm-2 N，每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)。有機(jī)肥在播種前一次性全部施入，氮肥施用分3次進(jìn)行，基肥和追肥各占50%，追肥分2次進(jìn)行，分蘗期占施用量的30%，球莖膨大期占施用量的20%。磷肥和鉀肥施用分3次進(jìn)行，基肥和追肥各占50%，追肥分別于分蘗期和球莖膨大期進(jìn)行，每次施用量為總量的25%，試驗(yàn)設(shè)計(jì)詳見表1。

試驗(yàn)小區(qū)面積30 m2，株行距50 cm×50 cm，各施肥小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，種植密度為2700株·667 m-2。于2022年7月29日移栽至大田定植。定植后，田間保持水層3～8 cm；封行后，進(jìn)行1次排水，晾田2～3 d，收獲前20 d排干田水。其他田間管理措施按照優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

1.3 測(cè)定內(nèi)容和方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量 分蘗期時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選取10株測(cè)定株高、分蘗數(shù)、匍匐莖粗和匍匐莖長(zhǎng)；成熟期時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)選取5個(gè)點(diǎn)采收（每個(gè)點(diǎn)采挖1 m2 的球莖），3次重復(fù)，測(cè)量單果橫徑、縱徑、單果質(zhì)量，計(jì)算產(chǎn)量。

1.3.2 不同施氮量對(duì)荸薺氮積累量的影響 分別采集定植后30 d（分蘗期）、定植后90 d（成熟期）的葉狀莖，定植后118 d（收獲期）的球莖，選取植株10株并標(biāo)記，將植株分為地上部分和地下球莖2個(gè)部分制樣分析。將所取植株樣品105 ℃殺青30 min，于80 ℃烘干，恒質(zhì)量后測(cè)定干物質(zhì)含量。粉碎樣品后，H2SO4-H2O2消化，采用半微量凱氏定氮法測(cè)定植株含氮率，計(jì)算植株各部位含氮量和氮積累量。計(jì)算公式如下：

地上部分氮積累量/（kg·hm-2）=收獲期單位面積地上部干物質(zhì)量×地上部分含氮率；

地下部分氮積累量/（kg·hm-2）=收獲期單位面積地下部干物質(zhì)量×地下部含氮率；

總氮素積累量/（kg·hm-2）=地上部分氮積累量+地下部分氮積累量；

氮素收獲指數(shù)=球莖吸氮量/植株總吸氮量；

氮肥貢獻(xiàn)率/%=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量×100；

氮肥偏生產(chǎn)力/（kg·kg-1）=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；

氮肥農(nóng)學(xué)效率/（kg·kg-1）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；

氮肥吸收利用率/%=（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）/施氮量×100；

氮肥生理利用率/（kg·kg-1）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株總吸氮量-無氮區(qū)植株總吸氮量）。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及圖表繪制，運(yùn)用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對(duì)荸薺生理特性的影響

由表2可知，不施氮肥處理（CK），荸薺分蘗期的分蘗數(shù)、株高、匍匐莖粗和匍匐莖長(zhǎng)均顯著低于其他處理。隨著施氮量增加，荸薺分蘗數(shù)、株高和匍匐莖長(zhǎng)顯著增加，在N3處理下最高，匍匐莖粗也顯著增加，在N2處理下最高。說明增施氮肥對(duì)荸薺球莖膨大之前的生長(zhǎng)發(fā)育具有顯著促進(jìn)作用。

2.2 不同施氮量對(duì)荸薺產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

由表3可知，不同施氮量對(duì)荸薺產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素均影響顯著。隨著氮肥增施，荸薺單果橫徑、縱徑、單果質(zhì)量及產(chǎn)量均呈先上升后下降的趨勢(shì)，且在不同氮肥水平處理下各性狀均差異顯著。其中，單果橫徑、縱徑、單果質(zhì)量及產(chǎn)量均在N2水平下達(dá)最大值。隨后增施氮肥，荸薺單果橫徑、縱徑、單果質(zhì)量和產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。表明高施氮水平下，不能使產(chǎn)量進(jìn)一步提高，反而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

2.3 不同施氮量對(duì)荸薺氮素積累量的影響

由表4可知，隨著氮肥施用量的增加，荸薺植株地上部分葉狀莖氮含量呈增加趨勢(shì)，地下部分球莖氮素積累量和總氮素積累量呈先增加后減少的趨勢(shì)。增施氮肥N1、N2、N3處理的氮素積累量均顯著高于不施氮肥的CK處理，其中，N2處理下球莖氮素積累量和總氮素積累量達(dá)最高，但葉狀莖氮素積累量以N3為最高。在荸薺生長(zhǎng)發(fā)育過程中，分蘗期葉狀莖中含氮量高于成熟期的葉狀莖，收獲期球莖中氮素積累量高于營(yíng)養(yǎng)器官葉狀莖。N1和N3水平下，荸薺球莖中氮素積累量差異不顯著；N2和N3水平下，分蘗期葉狀莖氮素積累量差異不顯著，但當(dāng)?shù)适┯昧窟_(dá)到360 kg·hm-2（N3）時(shí)，除荸薺植株葉狀莖外，球莖中氮素積累量和總氮素積累量均顯著下降。說明高施氮量下荸薺氮素積累量明顯增加，但適量施用氮肥能夠提高氮素積累量，過量施用氮肥反而不利于荸薺氮素積累。

2.4 不同施氮量對(duì)荸薺氮肥利用率的影響

通過研究不同施氮量對(duì)荸薺氮肥利用率的影響，結(jié)果（表5）表明，與不施氮肥相比，施氮處理均顯著提高了氮素收獲指數(shù)。不同氮肥水平下，氮肥偏生產(chǎn)力存在顯著差異。不同氮水平處理間的氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)效率和氮肥偏生產(chǎn)力均差異顯著。N1、N2和N3水平下，氮素收獲指數(shù)和氮肥生理利用率差異不顯著；施氮水平N1、N2與N3比較，氮肥吸收利用率差異顯著，但N1和N2處理之間差異不顯著。隨著施氮量增加，氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率和氮肥生理利用率均呈先上升后下降的趨勢(shì)，且在N2處理達(dá)到最大值。

3 討論與結(jié)論

在對(duì)荸薺增施氮肥后，觀察到其葉狀莖顏色更深，株高、分蘗數(shù)及匍匐莖粗也有顯著增加，這與向悅丹等[11]的研究結(jié)果類似，通過研究氮肥施用量對(duì)菜豆株高的影響結(jié)果表明，在高氮（N3）水平下，菜豆的株高達(dá)到最大值。類似結(jié)果見田偉等[12]、趙凱能[13]的報(bào)道。在本研究中，N3處理下荸薺的株高、分蘗數(shù)表現(xiàn)最優(yōu)，而匍匐莖粗在N2處理下表現(xiàn)最優(yōu)。本研究結(jié)果表明，增施氮肥有利于荸薺的生長(zhǎng)和發(fā)育，進(jìn)一步驗(yàn)證了氮肥作為一種重要的植物營(yíng)養(yǎng)元素在荸薺的生長(zhǎng)過程中起到了積極作用。

喬秀平[14]對(duì)蕓豆氮肥施用量的研究表明，蕓豆產(chǎn)量隨著氮肥增施呈先增加后減少的趨勢(shì)。李丙奇等[15]指出，隨著施氮量增加，大豆有效莢質(zhì)量、株粒質(zhì)量均顯著增加，最佳氮肥施用量為105 kg·hm-2。本研究結(jié)果表明，施用氮肥在240 kg·hm-2（N2）以下時(shí)，荸薺產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加。但當(dāng)施氮量超過360 kg·hm-2（N3）時(shí)，產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。表明過高的氮肥施用量不僅無法進(jìn)一步提高產(chǎn)量，而且可能對(duì)荸薺的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，如生長(zhǎng)過旺、病害加劇等。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，合理的施氮水平對(duì)荸薺的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)至關(guān)重要。

本研究結(jié)果表明，施氮能夠增加荸薺氮素積累量，這與在水稻、玉米和馬鈴薯等作物中的研究結(jié)果一致[16-18]。宋毅等[19]研究表明，增加氮肥施用量顯著提高了油菜產(chǎn)量和氮素積累量。曾博玲等[20]研究表明，不同氮肥施用量會(huì)影響櫻桃番茄植株干物質(zhì)和氮素積累，隨著氮肥施用量增加，櫻桃番茄各器官和氮素積累量均呈增加趨勢(shì)，當(dāng)施氮量超過450 kg·hm-2時(shí)，植株總干物質(zhì)量和氮素積累量均開始降低。本研究結(jié)果表明，施氮后荸薺各器官氮積累量顯著高于未施氮（CK），但當(dāng)施氮量達(dá)360 kg·hm-2（N3）時(shí)，總氮素積累量降低，這可能是因?yàn)楦叩揭种屏溯┧j的生長(zhǎng)發(fā)育，降低了氮素的吸收和積累。姚青青等[21]研究表明，作物最高施氮水平主要與作物類型、土壤氮水平有關(guān)。在本研究中，分蘗期氮素吸收量隨著施氮量的增加而增加，在成熟期氮素吸收量有所下降，表明同一作物在不同生育時(shí)期，含氮量變化也不相同。張永澤等[22]對(duì)水稻氮素吸收利用的研究表明，分蘗期含氮量明顯高于苗期，通常在分蘗盛期含氮量達(dá)最高峰，其后含氮量隨生育期推移而逐漸下降。單新河等[23]對(duì)苜蓿的研究結(jié)果也有類似報(bào)道，這與本研究結(jié)果相符合，可能與植株生長(zhǎng)后期本身可以固氮，使得氮素吸收有所降低有關(guān)。

本研究結(jié)果表明，施氮水平顯著影響荸薺氮素利用效率。荸薺氮肥貢獻(xiàn)率、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥吸收利用率和氮肥生理利用率變化及產(chǎn)量與施氮水平變化趨勢(shì)一致，均在N2處理達(dá)到最大值。這可能是高氮水平條件下施氮量對(duì)氮肥貢獻(xiàn)率和氮肥農(nóng)學(xué)效率影響不大，由于氮肥損失或在土壤中殘留，造成氮肥利用率下降，與秦碧蓉等[24]對(duì)雙季稻的研究結(jié)果相符。在本研究中，荸薺氮肥偏生產(chǎn)力隨施氮水平的提高呈顯著降低趨勢(shì)，高氮肥水平會(huì)顯著降低氮肥偏生產(chǎn)力，這與孔麗麗等[25]的研究結(jié)果趨勢(shì)一致。朱啟東等[26]、郭浪等[27]研究指出，氮肥過量會(huì)增加水稻營(yíng)養(yǎng)器官中的氮素含量，降低氮素利用效率，與本研究中施氮量為360 kg·hm-2（N3）時(shí)，氮素利用效率降低的結(jié)果相符?？梢姡侠淼牡仕绞翘岣咦魑锏匚绽眯实闹匾緩?。

綜上所述，不同施氮量對(duì)荸薺的生長(zhǎng)發(fā)育、氮素積累與產(chǎn)量有顯著影響。在一定的施氮量范圍內(nèi)，增加施氮量可以提高荸薺產(chǎn)量，但超過一定范圍后，產(chǎn)量的提高幅度逐漸減小。綜合分析，與其他施氮處理相比，240 kg·hm-2（N2）時(shí)荸薺氮素積累量、產(chǎn)量和氮肥農(nóng)學(xué)效率達(dá)最大值。因此，生產(chǎn)中推薦施用氮肥量為240 kg·hm-2（N2）。在實(shí)際生產(chǎn)中，還需要根據(jù)荸薺的品種、土壤肥力等因素去制定合理的施氮量方案。筆者的研究結(jié)果對(duì)指導(dǎo)荸薺生產(chǎn)中合理確定施氮量具有重要意義。在未來的研究中，將進(jìn)一步深入探索氮肥施用水平和方式對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更全面的指導(dǎo)。

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DOI：10.16861/j.cnki.zggc.2024.0311

Effects of different nitrogen application rates on growth， yield and nitrogen accumulation of water chestnut

GAO Meiping1， TAO Yunrong2， JIANG Huiping1， HU Yifeng1， LIN Zhicheng1， FANG Yanrong1， OUYANG Xiu1， JIANG Wen1

（1. Vegetable Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning 530007， Guangxi， China; 2. Pingle County Agricultural Science Research Institute， Pingle 542400， Guangxi， China）

Abstract： In order to realize the efficient use of fertilizer in the production of water chestnut， the main variety Guiti 3 was used as the experimental material， four nitrogen application gradients were set up， and no nitrogen fertilizer treatments（CK）， 120 kg·hm-2（N1）， 240 kg·hm-2（N2） and 360 kg·hm-2（N3）were applied. The growth index， yield and nitrogen content were determined and analyzed comprehensively. The results showed that the application of nitrogen fertilizer could significantly promote the growth and development of water chestnut. The growth indexes such as plant height， tiller number and stolon increased significantly with the increase of nitrogen application， and nitrogen accumulation increased first and then decreased. At N2 level， nitrogen accumulation and yield of all organs reached the maximum. The effects of different nitrogen application rates on nitrogen use efficiency of water chestnut were comprehensively analyzed， and the results showed that the partial productivity of nitrogen fertilizer decreased with the increase of nitrogen application rate. However， the contribution rate of nitrogen fertilizer， agronomic use efficiency of nitrogen fertilizer， absorption and utilization efficiency of nitrogen fertilizer and physiological use efficiency of nitrogen fertilizer all showed an upward trend， and reached the maximum value in N2 treatment. To sum up， the level of 240 kg·hm-2（N2）is the most beneficial to increase the yield of water chestnut.

Key words： Water chestnut; Nitrogen application rate; Yield; Nitrogen accumulation; Nitrogen use efficiency