鲁南丘陵瘠薄地氮肥用量对甘薯生长和产量的影响

井水华　范建芝　黄成星　周红梅　段成鼎　李艳霞　王春兰

摘要：在鲁南丘陵瘠薄地区进行氮肥用量试验，分析不同氮肥施用量（0、45、90、135、180 kg/hm2和225 kg/hm2）对甘薯生长和产量的影响，解析甘薯源、库关系，确定丘陵薄地甘薯的适宜氮肥施用量。结果表明，济薯25鲜薯和薯干产量随施氮量的增加呈先增加后下降的趋势，其中氮肥施用量为135 kg/hm2时，鲜薯和薯干产量最高，分别为34 673.4 kg/hm2和12 974.7 kg/hm2；单株茎叶鲜重随氮肥施用量的增加而增加；增施氮肥会使甘薯生长平衡点（T/R=1）出现延后的趋势；氮肥施用量为135 kg/hm2时，甘薯单株薯块鲜重、干重、块根膨大速率、纯收入和投入产出比达到最大值，分别为774.5 g、289.82 g、6.22 g/d、24 619.5元/hm2和360.1%，且氮肥利用率达到最大值92%。综合分析氮肥用量对甘薯产量、经济效益和氮肥利用率的影响，鲁南丘陵瘠薄地甘薯氮肥适宜施用量为135 kg/hm2。

关键词：氮肥；施用量；产量；济薯25

中图分类号：S531.062 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2017）04-0084-05

Effects of Nitrogen Rates on Sweet Potato Growth and Yield

in Barren Hilly Regions of Southern Shandong Province

Jing Shuihua， Fan Jianzhi， Huang Chengxing， Zhou Hongmei， Duan Chengding， Li Yanxia， Wang Chunlan

（Jining Academy of Agricultural Sciences， Jining 272031， China）

Abstract Using the sweet potato variety Jishu 25 as material， the experiment on nitrogen application rate was carried out in barren hilly regions of southern Shandong Province. The nitrogen application rates were set as 0， 45， 90， 135， 180 and 225 kg/hm2， and their effects on growth and yield of sweet potato were studied to analyze the relations of source and sink and to make sure the suitable nitrogen rate. The results showed that with the increase of nitrogen rates， both fresh and dry yields of root tubers increased firstly and then decreased， and they reached the highest as 34 673.4 kg/hm2 and 12 974.7 kg/hm2 respectively at 135 kg/hm2 of nitrogen rate. With the increase of nitrogen， the leaf fresh weight per plant increased， and the equilibrium point of growth had a delayed trend. When the nitrogen application rate was 135 kg/hm2， the fresh and dry weight of root tuber per plant， root tuber thickening rate， net income， input-output ratio and nitrogen use rate all reached the maximum as 774.5 g， 289.82 g， 6.22 g/d， 24 619.5 yuan/hm2， 360.1% and 92% respectively. After comprehensive analysis， the optimal nitrogen fertilizer application rate for sweet potato was 135 kg/hm2 in the barren hilly regions of southern Shandong Province.

Keywords Nitrogen fertilizer； Application rate； Yield； Jishu 25

在植物所必需的營养元素中，氮素是限制作物生长和产量形成的首要因素，合理施用氮肥有利于提高作物的合成速率和产量[1，2]。甘薯是一种既耐瘠薄又耐肥的块根作物，满足其正常生长的氮素范围较宽[3]。甘薯缺氮则生长受阻，产量降低；但过高的氮肥施用量，会导致茎叶徒长、延迟结薯、降低块根产量[4，5]。而且甘薯的适宜施氮量与气候、土壤和品种类型有关[6，7]。目前对甘薯施用氮肥技术的研究多在肥力水平较高条件下进行，有的研究者认为施氮无增产作用或者减产；有的研究者则认为施氮可以增产，氮肥通过增加叶面积持续期，使平均单薯重和产量增加[8-10]。甘薯具有典型的源库关系，其协调发展是甘薯高产的保障[11，12]。在鲁南丘陵瘠薄地区肥力水平较低条件下开展氮肥用量试验，解析甘薯源库关系，探明氮肥施用对甘薯源库关系建立、发展和平衡的影响，确定丘陵瘠薄地区甘薯的适宜氮肥施用量，使其最大限度地提高产量、降低氮肥的负效应，为鲁南丘陵地区甘薯科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在山东省曲阜市防山乡进行，试验地土壤为砂壤土，0～20 cm 耕作层有机质含量为0.96%，碱解氮52.8 mg/kg，有效磷62.6 mg/kg，速效钾 67.7 mg/kg。

1.2 供试材料

供试甘薯品种为济薯25；供试肥料为尿素（含N≥46.4%）、农用硫酸钾（含K2O≥51.0%）和普通过磷酸钙（含P2O5≥12.5%）。

1.3 试验设计

试验共设7个处理，其中设6个不同纯N用量（kg/hm2）处理：N1：0；N2：45；N3：90；N4：135；N5：180；N6：225。各处理钾、磷肥用量一致，K2O用量为150.0 kg/hm2，P2O5用量为75.0 kg/hm2。另设不施肥处理作为空白对照（CK）。小区行长6 m，行距80 cm，株距27.3 cm，小区面积33.6 m2，随机区组排列，重复3次。为防止甘薯藤蔓隔区吸肥，小区之间及区组之间设1 m保护行及过道。氮肥、钾肥和磷肥均匀撒施，且作为基肥一次施入（不追肥），其他管理措施同一般大田。2015年5月13日种植，10月20日收获。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 T/R值和干物率测定 分别于移栽后第50、75、100、125天和收获期（158天）取样调查，每处理取长势一致的薯苗10株，称量地上部和地下部鲜重，计算T/R值。薯块干物率为薯块样品烘干至恒重与鲜重的比值，以百分比表示。

1.4.2 植株氮含量测定 收获前每小区取中间行连续6株甘薯植株全样，将取样植株分地上部分和地下部分进行烘干，采用常规分析方法测定植株氮含量[13]。

1.4.3 产量测定 收获时将测产区内的块根全部挖出，计算平均单株结薯数、单株薯块鲜重、小区产量和商品薯率。

1.4.4 计算公式 氮肥农学利用率（kg/kg）=（施氮区甘薯块根产量-氮空白区甘薯块根产量）/施氮量；氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮区甘薯块根产量/施氮量；氮肥利用率（%）=（施氮区作物吸氮量-氮空白区作物吸氮量）/施氮量；氮肥生理利用效率（kg/kg）=生物产量/施氮区作物吸氮量；氮素收获指数（kg/kg）=块根吸氮量/植株总吸氮量。

1.5 数据处理与分析

采用 Microsoft Excel 2003 软件对试验数据进行录入和计算，运用 DPS v 7.05 软件分析数据，采用Duncans新复极差法进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥不同用量对单株茎叶鲜重及干重的影响

由图1和图2可以看出，施氮各处理甘薯单株茎叶鲜重及干重在甘薯整个生长期始终高于不施氮肥处理；随着氮肥施用量的增加，甘薯单株茎叶鲜重增加，但单株茎叶干重随施氮量的增加缺少规律性；各处理单株茎叶鲜重随着移栽时间的延长呈现先增加后降低的趋势；在生长期100天

时，各处理甘薯茎叶生长均达到最大值，且施氮量最多的N6处理甘薯茎叶鲜重最高，为834.5 g，之后茎叶鲜重呈下降趋势。说明增施氮肥可使甘薯植株保持长时间较大的源，为甘薯获得较高产量提供保障。

2.2 氮肥不同用量对单株块根鲜重及干重的影响

由图3可以看出，氮肥各处理单株薯块鲜重均比不施氮处理高，甘薯移栽75天后，氮肥各处理单株薯块鲜重随着施氮量的增加呈先增加后下降的趋势，收获后，N3、N4和N5处理单株薯块鲜重较其它处理高，分别为720.5、774.5 g和736.8 g。说明本试验条件下增施氮肥可以提高甘薯单株薯块鲜重，但过高或过低的施用量不利于甘薯单株薯块鲜重的提高。

在鲁南丘陵瘠薄地区，适宜的氮肥施用量对提高甘薯薯块鲜重和干重有一定影响，且氮肥施用量为135 kg/hm2时，淀粉型甘薯新品种济薯25单株薯块鲜重和干重达到最大值。

2.3 氮肥不同用量对甘薯茎叶及块根干物率的影响

由表1可以看出，各处理甘薯地下部块根干物率随着移栽后时间的延长呈现递增的趋势。到收获时，块根干物率达到最大值，且施氮各处理块根干物率低于不施氮处理N1和不施肥处理CK。甘薯茎叶干物率在移栽后100天时出现最低值，此时甘薯茎叶生长正处于快速生长期，符合甘薯生长规律；而同一生长时期施氮量增加对甘薯茎叶干物率的影响不大。

2.4 氮肥不同用量对甘薯T/R值和块根膨大速率的影响

T/R 值是光合产物分配及其源、库关系协调与否的标志，反映地上部和地下部生长的动态变化。由图5可以看出，各处理T/R值随着生长时间的延长逐渐下降，施氮各处理的T/R值均高于不施氮处理；当甘薯生长到125天时，N2、N3和N4处理的地上部与地下部生长基本达到平衡，T/R值分别为0.96、1.02和1.04；随着施氮量的增加，地上部与地下部生长平衡点（T/R=1）有延后的趋势，N5和N6处理的地上部和地下部生长平衡点在125天时未出现。收获时，N3和 N4处理T/R 值与对照相近，N5和N6处理的T/R 值相对较高。

块根膨大速率反映了块根生长的快慢。由图6可以看出，甘薯移栽后50～75天时，甘薯块根生长进入第一个快速膨大期，这一时期各處理块根膨大速率达到最大值，N4处理最高，为9.53 g/d；100～125天时，甘薯块根生长进入第二个快速膨大期；125天～收获，N3、N4和N5处理块根膨大速率高于不施氮处理。从整个甘薯生育期来看，N4处理块根膨大速率最大，为6.22 g/d。

本试验条件下，增施氮肥可以使甘薯地上部与地下部生长平衡点 （T/R=1） 出现延后的趋势，施氮量为135 kg/hm2时，甘薯块根膨大速率最大。

2.5 氮肥不同用量对甘薯鲜薯及薯干产量的影响

由表2可以看出，氮肥施用量增加，甘薯鲜薯产量和薯干产量均表现为先增加后下降的趋势，N3、N4、N5处理鲜薯产量比不施氮处理N1和不施肥处理CK增产达极显著水平，薯干增产达显著水平，商品薯率达到96.83%～97.96%；N4处理与其它施氮处理相比，鲜薯和薯干增产达显著水平，鲜薯和薯干产量分别为34 673.4 kg/hm2和12 974.7 kg/hm2，比不施氮处理N1分别增产14.28%和11.48%。在本试验条件下，增施纯氮135 kg/hm2，甘薯新品种济薯25鲜薯和薯干产量可获得最大值，商品薯率最高为97.96%。

2.6 氮肥不同用量对甘薯氮利用效率的影响

从表3可以看出，随着氮肥施用量的增加，氮肥偏生产力呈现逐渐下降的趋势，可见增加氮肥施用量降低了氮肥偏生产力；增施氮肥可以提高甘薯植株吸氮量，施氮各处理甘薯植株氮的吸收量比不施氮处理分别提高13.96%～70.90%，其中氮肥施用量为180 kg/hm2时氮吸收量最高，达240.5 kg/hm2；甘薯氮肥农学利用率、利用效率、生理效率及氮素收获指数随施氮量的增加虽缺乏一定的规律性，但适量施用氮肥能够提高氮肥农学利用率、氮肥利用效率和生理效率及氮素收获指数，其中N4处理最高，分别为32.09 kg/kg、92%、84.96 kg/kg和0.70 kg/kg。本试验条件下，氮肥施用量为135 kg/hm2时氮肥利用率达到最高值。

2.7 氮肥不同用量对甘薯经济效益的影响

由表4可以看出，氮肥不同用量处理均能提高甘薯鲜薯产值，与不施氮肥处理相比，每公顷平均增收544.5～3 865.5元，增收比率为2.6%～18.6%。随着施氮量的增加，纯收入先增加后减少，当氮肥用量达到135 kg/hm2时，纯收入达到最大值，为24 619.5元/hm2，投入产出比最高，为360.1%。综合考虑氮肥不同处理的增产效应、经济效益和投入产出比等因素，在本试验条件下，氮肥用量为135 kg/hm2时经济效益最高。

3 讨论与结论

吴振新[12]在灰沙泥田土壤肥力较高条件下，对甘薯品种福建金山 630 进行了氮肥施用量研究，结果表明，施氮量≤180 kg/hm2时，甘薯鲜薯产量与增产效果随着施氮量的增加而提高，随施氮量的继续增加，鲜薯产量与增产效果呈下降趋势。张真等[14]在粘土地肥力水平较高条件下，施尿素量在0～112.5 kg/hm2范围内鲜薯产量与施氮量呈正相关。孙泽强等[6]在棕壤土高肥力条件下，对济薯21 进行了氮肥用量研究，结果表明施用氮肥对济薯21增产没有促进作用，反而造成减产。范建芝等[15]在鲁南地区中等肥力条件下进行氮肥用量试验，结果表明甘薯鲜薯产量随施氮量增加呈先增加后下降趋势。安霞等[16]在大田生产条件下，研究了3种不同形态氮肥对甘薯产量、养分吸收和氮素效率的影响，结果表明，施用铵态氮肥最利于甘薯的高产和高效。

3.1 本试验在鲁南丘陵瘠薄地区肥力较低条件下进行，试验结果与吴振新[12]、张真[14]、范建芝[15]等的研究结果相一致，氮素施用量≤135 kg/hm2时，济薯25的鲜薯和薯干产量随施氮量的增加而增加，其中以135 kg/hm2处理鲜薯和薯干产量最高，分别为34 673.4 kg/hm2和12 974.7 kg/hm2；之后，甘薯鲜薯和薯干产量随施氮量增加呈下降趋势，可能是氮肥施用量过高，导致甘薯茎叶生长过旺或徒长的结果。

3.2 甘薯新品种济薯25单株茎叶鲜重随着氮肥施用量的增加而增加，但单株茎叶干重随施氮量的增加缺少规律性。

3.3 在鲁南丘陵瘠薄地区，适宜的氮肥施用量对提高甘薯单株薯块鲜重和干重有一定影响，且氮肥施用量为135 kg/hm2时，淀粉型甘薯新品种济薯25单株薯块鲜重和干重达到最大值。

3.4 氮肥施用量增加可以使甘薯地上部与地下部生长平衡点 （T/R=1） 出现延后的趋势；施氮量为135 kg/hm2时，甘薯块根膨大速率最大；不同氮肥施用量对甘薯干物率影响无显著差异。

3.5 本试验条件下，氮肥施用量为135 kg/hm2时，氮肥利用率达到最高值；纯收入和投入产出比最高，分别为24 619.5元/hm2和360.1%。因此，适量施用氮肥能够提高氮肥农学利用率、氮肥利用效率、氮肥生理效率及氮素收获指数。

参 考 文 献：

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