施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜干物質(zhì)和鉀積累的影響

冀金鳳，王 寧，邵紅英，何淑平，王 鵬

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),黑龍江 大慶 163319)

甜菜是我國(guó)重要的糖料作物兼經(jīng)濟(jì)作物之一，在我國(guó)東北、西北、華北地區(qū)有廣泛的栽培[1]。近些年來(lái)，由于栽培技術(shù)的停滯不前，黑龍江省甜菜的栽培面積出現(xiàn)了下滑，因此，研究黑龍江省甜菜灌水和施氮技術(shù)，提高甜菜栽培的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的實(shí)踐意義[2]。人工補(bǔ)灌是促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量提高的有效栽培措施之一，適當(dāng)?shù)墓嗨靠梢蕴岣咦魑锔晌镔|(zhì)積累量，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量提高80%以上[3]；高恩基[4]研究認(rèn)為，補(bǔ)灌提高了馬鈴薯干物質(zhì)積累量，有利于干物質(zhì)向根系中分配，進(jìn)而顯著提高了馬鈴薯產(chǎn)量；姬景紅[5]研究認(rèn)為，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比玉米干物質(zhì)積累量提高了52.80%，與滴灌相比提高了22.80%；高春華[6]研究認(rèn)為，人工補(bǔ)灌提高了小麥干物質(zhì)積累量，并且在成熟期有利于干物質(zhì)向籽粒的分配，提高小麥的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；邢英英[7]研究認(rèn)為，番茄鉀積累量與人工補(bǔ)灌水量成正相關(guān)關(guān)系，但是灌水量增加后，番茄鉀肥利用率表現(xiàn)出降低的變化；孫永健[8]研究認(rèn)為，水氮互作可以顯著促進(jìn)各生育期鉀營(yíng)養(yǎng)的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，灌水量與玉米鉀積累量表現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系，同時(shí)，水氮互作提高了水稻產(chǎn)量；王海東[9]研究認(rèn)為，棉花干物質(zhì)積累量和鉀肥吸收量表現(xiàn)為隨著灌水量的增加而升高的變化，適宜的灌水量可以顯著提高鉀肥農(nóng)學(xué)效率。從前人的相關(guān)研究結(jié)果來(lái)看，關(guān)于補(bǔ)灌和施氮肥對(duì)甜菜干物質(zhì)積累和鉀積累影響的相關(guān)報(bào)道較少。筆者以此為契機(jī)，通過(guò)分析補(bǔ)灌和施氮對(duì)黑龍江省甜菜生長(zhǎng)和鉀積累的影響規(guī)律，以期為生產(chǎn)中科學(xué)合理的進(jìn)行水肥管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)2016-2017年于大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行，地理位置為北緯46°37′、東經(jīng)125°11′。田間試驗(yàn)土壤類(lèi)型為草甸黑鈣土，前茬為休閑地。試驗(yàn)地年平均氣溫4.2℃，無(wú)霜期 143 d，年平均降水量427.50 mm，年蒸發(fā)量1 635.00 mm，年總?cè)照? 726 h。土壤基礎(chǔ)肥力：有機(jī)質(zhì)28.6 g·kg-1，堿解氮49.67 mg·kg-1，速效磷30.55 mg·kg-1，速效鉀179.00 mg·kg-1，pH 值為8.67。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，其中T1為雨養(yǎng)不施氮處理，氮施用量為0 g·株-1；T2為雨養(yǎng)施氮處理，氮施用量為1.56 g·株-1；T3為補(bǔ)灌不施氮處理，氮施用量為0 g·株-1；T4為補(bǔ)灌施氮處理，氮肥施用量為1.56 g·株-1。所有處理P2O5用量為1.36 g·株-1，K2O用量為1.56 g·株-1，試驗(yàn)所選用氮肥為尿素，含氮量為46%，磷肥為重過(guò)磷酸鈣，P2O5含量為50%，鉀肥為硫酸鉀，K2O含量為50%。小區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為2.6 m×8 m=20.8 m2，4行區(qū)，株距0.2 m，行距0.65 m，76 950株·hm-2，3次重復(fù)。T3、T4處理依田間持水量的70%進(jìn)行坐水并于葉叢快速生長(zhǎng)期(六葉期)進(jìn)行補(bǔ)灌。

1.3 試驗(yàn)測(cè)定項(xiàng)目

分別于甜菜幼苗期、葉叢快速增長(zhǎng)期、塊根糖分增長(zhǎng)期、糖分積累期、收獲期到田間取樣，然后分別按照地上部和地下部烘干稱(chēng)重，取3株平均值作為最后結(jié)果。將烘干后的植株樣品粉碎，采用濃硫酸-過(guò)氧化氫消煮，火焰光度計(jì)法測(cè)定植株含鉀量[10]，取平均值作為最后結(jié)果。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理以及圖表制作均使用Excel2010版軟件，方差分析使用DPS7.05版軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜根系干物質(zhì)積累的影響

由表1可知，甜菜根系干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為隨著生育期延后一直增加的變化趨勢(shì)，在收獲期達(dá)到最高值，不同處理之間存在差異。2016年，施氮與不施氮相比，幼苗期至糖分增長(zhǎng)期T2分別比T1降低了14.33%、17.67%和25.11%，糖分積累其至收獲期T2分別比T1提高了76.97%和24.45%，差異顯著；葉叢快速增長(zhǎng)期至收獲期T4分別比T3提高了12.75%、63.39%、33.97%和53.34%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，除糖分積累期外，T3分別低于T1處理53.75%、21.92%、62.54%和19.16%，除葉叢快速增長(zhǎng)期之外，T4分別比T2降低了50.00%、18.28%、7.18%和0.39%。2017年，塊根糖分增長(zhǎng)期至收獲期T2分別比T1提高了35.00%、89.99%和47.96%，葉叢快速增長(zhǎng)期至收獲期，T4分別比T3提高了9.68%、100.00%、82.31%和62.93%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，幼苗期、塊根糖分增長(zhǎng)期、收獲期T3分別比T1降低了54.14%、58.85%和14.21%，T4分別比T2降低了71.87%、39.03%和5.52%。綜合分析兩個(gè)年份試驗(yàn)結(jié)果，無(wú)論雨養(yǎng)還是補(bǔ)灌條件下，施用氮肥均可以提高甜菜根系干物質(zhì)積累量；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，無(wú)論是否施用氮肥，收獲期均會(huì)顯著降低甜菜根系干物質(zhì)積累量。

表1 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜根系干物質(zhì)積累的影響 (kg·hm-2)

2.2 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜葉片干物質(zhì)積累的影響

由表2可知，甜菜葉片干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為隨著生育期延后一直增加的變化，收獲期達(dá)到最高值，不同處理之間存在顯著差異。2016年，施氮與不施氮相比，幼苗期和葉叢快速增長(zhǎng)期T2分別低于T1處理16.90%和14.25%，糖分增長(zhǎng)期至收獲期T2分別高于T1處理12.13%、41.07%和22.89%；幼苗期至糖分積累期T4分別比T3降低了5.24%、7.22%、26.56%和33.47%，收獲期T4比T3提高了6.50%，無(wú)顯著差異；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，幼苗期至糖分增長(zhǎng)期，T3葉片干物質(zhì)積累量分別比T1降低了55.84%、53.75%和21.07%，糖分積累期和收獲期T3分別比T1升高了11.50%和2.06%，整個(gè)生育期T4分別比T2降低了49.65%、49.96%、48.30%、47.42%和11.55%。2017年，幼苗期、糖分增長(zhǎng)期、收獲期T2分別比T1提高了72.34%、24.49%和29.69%，葉叢快速增長(zhǎng)期、糖分增長(zhǎng)期、收獲期T4分別比T3提高了23.72%、18.94%和6.35%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，T3在整個(gè)生育期分別低于T1處理50.73%、44.31%、34.72%、38.58%和24.01%，T4分別低于T2處理82.13%、19.67%、37.63%、26.57%和37.69%。綜合兩年的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，施氮與不施氮處理相比可以提高甜菜收獲期葉片干物質(zhì)積累量，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，整個(gè)生育期均會(huì)降低葉片干物質(zhì)積累量。

2.3 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜根系鉀積累的影響

由表3可知，甜菜根系鉀積累量表現(xiàn)為隨著生育期延后一直增加的變化趨勢(shì)，收獲期各處理均達(dá)到最高值，但是不同處理之間存在差異。2016年，施氮與不施氮相比，葉叢快速增長(zhǎng)期、糖分積累期和收獲期T2分別高于T1處理8.16%、115.18%和65.38%，葉叢快速增長(zhǎng)期至收獲期，T4分別高于T3處理51.01%、75.65%、34.73%和150.06%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，葉叢快速增長(zhǎng)期和糖分積累期T3分別高于T1處理12.34%和102.68%，其他3個(gè)生育期T3分別低于T1處理51.16%、59.28%和34.50%；葉叢快速增長(zhǎng)期至糖分積累期T4分別高于T2處理56.82%、14.57%和26.90%，幼苗期和收獲期T4分別低于T2處理48.79%和0.97%。2017年，施氮與不施氮相比，葉叢快速增長(zhǎng)期至收獲期T2分別比T1提高了0.09%、28.04%、115.57%和33.24%，T4分別高于T3處理27.48%、37.50%、73.16%和125.05%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，葉叢快速增長(zhǎng)期和糖分積累期T3分別比T1提高了12.78%和39.38%，其余生育期T3分別比T1降低了49.38%、27.83%和30.73%；葉叢快速增長(zhǎng)期、糖分積累期、收獲期T4分別比T2提高了43.64%、19.99%和17.00%。綜合兩年的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，施氮與不施氮相比顯著提高了收獲期甜菜根系鉀積累量，補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，不施氮條件下會(huì)降低根鉀積累量。

表2 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜葉片干物質(zhì)積累的影響 (kg·hm-2)

表3 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜根系鉀積累的影響 (kg·hm-2)

2.4 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜葉片鉀積累的影響

由表4可知，甜菜葉片內(nèi)鉀積累量表現(xiàn)為隨著生育期延后一直增加的變化，收獲期達(dá)到最高值，不同處理之間存在顯著差異。2016年，施氮與不施氮相比，葉叢快速增長(zhǎng)期至收獲期T2分別比T1提高了4.01%、13.20%、23.02%和62.80%，葉叢快速增長(zhǎng)期、糖分增長(zhǎng)期、收獲期T4分別高于T3處理19.38%、2.61%和24.08%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，幼苗期至糖分增長(zhǎng)期T3分別低于T1處理51.16%、54.32%和2.76%，T4分別低于T2處理48.80%、47.57%和11.86%；糖分積累期和收獲期T3分別高于T1處理68.97%和54.92%，T4分別高于T2處理11.92%和18.09%。2017年，施氮與不施氮相比，幼苗期、糖分積累期、收獲期T2分別比T1提高了115.62%、14.43%和61.04%，葉叢快速增長(zhǎng)期、糖分增長(zhǎng)期、收獲期T4分別比T3提高了32.26%、21.66%和14.05%；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，幼苗期至糖分增長(zhǎng)期T3分別低于T1處理10.14%、46.62%和37.64%，糖分積累期和收獲期T3分別高于T1處理23.38%和11.43%；糖分增長(zhǎng)期T4高于T2處理8.46%，其余生育期T4分別低于T2處理82.80%、17.70%、38.88%和21.07%。綜合兩年的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，施用氮肥可以顯著提高甜菜收獲期葉片內(nèi)鉀積累量；無(wú)論是否使用氮肥，補(bǔ)灌會(huì)降低甜菜生育前期的鉀積累量；不施氮條件下，補(bǔ)灌可以促進(jìn)收獲期甜菜葉片內(nèi)鉀積累量。

表4 施氮與補(bǔ)灌對(duì)甜菜葉片鉀積累的影響 (kg·hm-2)

3 討論

植物干物質(zhì)積累量高低與其生長(zhǎng)狀況有直接的關(guān)系，在水肥適宜的條件下，作物干物質(zhì)積累量會(huì)顯著升高，而不利的外界環(huán)境條件會(huì)使作物干物質(zhì)積累量降低[11-12]。從本試驗(yàn)的研究結(jié)果來(lái)看，補(bǔ)灌條件下，施用氮肥后幼苗期根系和葉片的干物質(zhì)積累量均低于不施氮處理，分析原因認(rèn)為這可能與人工補(bǔ)灌導(dǎo)致土壤水分高于甜菜生長(zhǎng)的最適宜土壤含水量，從而抑制了幼苗的生長(zhǎng)，最后導(dǎo)致干物質(zhì)積累量降低；雨養(yǎng)條件下，葉叢快速增長(zhǎng)期施用氮肥處理的根系和葉片的干物質(zhì)積累量均低于不施用氮肥處理，兩個(gè)年份均表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，這可能與該生育期之前因?yàn)榻邓蛔?，施用氮肥肥效不能充分發(fā)揮進(jìn)而影響了甜菜生長(zhǎng)有關(guān)。在收獲期，施氮處理的根系、葉片干物質(zhì)積累量均高于不施氮處理，這與前人的研究結(jié)果相似[13-14]，說(shuō)明使用氮肥對(duì)促進(jìn)植物生長(zhǎng)具有顯著作用。補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，無(wú)論是否使用氮肥，兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)攴菅a(bǔ)灌均使甜菜糖分增長(zhǎng)期之前的根系和葉片干物質(zhì)積累量降低，這與吳婕[15]、孫章浩[16]的研究結(jié)果存在差異，分析原因認(rèn)為，這可能與灌水時(shí)間不恰當(dāng)有關(guān)，也可能與增加水分供給導(dǎo)致土壤含水量過(guò)高，不利于甜菜前期生長(zhǎng)有關(guān)。從鉀積累量變化上來(lái)看，在苗期施用氮肥降低了甜菜根系和葉片的鉀積累量，這可能與甜菜苗期以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)的吸收量高于鉀營(yíng)養(yǎng)，而成熟期施用氮肥處理的鉀積累量顯著升高，這可能與施用氮肥提高了甜菜干物質(zhì)積累量，從而有利于鉀積累量的顯著升高[17]。

4 結(jié)論

(1)雨養(yǎng)和補(bǔ)灌條件下，施氮均可以提高甜菜根系和葉片干物質(zhì)積累量；無(wú)論是否施用氮肥，補(bǔ)灌均會(huì)降低根系干物質(zhì)積累量；不施氮條件下，補(bǔ)灌對(duì)甜菜葉片干物質(zhì)積累不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，施氮條件下，補(bǔ)灌會(huì)降低甜菜葉片干物質(zhì)積累量。

(2)施用氮肥會(huì)降低甜菜苗期根系鉀積累量，提高收獲期根系鉀積累量；補(bǔ)灌與雨養(yǎng)相比，不施氮條件下補(bǔ)灌會(huì)降低甜菜根系鉀積累量。

(3)施氮可以顯著提高甜菜葉片鉀積累量，在施氮和不施氮條件下，補(bǔ)灌可以提高甜菜葉片內(nèi)鉀積累量。

(4)補(bǔ)灌與施氮結(jié)合對(duì)促進(jìn)甜菜生長(zhǎng)發(fā)育及鉀積累效果優(yōu)于雨養(yǎng)不施氮處理。