陳娟等

摘 要：在北京順義區(qū)農(nóng)科所基地開(kāi)展田間試驗(yàn)，設(shè)置5個(gè)氮水平處理，研究不同氮肥用量對(duì)甘薯干物質(zhì)積累及氮磷鉀吸收效率的影響。結(jié)果表明：施氮量為210 kg/hm2時(shí)，甘薯的鮮薯產(chǎn)量達(dá)到最大值30.4 t/hm2；甘薯干物質(zhì)積累量為21423 kg/hm2，氮磷鉀累積值也達(dá)到最大；當(dāng)施氮量超過(guò)210 kg/hm2時(shí)，干物質(zhì)積累量隨著施氮量的增加而不再增加，而呈平臺(tái)反應(yīng)；施氮量為210 kg/hm2時(shí)，甘薯磷、鉀累積值也最大，分別是145.7 kg/hm2和247.4 kg/hm2。因此，本試驗(yàn)條件下甘薯的最佳氮肥用量為210 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：甘薯；干物質(zhì)積累；氮磷鉀吸收效率

中圖分類(lèi)號(hào)：S531 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 論文編號(hào)：2013-0642

Nitrogen Applying on Dry Matter Accumulation and N， P and K

Absorption Efficiencies of Sweet Potato

Chen Juan1， Qu Mingshan1， Guo Ning1， Chen Baohua1， Zhang Jing2， Zhang Huaiwen2， Liao Hong1

（1Beijing Soil and Fertilizer Working Station， Beijing 100029， China；

2Shunyi Institute of Agricultural Science in Beijing， Beijing 101300， China）

Abstract： Field experiments were conducted at the station of Shunyi Agriculture Sciences Institute in Beijing. This study is about the effects of 5 levels of nitrogen applying on dry matter accumulation and N， P and K absorption efficiencies of sweet potato. It indicated that yield reached the highest value of 30.4 t/hm2 at N level of 210 kg/hm2， and the corresponding dry matter reached 21423 kg/hm2 and the P and K accumulations reached the highest values of 145.7 kg/hm2 and 247.4 kg/hm2. When the N level exceeded 210 kg/hm2， dry matter did not increase with the increase of N applying which showed a platform relationship. We can conclude that 210 kg/hm2 N was the optimum N level for sweet potato.

Key words： Sweet Potato； Dry Matter Accumulation； N， P and K Absorption Efficiencies

0 引言

甘薯是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料及新型能源，廣泛種植于世界上100多個(gè)國(guó)家，在世界糧食生產(chǎn)中總產(chǎn)列第7位。中國(guó)甘薯種植面積和總產(chǎn)均居世界第一[1]，每年種植面積約600萬(wàn)hm2，約占世界甘薯種植面積的65.4%，年生產(chǎn)量約1.2億t，占世界甘薯總產(chǎn)量的85.9%[2]。甘薯具有產(chǎn)量高、用途廣、適應(yīng)性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的特點(diǎn)[3]，也是重要的飼料和工業(yè)原料，是抗旱、抗鹽堿土地的重要能源作物[4]。

已有的研究表明，甘薯是一種既耐肥、又抗瘠薄的塊根作物，能滿(mǎn)足其正常生長(zhǎng)的氮素范圍較大[5]；但氮肥施用過(guò)量，不僅阻礙了甘薯光合產(chǎn)物向地下部分運(yùn)輸，收獲指數(shù)也降低[6]；甘薯的適宜施氮量與氣候、土壤和品種類(lèi)型有關(guān)，如Hill等[7]報(bào)道美國(guó)威斯康辛州甘薯適宜的氮肥用量為0～46 kg/hm2，姚寶全等[8]通過(guò)20余個(gè)田間試驗(yàn)得出福建省甘薯的最佳經(jīng)濟(jì)氮肥施用量為134 kg/hm2。

北京市甘薯種植主要集中在順義、大興、密云、延慶等區(qū)縣。相對(duì)于其他作物，對(duì)甘薯的施肥與養(yǎng)分吸收研究很少。為此，筆者進(jìn)行了甘薯不同氮肥用量試驗(yàn)，比較不同氮肥用量對(duì)甘薯產(chǎn)量、干物質(zhì)積累、氮肥利用率、氮生理效率及磷鉀吸收的影響，以期為北京市甘薯生產(chǎn)適宜氮肥用量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地基本情況

試驗(yàn)地選在北京市順義區(qū)大孫各莊鎮(zhèn)趙家峪村的順義區(qū)農(nóng)科所試驗(yàn)基地，供試土壤有機(jī)質(zhì)14.0 g/kg，全氮0.94 g/kg，堿解氮55.0 mg/kg，有效磷43.5 mg/kg，速效鉀68.0 mg/kg，pH 8.34。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)5個(gè)氮水平，氮肥用量分別為0、105、210、315和420 kg/hm2，氮肥的40%在定植前施用，60%于薯塊膨大初期施入。各處理磷鉀肥用量相同，分別為P2O5 120 kg/hm2、K2O 210 kg/hm2。磷肥一次性底施，鉀肥40%在定植前施用，60%在薯塊膨大初期施入。

試驗(yàn)各處理設(shè)置3次重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積為19.8 m2。供試品種為‘遺字138，薯皮淺紅色，紅心。2009年5月12日定植，2009年10月15日收獲，全生育期為153天。株距為20 cm，行距為90 cm，種植密度為49500株/hm2。

1.3 樣品采集

甘薯定植后10天調(diào)查成活率，收獲前每小區(qū)取中間行連續(xù)的6株甘薯植株全樣，并收獲小區(qū)地上部分、地下部分和塊根產(chǎn)量。取樣植株分地上部分和地下部分測(cè)定氮磷鉀含量。土壤和植株的氮磷鉀含量采用常規(guī)分析方法測(cè)定[9]。氮效率有關(guān)參數(shù)的計(jì)算如式（1）～（3）。

RE=（U-U0）/F…（1）

PE=Y/U…（2）

NHI=塊根吸氮量/植株總吸氮量…（3）

氮肥利用率（RE）指氮肥吸收利用率或氮肥回收率，其中U為施肥后作物收獲時(shí)的吸氮量，U0是沒(méi)有施肥時(shí)作物的吸氮量，F(xiàn)為氮肥的投入量。氮的生理利用效率（PE）指作物每吸收單位氮所獲得的生物產(chǎn)量，Y為生物量。NHI代表氮素收獲指數(shù)[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥量對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響

不同施肥處理對(duì)甘薯鮮薯產(chǎn)量的影響見(jiàn)表1。甘薯鮮薯產(chǎn)量隨施氮量增加呈現(xiàn)先增產(chǎn)繼而產(chǎn)量下降的趨勢(shì)。與不施用氮肥相比，施用氮肥105、210 kg/hm2提高了鮮薯產(chǎn)量，繼續(xù)增加氮肥用量，產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。不同氮肥用量下，N210處理產(chǎn)量最高；N210與N315、N420處理差異顯著，N315與N420處理差異顯著。

2.2 施氮量對(duì)甘薯干物質(zhì)積累和生長(zhǎng)性狀的影響

2.2.1 干物質(zhì)積累 如表2所示，甘薯干物質(zhì)積累隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增產(chǎn)繼而產(chǎn)量下降的趨勢(shì)。N210處理干物質(zhì)積累量最大，為21.4 t/hm2，施氮量大于 210 kg/hm2，干物質(zhì)積累量隨著施氮量增加而降低；蔓薯比隨著施氮量的增加而增加，N420最大，說(shuō)明施氮過(guò)多不利于提高塊薯產(chǎn)量。

2.2.2 施氮量對(duì)甘薯氮素效率的影響 施氮量在0～ 210 kg/hm2范圍內(nèi)，甘薯的吸氮量隨著施氮量的增加先增加再下降，施氮量為210 kg/hm2時(shí)甘薯吸氮量達(dá)到最大值，比不施氮增加42%；施氮量超過(guò)210 kg/hm2時(shí)，甘薯氮素累積值顯著下降，施氮量315和420 kg/hm2時(shí)，分別降低28%和27%（表3）。N210氮肥利用率最大，達(dá)到56%。氮收獲指數(shù)各處理無(wú)明顯差異，氮生理效率N0處理最大，為64 kg/kg。

2.2.3 施氮量對(duì)甘薯磷、鉀吸收的影響 施氮量為 210 kg/hm2時(shí)，甘薯磷、鉀累積值最大，分別是146 kg/hm2和247 kg/hm2，氮肥用量對(duì)磷、鉀養(yǎng)分的吸收利用產(chǎn)生了明顯的影響（表4）。

3 結(jié)論

（1）該試驗(yàn)條件下，N0、N105、N210、N315、N420 5個(gè)處理中N210產(chǎn)量最大，施肥量超過(guò)210 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量隨之下降，與氮肥施用過(guò)量時(shí)，塊根生長(zhǎng)受到制約有關(guān)。

（2）甘薯干物質(zhì)積累隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。N210處理干物質(zhì)積累量最大，為21.4 t/hm2。

（3）不同氮肥用量處理中，氮肥用量為210 kg/hm2時(shí)，氮肥利用率和農(nóng)學(xué)效率最大。

（4）N0、N105、N210、N315、N420 5個(gè)處理中N210處理磷、鉀累積值最大，分別是146 kg/hm2和247 kg/hm2。

（5）北京順義地區(qū)土壤條件下種植甘薯的適宜施氮量為210 kg/hm2。

4 討論

4.1 氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)甘薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

甘薯高產(chǎn)的關(guān)鍵是地上莖葉與地下塊根的協(xié)調(diào)生長(zhǎng)[11]。甘薯生長(zhǎng)過(guò)程中有2個(gè)關(guān)鍵生長(zhǎng)期，前期主要是莖葉生長(zhǎng)，莖葉封壟后則逐漸轉(zhuǎn)為塊根生長(zhǎng)。甘薯地上部分與地下部分生長(zhǎng)相互促進(jìn)、相互制約，地上部分生長(zhǎng)直接影響甘薯光合作用和產(chǎn)量的形成，但同時(shí)甘薯產(chǎn)量會(huì)因地上部分生長(zhǎng)過(guò)旺消耗過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而受到影響。

氮肥對(duì)甘薯的莖葉與塊根生長(zhǎng)有顯著影響。氮肥施用過(guò)量時(shí)，塊根生長(zhǎng)受到制約，產(chǎn)量也隨之下降[4-5]。許多以籽粒為收獲物的作物如油菜等都會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槭┯眠^(guò)量氮肥而降低產(chǎn)量的情況，在棉花、馬鈴薯等在不同生長(zhǎng)時(shí)期差異明顯的作物上表現(xiàn)的尤為顯著[12-13]。本研究驗(yàn)證以上結(jié)果并得到北京京郊甘薯合理用量，結(jié)果表明，本研究條件下氮施用量為210 kg/hm2最適宜甘薯生長(zhǎng)，超過(guò)210 kg/hm2，甘薯的地上和地下部分干物質(zhì)產(chǎn)量下降，蔓薯比增加，產(chǎn)量降低。

4.2 甘薯的氮素效率

作物產(chǎn)量與吸氮量、氮收獲指數(shù)和氮的生理利用效率3個(gè)重要因素息息相關(guān)。對(duì)大部分作物而言，養(yǎng)分的吸收、利用和分配指標(biāo)之間很難達(dá)到一致。吸收效率高的利用效率不一定高，吸收效率與利用效率都較高的不一定收獲指數(shù)高，而且這些指標(biāo)之間的差異與土壤養(yǎng)分狀況（施肥水平）有關(guān)[14]。在一定施氮量范圍內(nèi)，由于生物量和植株含氮量的增加，作物的吸氮量隨施氮量增加而增加，氮的生理利用效率和氮收獲指數(shù)隨施氮量增加而下降[15-16]。本研究表明，施氮量為210 kg/hm2時(shí)，干物質(zhì)產(chǎn)量最高，比不施氮肥處理增加了20%，施氮量420 kg/hm2的處理比210 kg/hm2降低了26%。在0～210 kg/hm2范圍內(nèi)吸氮量與施氮量呈極顯著正相關(guān)。由于施氮量超過(guò)210 kg/hm2后氮素主要積累在甘薯的非收獲部位（地上部分）。但是本研究條件下，各處理收獲指數(shù)無(wú)明顯差異，該研究不支持氮收獲指數(shù)隨施氮量增加而下降這一結(jié)論。

參考文獻(xiàn)

[1] 寧運(yùn)旺，張永春，朱綠丹，等.甘薯的氮磷鉀養(yǎng)分吸收及分配特性[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27（1）：71-74.

[2] FAO. Statistical databases. Food and Agriculture Organization of the United Nation[M].Production Yearbook，2000：54.

[3] 劉慶昌.甘薯在我國(guó)糧食和能源安全中的重要作用[J].科技導(dǎo)報(bào)，2004（9）：21-22.

[4] Ziska L H， Runion G B， Tomecek M， et al. An evaluation of cassava， sweet potato and field corn as potential carbohydrate sources for bioethanol production in Alabama and Mary land[J]. Biomass and Bioenergy，2009，33（11）：1503-1508.

[5] Ankumah R O， Khan V， Mwamba K， et al. The influence of source and timing of nitrogen fertilizers on yield and nitrogen use efficiency of four sweet potato cultivars[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2003，100（2/3）：201-207.

[6] Hartemink A E， Johnston M， OSullivan J N， et al. Nitrogen use efficiency of taro and sweet potato in the humid lowlands of Papua New Guinea[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2000，79（2/3）：271-280.

[7] Hill W A， Hortense D， Hahn S K， et al. Sweet potato root and biomass production with and without nitrogen fertilization[J].Agron J，1990，82（6）：1120-1122.

[8] 姚寶全，徐志平，章明清，等.福建主要糧油作物測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系研究.Ⅲ.區(qū)域施肥模型及其推薦施肥[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，24（2）：137-142.

[9] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000：25-110.

[10] 呂麗華，陶洪斌，王璞，等.施氮量對(duì)夏玉米碳、氮代謝和氮利用效率的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（4）：630-637.

[11] 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院.中國(guó)甘薯栽培學(xué)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984：42-53.

[12] 楊志彬，陳兵林，周治國(guó).施氮量對(duì)花鈴期棉花果枝生物量累積時(shí)空變異特征的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，19（10）：2215-2220.

[13] 周娜娜.不同氮水平對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成和土壤NO3-N含量的影響[J].中國(guó)馬鈴薯，2010，24（2）：91-92.

[14] 夏冰，劉清波，鄧念丹.不同基因型水稻氮素的吸收和利用效率研究綜述[J].作物研究，2008，22（4）：288-292.

[15] 董召娣，左青松，冷鎖虎，等.施N水平對(duì)油菜雜交種及其親本氮素利用效率的影響[J].中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，2008，30（3）：366-369.

[16] 程建峰，蔣海燕，劉宜柏，等.氮高效水稻基因型鑒定與篩選方法的研究[J].中國(guó)水稻科學(xué)，2010，24（2）：175-182.