氮、磷、钾施用水平对马铃薯脱毒苗植株性状、产量性状、干物质含量和经济系数的影响

李勇，吕文河，吕典秋，胡林双，曲丽，宿飞飞，刘尚武，王绍鹏，刘震宇，杨焕春，杜英秋

（1.东北农业大学农学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业科学院植物脱毒苗木研究所，黑龙江省马铃薯工程技术研究中心，哈尔滨 150086；3.农业部质量安全研究所，哈尔滨 150086）

氮、磷、钾施用水平对马铃薯脱毒苗植株性状、产量性状、干物质含量和经济系数的影响

李勇1，2，吕文河1，吕典秋2，胡林双2，曲丽1，宿飞飞2，刘尚武2，王绍鹏2，刘震宇2，杨焕春3，杜英秋3

（1.东北农业大学农学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业科学院植物脱毒苗木研究所，黑龙江省马铃薯工程技术研究中心，哈尔滨 150086；3.农业部质量安全研究所，哈尔滨 150086）

利用早熟品种荷兰15号的脱毒试管苗为试验材料，在温室扦插种植生产原原种。采用三因素四水平正交设计，设氮、磷、钾三种施肥因素，每个因素均设4个施肥水平，分析氮磷钾施用水平对马铃薯脱毒苗的植株性状（株高、茎粗和叶面积）、产量性状（商品薯产量和总产量）、块茎干物质含量和经济系数的影响。结果表明，N对脱毒苗的株高有显著影响，K2O对脱毒苗的茎粗有显著影响，N和K2O对脱毒苗的叶面积有显著影响；N施用量在240 kg·hm-2，P2O5施用量在165 kg·hm-2，K2O施用量在150～270 kg·hm-2时，原原种产量较高、干物质含量较高且经济系数比较合理。

氮；磷；钾；马铃薯；植株性状；产量性状；干物质含量；经济系数

马铃薯是继水稻、小麦、玉米之后世界第四大粮食作物。马铃薯适宜鲜食、炸薯条、炸薯片、生产淀粉、酿造酒精、制作动物饲料等，用途广泛[1]。

马铃薯是一种重要的经济作物之一。中国马铃薯种植面积占全球播种总面积的25%，占亚洲的60%以上，是世界上马铃薯栽培面积最大的国家[2]。但中国马铃薯单产水平及品质远不及欧美等发达国家，其主要原因是合格种薯数量匮乏，生产应用的种薯大多为商品薯。制约脱毒种薯数量的根源是脱毒原原种数量不足。

长期以来，马铃薯原原种生产仅靠经验方式施肥，施肥量不均衡，各种矿质营养比例失调，导致马铃薯原原种的单产水平不理想，造成土地、资源和人工浪费。近年来，国内外学者围绕马铃薯商品薯氮磷钾的吸收规律和施肥技术开展大量研究[3-4]，但针对马铃薯原原种生产的科学施肥问题研究较少。本试验将针对原原种生产适宜氮磷钾施用水平开展研究，旨在为黑龙江省乃至全国马铃薯原原种的高产施肥提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料和地点

选用早熟品种荷兰15号的脱毒试管苗为试验材料，由黑龙江省马铃薯工程技术研究中心提供。试验安排在黑龙江省农业科学院内的智能温室中。

1.2 试验设计和方法

本试验采用正交设计，选用L16（45）的正交表，设置3因素4水平，共16个处理，3次重复，其中氮、磷、钾肥3个施肥因素各设4个水平（见表1）。

表1 L16（45）的正交表Table 1 L16（45）orthogonal table

表2 氮磷钾各水平总量设计Table 2 Design of NPK total levels（kg·hm-2）

1.3 栽培管理

2011年2月1日，苗床小区基质为草炭+珍珠岩+炉灰，其比例为4∶2∶1，基质重量为40 kg·m-2。2月2日，对苗床基质进行灭菌防虫处理。2月15日，炼苗。2月20日，苗床浇底水。2月21日扦插种植脱毒苗，扦插密度为5 cm×5 cm。3月27日，在成苗期，对各小区进行第2次覆土，覆土基质为“草炭+珍珠岩+炉灰，其比例为4∶2∶1，基质重量为10 kg·m-2；4月1日，在发棵期，覆2 cm厚度的珍珠岩。

选用（NH4）2SO4、NH4H2PO4、K2SO4三种分析纯肥料配置氮磷钾肥。各小区氮磷钾肥均采用分期施肥的方式，栽苗后进行第1次施肥，以后每隔7 d施1次，共6次，其中后4次的施肥量是前2次的2倍，每个小区的施肥总量按表2设计进行。

生育期间防治病虫草害，保证植株健康生长。4月15日，测定各小区株高、茎粗和叶面积。6月21日，按小区单独收获。分别测定各小区商品薯产量和总产。每个小区选取5个中等偏大的块茎烘干后测定块茎干物质含量。采集植株残体并烘干测定小区植株的干重，计算经济系数。

1.4 调查和测定项目

株高：指从茎基部到主茎最高生长点的距离（cm）。

茎粗：指主茎基部的直径长度（mm）。

叶面积：指随机抽取的10个植株倒四叶的平均值（cm2），通过叶面积仪测定。

商品薯产量（g·m-2）：指单位面积上收获的所有大于2 g的原原种重量。

总产（g·m-2）：指单位面积上收获的所有原原种的重量。

干物质含量：采用烘干前后称重法测定。

经济系数：块茎的干重（g）/（植株干重（g）+块茎干重（g））

基质矿质营养的测定：根据国家标准方法，全氮测定参照NY/T 53-1987；全磷测定参照NY/T 88-1988；全钾测定参照NY/T 87-1988；速效磷测定参照NY/T 1121.7-2006；速效钾测定参照NY/T 889-2004；有机质测定参照NY/T 1121.6-2006；pH测定参照NY/T 1377-2007进行测定，速效氮测定参照碱解扩散法[4]；其营养含量全氮为0.35%，全磷为0.396%，全钾为2.009%，速效氮为437.5 mg·kg-1，速效磷为292.5 mg·kg-1，速效磷为192.5 mg·kg-1，速效钾358 mg·kg-1，pH 5.67，有机质为12.15%。

1.5 数据处理与分析

利用DPS 3.1.0.1软件进行统计分析[5]，利用Excel 2003软件计算和作图，利用新复极差最小显著性测验法对各性状的参数进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 氮磷钾施用水平对马铃薯脱毒苗植株性状的影响

N施用量对马铃薯脱毒苗的株高存在显著影响。其中，N施用量在150～195 kg·hm-2时，随施氮量增加，株高显著增加；而N氮施用量在195～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，株高变化不大。P2O5施用量135～225 kg·hm-2时，随施磷量增加，株高变化未达到差异显著水平。K2O施用量90～270 kg·hm-2时，随施钾量增加，株高变化未达到差异显著水平（见图1）。

图1 马铃薯脱毒苗在不同氮磷钾施用水平下其株高的变化Fig.1 Change of plant height of virus-free potato in different NPK application level

N施用量150～285 kg·hm-2时，随施氮量的增加，脱毒苗茎粗的变化未达到差异显著水平。P2O5的施用量为135～225 kg·hm-2时，随施磷量增加，茎粗变化不大。K2O施用量为90～210 kg·hm-2时，随施钾量增加，茎粗显著增大；K2O施用量为210～270 kg·hm-2时，随施钾量的增加，茎粗变化不大（见图2）。

图2 马铃薯脱毒苗在不同氮磷钾施用水平下其茎粗的变化Fig.2 Change of stem diameter of virus-free potato in different NPK application levels

N施用量为150～195 kg·hm-2时，随施氮量增加，叶面积显著增大；N施用量为195～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，叶面积的变化不大。P2O5施用量为135～225 kg·hm-2时，叶面积的变化不大（见图3）。

图3 马铃薯脱毒苗在不同氮磷钾施用水平下其植株叶面积的变化Fig.3 Change of plant leaf area of virus-free potato in different NPK application levels

2.2 氮磷钾施用水平对马铃薯原原种产量性状的影响

2.2.1 氮磷钾的施用水平对原原种商品薯产量的影响

N施用量在150～195 kg·hm-2时，随施氮量增加，商品薯产量显著增加；N施用量为195～240 kg·hm-2时，随施氮量增加，商品薯产量变化不大；N施用量在240～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，商品薯产量显著降低；N施用量在240 kg·hm-2时，商品薯产量最高，为32 170 kg·hm-2。P2O5的施用量在135～225 kg·hm-2时，商品薯产量变化不大。K2O施用量90～150 kg·hm-2时，随施钾量增加，商品薯产量显著增加；K2O施用量为150～270 kg·hm-2时，随施钾量增加，商品薯产量变化不大（见图4）。

图4 氮磷钾施用水平对马铃薯原原种商品薯产量的影响Fig.4 Influence of NPK application levels on marketable minituber production

2.2.2 氮磷钾施用水平对马铃薯原原种总产的影响

N施用量150～195 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种总产显著增加；N施用量195～240 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种总产变化不大；N施用量240～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种总产显著降低；N施用量240 kg·hm-2时，总产达到最高，达到34 020 kg·hm-2；N施用量控制195～240 kg·hm-2时，可获得较高的总产。P2O5施用量135～225 kg·hm-2时，原原种总产变化不大；P2O5施用量165 kg·hm-2时，原原种总产最高；P2O5施用量控制135～165 kg·hm-2，可获得较高总产。K2O施用量90～150 kg·hm-2时，随K2O施用量增加，原原种总产显著增加；K2O施用量150～270 kg·hm-2时，随K2O施用量增加，原原种总产变化不大；K2O施用量控制150～270 kg·hm-2时，可获得较高总产（见图5）。

图5 氮磷钾施用水平对马铃薯原原种总产的影响Fig.5 Influence of NPK application levels on total minituber production

2.3 氮磷钾施用水平对马铃薯原原种块茎的干物含量的影响

N施用量150～240 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种块茎的干物含量显著增加；N施用量在240～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种块茎干物含量变化不大；N施用量240 kg·hm-2时，原原种块茎干物质含量最高，达21.67%；N施用量控制在195～240 kg·hm-2时，可获得较高干物质含量。P2O5施用量135～225 kg·hm-2时，原原种块茎干物质含量变化不大。K2O施用量90～270 kg·hm-2时，原原种块茎的干物质变化不大（见图6）。

图6 马铃薯原原种在不同氮磷钾施用水平下块茎干物质含量的变化Fig.6 Change of dry matter content of minituber in different NPK application levels

2.4 氮磷钾的施用水平对马铃薯脱毒苗经济系数的影响

N施用量在150～240 kg·hm-2时，随施氮量增加，经济系数变化不大；N肥施用量在240～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，经济系数显著变小；N施用量195 kg·hm-2时，经济系数最大，达到0.812；N施用量控制150～240 kg·hm-2时，脱毒苗的经济系数比较高。P2O5施用量135～225 kg·hm-2时，随P2O5施用量增加，经济系数表现不一致；P2O5施用量165 kg·hm-2时，经济系数最高，为0.807。K2O施用量90～270 kg·hm-2时，随K2O施用量增加，经济系数表现不一致；K2O施用量150 kg·hm-2时，经济系数最大（见图7）。

图7 马铃薯脱毒苗在不同氮磷钾施用水平下其经济系数的变化Fig.7 Change of economic coefficient of potato plantlets in vitro transplanted in greenhouse under different NPK application levels

3 讨论

3.1 氮磷钾施用水平对马铃薯脱毒苗植株性状的影响

马铃薯脱毒苗重要形态指标有叶面积、茎粗和株高。如果叶面积越大，叶片形成光合产物就越多；如果茎越粗，茎疏导组织越发达，对蔗糖转运速度就越快；株高越高，从叶片经茎通往地下块茎运输蔗糖速度就越慢，块茎产量越低。本试验结果显示，氮和钾对马铃薯脱毒苗叶面积均有显著影响，钾对脱毒苗的茎粗有显著影响，氮对脱毒苗的株高有显著影响，而磷对叶面积、茎粗和株高影响不明显。本研究表明，氮磷钾肥的合理搭配能够通过合理协调马铃薯脱毒苗的叶面积、茎粗和株高三者间相互促进和抑制关系，显著提高马铃薯原原种产量。

3.2 氮磷钾施用水平对马铃薯原原种产量的影响

氮对马铃薯产量的影响主要表现在：影响马铃薯的叶面积，使同化面积增大；氮可延长叶片的功能期[6]。施氮少时，由于营养不足造成叶片小而表现早衰，生产同化产物的量少，降低块茎产量。施氮多时，植株生育后期仍保持绿色，延迟结薯，影响同化产物向块茎中积累，降低产量[7-8]。本研究表明，N施用量150～195 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种总产显著增加；N施用量195～240 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种总产变化不大；N施用量240～285 kg·hm-2时，随施氮量增加，原原种总产显著降低；验证氮素对马铃薯产量影响的一般规律；首次得出马铃薯脱毒苗生产原原种最佳氮水平。

磷对马铃薯产量的作用因土壤而异，对于高肥力土壤，施磷对产量无显著影响；对于中等肥力土壤，施磷对有极显著增产作用。一般情况下，每生产1 t块茎需要从土壤中吸收P2O53.65～4.07 kg[9-10]。本研究表明，P2O5施用量135～225·hm-2时，获得的原原种总产变化不大，这可能是由于本研究选用的基质含磷量比较高或者施磷量设计水平较高造成，因此，需进一步磷肥试验验证。

马铃薯是喜钾作物。徐德钦[11]和胡助力等[12]认为，施钾量维持在较低水平时，随施钾量提高，增产效果逐渐提高；当增施钾肥到一定水平时，继续提高施钾量增产效果下降。本研究表明，K2O施用量90～150 kg·hm-2时，随K2O施用量增加，原原种总产逐渐增加；K2O施用量150～270 kg·hm-2时，钾增产效果不明显。试验首次得出马铃薯脱毒苗生产原原种适宜施钾水平。

3.3 氮磷钾的施用水平对马铃薯原原种块茎干物质含量的影响

块茎干物质含量越高，块茎淀粉含量越高。对于商品薯而言，用干物质含量高块茎生产淀粉，出粉率就高。种薯块茎干物质含量高，说明种薯发芽和生长能力强。马铃薯块茎淀粉含量除与其品种本身的遗传特性有关外，还与其生长的环境条件有关，其中包括氮磷钾肥的施用。当前，针对“氮肥对块茎干物质含量影响”研究较少，本研究表明，N施用量控制195～240 kg·hm-2时，可获得较高干物质含量。其次，针对“磷肥对块茎干物质含量的影响”研究也较少。本研究表明，P2O5施用量为135～225 kg·hm-2时，块茎干物质含量的变化不大，可能是由于基质供磷能力较好和整体施磷水平较高造成。再次，围绕“钾肥对马铃薯块茎干物质含量的影响研究”较多。胡助力等报道，增施钾肥可提高马铃薯块茎干物含量[12]。胡霭堂认为，增施钾肥，可使马铃薯块茎中淀粉含量由53%提高到66%[13]。殷文等研究不同施钾量对克新1号影响后指出，适量施钾可提高马铃薯淀粉含量，但随着供钾水平进一步提高，淀粉含量呈下降趋势[14]。本研究表明，K2O施用量90～270 kg·hm-2时，由于块茎干物质含量变化不大，结果可能是基质中钾的供应水平高和整体施钾水平较高导致，需要继续开展钾肥试验研究。

3.4 氮磷钾的施用水平对马铃薯脱毒苗经济系数的影响

本研究表明，在不同氮磷钾肥施用水平下，马铃薯脱毒苗经济系数显著不同。因此，通过科学施用氮磷钾肥，可以优化马铃薯植株的各器官比例分配，使马铃薯植株生长更合理，马铃薯植株生产块茎的效率更高。

[1]张西露,刘明月,伍壮生,等.马铃薯对氮、磷、钾的吸收及分配规律研究进展[J].中国马铃薯,2010,24(4):237-241.

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Effect of NPK fertilizer application rate on plant trait,minituber yield,tuber dry matter content and economic coefficient of potato plantletsin vitrotransplanted in greenhouse

LI Yong1,2,LV Wenhe1,LV Dianqiu2,HU Linshuang2,QU Li1,SU Feifei2,LIU Shangwu2,WANG Shaopeng2,LIU Zhenyu2,YANG Huanchun3,DU Yingqiu3
（1.School of Agriculture,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.Virus-free Seedling Institute,Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences,Heilongjiang Potato Engineering and Technology Research Center,Harbin 150086,China;3.Agricultural Products Quality and Safety Research Institute,HeilongjiangAcademy ofAgricultural Sciences,Harbin 150086,China)

In order to find appropriate NPK fertilizer application rate for minituber production,plantlets in vitro of the early maturing potato variety Dutch 15 were transplanted in a greenhouse to produceminitubers.A three-factor and four-level orthogonal design was used,with N,P and K being factors and each of the factor having four levels,to study the effects of NPK fertilizer application rates on plant traits (plant height,stem diameter and leaf area),yield traits(marketable minituber yield and total minituber yield),tuber dry matter content and economic coefficient of plantletsin vitrotransplanted.The results showed that N had a significant influence on plant height,K2O had a significant influence on stem diameter,and N and K2O had significant influence on plant leaf area.When applied at 240 kg·hm-2for N,165 kg·hm-2for P2O5,and 150-270 kg·hm-2for K2O both minituber production and tuber dry matter content was high,and the economic coefficient was quite reasonable.

N;P;K;potato;plant trait;yield character;dry matter content;economic coefficient

S532

A

1005-9369（2014）04-0030-06

2013-08-26

国家科技支撑计划项目（2012BAD06B02）

李勇（1980-），男，助理研究员，硕士，研究方向为马铃薯栽培生理和高产栽培技术。E-mail:liyong5306449@163.com

时间2014-4-21 13:24:53[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140421.1324.024.html

李勇,吕文河,吕典秋,等.氮、磷、钾施用水平对马铃薯脱毒苗植株性状、产量性状、干物质含量和经济系数的影响[J].东北农业大学学报,2014,45(4)∶30-35.

Li Yong,Lv Wenhe,Lv Dianqiu,et al.Effect of NPK fertilizer application rate on plant trait,minituber yield,tuber dry matter content and economic coefficient of potato plantletsin vitrotransplanted in greenhouse[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(4)∶30-35.(in Chinese with English abstract)