不同施氮量对马铃薯养分吸收及产量的影响

曹 哲，何文寿，侯贤清，党柯柯，赵小霞，俞晓红

(宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021)



不同施氮量对马铃薯养分吸收及产量的影响

曹 哲，何文寿*，侯贤清，党柯柯，赵小霞，俞晓红

(宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021)

【目的】研究氮素不同施用量在马铃薯不同的生育期对马铃薯各器官氮、磷、钾养分吸收和产量的影响。【方法】采用田间小区试验。【结果】在马铃薯生育期，施氮肥均可提高植株器官N、P、K质量分数，其中N2P2K2处理的各器官N、P、K质量分数最高，均显著高于N0P2K2处理。生产1000 kg块茎所需N、P2O5、K2O平均比例为1∶0.49∶2。施氮肥均可提高马铃薯产量和商品率，其中N2P2K2处理(225 kg/hm2)对马铃薯增产和提高商品薯率效果最佳，较N0P2K2处理显著提高21.33 %和18.56 %。【结论】从马铃薯产量和经济效益来看，宁夏中部旱作区种植马铃薯最佳氮肥施用量是225 kg/hm2。

马铃薯；养分吸收；产量

【研究意义】马铃薯又被称为白薯、土豆、洋芋，属茄科茄属多年生草本块茎植物，源于南美洲[1]。由于营养丰富，容易栽培，产量较高，至今已成为世界上普遍栽培的作物，是世界上仅次于稻、麦、玉米的四大粮食作物之一[2-3]。据联合国粮农组织统计资料(FAOSTAT)，我国是世界上最大的马铃薯生产国，2012年种植面积占世界总种植面积的28 %，总产量占世界的24 %，单产较低仅为世界平均水平的83 %[4]。宁夏地区是我国北方马铃薯主要产区之一，马铃薯种植面积居所有作物之首，已成为当地农民增收和发展农村经济的特色优势产业，然而就单产水平而言，宁夏在全国马铃薯生产省份中排倒数第2位[5]。因此，全国乃至宁夏地区，马铃薯单产提高是生产中的主攻方向和值得研究的关键问题。【前人研究进展】前人研究结果证明，合理施肥是提高马铃薯单产最有效途径之一[6-9]。不同作物以及同一作物在不同生育时期对养分的需求存在着明显差异。氮、磷、钾是马铃薯正常生长必需的肥料三要素，目前关于马铃薯平衡施肥方面的研究较多，然而因不同地区自然条件、栽培管理措施等不同，氮磷钾肥合理配比及用量亦存在很大差异。宁夏中部干旱

表1 供试土壤0～60 cm土层土壤的基本理化性质

带，降雨量少，蒸发量大，土壤贫瘠，而农民盲目施肥，仍存在有机肥施用量过少，化肥施用过多等问题。【本研究切入点】本文通过设置不同氮肥用量研究其对马铃薯不同生育期植株养分吸收特点，以探明该地区不同氮肥用量对马铃薯产量的影响。【拟解决的关键问题】旨在为当地指导施肥、增加作物产量和经济效益具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年5-10月在海原县树台乡进行，海拔高度为2166 m，年平均降水量286 mm。无霜期为149～171 d，年均气温7 ℃，是我国北方典型干旱地区，土壤类型为侵蚀黑垆土。土壤主要理化性质见表1。

1.2 试验设计

试验采用单因素完全随机区组设计，在统一施用磷肥(P2O5)120 kg/hm2、钾肥(K2O)90 kg/hm2的基础上，共设4个氮素水平，即分别施氮0、112.5、225、337.5 kg/hm2，试验处理分别为：N0P2K2、N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2，4次重复(4个区组)，共计16个小区，其中区组Ⅰ为采样破坏性区组，其它3区组为收获时测产区组。

供试品种青薯9号原种。供试肥料尿素(N 46 %)、过磷酸钙(P2O512 %)、硫酸钾(K2O 50 %)。施肥方法：农家肥在秋季整地时撒于地面深翻入土，70 %氮肥、磷和钾肥播种时集中撒于垄沟；30 %的氮肥在现蕾期追施。蕾期和花期各喷洒尿素(0.2 %)和磷酸二氢钾溶液(0.2)1次。

种植方式采用单垄双行全覆膜种植，宽行60 m，窄行40 cm，株距40 cm，种植深度20～25 cm。小区长10 m，宽4 m，小区面积为40 m2。每小区种植4垄8行，每行25穴，每小区共种植200穴，种植密度49 995穴/hm2，用种量1800 kg/hm2。2015年5月8号播种，10月12号收获，期间中耕除草和培土3次。成熟及时收获，按照小区实收马铃薯，准确记取薯块产量。

1.3 测试项目与方法

在马铃薯出苗后每小区每隔15 d采集植株样品，开花前采取植株样品10穴，开花至成熟期5穴。干物质的测定每次采集的马铃薯植株样品，立即冲洗干净，用吸水纸吸干植株表面多余水分，按照叶、地上茎、地下部(地下茎、根)、块茎剪开，分别称取鲜重；然后将植株样品分别剪碎，放入烘箱，于95 ℃下杀青30 min，然后将温度降至65 ℃烘24 h，冷却，分别称取干重，用于干物质和植株养分累积量的计算。叶、地上茎、地下部、块茎干重之和即为总干物质累积量。

植株氮、磷、钾含量的测定经65 ℃烘干的植株样品，用粉碎机粉碎，过1 mm筛子，分别测定叶、地上茎、地下部、块茎的氮、磷、钾含量。样品经H2SO4-H2O2消煮后，半微量凯氏定氮法测定全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾含量[10]。

1.4 马铃薯产量的测定

马铃薯收获时，每个试验小区随机采取10穴进行考种，按小区实收薯块的重量，折算成公顷，记录并计算马铃薯产量和商品薯率。

1.5 数据分析

氮肥吸收利用参数参考梁锦秀等[18]对氮肥吸收利用率的计算方法，数据采用Excel2010、SAS统计分析软件。

氮养分元素的增产率(%)=(施氮肥区产量-无氮肥区产量)/无氮肥区产量×100

氮肥农学效率(AEN，kg/kg)=(施氮区马铃薯产量-不施氮区马铃薯产量)/氮肥施用量

氮肥偏生产力(PFPN，kg/kg)=施氮区产量/氮肥施用量

2 结果与分析

2.1 不同施氮量下马铃薯生育期植株各器官N、P、K养分吸收特点

2.1.1 各器官N养分吸收变化的特点 由图1可以看出，在马铃薯整个生育期，植株叶、地上茎、地下部根系全氮含量是随植株生长发育进程推进而逐渐降低，马铃薯各器官全氮质量分数表现为叶片>地上茎>地下部根系，而块茎全氮含量随植株生长进程的推进而逐渐增大。

不同小写字母表示同一器官的不同处理达显著水平(P<0.05)，下同Different lowercase letters indicate significant differences (P<0.05) under the different treatments of the same organ. The same as below图1 不同施氮量下马铃薯不同器官全氮质量分数变化Fig.1 Changes of total N mass fraction in photo organs under different nitrogens

各个生育期不同氮肥处理对马铃薯各器官全氮含量的影响不同(图1)。在苗期，施氮量的增加，有利于地下部根系全氮质量分数的提高。不同处理对叶、地上茎全氮质量分数无明显差异，而N3P2K2处理下地下部根系全氮质量分数显著高于其它处理。在块茎形成期，植株营养生长和生殖生长同时进行，N0P2K2处理下的叶、地上茎、块茎的全氮含量低于其它处理。在淀粉积累期，各个处理对块茎全氮质量分数均无明显差异。在收获期，N1P2K2处理下植株叶、地上茎、地下部根系、块茎各器官全氮含量分别显著高于对照(N0P2K2)12.62 %、24.05 %、36.36 %、13.64 %；N2P2K2处理分别显著提高16.82 %、31.65 %、46.75 %、13.64 %；N3P2K2处理分别显著提高25.23 %、37.97 %、40.26 %、13.64 %。N3P2K2处理的叶全氮质量分数最高，而块茎全氮质量分数与N1P2K2和N2P2K2处理无差异。从马铃薯氮吸收质量分数的变化上来看，N2P2K2处理最有利于马铃薯对氮营养的吸收。

2.1.2 各器官P养分吸收变化的特点 由图2可以看出，在不同氮肥处理下，各器官全磷含量在马铃薯整个生育期差异不大。在块茎形成期，叶、地上茎、地下部根系、块茎全磷质量分数最高，此后随着生育期的推进，逐渐降低。在苗期，适当的施氮量有利于地下部根系全磷质量分数的提高。不同处理对叶、地上茎全磷质量分数差异不显著，而N2P2K2处理下地下部根系全磷质量分数显著高于其它处理；在块茎形成期，不同处理对叶、地上茎、块茎全磷质量分数均差异不显著，但N2P2K2、N3P2K2处理与N0P2K2处理对根的全磷质量分数有显著差异，分别比N0P2K2处理提高44.26 %、24.59 %；在淀粉积累期，N2P2K2处理的地上茎、地下部根系、块茎全磷质量分数与N0P2K2处理有显著性差异；在收获期，N0P2K2、N1P2K2处理的块茎全磷质量分数与N2P2K2、N3P2K2处理有显著性差异，N2P2K2处理比N0P2K2、N1P2K2处理分别提高84.62 %、41.18 %，N3P2K2处理比N0P2K2、N1P2K2处理分别提高61.54 %、23.53 %。说明不同生育期，不同施氮量对马铃薯全磷质量分数有一定的影响，适当合理(N2P2K2)的施氮量有助于各器官对全磷质量分数的提高，有助于对磷的吸收。

图2 不同施氮量下马铃薯不同器官全磷质量分数变化Fig.2 Changes of total P mass fraction in photo organs under different nitrogens

2.1.3 各器官K养分吸收变化的特点 由图3可看出，在整个生育期马铃薯叶、地上茎、地下部根系全钾质量分数是地上茎>叶>地下部根系。叶片中全钾质量分数在块茎形成期最高，此后持续下降；地上茎和地下部根系全钾质量分数以苗期最高，此后持续下降；而块茎在马铃薯形成期全钾质量分数最高，此后一直持续降低直到收获，是由于前期块茎较小，相对含K量高，中后期块茎体积不断膨大，相对含K量低，直至成熟期因块茎体积基本不再增大而块茎含钾量与淀粉积累期基本一致。

在苗期，适当的施氮量有助于地上茎对钾的吸收。不同处理对叶片全钾质量分数没有差异性，而N0P2K2处理的地上茎全钾质量分数与N1P2K2、N2P2K2处理均有显著性差异，与N3P2K2处理有差异但不显著；在块茎形成期，植株营养生长和生殖生长同时进行，氮肥的使用有助于各器官对钾的吸收，N2P2K2处理的各器官全钾含量均高于N0P2K2处理；在淀粉积累期，N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2处理的地上茎全钾质量分数较N0P2K2处理均有显著性差异，而N3P2K2处理与N2P2K2处理也有显著性差异，N3P2K2处理较N2P2K2处理提高13.37 %；在收获期，N2P2K2处理的叶、地上茎、地下部根系的全钾质量分数较N0P2K2处理均有显著性差异，分别比N0P2K2处理提高34.38 %、35.96 %、12.50 %。N1P2K2、N2P2K2、N3P2K2处理的块茎全钾质量分数与N0P2K2处理有显著性差异，分别比N0P2K2处理提高12.16 %、13.06 %、15.31 %，而它们3个处理间却没有差异性。可见，氮肥可促进马铃薯对全钾的吸收，而各器官在不同氮肥用量下对全钾吸收的程度并不一样。

2.2 不同氮肥用量下生产1000 kg块茎需要氮磷钾养分量

由表2可看出，1000 kg块茎需要氮在6.32～9.19 kg，各处理间的高低顺序依次为N3P2K2>N0P2K2>N1P2K2>N2P2K2；1000 kg块茎需要P在1.28～2.06 kg，需P2O5在2.93～4.72 kg，各处理间的高低顺序依次为N0P2K2>N1P2K2>N3P2K2>N2P2K2；1000 kg块茎需要K在9.64～14.66 kg，需K2O在11.61～17.66 kg，各处理间的高低顺序依次为N3P2K2>N0P2K2>N1P2K2>N2P2K2，三要素(N∶P∶K)的平均比例为1.00∶0.21∶1.66，三要素(N∶P2O5∶K2O)的平均比例为1.00∶0.49∶2.00。由以上可看出块茎所需N、P、K养分量表现为K>N>P。

图3 不同施氮量下马铃薯不同器官全钾质量分数变化Fig.3 Changes of total K mass fraction in potato organs under different nitrogens

2.3 不同施氮量对马铃薯产量及产量性状的影响

由表3可知，N0P2K2处理的马铃薯产量与其它各处理差异显著，而N1P2K2处理与N3P2K2处理的产量差异不显著，与N2P2K2处理差异显著，马铃薯产量高低顺序为N2P2K2>N3P2K2>N1P2K2>N0P2K2，与对照(N0P2K2)处理相比，各处理分别增产21.2 %、13.9 %、9.5 %。从氮养分元素的增产率来看，N1P2K2与N2P2K2处理差异显著，N3P2K2与N2P2K2处理差异不显著，N2P2K2处理的增产效果最好(21.33 %)。不同氮肥处理下马铃薯商品薯产量和商品薯率高于对照(N0P2K2处理)，其中马铃薯商品薯产量N1P2K2处理、N2P2K2处理和N3P2K2处理分别较对照(N0P2K2处理)提高15.33 %、43.55 %和和31.40 %，N0P2K2处理的马铃薯商品薯率与N1P2K2处理差异不显著，但与N2P2K2和N3P2K2处理差异显著，N2P2K2和N3P2K2处理分别较对照(N0P2K2处理)显著提高18.56 %和15.56 %。马铃薯氮肥农学效应在7.90～18.15，其中N2P2K2处理最高，与N1P2K2处理无差异，但与N3P2K2处理差异显著。

表2 不同氮肥施用量下1000 kg块茎所需氮磷钾养分量

注：不同小写字母表示同一器官的不同处理达显著水平(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences of the same organ (P<0.05) under the different treatments. The same as below.

表3 不同施氮水平对马铃薯产量、商品薯率及氮素农学效应的影响

3 讨 论

高炳德[11]、修凤英[12]的研究认为，随着生育进程的推进，马铃薯叶片、地上茎以及地下部的氮含量不断下降，且苗期的氮含量最高，本试验的变化趋势与以上结果相一致。本研究还表明在不同氮肥处理下，各器官全磷含量在马铃薯整个生育期差异不大，而在整个生育期马铃薯叶、地上茎、地下部根系全钾含量是地上茎>叶>地下部根系[13]。本研究发现在不同氮肥处理下，生产1000 kg块茎所需氮、磷(P2O5)、钾(K2O)分别在6.32～9.19、2.93～4.72、11.61～17.66 kg，三要素(N∶P2O5∶K2O)的平均比例为1.00∶0.49∶2.00，这一结果与苏小娟等的结果较相近[13]。

氮肥作为马铃薯养分的主要来源，与马铃薯的产量有密切关系。有研究认为，马铃薯块茎产量随施氮量的增加而明显增加[9]。但也有研究认为，马铃薯块茎产量随施氮量的增加先增加而后下降[14-17]。本研究中，施氮水平在0～225 kg/hm2，马铃薯单株结薯数、块茎产量、商品薯产量和商品薯率随施氮量的增加而显著增加，但继续增施氮肥，当施氮量为337.5 kg/hm2时，马铃薯块茎产量性状不再增加反而明显的下降。本研究还发现，施氮肥在112.5～225 kg/hm2，氮肥农学效率是逐渐增加，而在225～337.5 kg/hm2氮肥农学效率是逐渐降低；在112.5～337.5 kg/hm2，氮肥偏生产力是逐渐降低的[12,18]。表明在其他栽培管理措施一致的条件下，增施氮肥可以提高马铃薯产量，但是氮肥使用量的多少对马铃薯产量、商品薯率和氮肥农学效应具有决定性的作用，所以氮肥的合理施用尤为重要。

4 结 论

从马铃薯产量和经济效益来看，氮肥用量为225 kg/hm2可实现增产增效，是宁夏中部旱作区种植马铃薯最佳氮肥施用量。

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(责任编辑 陈 虹)

Effects of Nitrogen Fertilizer Application onNutrient Absorption and Yield of Potato

CAO Zhe, HE Wen-shou*, HOU Xian-qing, DANG Ke-ke, ZHAO Xiao-xia, YU Xiao-hong

(School of Agriculture, Ningxia University, Ningxia Yinchuan 750021, China)

【Objective】The present study was conducted to probe the effects of applying different amounts of nitrogen on the nitrogen, phosphorus and potassium nutrient absorption in different organs of potato and its yield in different growth stages. 【Method】A field experiment was adopted.【Result】In potato growth period, N fertilizer could improve mass fraction of N, P, K in potato organs, of which N2P2K2treatment was the highest and significantly higher than that without using N fertilizer(N0P2K2). Average nutrition ration(N∶P2O5∶K2O )producing 1000 kg tubers was 1∶0.49∶2. N fertilizer could obviously improve the potato yield and commodity rate, and the potato yield and commodity rate were the best with using N2P2K2treatment (225 kg/hm2), compared with N0P2K2treatment, the potato yield and commodity rate significantly increased by 21.33 % and 18.56 %.【Conclusion】From the point of the potato yield and economic benefit, the best nitrogen application is 225 kg/hm2in dry cultivation area in central Ningxia.

Potato; Nutrient absorption; Yield

1001-4829(2017)7-1600-06

10.16213/j.cnki.scjas.2017.7.023

2016-01-15

公益性行业(农业)科研专项经费项目(201503120)；宁夏回族自治区科技支撑计划项目(2014ZDN0103)

曹 哲(1990-)，女，陕西榆林人，硕士研究生，专业方向为植物营养与合理施肥，E-mail:cz99128667@163.com，Tel：18408672035，*为通讯作者：何文寿，E-mail:hews818@163.com，Tel：13995071808。

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