农田土壤N m i n对马铃薯块茎形成的影响

敖孟奇，秦永林，陈杨，樊明寿*

（1.内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特010019；2.内蒙古农业大学生态学院，内蒙古呼和浩特010019）

农田土壤N m i n对马铃薯块茎形成的影响

敖孟奇1，秦永林1，陈杨2，樊明寿1*

（1.内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特010019；2.内蒙古农业大学生态学院，内蒙古呼和浩特010019）

为明确农田土壤矿质氮（Nmin）含量对马铃薯块茎形成的影响，在内蒙古阴山北麓马铃薯主产区大田条件下，利用主栽马铃薯品种‘克新1号’，通过设置不同供氮水平，研究了薯田土壤Nmin含量对块茎形成的时间、数量以及重量的影响。结果表明：土壤Nmin含量在18～50 mg/kg范围内时均可形成块茎，且在18.64～19.94 mg/kg可较早形成块茎，超过50.57 mg/kg时，不形成块茎；较高的土壤Nmin含量会降低块茎形成的数量，在内蒙古阴山北麓地区，马铃薯出苗39 d以后，块茎数量不再增加；虽土壤Nmin含量的增加推迟了块茎的形成时间，但较高的土壤Nmin有利于马铃薯生育后期单株块茎重量的增加。

马铃薯；土壤Nmin含量；块茎形成

氮素是马铃薯生长发育中需求较大的必须营养元素之一，土壤中充足的矿质氮（Mineral nitrogen, Nmin）供应是马铃薯植株健壮生长及块茎高产的基础，因此，重视氮肥施用是马铃薯生产中非常普遍的现象。农学家们也进行了大量的氮肥施用试验，目的是为当地马铃薯科学施肥提供指导。但是，过去的研究较多地关注氮素营养与块茎产量的关系以及提高氮肥效率的理论与技术，而很少深入探究氮素营养对马铃薯块茎形成的影响。由于块茎形成是块茎生长及产量形成的基础和前提，理解氮素与块茎形成的关系对确定施肥时间和种类极为重要，而且一些研究表明，氮素等营养元素对马铃薯块茎的形成可能至关重要。

早在20世纪80年代，Krass及Marschner[1]就提出了氮素营养水平是影响块茎形成的环境因素之一。之后，在组培和水培试验条件下，均有高浓度氮素不利于块茎形成，低浓度氮素利于块茎形成的报道[1-3]。在大田试验条件下，也有播前较高氮肥供应会推迟块茎形成的报道[4-6]，但究竟土壤有效氮含量多高时即开始推迟或抑制马铃薯块茎的形成？目前尚未见报道。因此，本试验在内蒙古阴山北麓马铃薯主产区大田试验条件下，通过供氮水平的变化调节土壤Nmin，分别从马铃薯块茎形成的时间、数量和重量等方面研究土壤Nmin对马铃薯块茎形成的影响规律，旨在为马铃薯氮肥精确调控以及马铃薯高产高效的技术创新奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2012年在内蒙古武川县小马王庙村进行。试验地前茬作物为小麦，0～20 cm土层土壤理化性质为：有机质15.86 g/kg、硝态氮14.07 mg/kg、铵态氮8.13 mg/kg、速效磷16.12 mg/kg、速效钾132.55 mg/kg、pH值8.03。供试马铃薯品种为‘克新1号’脱毒种薯；供试肥料为尿素（含N量为46%）、过磷酸钙（P2O5含量为16%）、硫酸钾（K2O含量为50%）。

1.2 试验设计

试验共设5个供氮处理，施肥水平以及追肥安排详见表1。各处理磷、钾肥用量一致并全部基施，P2O5120 kg/hm2，K2O 270 kg/hm2。各处理均采用高垄膜下滴灌栽培种植。垄高30 cm，垄顶宽30 cm，垄底宽70 cm，两垄中心相距90 cm。每垄点播种植2行，行距25 cm，株距40 cm，种植密度为5.5× 104株/hm2。滴灌带滴头间距20～21 cm、滴头流量0.2 L/h的滴灌带，氮肥追施通过施肥罐施入，因追施量较大，每次追施氮肥之前将氮肥溶于水，分3次注入到施肥罐。

试验采用单因素随机区组设计，每个小区长12m，宽5 m，面积为60 m2，每个处理3次重复。

表1 氮肥水平及施用时期Table 1 Nitrogen levels and application time

1.3 取样及测定

土壤取样：分别于播前，播种后21 d，出苗13，17，21，25，29，39，61 d，利用土钻距植株主茎20 cm，深度30 cm，取土壤混匀装于塑封袋保存待测。

植株取样：分别于出苗13，17，21，25，29，39，61 d进行植株取样，每个小区取3株，每个处理重复3次。

土壤Nmin：准确称取5 g新鲜土样于塑料瓶中，用100 mL 2 mol/L的KCl溶液浸提土壤（水土比为20:1），振荡1 h后，过滤，利用流动分析仪（SKALARSAN++）测定土壤NO3--N与NH4+-N浓度。

块茎个数：每次取样直接观测记录。

块茎重量：取样后，将块茎从匍匐茎顶端剪下，洗净擦干，用1%电子天平称重。

1.4 数据统计与计算

试验数据采用SPSS 18.0和Excel软件统计分析，采用LSD法进行平均数间多重比较。

土壤Nmin值计算：土壤Nmin值=实测值×稀释倍数（稀释倍数即为水土比=20）。

2 结果与分析

2.1 不同施氮处理对土壤Nmin变化的影响

从表2数据可以看出，随着氮肥基施量的增加，土壤Nmin值呈增加趋势，其中，播后21 d N 35的土壤Nmin值比N0处理增加26.57 mg/kg，到出苗39 d时，N35的土壤Nmin值仍高于N0处理20 mg/kg以上。从整个生育进程来看，不同施氮量与不同施氮方式，土壤Nmin含量随生育进程的推移均呈下降的趋势，如，第一次追肥后3 d，N10+ 25、N0+35处理的土壤Nmin比追肥前分别增加45.11%和138.08%，追肥之后，出苗39～61 d土壤Nmin值又呈降低趋势。

表2 不同施氮处理对土壤Nmin的影响Table 2 Influence of different nitrogen treatments on soil Nmin

2.2 不同施氮处理对单株结薯个数的影响

表3结果表明，不同氮肥基施量对马铃薯结薯个数有很大影响。从出苗13 d，17 d和21 d各处理的结薯个数可以推算，N35处理块茎形成时间较N10和N0处理推迟5 d左右，同时，出苗39 d后各处理结薯个数均不再增加且N35处理结薯个数显著少于N10和N0处理。

表3 不同施氮处理对单株结薯个数的影响Table 3 Influence of different nitrogen treatments on tubers number per plant

结合表2与表3的数据分析，土壤Nmin含量在19.94~42.05 mg/kg范围内均可形成块茎；在19.94~ 32.73 mg/kg时可比32.73~42.05 mg/kg提前结薯5 d左右。利用出苗39 d之前不同的土壤Nmin与对应的单株结薯个数进行回归拟合得图1，通过回归方程可以计算得到，当土壤Nmin大于50.57 mg/kg时，结薯数为0，即不能形成马铃薯；当土壤Nmin为21.52 mg/kg时，结薯数最多。

图1 不同土壤Nmin与马铃薯结薯个数的回归拟合Figure 1 Regression analysis on relation of soil Nmin with tuber number per potato plant

2.3 不同施氮处理对块茎平均重量的影响

从表4结果表明，N0处理与N10处理在出苗17 d均已有块茎形成，但N0处理块茎重量明显大于N10处理，说明N0处理块茎形成时间早于N10处理。试验中N35处理的块茎形成时间虽明显晚于N0和N10处理，但出苗60 d后块茎重量明显高于另外两个处理，其中，N35处理在出苗29～39 d块茎的增长速率是10.09 g/d，而N0处理的增长速率是6.36 g/d，可见，通过后期较高的氮肥供应保持薯田较高的土壤Nmin含量，有利于单株块茎重量的增加。通过表4数据与表2数据综合分析，土壤Nmin含量在18.68～19.94 mg/kg可最早形成块茎。

表4 不同施氮处理对块茎平均重量的影响Table 4 Influence of different nitrogen treatments on tuber average weight

3 讨论

虽然前人关于氮肥施用数量对马铃薯块茎形成的影响有一些报道[4-6]，但由于土壤自身含有氮素，同时氮肥进入土壤要发生转化等，因此以前的报道还很难直接指导马铃薯氮肥管理的实践。土壤Nmin是反映可被植物直接利用的土壤氮素实时供应情况的指标，本研究通过调节施肥水平，观察了土壤Nmin的变化，以及不同土壤Nmin条件下马铃薯块茎的形成状况，因此得出的关于Nmin与块茎形成关系的结论更能真实地反映氮素对马铃薯块茎发育的影响。总结试验结果可以得出：马铃薯生长早期较低的土壤Nmin有利块茎的形成，土壤Nmin的降低会增加块茎形成的个数。这一结论对指导马铃薯的氮肥施用实践具有极为重要的意义。生产者根据土壤的测试结果，即可确定合理的种肥用量。

众所周知，氮肥不足会显著减少马铃薯的产量，因此，关于土壤Nmin与马铃薯块茎形成关系的结论，只能为马铃薯氮肥前期管理提供信息，不能指导后期的施肥实践。本研究的第二个发现是，马铃薯生育后期较高的土壤Nmin显著提高了单株块茎重量。这一结论则为全生育期的氮肥管理提供了重要信息。

在内蒙古阴山丘陵地区，土壤有机质普遍较低，本试验田的土壤有机质含量（15.86 g/kg）具有广泛的代表性。研究发现，在这样的土壤有机质条件下，马铃薯生育期内土壤Nmin含量呈下降趋势。对照上面的结论，不难发现在该地区马铃薯生产中前期控氮和后期补氮的重要性。

‘克新1号’是阴山北麓地区推广面积最大的马铃薯品种，占据当地马铃薯生产的重要份额。本研究发现，该品种在出苗39 d以后块茎数量不再增加。这一发现为该品种的氮肥精确管理提供了更为详细的信息。

[1]Krass A,Marschner H.Influence of nitrogen nutrition,daylength and temperature on contents of GA and ABA and on tuberization of potato plants[J].Potato Research,1982,25:13-21.

[2]StallknechtGF,Famsworth S.The effectofnitrogen on thecoumarininduced tuberization of potato axillary shoots cultured in vitro[J]. American Potato Journal.1979,56:523-530.

[3]SarkarD,Naik PS.Effectofinorganicnitrogen nutrition on cytokinininduced potato microtuber production in vitro[J].Potato Research, 1998,41:211-217.

[4]Kleinkopf G.E,Westermann D T,Dwelle R B.Dry matter production and nitrogen utilization by six potato cultivars[J].Agron, 1981,73:799-802.

[5]Moorby J,Milthorpe F L.Potato[M]//Evans L T.Crop physiology:some case histories.Cambridge:Cambridge University Press,1975,225-257.

[6]朱勇臣,王海燕,李成虎.氮肥不同施用量对马铃薯产量的影响研究[J].中国农技推广,2011,27(4):38-39.

Potato Tuber Formation as Affected by Soil Mineral Nitrogen

AO Mengqi1,QIN Yonglin1,CHEN Yang2,FAN Mingshou1＊
(1.College of Agronomy,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019,China;2.College of Ecology and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019,China)

In order to test the influence of soil mineral nitrogen(Nmin)content on potato tuber formation,a field trial was conducted in Yinshan mountain,with potato cultivar'Kexin 1'by setting different nitrogen levels.Field soil Nmin content,tuber formation time,tuber number and weight per plant were measured or recorded dynamically.The results showed that soil Nmin declined with potato development.The soilNmin contentin a range of18-50 mg/kg benefited tuberformation,and the soilNmin in 18.64-19.94 mg/kg was the bestlevel forearly tuberformation.When itwas more than 50.57 mg/kg,tubers could not form.It also revealed that the higher soil Nmin content could reduce the number of tuber formation,and 39 days after emergence in Yinshan area tuber number would not increase any more.Although increased soil Nmin postponed the tuber formation,the potato tuberweightperplantincreased with soilNmin.

potato;soil Nmin content;tuber formation

S532

B

1672－3635（2013）05-0302-04

2013-08-29

国家自然科学基金“氮素营养对马铃薯块茎形成的影响及其机制”（31360502）；973计划前期研究专项“马铃薯高产及资源高效利用的理论基础”（2012CB126307）资助。

敖孟奇（1989-），男，硕士研究生，主要从事马铃薯氮素营养与施肥的研究。

樊明寿，教授，博士生导师，主要从事植物营养生理的教学与研究，E-mail:fmswh@126.com。