施氮方式对木薯养分利用和土壤有效养分变化的影响

韦剑锋，韦冬萍，陈 涛,2*，岑忠用，史丹妮

(1.广西科技大学鹿山学院，广西 柳州 545616； 2.广西亚热带作物研究所，广西 南宁 530001；3.河池学院 化学与生命科学系，广西 宜州 546300)



施氮方式对木薯养分利用和土壤有效养分变化的影响

韦剑锋1，韦冬萍1，陈 涛1,2*，岑忠用3，史丹妮1

(1.广西科技大学鹿山学院，广西 柳州 545616； 2.广西亚热带作物研究所，广西 南宁 530001；3.河池学院 化学与生命科学系，广西 宜州 546300)

为提高施肥效率，在田间条件下，以不施氮肥为对照，研究氮(纯N)量130 kg/hm2全部基施(T1)、50%基施+50%苗期追施(T2)及25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施(T3)3种方式对木薯品种新选056干物质积累、养分利用及土壤有效养分含量的影响。结果表明：施氮显著提高木薯块根、茎及叶的干物质积累量，且均以T3处理最高，其次是T2处理；施氮可以提高木薯块根、茎及叶的氮、磷、钾含量及其积累量，其中以T3处理的氮、磷、钾积累总量最高，其次是T2处理；木薯收获时，T3处理的氮肥农学利用率、氮肥生理利用率及氮肥吸收利用率显著大于T1、T2处理；木薯收获后，种植地各土层碱解氮、有效磷及速效钾含量变化因施氮方式而异，其中T3处理各有效养分含量变化均小于T1、T2处理。可见，本研究条件下氮肥25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施是木薯生产较理想的施用方式。

木薯； 氮肥； 土壤； 养分； 氮肥利用效率

木薯是我国重要的淀粉和能源酒精作物，有很强的吸肥能力，其生长过程中从土壤吸收大量的氮、磷及钾，故在其种植栽培中需补充适当肥料，否则会引起土壤养分失衡[1]。目前，我国木薯主产区种植木薯面临着严重的施肥不平衡问题，出现了土壤肥力下降或部分养分过剩等现象，制约了我国木薯生产的可持续发展[2]。因此，研究木薯施肥技术，提高木薯栽培效益及实现木薯种植地养分可持续利用具有重要意义。

前人研究表明，适当比例的氮、磷及钾肥配合施用或有机肥与化肥配合施用可提高木薯产量、增加经济效益及提高土壤肥力[1-4]。也有研究表明，氮肥合理运筹可实现马铃薯、玉米、小麦、甘蔗等多种作物高产栽培、肥料高效利用及土壤养分可持续供给[5-11]。氮肥运筹对木薯生长、产量形成及品质提高也有重要影响[1,3,12-13]，但氮肥运筹对木薯养分吸收利用和土壤养分平衡的影响鲜见报道。施氮方式是作物氮肥运筹的主要内容之一，在其他作物上已有较多研究，并取得显著效果[6-11]，但在木薯栽培方面的研究报道甚少。鉴于此，在我国木薯主产区(广西)设置田间试验，研究不同施氮方式下木薯干物质积累、养分积累、氮肥利用效率及土壤有效养分含量的差异，以期为木薯高效施肥方式的确定提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2014年5月—2015年1月在广西宜州市进行。供试土壤为黏质砂壤土，耕层0～15 cm土壤pH值为6.73，养分含量为有机质17.4 g/kg、全氮1.14 g/kg、全磷0.58 g/kg、全钾2.50 g/kg、碱解氮96.01 mg/kg、有效磷23.65 mg/kg、速效钾78.03 mg/kg。

供试木薯品种为新选056；供试氮肥为尿素(含N 46.4%)，磷肥为过磷酸钙(含P2O512%)，钾肥为氯化钾(含K2O 60%)。

1.2 试验设计与田间管理

试验以不施氮肥为对照(CK)，在施用等量纯N 130 kg/hm2基础上，设氮肥全部基施(T1)、50%基施+50%苗期追施(T2)、25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施(T3)共3种处理。CK及3种施氮处理均于播种时施P2O565 kg/hm2、K2O 65 kg/hm2，并于齐苗后追施K2O 65 kg/hm2。每处理重复3次，每重复为1个小区，随机区组排列；小区长6.3 m、宽4.9 m；株行距为70 cm×90 cm。

2014年5月4日播种。播种前按种植规格挖直径30 cm、深8 cm的穴，然后将基肥撒施在穴底部，并用厚约3 cm细土覆盖；播种时选取健壮木薯主茎作为种茎，按每4个有效芽将其截成小段，然后平放于穴中，一穴一段，最后用厚约5 cm细土覆盖。出苗稳定后进行间苗，每穴留1～2苗。齐苗后(7月5日)，各处理追施K2O 65 kg/hm2，同时T2、T3处理追施氮肥(纯N)65 kg/hm2；块根开始膨大后(10月7日)T3处理追施氮肥(纯N)32.5 kg/hm2，追肥时将肥料撒施于距植株基部四周30 cm处，并培土覆盖。

1.3 测定项目及方法

木薯定苗后每重复挂牌6株，生长过程收集干枯落叶，于成熟期(2015年1月1日)收获植株，测块根鲜薯产量，并按块根(含细根)、茎、叶(含干枯落叶)分别烘干、称质量并粉碎，然后用蒸馏定氮法[14]、钒钼黄比色法[14]及火焰光度法[14]分别测全氮、全磷及全钾含量；木薯种植前后钻取0～15 cm、15～30 cm及30～45 cm深度的土壤风干、粉碎、过筛，然后用碱解—扩散法[14]、钼锑抗比色法[14]、火焰光度法[14]分别测碱解氮、有效磷、速效钾含量。参照文献[5]计算氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力、氮素块根生产效率、氮素收获指数。

1.4 数据统计与分析

应用Excel 2003和SPSS 18.0软件进行数据处理和统计分析，采用Duncan氏新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 施氮方式对木薯干物质积累的影响

表1显示，T1、T2、T3处理木薯各器官干物质积累量及干物质积累总量均显著高于CK，其中T3处理块根、茎、叶干物质积累量及干物质积累总量均最高，分别比CK增加23.31%、30.38%、32.53%、27.20%，而T2处理各项指标次之；尽管施氮量相同，但T1处理各项指标均显著小于T3处理，且不同程度小于T2处理。说明施氮可促进木薯各器官生长和块根产量提高，其中T3处理的效果最为显著。

表1 不同处理木薯各器官干物质积累量 kg/hm2

注：同列不同小写字母表示差异达0.05显著水平。下同。

2.2 施氮方式对木薯养分含量的影响

表2显示，木薯块根的全氮含量以T3处理最高，显著高于其他处理，T2、T1处理显著大于CK；茎全氮含量表现为T1、T2、T3处理均高于CK，但处理间差异不显著；叶全氮含量以T3处理最高，其次是T2、T1处理，均高于CK，其中，且T3处理与T1处理、CK差异显著。

T1、T2、T3处理木薯块根、茎及叶的全磷含量均大于CK，其中T2、T3处理块根全磷含量较高，显著高于CK；T2处理茎全磷含量最高，与T3处理差异不显著，二者均显著高于CK；叶全磷含量以T3处理最高，其次是T2处理，二者差异不显著，但显著高于T1处理、CK。

T1、T2、T3处理块根、茎及叶全钾含量差异不显著，但均高于CK，其中T2、T3处理块根全钾含量显著高于CK，T1、T2、T3处理叶全钾含量显著高于CK。说明施氮可提高木薯各器官氮、磷及钾营养水平，其中以T2、T3处理对块根的效果较为明显。

表2 不同处理木薯各器官氮、磷及钾含量 %

2.3 施氮方式对木薯养分积累的影响

表3显示，不同处理木薯各器官全氮、全磷、全钾积累量，以及全氮、全磷、全钾积累总量均表现为T3>T2>T1>CK，其中T3处理全氮、全磷、全钾积累总量分别比CK增加44.40%、45.61%、35.90%；CK各项指标与其他处理均差异显著；除叶全钾积累量外，T1处理各项指标与T3处理差异显著，T2处理块根全氮积累量、全氮积累总量以及叶全磷积累量与T3处理差异显著。说明施氮可促进木薯各器官对氮、磷及钾养分的吸收和积累，其中T3处理效果最为显著。

表3 不同处理木薯各器官氮、磷及钾积累量 kg/hm2

2.4 施氮方式对木薯氮肥利用效率的影响

表4显示，木薯氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力、氮素块根生产效率及氮素收获指数均以T3处理最高，T2处理各项指标次之，而T1处理各项指标最低；3个施氮处理间氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥吸收利用率差异显著；T3处理氮肥偏生产力、氮素收获指数与T1处理差异显著。说明氮肥分次施用，尤其是T3处理有利于提高木薯氮肥利用效率。

2.5 施氮方式对土壤有效养分含量的影响

表5显示，木薯种植前后土壤碱解氮、有效磷及速效钾含量均随土层深度的增加而明显递减。种植后不同处理同一土层各有效养分含量变化存在明显差异。其中，种植后0～15 cm土层的碱解氮含量表现为CK、T1处理显著低于种植前，而T2、T3处理与种植前差异不显著；15～30、30～45 cm土层的碱解氮含量表现为CK明显低于种植前，T1、T2处理均高于种植前，其中T1处理与种植前差异显著，且显著大于T2处理，而T3处理与种植前基本持平。

种植后各处理0～15、15～30 cm土层的有效磷含量均显著大于种植前，且均以CK最高，其次是T1处理，而T2、T3处理差异不显著，但均显著小于T1处理；各处理30～45 cm土层的有效磷含量略大于种植前，但处理间差异不显著。

种植后各处理3个土层速效钾含量均大于种植前，其中均以CK最高，其次是T1处理，且CK、T1处理3个土层的速效钾含量均显著高于种植前；0～15、15～30 cm土层T2、T3处理速效钾含量差异均不显著，但也显著高于种植前。

可见，不施氮肥会引起木薯种植地有效氮亏缺，而适宜施氮方式(T3处理)有利于维持各土层有效氮平衡，且木薯种植地，尤其是0～30 cm土层有效磷和速效钾明显盈余。

表4 不同处理木薯氮肥利用效率

表5 不同处理土壤剖面有效养分含量 mg/kg

3 结论与讨论

关于木薯氮肥适宜施用时期和合理施用次数已有报道，但由于栽培条件不同，其结论不尽一致。有研究认为，易溶氮肥宜在种植时全量穴施，在砂壤土则于植时和植后2～3个月施完或在植时或植后30 d一次性施完[2,15-16]；也有研究认为，氮肥早期重施有利于提高鲜薯单产和鲜薯淀粉含量，其中按25%基肥+50%苗肥+25%薯肥施用效果最好[12]。蒋瑞萍等[13]则认为，单作木薯在高肥力土壤上氮肥按60%基施+40%薯块快速膨大期追施效果较好，在低肥力土壤上按30%基施+30%结薯期追施+40%薯块快速膨大期追施效果较好。本研究表明，在施氮量相同条件下，氮肥分次施用尤其25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施比全部基施更能促进木薯各器官生长和块根产量提高，这与罗兴录等[12]、蒋瑞萍等[13]的研究结果相似。可见，本研究条件下氮肥分次施用尤其是在块根膨大期适量追施更有利于木薯增产。

木薯氮、磷及钾含量及其养分积累对施肥较为敏感[1]。有报道指出，在木薯生长过程中，随着氮、磷及钾肥的增加，木薯叶片中的氮、磷、钾含量提高，之后趋于平稳[17]；也有指出，氮、磷及钾肥合理配施有利于提高木薯植株氮、磷及钾含量，促进木薯对氮、磷及钾的吸收和积累[1-3]。本研究表明，施用氮肥提高了木薯各器官氮、磷及钾含量尤其是积累量，其中氮肥分次施用尤其是25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施，效果最为明显，这与前人研究春玉米[6-7]和小麦[8]氮肥追施的结果相似。氮肥分次施用能促进木薯对氮、磷及钾养分的吸收，可能是氮肥分次施用满足了木薯在不同生育时期对氮养分的需求或使土壤氮、磷及钾养分供给比例更合理，从而更利于木薯的生长发育，间接促进了木薯对其他养分的吸收和利用。但具体机制需从木薯生长发育动态和养分吸收动态做进一步研究。

作物氮肥吸收利用率与氮肥运筹及栽培条件密切相关。在砖红壤盆栽条件下，木薯品种华南8013的氮肥利用率为9.2%～14.8%[18]；在砖红壤田间栽培条件下，木薯品种华南8号的氮肥利用率可达34.61%[19]。本研究条件下，木薯氮肥吸收利用率为16.48%～26.78%。说明木薯氮肥利用率普遍不高，如何进一步提高木薯氮肥利用效率值得深化研究。本研究还发现，氮肥分次施用尤其25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施，明显提高了木薯氮肥农学利用率、氮肥生理利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力及氮素收获指数，这与前人研究小麦[9]、玉米[6,10]及甘蔗[11]氮肥追施的结果相似。可见，氮肥合理运筹更利于木薯对氮肥的吸收和利用。

氮肥施用方式影响土壤有效养分平衡，但对不同种植地或作物的效应不同[20-21]。本研究表明，不同施氮方式下木薯种植地同一土层碱解氮、有效磷及速效钾含量变化也存在明显差异，但总体来看，氮肥分次施用尤其是25%基施+50%苗期追施+25%块根膨大期追施，对土壤有效养分含量变化的影响相对较小，有利于维持土壤有效养分平衡。另外，与种植前相比，木薯收获后氮肥全部基施处理15～45 cm土层的碱解氮含量显著增加。说明氮肥大量基施会引起氮素淋溶下渗富集，而木薯是浅根性作物，氮素向深层土壤迁移不利于吸收利用，因此木薯氮肥基施应适量和浅施[22]。此外，各处理0～30 cm土层有效磷和速效钾含量均显著高于种植前。说明所施磷肥和钾肥已满足木薯生长需求，并明显过剩。因此，在保证获得高产的前提下，磷肥和钾肥可适当减量施用，但具体减少量有待研究。综合以上分析，氮肥分次施用尤其是25%基施+50%在苗期追施+25%在块根膨大期追施，有利于促进木薯对氮、磷及钾的吸收利用和维持土壤养分平衡。

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Effects of Nitrogen Application Methods on Cassava Nutrient Utilization and Soil Available Nutrient Content Change

WEI Jianfeng1,WEI Dongping1,CHEN Tao1,2*,CEN Zhongyong3,SHI Danni1

(1.Lushan College of Guangxi University Science and Technology,Liuzhou 545616,China; 2.Guangxi Subtropical Crops Research Institute,Nanning 530001,China; 3.Department of Chemistry and Life Science,Hechi University,Yizhou 546300,China)

In order to improve fertilizing efficiency,a field experiment of nitrogen fertilizer was conducted by using cassava variety Xinxuan 056 as tested material.The 130 kg/ha nitrogen fertilizer(NF) was designed as three treatments,including 100% for basal fertilizer(T1),50% for basal fertilizer and 50% for topdressing at seedling stage(T2),and 25% for basal fertilizer,50% for topdressing at seedling stage and 25% for topdressing at root-tube expanding stage(T3),and no nitrogen fertilizer as the control(CK).The dry matter accumulation,nutrient utilization and soil available nutrient contents were measured for different treatments in leaf,stem and root-tube of cassava.The results showed that the application of nitrogen significantly increased the dry matter accumulation in root-tube,stem and leaf of cassava,and T3 treatments presented the highest value,followed by T2 treatment.The application of nitrogen also increased the contents and accumulations of N,P and K in root-tube,stem and leaf of cassava,and T3 treatment presented the highest value,followed by T2 treatment.At harvesting stage,the agronomic use efficiency,physiological use efficiency,and absorption and utilization efficiency of nitrogen fertilizer of T3 treatment was significantly higher than that of T1 and T2 treatments.After harvest of cassava,the contents change of alkali-hydrolyzed nitrogen,available phosphor and available potassium contents in soil layer were differed among nitrogen application method.Of which,the available nutrient contents variation of T3 treatment were less than that of T1 and T2 treatments.Therefore,the optimum application method of nitrogen fertilizer for cassava was 25% for basal fertilizer,50% for topdressing at seedling stage and 25% topdressing at root expanding stage.

cassava; nitrogen fertilizer; soil; nutrient; nitrogen utilization efficiency

2016-05-25

广西教育厅广西高等学校科研立项项目(LX2014673)；广西科技大学鹿山学院科学基金项目(2013LSZK03)

韦剑锋(1978-)，广西鹿寨人，副研究员，硕士，主要从事作物营养与生理生态方面研究。 E-mail:jianfengwei@163.com

*通讯作者：陈 涛(1970-)，广西博白人，高级农艺师，硕士，主要从事热带作物高产高效栽培技术研究。 E-mail:chentao3320@yahoo.com.cn

S533

A

1004-3268(2016)11-0042-05