莲藕、茭白及芋头肥料利用率研究概况

王利丽 ，孙亚林 ，匡晶 ，朱红莲 ，刘义满

（1.武汉市蔬菜科学研究所/湖北省水生蔬菜科学研究所，430065；2.华中农业大学）

肥料利用率是反映作物、土壤、肥料之间关系的动态参数，该参数因作物种类、肥料种类、土壤类型、气候条件、栽培管理措施及施肥技术等因素不同而发生变化，是衡量肥料施用是否合理的一项重要指标。肥料利用率通常来源于2种途径，一是地区化肥施用量数据和粮食产量数据，二是大量的田间试验结果的汇总[1，2]。相关参数主要参考Cassman[3]、Fageria 和 Baligar[4]、Novoa 和 Loomis[5]及彭少 兵等[6]方法，包括肥料偏生产力、肥料农学效率、肥料表观利用率、肥料生理利用率、肥料贡献率及地力贡献率等指标。但这些指标在莲藕、茭白及芋头等水生蔬菜研究中的应用则有所侧重。

1 莲藕肥料利用率的研究

莲藕（Nelumbo nucifera），可分为藕莲、子莲和花莲，起源于中国和印度，在中国已有近3 000 a栽培历史。莲藕在我国长江流域、黄淮流域和珠江流域都有栽培 ，其中以长江中下游地区种植面积最大。目前全国栽培面积50万～70万hm2，湖北省栽培面积最大，居全国之首 。国外对莲藕的研究主要集中在药用保健功能等方面[7～11]；中国有关莲藕的研究主要集中于分类与生长发育、种质资源收集、遗传育种及生理生化特性等方面[12～16]，应用研究主要集中在综合栽培和模式等[17]，有关莲藕施肥理论和技术方面的报道则相对较少。然而，当前我国农业生产面临的增肥不增产、土壤养分过量累积、化肥施用过量和养分利用效率下降等重大问题表现越来越严峻的形势下，提高莲藕肥料养分利用率对提高莲藕产量和改善莲藕品质都有重要意义。

1.1 氮磷钾素营养及有机肥对莲藕生长的影响

熊桂云等[18]通过田间小区试验连续2 a研究了莲藕配施氮、磷、钾、锌肥的效应。结果表明，氮、磷、钾、锌肥配施的莲藕产量高，品质较好，且莲藕氮磷钾养分吸收量之比平均为1∶0.28∶2.30，认为莲藕为喜钾作物。刘冬碧等[19～22]通过研究钾素和氮素营养对莲藕生长、产量、氮磷钾养分累积分配的影响，表明适宜的钾或氮都能明显增加莲藕立叶数量和立叶面积、提高立叶相对叶绿素值和组织器官的含水量、以及莲藕各器官尤其是叶柄中钾的含量、延缓叶片衰老、增加立叶的抗逆性，促进生育前期光合产物累积、延长成熟期、促进生育后期干物质和养分从叶片等器官向膨大的根状茎转移贮存。单纯施N、P、K，一般能提高莲藕中该元素的含量，增施有机肥明显提高莲藕N、P和K的含量。有机肥处理比无机肥处理莲藕直径大、节间短、单支主藕较重、纤维素和硝酸盐含量低、还原糖和维生素含量高。总之，施用有机肥的莲藕在生长势、产量、效益和品质方面都优于无机肥处理[23]。

1.2 钾、氮素营养对莲藕干物质累积的影响

在新藕膨大成型前，全营养处理和缺钾处理中叶片和叶柄干物质累积量达到最大值；新藕膨大成型后，全营养处理中叶片和叶柄干物质累积量比缺钾处理高23.2%～42.5%，叶柄中干物质积累量较低，莲藕收获后全营养处理比缺钾增产20.4%[19]。氮素缺乏和过量都会导致根系活力下降、叶片生长不良、早衰，干物质转移进程提前，不利于获得高产[22]。

1.3 钾、氮素营养对莲藕产量和品质的影响

当钾、氮素营养不足时，莲藕提前形成膨大茎。适量的钾处理比不施钾处理的莲藕产量高20%以上，适量氮处理比不施氮处理的莲藕产量高2.3倍以上。施氮过量时，莲藕形成膨大茎的时间延迟，且适量氮处理比2倍适量氮处理的莲藕产量高1.2倍以上。适量的钾、氮素营养可增加莲藕膨大前、中期还原糖和可溶性总糖含量，同时可提高膨大中、后期淀粉含量，提高莲藕品质[24]。

2 茭白肥料利用率的研究

2.1 平衡施肥对茭白植株生长和光合特性的影响

姜丽娜等[25]研究表明缺磷对茭白（Zizania latifolia）株高、叶片长宽影响不大，但对分蘖数影响大，进而影响茭白的产量；不施钾的茭白植株矮、叶短、叶狭，分蘖数减少，同时影响茭白的膨大。闫宁等[26]利用水培方式研究磷元素对茭白生长与光合特性的影响，结果表明，高磷（2.56 mmol/L）能够抑制茭白生长，叶片的 PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学猝灭（qP）、表观电子传递效率（ETR）都略有下降。缺磷（0 mmol/L）和低磷（0.16 mmol/L）抑制植物生长，同时叶片的净光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）下降，胞间二氧化碳浓度（Ci）上升，会导致叶片的ΦPSⅡ、qP、ETR下降。

2.2 平衡施肥对茭白产量和品质的影响

茭白高产氮、磷、钾肥合理用量每1 hm2分别为375、180、225 kg，N∶P2O5∶K2O 比例为 1.00∶0.48∶0.60。施钾、磷肥明显提高茭白中VC含量，增加钾的用量或者钾50%作基肥、另50%作分蘖期追肥的处理中VC含量增加更显著，且高钾处理中VC、总糖、蛋白质含量最高，同时可以减少茭白中NO3-N含量，能明显提高茭白品质[25]。

2.3 平衡施肥对茭白氮磷钾吸收的影响

茭白氮、磷、钾含量在分蘖初期最高，随着植株生长，氮、磷、钾含量呈下降趋势，到采茭期含量最低。施肥能够影响氮、磷、钾的含量 ，施钾能够提高植株中钾的含量；施磷能明显提高分蘖初期和茭白采收期植株含磷量，但对分蘖盛期植株和茭肉内磷含量提高则不明显；施相同氮肥的情况下，植株含氮量受磷、钾肥施用影响，不施磷、钾肥者，植株含氮量较高；施磷、钾肥者，植株含氮量降低[25]。

2.4 茭白地上部氮、磷、钾及蛋白质含量变化规律的研究

茭白植株地上部各部位氮、磷、钾含量在肉质茎膨大前期总体不断下降，肉质茎膨大时有一个峰值。其中，叶片氮、磷含量持续下降，钾含量前期下降，膨大前显著上升；短缩茎中氮、磷、钾含量前期下降，膨大前下降趋势增大，膨大后呈上升趋势；肉质茎中氮、磷、钾及蛋白质含量膨大初期迅速上升，稳定后呈下降趋势；叶片蛋白质含量变化不明显；短缩茎蛋白质含量在二次分蘖期和膨大期前出现峰值，膨大后期也转而上升，为第2年的生长累积养分[27]。叶片制造的养分运送到短缩茎，肉质茎未膨大而短缩茎内养分积累到一定程度时，叶片制造的养分先进行自身积累，肉质茎开始膨大时，短缩茎内的养分开始向肉质茎运输[28]。

3 芋头肥料利用率的研究

3.1 芋头对氮磷钾吸收的分配规律

芋头（Colocasia esculenta）全生育期对氮、磷、钾的总吸收比例为1∶0.8∶1.1，以钾最多。芋头幼苗期对氮、磷、钾的吸收最少，发棵期和球茎期膨大期吸收速率迅速增加，球茎膨大后期吸收积累速率又有所下降。芋头幼苗期至发棵前期，氮主要分布在叶片中，磷、钾主要分布在叶柄中；发棵后期至球茎膨大期，氮磷主要分布在子芋中，钾主要分布在孙芋中[29]。

3.2 平衡施肥对芋头产量和品质的影响

陈益等[30]采用三元二次通用旋转试验设计，结果表明，芋头整个生育期肥料最适用量为每667 m2纯 N 15 kg、P2O55 kg、K2O 25 kg，且能够改善品质。李春凤等[31]采用二次饱和D-最优设计，研究芋头施氮（N）、钾（K2O）的量分别为 261.75，757.50 kg/hm2以内时，产量随着施肥量的增加逐渐提高，超过此使用量，随施肥量增加产量下降。宋春凤等[32]研究表明芋头最佳施磷量为225 kg/hm2，磷肥过多或过少都会影响芋头产量。芋头在正常施肥的基础上配施钙、硼肥芋头产量可分别增产15.1%和1.3%，但对芋头品质不但没有明显改善，而且出现负效应。从芋头产量、品质和经济效益来看，同施氮、磷、钾、钙为芋头优质高产的最佳组合[33]。

另外，施肥种类和施肥方式也对产量有一定的影响。有机肥料，能使土壤在较长时间保持较高的肥力，同时还能起到改土的作用；复合肥料属于速效性肥料，易淋溶，无法供应芋头后期的养分需求。所以，速效肥料基施，会造成肥料淋失浪费，不能满足芋头后期生长过程中养分需求，会影响产量。郑锋[34]研究不同播期及施肥条件对红芽芋产量的影响，结果表明，基施有机肥能显著提高红芽芋产量，红芽芋前期需肥量较少，后期需肥量较多，在一定范围内基肥增施无机肥能显著提高红芽芋的产量。在生产过程中不提倡一次性基施的施肥方式，而中期和后期追肥对提高红芽芋产量起着重要作用。

4 提高肥料利用率的途径

4.1 推行测土配方施肥

根据作物品种增产潜力、目标产量、土壤肥力状况、作物养分吸收利用规律及养分利用率等指标，确定适宜的氮、磷、钾和中微量元素肥料的施用量、肥料种类及施用时期和方法，最大限度地实现高产、优质及低成本的目标。

4.2 提倡有机肥和无机肥相结合，提高土壤肥力

长期和大量单一施用化学肥料，不利于土壤结构改良，不利于土壤肥力提高，也会加重面源污染。实行有机肥与化学肥料配合施用，增施有机肥料，有利于提高土壤有机质含量，改善土壤结构，提高土壤肥力，提高养分利用率，进而增强植株长势，提高植株抗性，确保实现高产优质。

4.3 施用脲酶抑制剂和硝化抑制剂

提高氮肥利用率的重点是如何最大限度地减少氨的挥发和反硝化作用而降低氮素的损失。脲酶抑制剂有延缓尿素分解和延长施肥点尿素扩散时间的作用，进而降低土壤溶液中NH+和NH3浓度，减少氨的挥发损失。脲酶抑制剂的种类有100多种，包括醌类、酰胺类、多元酸、多元酚、腐殖酸、甲醛等，其中应用较广泛的是N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）和氢醌（HQ）。硝化抑制能够抑制铵态氮向硝态氮的转化从而降低氮素损失。常见的硝化抑制剂有双氰胺（Cyanamide的二聚物，简称DCD）和2-氯-6-（三氯甲基）吡啶（简称nitrapyrin）。单独施用脲酶抑制剂或硝化抑制剂只能对尿素氮转化的某一过程起到抑制作用，它们的协同作用则可以对全过程进行控制，从而更有效地减少NH3的挥发和NO3-N的淋溶损失。

4.4 平衡施肥

由于氮肥施入后对植株的效果更明显，因此农户更青睐于多施氮肥、少施磷、钾肥。过量偏施氮肥可能导致土壤磷、钾以及某些中量和微量元素养分的缺失[35]。

4.5 施肥方法

氮肥面施后水面铵态氮浓度增加，pH值上升，导致氨的挥发散失[36]。将铵态氮肥施入还原态土壤中会降低氮的挥发量。所以，氮肥深施是提高肥料利用率的最有效的途径[37]。

4 存在的问题及发展建议

莲藕对磷的需求量不大，缺磷对莲藕生长、产量、品质、干物质累积的影响还不是很清楚。另外，莲藕的光合特性是影响产量的重要因素之一，不同的施肥水平对莲藕光合特性的影响到目前为止没有研究。适量的磷、钾肥可以改善茭白的品质，施氮是否也可以改善品质还未知。在芋头生长过程中，氮、磷、钾对其生长的影响，国内缺乏详细研究。

[1]陈同斌，曾希柏.中国化肥利用率的区域分异[J].地理学报，2002，57（5）：531-538.

[2]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.

[3]Cassman K G,Peng S,Olk D C,et al.Opportunities for increased nitrogen-use efficiency from improved resource management in irrigated rice systems[J].Field crops research,1998,56(1):7-39.

[4]Fageria N K,Baligar V C.Methodology for evaluation of lowland rice genotypes for nitrogen use efficiency[J].Journal of Plant nutrition,2003,26(6):1 315-1 333.

[5]Novoa R,Loomis R S.Nitrogen and plant production[J].Plant and soil,1981,58(1-3):177-204.

[6]彭少兵，黄见良，钟旭华，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（9）：1 095-1 103.

[7]Dacey J W H.Knudsen-transitional flow and gas pressurization in leaves ofNelumbo[J].Plant Physiology,1987,85(1):199-203.

[8]Vogel S.Contributions to the functional anatomy and biology ofNelumbo nucifera(Nelumbo naceae)I.Pathways of air circulation[J].Plant Systematics and Evolution,2004,249(1-2):9-25.

[9]Hu M,Skibsted L H.Antioxidative capacity of rhizome extract and rhizome knot extract of edible lotus(Nelumbo nuficera)[J].Food Chemistry,2002,76(3):327-333.

[10]Sinha S,Mukherjee P K,Mukherjee K,et al.Evaluation of antipyretic potential ofNelumbo nuciferastalk extract[J].Phytotherapy Research,2000,14(4):272-274.

[11]Lee K K,Kim J H,Cho J J,et al.Inhibitory effects of 150 plant extracts on elastase activity,and their anti‐inflam-matory effects[J].International journal of cosmetic science,1999,21(2):71-82.

[12]中国科学院武汉植物研究所.中国莲[M].北京：科学出版社，1987.

[13]刁英，韩延闯，何建军，等.莲藕研究进展[J].氨基酸和生物资源，2004，26（1）：8-11.

[14]朱明超，蔡汉，罗伯祥，等.莲藕膨大过程的观察与分析[J].江苏农业学报，2003，19（4）：255-256.

[15]许金蓉，周明全，何建军，等.莲藕不同生长期的生理活性研究[J].湖北农业科学，2005（2）：79-81.

[16]李良俊，许超，陈建林，等.莲藕膨大过程中碳水化合物变化的初步研究[J].扬州大学学报：农业与生命科学版，2003，24（3）：72-74.

[17]李双梅，钟兰，李明华，等.早熟莲藕—荸荠轮作高效栽培技术[J].长江蔬菜，2013（18）：168-168.

[18]熊桂云，刘冬碧，陈防，等.莲藕氮磷钾锌肥配合施用效应研究[J].中国土壤与肥料，2009（1）：31-34.

[19]刘冬碧，熊桂云，陈防，等.钾素营养对莲藕生长和干物质累积的影响[J].中国土壤与肥料，2009（5）：34-37.

[20]刘冬碧，陈防，熊桂云，等.钾营养对莲藕产量形成和氮磷钾养分累积分配的影响[J].中国农业科学，2010，43（5）：978-985.

[21]刘冬碧，熊桂云，陈防，等.氮磷钾不同配比及有机肥对莲藕生长的影响[J].湖北农业科学，2008，47（11）：1 277-1 279.

[22]刘冬碧，张小勇，段小丽，等.氮素营养对莲藕生长和干物质累积的影响[J].湖北农业科学，2011，50（20）：4 138-4 141.

[23]张长伟，徐文娟，王玉华，等.有机，无机肥对莲藕生长和品质的影响及施肥效益分析[J].中国农学通报，2012，28（7）：261-264.

[24]刘冬碧，张敏敏，张富林，等.钾、氮营养对莲藕膨大过程中产量和品质的影响[J].江苏农业学报，2012，28（3）：513-518.

[25]姜丽娜，符建荣，符长焕，等.平衡施肥对茭白产量和品质的影响[J].浙江农业学报，2003，15（3）：0-166.

[26]闫宁，张艳丽，王晓清，等.磷元素对茭白生长与叶片光合特性的影响[J].长江蔬菜，2012（16）：89-93.

[27]江解增，邱届娟，曹碚生，等.茭白地上部氮磷钾及蛋白质含量变化规律的研究[J].扬州大学学报:农业与生命科学版，2003，24（1）：67-70.

[28]邱届娟，江解增.茭白地上部 N、P、K含量及变化趋势[J].湖北农学院学报，2002，22(2）：122-125.

[29]宋春凤，徐坤.芋对氮磷钾吸收分配规律的研究[J].植物营养与肥料学报，2004，10（4）：403-406.

[30]陈益，石高圣，何松银.芋头氮、磷、钾肥三因子优化组合试验研究[J].上海农业科技，2007（1）：82-82.

[31]宋春凤，徐坤.钾配施对芋头产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报，2004，10（2）：167-170.

[32]宋春凤，徐坤，刘启新.磷肥对芋生长和产量的影响[J].江苏农业科学，2011（3）：180-182.

[33]孙倩倩，赵欢，吕慧峰，等.平衡施肥对芋头产量，品质和经济效益的影响[J].长江蔬菜，2010（2）：55-60.

[34]郑锋.不同播期及施肥条件对红芽芋生长及产量的影响试验[J].上海蔬菜，2008（5）：69-69.

[35]Jiyun J,Bao L,Weili Z,et al.Improving nutrient management for sustainable development of agriculture in China[J].Nutrient Disequilibria in Agroecosystems:concepts and case studies,1999:157-174.

[36]Zhu Z L.Fate and management of fertilizer nitrogen in agro-ecosystems[M].Nitrogen in Soils of China,1997:239-279.

[37]De Datta S K.Improving nitrogen fertilizer efficiency in lowland rice in tropical Asia[J].Fertilizer Research,1986,9(1/2):171-186.