不同氮肥用量对冬种马铃薯产量、品质和氮肥利用率的影响

黄继川 彭智平 于俊红 吴雪娜 林志军 杨林香

摘 要 通过田间试验研究不同氮用量对珠三角地区冬种马铃薯生长、产量、氮素利用率和品质的影响。结果表明，180～300 kg N/hm2时马铃薯叶绿素含量、叶面积、株高和茎粗优于其它处理；在240 kg N/hm2时产量和经济效益最高。氮素收获指数和氮素吸收利用率分别介于0.57～0.66和12.65%～28.13%之间，随氮用量的增加而降低；而氮素农学利用率和氮素生理利用率则呈先升高后下降的趋势，在240 kg N/hm2时达最大值，分别为55.56、48.07 kg/kg。马铃薯块茎粗蛋白含量和可溶性糖含量分别在180 kg N/hm2和120 kg N/hm2时达到最大值，而氮用量对维生素C和淀粉含量无明显影响。建议珠三角地区冬种马铃薯氮用量以240 kg N/hm2为宜。

关键词 冬种马铃薯；产量；品质；氮素利用率。

中图分类号 S532 文献标识码 A

广东地处热带和亚热带季风气候区，冬季冷凉、全省80%的区域均适宜马铃薯冬种，目前马铃薯冬种面积超过6万hm2，产量近200万t，已成为广东省效益农业的新亮点。氮素对马铃薯的产量起决定性作用[1]，良好的氮素营养对叶片生长以及叶绿素含量和光合效率具有重要影响[2]。然而，氮肥用量过高会推迟马铃薯生育进程，降低品质[3]，而且不同氮肥用量可影响马铃薯的防御酶系活性，从而影响抗性[4]。目前农业生产中习惯偏施、重施氮肥，然而氮被农作物吸收利用只是其中一部分，其余则以氨挥发、反硝化、土壤残留、淋失等途径损失，不仅导致氮肥肥效降低，造成资源浪费，而且易对生态环境、食物等造成污染，成为现代农业迫切需要解决的问题。适宜的氮肥用量和水肥调控是提高氮肥利用率的有效途径[5]。在珠三角冬种马铃薯施肥研究方面，邓兰生等[6-7]研究了不同氮肥对马铃薯产量和品质的影响以及采用滴灌、淋施液体肥提高肥料利用率，但是在淋施液体肥料方面合理的氮肥用量及其肥料利用率的研究未见报道。因此，本试验在大田条件下采用淋施液体肥料的方法研究冬种马铃薯适宜的氮肥用量，以期降低肥料投入，提高肥料利用率，对于提升马铃薯的种植效益和缓解环境压力具有一定的参考价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011年11月～2012年4月在博罗县园洲镇进行，试验地土壤有机质含量为13.85 g/kg、碱解氮为103.08 mg/kg、有效磷为46.28 mg/kg、速效钾为110.65 mg/kg、pH 5.31。供试品种为：费乌瑞它。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 氮肥为尿素，试验设置6个（0、120、180、240、300和360 kg N/hm2）水平，每个处理设置3个重复，种植52 500株/hm2，小区面积为36 m2，随机排列。氮的施用时间和用量为基肥40%，之后分别在播种25天和50天各追施30%；除氮肥外，各处理统一施用15 000 kg/hm2腐熟鸡粪、135 kg/hm2 P2O5（过磷酸钙）和270 kg/hm2 K2O（硫酸钾）。鸡粪和磷肥在播种前作为基肥施入，基肥施用钾肥用量的30%，在播种50天和75天分别追施钾肥用量的40%和30%。各处理田间管理一致。

1.2.2 样品采集与检测分析 试验前采集土样检测供试土壤的本底值，采用鲍士旦的方法检测[8]，在播种后70 d每小区采集倒数第3片功能叶（15份）测定叶绿素含量，采用乙醇丙酮混合液提取分光光度法测定[9]，随机采集10棵测定植株叶面积（采用倪纪恒等的方法测定[10]），同时每个小区随机测定30棵株高和茎粗；实收测产（统计50 g以上薯块产量）；植株养分分析采用土壤农化分析法[11]，品质指标：微量凯氏定氮法测定粗蛋白[12]、维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定[13]；可溶糖采用蒽酮比色法测定[14]；可溶性蛋白含量采用考马斯亮兰G-250 法测定[9]。

1.3 数据分析

相关参数的计算方法[15]，氮素收获指数（N harvest index， NHI）=块茎吸氮量/植株总吸氮量； 氮素农学利用率（Agronomic N use efficiency， ANUE）=（施氮区块茎产量-空白区块茎产量）/施氮量；氮素吸收利用率（Apparent N recovery efficiency， ANRE）=（施氮区地上部吸氮量-空白区地上部吸氮量）/施氮量×100；氮素生理利用率（Physiological N use efficiency， PNUE）=（施氮区块茎产量-空白区块茎产量）/（施氮区地上部吸氮量-空白区地上部吸氮量）。

数据采用Excel 2003 和SAS 软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同氮用量对冬种马铃薯生长的影响

叶绿素是植物光合作用合成碳水化合物的一类重要色素，叶面积大小和叶绿素含量的高低对于光合作用形成碳水化合物具有重要影响。表1所示，马铃薯叶片叶绿素含量随氮用量增加呈先升高后下降的趋势，在240 kg N/hm2时叶绿素含量最高，较对照区显著增加；此外，施氮处理除120 kg N/hm2外其他处理均较对照显著增加，而施氮处理之间无明显差异。马铃薯叶面积随氮用量增加而提高，至300 kg N/hm2用量时达到最大值，与对照相比，240 kg N/hm2和300 kg N/hm2时叶面积显著提高。在株高方面随氮用量的增加而逐渐升高，至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2时较对照显著升高；茎粗随氮用量增加呈先增加后下降的趋势，在180 kg N/hm2以上均较对照显著增加，在240 kg N/hm2时茎粗达到最大值。

2.2 不同氮用量对马铃薯产量及其构成的影响

表2所示，马铃薯的产量随氮用量增加呈先增后降的趋势，在240 kg N/hm2时产量达最大值，较对照增产31.48%，较120 kg N/hm2处理增产26.08%，差异均达到显著水平；而氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2时产量分别较最高产量下降6.95%和17.96%，氮用量为360 kg N/hm2时减产显著。肥料的效应方程为y=40 650+95.81x-0.21x2，（x为氮用量，y为产量），当氮用量为228 kg/hm2时产量达到理论最大值51 572 kg/hm2。马铃薯块茎分级结果表明，大于300 g以上的薯块比例以240 kg N/hm2处理最高，其次为300 kg N/hm2和180 kg N/hm2处理，而120 kg N/hm2时显著下降，空白对照最低，与施氮处理比较显著下降；介于150～300 g 之间和50～150 g 之间的薯块比例以对照最高，其中各处理间150～300 g的薯块占产量的百分比没有明显差异，而50～150 g的薯块占产量的百分比以300 kg N/hm2处理最低，除120kg N/hm2处理外，其它处理均较对照显著下降。从经济效益方面来看，经济效益最高的为240 kg N/hm2处理。

2.3 不同氮用量马铃薯氮素利用效率

表3所示，氮用量越多，氮素收获指数则越低，说明氮素向块茎转移的比例并未因为氮用量的增加而提高；氮素农学利用率在低氮情况下显著高于高氮处理，其中以240 kg N/hm2处理最高，其次为180 kg N/hm2和120 kg N/hm2处理，而当氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2时氮素农学利用效率显著下降。说明氮用量的增加，单位氮素增产效果降低。氮素吸收利用率随着氮用量的增加呈下降趋势，在120 kg N/hm2时为28.13%，180 kg N/hm2和240 kg N/hm2处理时有所下降，但差异不显著，而当氮用量达到300 kg N/hm2和360 kg N/hm2时氮素吸收利用率则显著下降。说明氮用量的增加并不能使马铃薯同步增加吸收量，较高的氮用量会因作物吸收不及时而流失，造成氮利用率下降。氮素生理利用效率随氮用量的增加呈先升高后下降的趋势，以240 kg N/hm2最高，并显著高于120、360 kg N/hm2，分别提高26.23%和70.89%。

2.4 不同氮用量对薯块品质的影响

表4所示，不同氮用量对薯块的品质指标影响以粗蛋白最明显。随着氮用量的增加，粗蛋白含量呈先升高后下降的趋势，以180 kg N/hm2处理粗蛋白含量最高，而随着氮用量增加至300 kg N/hm2和360 kg N/hm2时粗蛋白含量分别相对下降15.37%和16.31%，差异达到显著水平。对可溶性糖含量的分析结果表明，除对照外，随氮用量的增加可溶性糖含量呈下降趋势，与120 kg N/hm2处理相比，增至360 kg N/hm2时可溶性糖含量下降16.87%，差异显著。而对于维生素C和淀粉含量而言，不同施肥处理之间无明显差异，但均在240 kg N/hm2和300 kg N/hm2时含量稍高于其它处理。

3 讨论与结论

马铃薯氮素营养状况与叶绿素含量的高低密切相关[16]，直接影响光合作用和干物质的积累[17]。本试验中适当增加氮用量能有效提高叶绿素含量，与Biljana Bojovic等人的研究结果相同[18]。然而，过量施氮容易导致徒长，植株偏高，茎机械强度下降而易倒伏。本试验研究发现在180～300 kg N/hm2用量时，马铃薯功能叶片叶绿素含量、植株叶面积、株高和茎粗的指标综合情况优于对照、120 kg N/hm2和360 kg N/hm2处理；结合马铃薯产量和薯块分级情况，240 kg N/hm2马铃薯产量最高，而且薯块大小分级以大薯块比例最多，小薯块比例显著下降，优化了马铃薯产量结构组成，有利于提高马铃薯块茎的商品性，其经济效益最高。

氮素收获指数主要受作物生育后期干物质和氮素转移的影响。本试验中，氮用量的增加并没有导致干物质和氮素向块茎转移成比例增加，说明施用的氮素更多的停留在地上部分，而过量施氮也会导致马铃薯地上部徒长和贪青，造成氮素向块茎转移的时间延迟或转移速率下降有关，与井涛等人的研究结果不同[19]，研究结果的差异可能与供试品种或试验地土壤氮素水平有关。本试验马铃薯的氮素吸收利用率介于12.65%～28.13%之间，与井涛等人在内蒙以夏坡蒂品种研究其氮素利用率介于40.30%～67.97%的结果具有较大的差异[19]，但其随着施肥量增加而下降的变化趋势是相同的，可能与氮用量增加造成马铃薯不能及时吸收而导致氮素流失量增加有关。氮素农学利用效率和氮素生理利用率均在240 kg N/hm2时上升至最大值，说明在120～240 kg N/hm2用量范围内，单位增施氮素具有较好的增产效果，而当氮用量达到300 kg N/hm2或以上时，单位增施氮素增产效果下降，甚至造成减产。然而，马铃薯对氮利用率不仅与用量有关，还受到土壤肥力、土壤类型、供试品种和气候等因素的综合影响，因此，本试验结果代表了珠三角地区冬种马铃薯费乌瑞它对尿素氮肥的利用特征。

此外，施氮对冬种马铃薯的品质具有一定的影响。其中粗蛋白在低氮水平用量下随氮用量的增加而提高，与宋志荣的研究结果相似[15]，氮用量继续增加则呈下降趋势，可能与试验品种或冬种的气候因子有关。可溶性糖在高氮用量情况下含量下降，而对维生素C和淀粉含量无明显影响。

参考文献

[1] 霍晓兰， 姬青云， 滑小赞，等. 氮、磷、钾肥不同用量对马铃薯产量的影响[J]. 山西农业科学， 2011， 39（10）： 1 064-1 066.

[2] 严小龙， 张福锁. 作物营养遗传学[M]. 北京： 中国农业出版社， 1997： 86-246.

[3] 宋志荣. 不同氮钾比例对马铃薯产量和品质的影响[J]. 中国马铃薯， 2009， 23（3）： 155-157

[4] 郝 娜， 靳学慧，杨 瑒. 氮对马铃薯防御酶系活性及抗性的影响[J]. 黑龙江八一农垦大学学报， 2012. 24（2）： 8-11

[5] 闫 湘， 金继运，何 萍，等. 提高肥料利用率技术研究进展[J]. 中国农业科学， 2008， 41（2）： 450-459.

[6] 邓兰生， 林翠兰， 龚 林， 等. 滴灌施用不同氮肥对马铃薯生长的影响[J]. 土壤通报， 2011， 42（1）： 141-144.

[7] 邓兰生， 齐庆振， 涂攀峰，等. 液体肥在马铃薯生产上的应用效果研究[J]. 广东农业科学， 2011（17）： 9-51.

[8] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京： 中国农业出版社， 2000.

[9] 张志良. 植物生理学实验指导[M]. 北京： 高等教育出版社，1990.

[10] 倪纪恒， 罗卫红， 李永秀，等. 温室番茄叶面积与干物质生产的模拟[J]. 中国农业科学， 2005， 38（8）： 1 629-16 35.

[11] 鲁如坤. 土壤农化分析[M]. 北京： 科学教育出版社， 1999.

[12] 杨 胜. 饲料分析及饲料质量检测技术[M]. 北京： 北京农业大学出版社， 1993.

[13] 中国人民共和国国家标准（GB 6195-86）. 水果、 蔬菜制品维生素C含量的测定[S]. 北京： 中华人民共和国农牧渔业部， 1986.

[14] 张宪政. 作物生理研究法[M]. 北京： 农业出版社， 1992： 150-155.

[15] 万靓军， 张洪程， 霍中洋， 等. 氮肥运筹对超级杂交粳稻产量、品质及氮素利用率的影响[J]. 作物学报， 2007， 33（2）： 175-182.

[16] SEMIHA GüLER. Effects of nitrogen on yield and chlorophyll of potato（Solanum tuberosum L） cultivars[J]. Bangladesh J. Bot. 2009， 38（2）： 163-169.

[17] ALVA A K， HODGES T， BOYDSTON R A， et al. Dry matter and nitrogen accumulations and partitioning in two potato cultivars[J]. Journal of Plant Nutrition， 2002， 25（8）： 1 621-1 630.

[18] Biljana Bojovic， Aca Markovic. Correlation between nitrogen and chlorophyll content in wheat（Triticum aestivum L.）[J]. Kragujevac J Sci， 2009（31）： 69-74.

[19] 井 涛， 樊明寿， 周登博， 等. 滴灌施氮对高垄覆膜马铃薯产量、 氮素吸收及土壤硝态氮累积的影响[J]. 植物营养与肥料学报， 2012， 18（3）： 654-661.