磷对淀粉型甘薯产量及养分吸收利用的影响

王秋媛， 田江梅， 韩 叙， 黄廷荣， 杨庆飞， 唐道彬*， 王季春*

(1西南大学农学与生物科技学院, 重庆市甘薯工程技术研究中心， 重庆 400716；2重庆市酉阳县农业委员会， 重庆 409800)

磷对淀粉型甘薯产量及养分吸收利用的影响

王秋媛1， 田江梅1， 韩 叙1， 黄廷荣2， 杨庆飞1， 唐道彬1*， 王季春1*

(1西南大学农学与生物科技学院, 重庆市甘薯工程技术研究中心， 重庆 400716；2重庆市酉阳县农业委员会， 重庆 409800)

【目的】研究不同磷肥用量对甘薯养分吸收、分配及产量的影响，探究淀粉型甘薯磷肥营养效应，为甘薯高产科学合理施用磷肥提供理论依据。【方法】以淀粉型甘薯渝薯17(淀粉含量24.06%)为材料，设置7个磷肥处理(P2O50、0、37.5、75、112.5、150、300 kg/hm2)，田间随机区组排列。其P2O50处理不施任何肥料，其他处理均底施纯氮(N)90 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2。甘薯苗移栽后每隔30 d，共计取样5次，对全株样品分叶片、茎蔓和块根测定其鲜重、干重及全氮、磷、钾的含量。收获期测定小区鲜薯产量、茎蔓产量并计算收获指数(HI)及其磷肥农学效率(PAE)、磷肥表观利用率(PAUE)、磷收获指数(PHI)、磷肥生理利用率(PPUE)、磷肥偏生产力(PFPP)和磷肥增产率(PIR)；同时计算收获期各器官N、P、K的吸收量，对N、P、K吸收量之间及其与产量之间关系进行相关性分析。【结果】1)适当增施磷肥有利于提高甘薯的经济产量、生物产量和收获指数，且以施P2O5112.5 kg/hm2和150 kg/hm2时最优，经济产量增产率分别为19.4%和21.06%。2)不同器官N、P、K最高含量分别出现在栽后60、90、150 d，各处理氮素和磷素含量均为叶片>茎蔓>块根，而钾素含量为茎蔓>叶片>块根。栽后60 d后，叶片 ∶茎蔓 ∶块根含氮量为4.08 ∶1.62 ∶1，栽后90 d后，叶片 ∶茎蔓 ∶块根磷含量为2 ∶1.35 ∶1，栽后150 d后，茎蔓 ∶叶片 ∶块根含钾量为2 ∶1.8 ∶1。3)施磷可提高甘薯块根、茎蔓和叶片对N、P、K的吸收，养分总吸收量为钾>氮>磷；施磷处理中N、P、K的吸收量增幅分别为23.9%～66.6%、29.6%～58.5%、41.3%～73.7%。磷钾吸收量均表现为块根>茎蔓>叶片，吸氮量表现为块根>叶片>茎蔓。4)在不同施磷条件下，形成500 kg所吸收的N、P2O5、K2O 分别为4.24～6.61 g，1.93～2.84 g和6.94～11.48 g。施P2O5112.5 kg/hm2时，形成500 kg鲜薯吸收的养分最多，N、P2O5、K2O吸收量分别为6.61、2.84和11.08 g。5) 磷肥表观利用率、偏生产力在施P2O537.5 kg/hm2时最高，分别为16.6 %和343.0 kg/kg P2O5，磷肥农学效率、磷肥生理利用率和磷收获指数在施P2O5112.5 kg/hm2时最高，分别为136.7 kg/kg、777.9 kg/kg和65.9%。6) 收获期各器官N、P、K吸收量之间及其与产量之间均呈显著或极显著正相关。【结论】增施磷肥能提高甘薯产量，但其利用效率有下降趋势。本试验中，从甘薯高产高效生产的磷肥管理角度分析， N和K2O施用量分别为90 kg/hm2和150 kg/hm2时，以施P2O5为112.5 kg/hm2为最佳。

甘薯； 磷； 产量； 养分吸收利用

甘薯(IpomoeabatatasLam. )是一种喜钾作物，在生产上往往更重视钾肥的投入而忽视磷肥的施用[1]。有研究表明，长期不施磷肥，导致土壤严重缺磷，薯块膨大期迟后、日增重减少，鲜薯产量显著下降[2]。增施磷肥可提高甘薯结薯数、单薯重和大中薯比例，施用量过少或过多均不能达到预期目的[3]。过量施磷肥不利于甘薯干物质的积累[4]，导致生产成本提高[5]。本试验拟通过研究磷肥不同用量在不同器官随生育期的养分吸收与分配特点及其对产量的影响，探究淀粉型甘薯磷肥营养效应，为甘薯高产科学合理施用磷肥提供理论依据和实际生产指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地

供试品种为淀粉型甘薯渝薯17(淀粉含量24.06%)，由西南大学重庆市甘薯工程技术研究中心提供。试验点位于重庆市酉阳县麻旺镇吉安村，土壤黄壤，pH值为4.70、有机质21.2 g/kg、全氮1.39 g/kg、全磷0.931 g/kg、全钾14.7 g/kg、速效钾124 mg/kg、有效磷37 mg/kg、碱解氮127 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设7个磷肥处理，纯磷(P2O5)用量分别为0、0、37.5、75、112.5、150、300 kg/hm2, 分别以P1、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7表示，P1和P2均为对照，P1为不施任何肥料，其他各处理均施纯氮(N) 90 kg/hm2、钾肥(K2O) 150 kg/hm2作为底肥。

采用起垄净作栽培方式，每个小区种植5垄，垄长为6.25 m、 垄宽0.8 m、 株距21 cm、 密度60000 plant/hm2，设3次重复，随机区组排列。试验于2013年6月1日移栽甘薯苗，移栽前进行施肥处理，氮肥(尿素含N为46%)、 磷肥(过磷酸钙含P2O5为12%)、 钾肥(硫酸钾含K2O为50%)均作底肥一次性施用,其余田间管理同常规。

1.3 测定项目与方法

栽后每隔30 d每小区取5株，单株分叶片、茎蔓和块根，各器官样品全部称鲜重后(栽后90 d后的薯块样品太多，切丁混匀后取50 g)，在105℃烘箱中杀青15 min后，80℃烘至恒重后测干重。干样粉碎后过80目筛，用于全氮、全磷和全钾的测定。全氮用硫酸-双氧水消煮-凯氏蒸馏法; 全磷用硫酸-双氧水消煮-钒钼黄比色法; 全钾用硫酸-双氧水消煮-火焰光度法。

试验于2013年11月5日按小区收获，统计茎叶鲜重及甘薯鲜重。

1.4 计算方法

有关磷肥养分利用效率及相关参数计算公式如下:

磷肥农学效率(PAE, kg/kg，P2O5)=(施磷处理块根干产-P2块根干产)/施磷量[6]；

磷肥表观利用率(PAUE, %)=(施磷处理植株总吸磷量-P2植株总吸磷量)/施磷量 ×100[6]；

磷收获指数(PHI,%)=(施磷处理块根吸磷量-P2块根吸磷量)/(施磷处理植株总吸磷量-P2植株总吸磷量)×100[6]；

磷肥生理利用率(PPUE, kg/kg，P2O5)=(施磷处理块根干产-P2块根干产)/(施磷处理植株总吸磷量-P2植株总吸磷量)×2.92[7]；

磷肥偏生产力(PFPP, kg/kg，P2O5)= 施磷处理块根干产/施磷量[7]；

磷肥增产率(PIR,%)=(施磷处理鲜薯产量-P2鲜薯产量)×100/ P2鲜薯产量[8]；

收获指数(HI, kg/kg)= 鲜薯产量/生物产量[8]。

1.5 数据处理

采用DPS 7.05软件的Duncan新复极差法对数据进行统计分析，Microsoft Excel 2007作图。

2 结果与分析

2.1 不同施磷量对产量的影响

由表1可知，随着施肥量的增加，鲜薯产量和生物产量均增加。从鲜薯产量来看，磷肥增产率为6.29%～21.06%，以P5、P6处理最高，为19.4%和21.06%。P1与P2处理无显著差异，说明仅施氮钾肥不能提高鲜薯产量；P5～P7处理显著高于P3处理，而P3与P2处理无显著差异，说明在低磷水平下鲜薯增产不明显。从生物产量来看，磷肥增产率为5.15%～16.35%，以P4～P7处理最高，均显著高于P2处理，说明施P2O5高于75 kg/hm2可明显提高生物产量，但P2和P3处理无显著差异，而P2处理显著高于P1处理，说明仅增施氮钾肥可提高生物产量，且低磷水平对提高生物产量不显著。从收获指数来看，除P1处理由于低产量引起的高收获指数外，其他处理均随着施磷量的增加而增高，以P5和P6处理最高。综上所述，氮钾肥对甘薯产量影响不大，适当增施磷肥有利于提高甘薯的经济产量和生物产量，且以施P2O5112.5 kg/hm2或150 kg/hm2最优。

表1 不同处理间甘薯产量的比较

Table 1 Comparison of sweet potato production between different processing

注(Note): 同列数值后不同小、大写字母表示处理间差异显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters in a column are significantly different among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

2.2 不同施磷量对植株各器官养分含量的影响

由表2、3、4可知，栽后30～150 d植株各器官N、P、K最高含量分别为栽后60 d(生长前期)、90 d(生长中期)和150 d(生长后期)，各处理氮素和磷素含量均为叶片>茎蔓>块根，而钾素含量为茎蔓>叶片>块根。

比较栽后60 d含氮量发现，叶片中氮素含量高；叶片 ∶茎蔓 ∶块根为4.08 ∶1.62 ∶1，含氮量随施磷量的增加先增后减；茎蔓和块根中以P6处理最高，但块根中与P5处理无显著差异，叶片中以P4最高。比较栽后90d含磷量发现，施磷明显提高了植株各器官磷含量；叶片 ∶茎蔓 ∶块根为2 ∶1.35 ∶1,块根和茎蔓中P5、P6、P7处理磷含量均显著高于其他处理，而叶片中以P4～P7处理最高。比较栽后150d含钾量发现，适量增施磷肥可明显提高植株钾含量；茎蔓 ∶叶片 ∶块根为2 ∶1.8 ∶1,说明茎蔓和叶片钾素含量较高，施磷处理均明显高于未施磷处理，茎蔓中P6处理、叶片中P5～P7处理、块根中P4处理显著高于其他处理。综上表明，P4、P5和P6处理能提高各器官N、P、K养分含量。

2.3 不同施磷量对收获期养分吸收量的影响

2.3.1不同施磷量对收获期各器官养分吸收量的影响 由表5可知，施磷显著增加了植株各器官氮、磷、钾吸收量，养分总吸收量为钾>氮>磷；与P2处理相比，施磷处理中N、P、K的吸收量增幅分别为23.9%～66.6%、29.6%～58.5%、41.3%～73.7%。磷钾吸收量均表现为块根>茎蔓>叶片，而吸氮量表现为块根>叶片>茎蔓。

表2 不同取样时期甘薯不同部位氮含量(g/kg)

Table 2 N contents in different sampling day and different parts of sweet potato

注(Note): 同列数值不同小、大写字母表示处理间差异分别达0.05和0.01显著水平 Values followed by different small and capital letters in a column are significantly different among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

表3 不同取样时期甘薯不同部位磷含量(g/kg)

Table 3 P contents in different sampling day and different parts of sweet potato

注(Note): 数值后不同小、大写字母表示处理间差异显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

表4 不同取样时期甘薯不同部位钾含量(g/kg)

Table 4 K contents in different sampling day and different parts of sweet potato

注(Note): 数值后不同小、大写字母表示处理间差异显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

表5 收获期甘薯养分吸收量(mg/plant)

Table 5 Nutrient uptake of sweet potato at harvest

注(Note): 数值后不同小、大写字母表示处理间差异显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)Values followed by different capital and small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

块根中，P6处理的N、P、K吸收量最高，分别为1984.1、416.8、2891.1 mg/plant；P5～P7处理的吸磷量、P4～P6处理的吸氮量、P4～P7处理的吸钾量均显著高于P1、P2处理，说明施P2O5为112.5或150 kg/hm2时最有利于块根对养分的吸收。茎蔓中，P3～P7的吸磷量均无显著差异，且显著高于P1、P2处理，而P4～P6处理的氮钾吸收量均显著高于其他处理，说明施P2O5为75～150 kg/hm2时最有利于茎蔓对养分的吸收。叶片中，施磷量越大，养分吸收量越高，到P7处理时反而降低，P6、P7处理养分吸收量均显著高于其他处理。

2.3.2 形成500 kg鲜薯的氮磷钾吸收量 由图1可知，在不同施磷条件下，形成500 kg鲜薯所吸收的K2O为6.94～11.48 g，N为4.24～6.61 g, P2O5为1.93～2.84 g，平均N ∶P2O5∶K2O为2.21 ∶1 ∶3.91。比较各处理可以发现，P4处理中K2O的吸收量最多，P5处理次之，且P5处理中N和P2O5的吸收量最多，同时P4处理和P5处理的N ∶P2O5∶K2O中N和K2O所占比值较大，分别为2.43 ∶1 ∶4.62和2.33 ∶1 ∶3.86，说明施P2O5为75、112.5 kg/hm2时形成500 kg鲜薯吸收的养分最多。

2.4 不同施磷量对磷肥利用率的影响

表6是以P2处理为对照，用差减法计算的各施磷处理的磷肥利用率。磷肥表观利用率和偏生产力随施磷量增加越来越低，磷肥表观利用率P3处理最大，为16.6%；偏生产力P3处理最大，为343.0 kg/kg P2O5，磷肥农学效率、生理利用率和磷收获指数均随施磷量增加呈先升后降的趋势，在P5时达到最大值，其中磷肥农学利用率最大值为136.7 kg/kg，磷肥生理利用率最大值为777.9 kg/kg。

注(Note): PAUE— P apparent utilization feeiciency; effiiency; PPUE— P physiological utilization efficiencey. 同列数值不同小、大写字母表示处理间差异达0.05和0.01显著水平 Values followed by different small and capital letters in a column are significantly different among treatments at 0.05 and 0.01 levels.

2.5 甘薯植株各器官N、P、K吸收量与产量间的相关性分析

由表7可知，植株各器官氮磷钾养分的吸收量与鲜薯产量均有极显著正相关关系；叶片与块根和茎蔓的氮吸收量之间，叶片氮吸收量与块根和茎蔓的钾吸收量之间、茎蔓氮吸收量与叶片钾吸收量之间、叶片磷吸收量与块根和茎蔓氮、钾吸收量之间均有显著正相关关系，其他各器官养分吸收量之间均有极显著正相关。

3 讨论与结论

本试验结果表明，仅施氮钾肥后对甘薯产量影响不大，与本试验地土壤氮钾含量太高(依据NY/T391-2000标准，全氮和有效钾均达一级标准)有关系。施肥可促进甘薯根茎叶的生长发育[9]。本试验中，在氮钾肥基础上适量增施磷肥，能明显促进甘薯地上部分与地下部分协调生长，有利于提高甘薯经济产量，施P2O5为112.5 kg/hm2时鲜薯产量最高，而陈金英研究表明，施过磷酸钙562.5 kg/hm2的鲜薯产量最高[3]，磷肥用量的不同可能与品种特性和地力有关。增施磷肥还提高了甘薯生物产量和收获指数，综合甘薯鲜薯产量，本试验以施P2O5为112.5 kg/hm2或150 kg/hm2产量最佳。

甘薯研究表明，氮的吸收主要集中在中前期,磷钾的吸收在中后期，且积累在甘薯茎叶和块根中氮磷钾总量相近，但累积在茎叶中的氮和块根中的磷钾偏多[10]。本试验研究结果表明，适量施用磷肥不仅能提高了甘薯各器官磷含量，还不同程度提高了甘薯各器官氮、钾含量。甘薯植株氮素含量在栽后60d最高，甘薯植株磷素含量在栽后90 d最高，甘薯植株磷素含量在栽后150 d最高。在养分含量最大时期，各处理氮磷含量均为叶片>茎蔓>块根，各处理磷素含量均为茎蔓>叶片>块根。

施磷有利于养分的协调供应，提高植株的养分含量和养分吸收量。本试验结果表明，施磷不仅增加了植株不同部位磷素吸收量，还促进了植株对氮、钾的吸收，与油菜[11]的养分吸收规律基本一致。综合分析养分吸收量得出，甘薯收获期养分总吸收量为钾>氮>磷，施P2O5为112.5～300 kg/hm2时植株养分吸收量最高。形成500kg鲜薯吸收的养分为K2O>N> P2O5，平均N ∶P2O5∶K2O为2.21 ∶1 ∶3.91，这与董晓霞等[12]的研究结果类似，但吸收量与各养分之间的比值不同；施P2O5为75和112.5 kg/hm2时形成500 kg鲜薯吸收的养分最多，结合各器官甘薯养分吸收量来看，施P2O5为75和112.5 kg/hm2时茎蔓、块根的各养分吸收量均无差异，但施P2O5为112.5 kg/hm2时叶片中各养分吸收量均显著高于施P2O5为75 kg/hm2，这与甘薯产量结果吻合。同时相关分析进一步说明，植株通过吸收和利用养分，为甘薯稳产增产奠定基础；块根、茎蔓和叶片中N、P、K含量之间的相关性表明，在生长过程中，植株各器官协调利用养分，才能达到高产。

注(Note): *—P<0.05; **—P<0.01

肥料利用率是衡量肥料施用是否合理的一项重要指标[13]。甘薯在块根膨大时期各器官养分含量的多少直接反应了该时期各器官的这些大量元素的利用效率[14]。李水银等[7]关于油菜磷素利用率的研究结果表明，磷肥农学效率、偏生产力、表观利用率和生理利用率均随施磷的增加显著下降。而本试验中，磷肥表观利用率和偏生产力于磷肥施P2O5为37.5 kg/hm2时最高，而磷肥农学效率、磷肥生理利用率和磷肥收获指数在施P2O5为112.5 kg/hm2时最高。从甘薯高产高效生产的磷肥管理角度分析，本试验施P2O5为112.5 kg/hm2最佳。

本研究选用了淀粉型甘薯渝薯17作为试验材料，并找到了最佳磷肥用量，对大田生产有一定的指导意义。但改变土壤类型或试验材料后结果如何还不能定论，因此应扩大试验材料范围，增加试验点作进一步研究，以得到更具说服力和对实际生产有指导意义的结论。

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Effect of phosphorus on yield and nutrient absorption and utilization in starch-type sweet potato

WANG Qiu-yuan1, TIAN Jiang-mei1, HAN Xu1, HUANG Ting-rong2, YANG Qing-fei1,TANG Dao-bin1*, WANG Ji-chun1*

(1CollegeofAgronomyandBiotechnology,SouthwestUniversity/ChongqingSweetPotatoResearchCenter,Chongqing400716,China; 2AgricultureCommitteeofYouyangCounty,Youyang,Chongqing409800,China)

【Objectives】 In order to provide theoretical basis for scientific and rational application of phosphate fertilizer in high yield sweet potato, different phosphor application amounts on the nutrient uptake, distribution and yield, and the phosphorus nutrition effect of starch-type sweet potato were studied. 【Methods】 A starch-type sweet potato，Yushu 17 with starch content of 24.06 %, was used as material. A field experiment with randomized block design was conducted with seven treatments(application amounts of P2O50, 0, 37.5, 75, 112.5, 150, 300 kg/hm2, respectively). For the treatment of P2O50, no N and K2O was applied neither. For the others, N 90 kg/hm2and K2O 150 kg/hm2were basal applied. The fresh weight, dry weight and total N, P and K contents in the leaves, vines and roots were measured every 30 d, and a total of five samplings were taken since transplanting. The fresh yield, vines yield were weighed, the harvest index(HI), P agronomic efficiency(PAE), P apparent utilization efficiency(PAUE), P harvest index(PHI), P physiological utilization efficiency(PPUE), P partial factor productivity of applied(PFPP)and P increase rate(PIR)were calculated at harvest. The absorption of N, P and K were evaluated at harvest. 【Results】 1)Proper P2O5application amount are capable of improve the biomass and yield, and thus a high agronomic efficiency. Treatments of P2O5112.5 and 150 kg/hm2led to the economic yield increase of 19.4% and 21.06%. 2)The contents of N and P in different parts were all in order of leaves> vines> roots, and that for K content in order of vines> leaves> roots at the 60, 90 and 150 days after transplanting. The content ratio of N in leaves: vines: roots was 4.08 ∶1.62 ∶1 on the 60 day, the P content ratio was 2 ∶1.35 ∶1 on the 90 day, and that of K was 2 ∶1.8 ∶1 on the 150 day after transplanting. 3)Application of P increase the absorption of N, P and K in the leaves, vines and roots, and the absorptive amount was in order of K>N>P. The increasing rate of the absorptive amounts of N, P and K were 23.9% to 66.6%, 29.6% to 58.5% and 41.3% to 73.7% with application of P. The absorptive amounts of P and K were in order of roots>vines>leaves, while that of N was roots>leaves>vines. 4)Under different P application amounts, the K2O requirement was from 6.94 g to 11.48 g, N from 4.24 g to 6.61 g and P2O5from 1.93 g to 2.84 g for every 500 kg fresh tubers. The highest nutrient requirement for every 500 kg fresh tubers was in the treatment of P2O5112.5 kg/hm2, with requirement of N 6.61 g, P2O52.84 g and K2O 11.08 g. 5)The obtained highest PAUE and PFPP were 16.6% and 343.0 kg/kg, respectively under the treatment of P2O537.5 kg/hm2, the highest PAE, PPUE and PHI were 136.7 kg/kg, 777.9 kg/kg and 65.9%, respectively, with P2O5112.5 kg/hm2. 6)The absorptive amounts of N, P and K were significantly or very significantly and positively correlated with each other, and also positive correlatied to the yield at harvest. 【Conclusions】The application of P fertilizer could increase the yield of sweet potato, but decrease P2O5efficiency. Under the experimental condition, the most appropriate amount of P2O5was 112.5 kg/hm2at N 90 kg/hm2and K2O 150 kg/hm2for high yield in sweet potato.

sweet potato; phosphorus; yield; nutrient absorption and utilization

2014-06-13 接受日期: 2015-03-17 网络出版日期: 2015-07-06

现代农业产业技术体系建设专项(CARS-11-C-20)；科委甘薯良种创新项目“加工与食用甘薯育种新技术与新材料新品种创制与高产技术集成示范”(CSTC2012ggB80007)资助。

王秋媛(1989—)，女，贵州安顺人，硕士研究生，主要从事甘薯栽培研究。E-mail: yuanstudent@126.com *通信作者E-mail: wjchun@swu.edu.cn； E-mail: tdbin741023@163.com

S531.62

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1008-505X(2015)05-1252-09