施肥對(duì)旱作馬鈴薯干物質(zhì)及養(yǎng)分吸收的影響

陳建國(guó)，何文壽，代曉華，王耀科，馬 儉

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

土壤肥料

施肥對(duì)旱作馬鈴薯干物質(zhì)及養(yǎng)分吸收的影響

陳建國(guó)，何文壽*，代曉華，王耀科，馬 儉

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

在寧夏干旱半干旱地區(qū)，以不同氮磷鉀組合施肥方式為主要試驗(yàn)因子進(jìn)行田間試驗(yàn)，對(duì)全生育期馬鈴薯單株及各器官干物質(zhì)積累和氮、磷、鉀養(yǎng)分含量進(jìn)行測(cè)定，探究氮磷鉀肥不同配施方式下干物質(zhì)與養(yǎng)分吸收累積規(guī)律。結(jié)果表明，整個(gè)生育期內(nèi)馬鈴薯單株干物質(zhì)累積呈“慢-快-慢-快-慢”的增長(zhǎng)模式；各器官干物質(zhì)累積量由高到低依次為塊莖＞葉＞地上莖＞地下莖＞根；各處理單株干物質(zhì)累積量由高到低依次為N2P2K2（14-6-7 kg/667m2）＞有機(jī)肥（2 t/667m2）＞N2P2K0（14-6-0 kg/667m2）＞N2P0K2（14-0-7 kg/667m2）＞N0P2K2（0-6-7 kg/667m2）＞N0P0K0（0-0-0 kg/667m2）；不同處理馬鈴薯干物質(zhì)總累積量均呈“S”形曲線，符合Logistic生長(zhǎng)方程。各處理生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分量分別在3.89～6.67，1.40～1.55和6.89～10.83 kg，生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需三要素（N：P2O5：K2O）比例平均為1：0.30：1.61。

馬鈴薯；干物質(zhì)累積；氮磷鉀累積

馬鈴薯是世界上僅次于小麥、水稻、玉米之后的第四大糧食作物。其營(yíng)養(yǎng)豐富，實(shí)用價(jià)值高，除糧菜兼用外，還可加工制成各種產(chǎn)品［1-3］。中國(guó)是馬鈴薯生產(chǎn)大國(guó)，目前中國(guó)馬鈴薯種植面積和產(chǎn)量均居世界第1位，但單產(chǎn)水平較低，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在較大差距［4，5］。這主要是由于中國(guó)馬鈴薯種植未形成規(guī)?；?、種薯品質(zhì)差、長(zhǎng)期偏施氮肥、不施或少施磷鉀肥，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞和肥力降低，肥料利用率持續(xù)下降，嚴(yán)重制約著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［6］。隨著馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的提出，更突顯出馬鈴薯在中國(guó)糧食安全上的重要地位。寧夏回族自治區(qū)是北方馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)之一，馬鈴薯種植面積居所有作物之首，已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收和發(fā)展農(nóng)村特色經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)［7，8］。試驗(yàn)以寧夏干旱半干旱地為研究區(qū)，以不同氮磷鉀組合施肥方式為主要試驗(yàn)因子，對(duì)全生育期馬鈴薯單株及各器官干物質(zhì)積累和氮、磷、鉀養(yǎng)分含量進(jìn)行研究，探究氮磷鉀不同配施方式下養(yǎng)分吸收累積規(guī)律，為寧夏馬鈴薯的合理施肥提供理論依據(jù)，這對(duì)指導(dǎo)馬鈴薯優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地與供試材料

試驗(yàn)地位于寧夏同心縣王團(tuán)鎮(zhèn)北村寧夏旱作節(jié)水高效農(nóng)業(yè)科技園（N 36°52'1''，E 105°59'27''）?；赝寥李愋蜑榈意}土，土壤質(zhì)地為砂壤土，土壤肥力水平較低；降水量200～300 mm，無(wú)霜期200 d左右，熱量充足、晝夜溫差大、蒸發(fā)量大，是中國(guó)北方典型的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。供試品種為‘隴薯3號(hào)’（中晚熟淀粉加工型）。供試肥料為尿素（N 46%），重過(guò)磷酸鈣（P2O546%），硫酸鉀（K2O 50%），由中農(nóng)金合肥料有限公司提供，有機(jī)肥羊糞含全氮18.69 g/ kg、全鉀9.99 g/kg、全磷10.63 g/kg。供試土壤主要理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 供試土壤主要理化性質(zhì)（0～60 cm）Table 1 Main physical and chemical properties of tested soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用“3414”部分實(shí)施試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共設(shè)6個(gè)處理，即處理1（N0P0K0）：（0-0-0 kg/667m2）；處理2（N0P2K2）：（0-6-7 kg/667m2）；處理3（N2P0K2）：（14-0-7 kg/667m2）；處理4（N2P2K0）：（14-6-0 kg/ 667m2）；處理5（N2P2K2）：（14-6-7 kg/667m2）；處理6：有機(jī)肥（羊糞2 t/667m2）。3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積9 m×5 m=45 m2。人工起壟覆黑膜，滴管管帶鋪設(shè)于膜下，壟寬60 cm，南北走向。寬窄行種植，寬行60 cm，窄行40 cm，處理間留埂30 cm，重復(fù)間留走道50 cm。株距40 cm，每行種植22株，壟上2行呈“S”形種植。每小區(qū)種植5壟10行，小區(qū)種植220株，種植密度3 284株/ 667m2，種子用量120 kg/667m2。2014年5月4日上午種植，10月6日收獲。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目與方法

區(qū)組2各處理小區(qū)作為破壞性采樣小區(qū)，收獲時(shí)不進(jìn)行實(shí)產(chǎn)測(cè)定。采樣時(shí)遵循隨機(jī)并具有代表性原則，出苗時(shí)（苗后20 d）采樣1次，之后每隔15 d采樣1次，共采樣9次。前期每小區(qū)取樣量8～10株，現(xiàn)蕾后取樣量3～5株，裝入樣品袋，立即帶回實(shí)驗(yàn)室，分根系（水平方向，以主莖為中心，以直徑20 cm、垂直方向30 cm，取樣）、地下莖（包括匍匐莖）、地上莖、葉片和塊莖，分別測(cè)定不同生育時(shí)期不同器官N、P、K養(yǎng)分含量及干物質(zhì)累積量。

干物質(zhì)測(cè)定方法：將所采植株帶回室內(nèi)洗凈晾干，分器官稱取鮮重，再取小樣于105℃下殺青，在80℃下烘干至恒重后稱取干重，分別計(jì)算全株干重、各器官干重及干物質(zhì)分配率等。

植株N、P、K含量的測(cè)定方法：將樣品沖洗干凈后，將不同器官分開(kāi)放入烘箱，在85℃下烘30 min，然后在65℃下烘12 h左右。烘干樣粉碎后過(guò)0.5 mm篩，然后貯存于具有標(biāo)簽的密封袋中待測(cè)。樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮，分別采用半微量凱氏定氮法、釩鉬黃比色法、火焰光度計(jì)法對(duì)全氮、全磷、全鉀進(jìn)行測(cè)定。

數(shù)據(jù)采用Excel 2007、CurveExpert 1.4、Origin 7.5、DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理下馬鈴薯單株及各器官干物質(zhì)累積變化特征與趨勢(shì)

2.1.1 馬鈴薯各器官及單株干物質(zhì)累積變化特征

圖1 不同施肥處理下馬鈴薯各器官及單株干物質(zhì)累積趨勢(shì)Figure 1 Dry matter accumulation trends of different organs and individual plants of potato under different fertilization treatments

由圖1可以看出，整個(gè)生育期內(nèi)馬鈴薯各器官干物質(zhì)累積量由高到低依次為葉＞地上莖＞地下莖（包括匍匐莖）＞根，苗后50 d以后塊莖干物質(zhì)累積量超過(guò)葉片為各器官中最高，直至收獲。收獲時(shí)各處理單株干物質(zhì)總累積量由高到低依次為N2P2K2＞ 有機(jī)肥 ＞ N2P2K0＞ N2P0K2＞N0P2K2＞N0P0K0，其中 N2P2K2、有機(jī)肥、N2P2K0、N2P0K2、N0P2K2的干物質(zhì)累積量分別較N0P0K0處理高72.7%，66.4%，47.2%，51.7%和17.3%，氮磷鉀肥的配施可有效提高馬鈴薯干物質(zhì)累積量，氮肥對(duì)干物質(zhì)累積貢獻(xiàn)較磷鉀肥更大。成熟期時(shí)，各處理葉干物質(zhì)累積量由高到低依次為N2P2K2＞N2P2K0＞N2P0K2＞有機(jī)肥＞N0P2K2＞N0P0K0，地上莖干物質(zhì)累積量由高到低依次為N2P2K2＞有機(jī)肥＞N2P2K0＞N2P0K2＞N0P0K0＞N0P2K2，地下莖干物質(zhì)累積量由高到低依次為N2P2K2＞N2P2K0＞N2P0K2＞有機(jī)肥＞N0P0K0＞N0P2K2，根干物質(zhì)累積量由高到低依次為N2P2K2＞有機(jī)肥＞N2P2K0＞N0P2K2＞N2P0K2＞N0P0K0，塊莖干物質(zhì)累積量由高到低依次為N2P2K2＞有機(jī)肥＞N2P2K0＞N0P2K2＞N2P0K2＞N0P0K0。

整個(gè)生育期內(nèi)各處理馬鈴薯單株干物質(zhì)累積量均呈現(xiàn)“慢-快-慢-快-慢”的增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中出現(xiàn)2次快速增長(zhǎng)，第1次為現(xiàn)蕾期至始花期，此時(shí)正值馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期，植株根莖葉各個(gè)器官均在快速生長(zhǎng)，大量的地上部干物質(zhì)形成；第2次快速增長(zhǎng)為塊莖增大期，此時(shí)馬鈴薯塊莖快速膨大，干物質(zhì)隨之大幅增加。現(xiàn)蕾期以前干物質(zhì)主要貢獻(xiàn)于莖葉，現(xiàn)蕾期以后干物質(zhì)累積則主要來(lái)自于塊莖，因而塊莖干物質(zhì)累積曲線與整株馬鈴薯干物質(zhì)累積曲線基本保持一致。整個(gè)生育期內(nèi)馬鈴薯不同器官的干物質(zhì)累積曲線均為單峰增長(zhǎng)模式，其中有機(jī)肥曲線峰值出現(xiàn)最晚，較N0P0K0、N0P2K2處理的峰值晚40 d左右，N2P2K2處理次之，較無(wú)肥（N0P0K0）、無(wú)氮（N0P2K2）處理的峰值晚15 d左右。主要是因?yàn)橛袡C(jī)肥的肥效釋放較為緩慢，化肥肥效釋放迅速，因而有機(jī)肥處理前期較其他處理生長(zhǎng)較為緩慢，但中后期不斷的肥效釋放促使植株快速生長(zhǎng)，生育期延長(zhǎng)，峰值推遲，而N0P0K0、N0P2K2處理由于養(yǎng)分供應(yīng)不足，導(dǎo)致其出現(xiàn)早衰現(xiàn)象，峰值自然提前。

2.1.2 不同施肥處理馬鈴薯干物質(zhì)累積模擬趨勢(shì)

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不同處理下馬鈴薯干物質(zhì)總累積量可用Logistic方程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，模擬方程見(jiàn)表2。N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0、N2P2K2、有機(jī)肥各處理模擬方程相關(guān)系數(shù)分別為0.989 5，0.990 9，0.994 9，0.993 6，0.995 9和0.973 0，相關(guān)均顯著。由模擬曲線（圖2）可以看出，整個(gè)生育期各處理馬鈴薯干物質(zhì)總累積量均呈“S”形曲線，符合Logistic生長(zhǎng)方程。

表2 不同施肥處理馬鈴薯全株干物質(zhì)累積模擬方程Table 2 Whole-plant dry matter accumulation simulation equations of potato under different fertilization treatments

圖2 不同施肥處理馬鈴薯全株干物質(zhì)累積模擬曲線Figure 2 Whole-plant dry matter accumulation simulating curves of potato under different fertilization treatments

2.2 不同施肥處理下馬鈴薯氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收累積特點(diǎn)

由圖3可知，整個(gè)生育期內(nèi)馬鈴薯氮、磷、鉀吸收累積變化趨勢(shì)均為遞增，其中鉀吸收累積量最多、氮次之、磷最少，且磷累積量與氮累積量較為接近。成熟期各處理氮累積量由高到低依次為N2P2K2＞ N2P2K0＞ N2P0K2＞ 有機(jī)肥＞ N0P2K2＞N0P0K0，累積量在1.28～3.26 g/株，平均為2.28 g/株，因此施氮能夠有效提高馬鈴薯植株的氮累積量；成熟期磷累積量由高到低依次為N2P2K2＞有機(jī)肥＞N2P0K2＞N2P2K0＞N0P2K2＞N0P0K0，累積量在1.33～2.44 g/株，平均為1.94 g/株，由此可見(jiàn)施磷肥對(duì)馬鈴薯磷累積量的影響較小，反而施氮肥能夠促進(jìn)馬鈴薯磷素的累積；成熟期鉀累積量由高到低依次為N2P2K2＞有機(jī)肥＞N2P2K0＞N2P0K2＞N0P2K2＞N0P0K0，累積量在4.88～11.97 g/株，平均為8.03 g/株，同樣單獨(dú)施鉀肥對(duì)馬鈴薯植株的鉀累積量作用較小。氮磷鉀總累積量均為處理5（N2P2K2）最高，分別較最低的 N0P0K0處理高154.7%，83.6%和145.3%。因此氮、磷、鉀及有機(jī)肥的合理配施既能增加馬鈴薯生長(zhǎng)量，又能促進(jìn)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收累積。

圖3 不同施肥處理下馬鈴薯單株氮、磷、鉀累積量Figure 3 Nitrogen，phosphorus and potassium accumulation of potato under different fertilization treamentents

2.3 不同施肥處理下馬鈴薯塊莖所需氮磷鉀養(yǎng)分量

由表3可知，各處理生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需氮在3.89～6.67 kg，平均為5.10 kg，各處理所需氮由高到低依次為N2P0K2＞N2P2K2＞N2P2K0＞有機(jī)肥＞N0P0K0＞N0P2K2；所需磷（P2O5）在1.40～1.55 kg，平均為1.46 kg，各處理所需磷（P2O5）由高到低依次為N0P2K2＞N2P2K0＞有機(jī)肥＞N2P2K2= N2P0K2＞ N0P0K0；所需鉀（K2O）在6.89～10.83 kg，平均為8.01 kg，各處理所需鉀（K2O）由高到低依次為N2P2K2＞N2P2K0＞N2P0K2＞有機(jī)肥＞N0P0K0＞N0P2K2。生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需三要素（N∶P2O5∶K2O）比例平均為1∶0.30∶1.61。

表3 不同施肥處理下馬鈴薯塊莖所需氮磷鉀養(yǎng)分量Table 3 Requirement of nitrogen，phosphorus and potassium for potato tuber under different treatments

3 討論

全生育期馬鈴薯各器官干物質(zhì)累積量由高到低依次為葉＞地上莖＞地下莖（包括匍匐莖）＞根；成熟期各處理單株干物質(zhì)總累積量由高到低依次為N2P2K2＞ 有機(jī)肥 ＞ N2P2K0＞N2P0K2＞N0P2K2＞N0P0K0。整個(gè)生育期內(nèi)馬鈴薯葉、地上莖、地下莖和根各器官干物質(zhì)累積量呈現(xiàn)“慢-快-慢-快-慢”的增長(zhǎng)模式。這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果相近［9，10］，雖然研究的時(shí)間地點(diǎn)品種不同，但苗期干物質(zhì)累積都是以葉、地上莖為中心，現(xiàn)蕾期以后隨著塊莖的不斷生長(zhǎng)干物質(zhì)累積主要集中在塊莖。

整個(gè)生育期各處理馬鈴薯干物質(zhì)總累積量均呈“S”形曲線，符合Logistic生長(zhǎng)方程，這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果基本一致［8，9，11］。不同處理下馬鈴薯干物質(zhì)總累積量可用Logistic方程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，N0P0K0、N0P2K2、N2P0K2、N2P2K0、N2P2K2、有機(jī)肥各處理模擬方程相關(guān)系數(shù)分別為0.989 5，0.990 9，0.994 9，0.993 6，0.995 9和0.973 0，均達(dá)到了顯著水平。

各處理生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）養(yǎng)分量分別在3.89～6.67，1.40～ 1.55和6.89～10.83 kg，生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需三要素（N∶P2O5∶K2O）比例平均為1∶0.30∶1.61。而夏錦慧［12］認(rèn)為生產(chǎn)1 000 kg塊莖需吸收N 2.756 kg、P2O50.310 kg、K2O 4.256 kg，N∶P2O5∶K2O為1∶0.140∶1.919。段玉等［13］認(rèn)為生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖吸收N、P2O5、K2O分別為5.32，1.42和6.01 kg。由于試驗(yàn)地點(diǎn)、品種、時(shí)間的不同因而結(jié)論也不盡一致，但都基本符合馬鈴薯生長(zhǎng)吸收規(guī)律。

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Effects of Fertilization on Dry Matter and Nutrient Uptake of Potato Under Dry Farming System

CHEN Jianguo，HE Wenshou*，DAI Xiaohua，WANG Yaoke，MA Jian
（College of Agronomy，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021，China）

Dry matter accumulation and N，P，K contents at various growth stages were measured in a plant and different organs of field grown potatoes treated with various combinations of N，P，K fertilization in the arid and semi-arid area of Ningxia Province to understand the patterns of nutrient absorption and dry matter accumulation.In the whole growth period，potato dry matter accumulation followed a''slow-fast-slow-fast-slow''pattern.Dry matter accumulation of each organ was tuber＞leaf＞stem＞rhizome＞root.Dry matter accumulation of a plant for each treatment was N2P2K2（14-6-7 kg/667m2）＞organic fertilizer（2 t/667m2）＞N2P2K0（14-6-0 kg/667m2）＞N2P0K2（14-0-7 kg/667m2）＞N0P2K2（0-6-7 kg/ 667m2）＞N0P0K0（0-0-0 kg/667m2）.Dry matter accumulation of potato under different treatments all followed an''S''curve，and accorded with''Logical''growth equation.Requirement of nitrogen（N），phosphorus（P2O5）and potassium（K2O）for production of 1 000 kg of potato tubers were 3.89-6.67，1.40-1.55 and 6.89-10.83 kg，respectively，and N∶P2O5∶K2O was 1∶0.30∶1.61.

potato；dry matter accumulation；N，P and K accumulation

S532

A

1672－3635（2016）05-0282-07

2015-02-12

國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（2011BAD29B07-05）；寧夏科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014ZBN0103）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201503120）。

陳建國(guó)（1990-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)資源與環(huán)境。

何文壽，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究工作，E-mail:hews818@163.com。