土壤氮钾配施对鲜食型甘薯产量的影响

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《华北农学报》2016年第5期

摘要:

为了探明高肥力土壤氮钾配施对烟薯25产量和品质的影响，采用二因素三水平完全随机区组试验设计，分别设3个N处理(0，45，90kg/hm2)和3个K2O处理(0，75，150kg/hm2)，共计9个氮钾组合处理，分别于收获期调查甘薯地上部性状，测定块根干鲜质量、Vc、淀粉、蛋白质、蔗糖、葡萄糖、果糖、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量。结果表明:高肥力土壤上施用氮肥可增加甘薯蔓长、茎叶鲜质量、T/R值，并提高甘薯块根内蛋白质、葡萄糖和蔗糖的含量，高肥力土壤上施用氮肥情况下，块根干鲜质量、淀粉和果糖含量有所降低。施用钾肥能显著提高块根干鲜质量、薯干率及淀粉和葡萄糖的含量;促进了甘薯对Mg的吸收，降低了甘薯对Ca的吸收。在氮钾互作条件下，甘薯分枝数、结薯数及Vc、蛋白质、蔗糖、葡萄糖、果糖含量与不施肥处理相比均有所提高;鲜薯产量与氮肥、钾肥的施用存在交互作用，即在不施N、施K2O150kg/hm2时，甘薯产量达到最高，较不施肥处理增产10825．5kg/hm2，增幅为29．2%。同时在施N90kg/hm2、不施K2O时，甘薯产量最低，较不施肥处理减产1435．5kg/hm2，降幅为3．9%。因此，在高肥力土壤，应不施或少施氮肥并配施适量钾肥以期获得鲜食型甘薯的高产优质。

关键词:

鲜食型甘薯;高肥力;氮钾配施;产量;品质

甘薯是我国的四大粮食作物之一，其营养平衡、价值全面，并富含多种有益于人体健康的各种有效成分，如淀粉、蛋白质、可溶性糖、维生素以及铁、锌等微量元素［1－2］。甘薯块根的产量和品质主要受品种固有的遗传性质影响，还受到栽培措施和自然环境的影响。氮、钾作为大量营养元素，二者营养平衡及交互作用，对作物营养诊断和合理施肥，提高肥料利用率，增加作物产量，改善作物品质具有重要的意义。国内外有关氮、钾肥单独施用及氮、磷配施对甘薯产量和品质影响的研究已广泛报道［3－8］，但氮钾互作在甘薯上的研究较少［9－10］，且研究多在中低肥力土壤上进行，而在高肥力土壤上的研究还未见报道。因此，本试验以烟薯25为试验材料，研究了氮钾配施对烟薯25产量及品质的影响，以期为高肥力土壤中鲜食型甘薯优质高产的种植提供理论依据。

1材料和方法

1．1试验地自然条件

田间试验于2015年5－10月在青岛农业大学现代农业科技示范园进行。该地属于暖温带季风气候，降水集中，雨热同季，年平均气温11～14℃。土壤类型为砂姜黑土，0～20cm土层有机质含量为19．9g/kg，碱解氮77．9mg/kg，速效磷(P2O5)48．9mg/kg，速效钾(K2O)164．7mg/kg，pH值(水土比5)5．4。

1．2供试材料

供试甘薯选用烟薯25，为烟台农科院培育的鲜食型甘薯品种;供试肥料分别为尿素(含氮量≥46.2%)、磷酸(含P2O5量≥61．5%)和硫酸钾(含K2O量≥50%)。

1．3试验设计

采用二因素裂区设计，氮处理为主区，设0，45，90kg/hm2N3个施氮水平;钾处理为副区，设0，75，150kg/hm2K2O这3个施钾水平;施P2O560kg/hm2，共9个处理，每个处理重复3次。采用机械起垄覆膜铺管船型扦插单垄双行栽培模式，株距0．36m，行距0．15m，垄距1．1m，小区面积145．2m2(6．6m×22．0m)。滴灌带(一次性边缝式滴灌带，滴头间距30cm)铺设于2行之间，肥料分别在移栽后40，80，100d共分3次采用滴灌(文丘里施肥器)施入。施入比例见表1。试验于2015年5月20日定植，定植密度54540株/hm2，试验期间注意防病、除草，其他田间管理措施按当地常规进行。

1．4测定项目和方法

在收获期进行甘薯性状和产量构成各因子的测定并计产。各处理随机选取地上部1kg左右，洗净晾干后称鲜质量并切碎作为样品;鲜薯选取大小适中的薯块1kg左右，洗净晾干并切碎，然后用四分法取200g左右称重作为样品，样品置于烘箱内105℃杀青30min后，60℃烘干称重［3］。采用不锈钢植物粉碎机进行粉碎，用于Ca、Mg、Fe、Zn、Mn、Cu等中微量元素分析;另一部分用于品质指标测定［11］。维生素C采用2，6-二氯靛酚法［11］;蛋白质采用考马斯亮蓝法［12］;淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖采用蒽酮比色法［12］;Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等中微量元素采用原子吸收分光光度法［11］。试验数据采用Excel和SPSS19．0软件进行统计分析。

2结果与分析

2．1氮钾配施对甘薯植株生长性状的影响

由表2看出，氮肥对甘薯单株最长蔓长、茎叶鲜质量和T/R值(甘薯茎叶鲜质量与地下部鲜质量的比值)影响达到显著或极显著水平，钾肥对最长蔓长的影响达到极显著水平，氮钾肥互作对甘薯分枝数、最长蔓长的影响达极显著水平。在3个氮肥处理下，相同施氮量条件下T/R值随着施钾量的增多而降低。在3个钾肥处理下，分枝数和最长蔓长随着施氮量的增多而增加。施N90kg/hm2、K2O150kg/hm2的处理下，分枝数最高，较不施肥处理增加了23．8%;施N90kg/hm2、不施K2O的处理下，最长蔓长最高，较不施肥处理增加了63．6cm，增幅为25．1%;施N45kg/hm2、K2O150kg/hm2的处理下，茎叶鲜质量和茎叶干质量最高，较不施肥处理分别增加8679．0，909．0kg/hm2，增幅分别为22．0%和18.4%;不施肥处理的茎叶干率最高，但较其他处理差异不显著。

2．2氮钾配施对甘薯产量及构成因素的影响

由表3可以看出，氮肥对甘薯块根鲜质量、薯干率、块根干质量的影响均达到极显著性水平，钾肥对甘薯块根鲜质量、块根干质量和薯干率的影响达到显著或极显著水平，氮钾肥互作对结薯数、块根鲜质量、薯干率和块根干质量的影响达到显著或极显著水平。块根鲜质量在不施N和施N90kg/hm2水平下，均随施钾量的增多而增加;而结薯数的变化趋势则不明显。不施N、施K2O150kg/hm2处理下，结薯数和块根鲜质量达到最高;分别较不施肥处理增加13．1%，29．2%;不施N、施K2O75kg/hm2的处理下，块根干质量最高，较最低的增加34．2%。表3还表明，不施N和施K2O150kg/hm2时对提高块根产量的效应最大，产量为47877．0kg/hm2与不施肥处理相比，块根鲜质量增产10825．5kg/hm2，增幅达到29．2%。同时在施N90kg/hm2、不施K2O时，甘薯产量最低，较不施肥处理减产1435．5kg/hm2，降幅为3．9%。

2．3氮钾配施对甘薯块根营养成分影响

由表4可以看出，氮肥和钾肥对甘薯块根蛋白质、淀粉、葡萄糖和果糖含量的影响最大，氮钾肥互作对甘薯Vc(以鲜质量计)、蛋白质(以干质量计)、蔗糖(以干质量计)、葡萄糖(以干质量计)和果糖(以干质量计)的影响均达极显著水平。单施N可使块根中Vc含量随着施肥量的增加而减少，最大降幅为15%，而增施钾肥可以抑制Vc含量的降低，并提高其含量。蛋白质含量在不施N时随施K2O的增加而降低，而在施入N后，蛋白质含量随着施K2O的增多而增加，最大增幅为70．1%。在3个氮水平下，施用钾肥可以提高块根中淀粉的含量，最大增加量为5．1%，增幅为1．9%～9．0%。同时在3个钾水平下，施用氮肥也可以提高块根中淀粉的含量;在3个氮水平下，蔗糖和葡萄糖的含量均随施钾量的增多而增加，单施K2O150kg/hm2时均达到最大，较单施N90kg/hm2处理分别增加74．1%，182.9%。在3个钾水平下，果糖含量随着施氮肥的增多而减少，且在施N45kg/hm2水平时，果糖含量随着施钾量的增多而减少。

2．4氮钾配施对甘薯块根中微量元素的影响

由表5可以看出，氮肥对甘薯块根Ca、Mn和Cu的影响有显著或极显著差异，钾肥对甘薯块根Ca、Mg、Mn和Zn的影响达到显著或极显著水平;氮钾互作对甘薯块根中Mn和Cu的含量影响达到了显著或极显著水平。施肥对甘薯块根Fe含量影响较小。在3个氮水平下，Ca含量随着钾肥的增多而减少，最大降幅为63．8%;Mg含量则相反，随着施钾的增多而增加，最大增幅为7．4%。在施N0～45kg/hm2，Mn含量随着施氮量的增加而减少，最大可降低最高量的66.8%;Zn含量在施N0～45kg/hm2，随着施钾量的增多而增加，增幅为11．3%～53．2%;而在施K2O90kg/hm2水平下，随着施钾量的增多而呈现先降低后升高的趋势。

3讨论

3．1氮钾配施对甘薯植株生长性状的影响

施用氮肥能够增加单株分枝数［13］，这与本试验3个钾肥处理下，分枝数和最长蔓长随着施氮量的增多而增加的结果一致。但在施用钾肥的基础上，施氮量过高会使干物质在茎叶中分配多，在块根中分配少［9］。在高氮水平下适量施钾会降低块根膨大后期的地上部干质量，促进干物质向块根中的分配，增加收获指数［10］，刘倩［14］研究表明，施钾可降低甘薯T/R比值，这与本试验在3个氮肥处理下，T/R值随着施钾肥的增多而降低的结果相符。同时，在本试验条件下氮肥对甘薯单株最长蔓长、茎叶鲜质量影响达到显著水平，这与后猛等［9］的研究结果一致。因此，在本试验条件下，增施氮肥会增加甘薯最长蔓长和茎叶鲜质量，提高T/R比值，增加地上部干物质积累，但是阻碍了地上部干物质向地下部的运输;增施钾肥能够降低甘薯的最长蔓长，一定程度上抑制了因施用氮肥而造成的甘薯徒长。

3．2氮钾配施对甘薯产量的影响

施氮会显著降低单株薯重，从而降低甘薯产量［15－16］。适量施氮会增加单株薯块数，增加产量［3］，在收获期，单株薯重随着施氮量的增加而显著增加，而单株结薯数和块根产量随着施氮量的增加而显著降低［10］。但在高肥力条件下，施氮易引起地上部徒长，使干物质分配在地上部多，分配在块根少［17］，这与本试验研究结果一致。刘倩［14］研究表明，施钾可提高甘薯的薯块重，增加结薯数，施钾对甘薯的增产效果主要来自单薯重的增加，并且在食用型甘薯品种上高钾处理的增产幅度高于低钾处理。也有研究表明，施用钾肥能够显著增加甘薯产量，但过高的钾肥用量会降低增产效果［18］。在本试验条件下，不施N，鲜薯产量随施K2O的增加而增加，即在高肥力土壤上继续施用钾肥依然有增产空间。在对作物的产量上，氮钾配施具有正交互作用。适量的氮钾配施可提高马铃薯平均单窝重、大薯块单窝重和产量［19］。本试验将肥料分3次滴灌施入，提高了作物根区的养分浓度。在不施N、施K2O150kg/hm2时，甘薯产量达到最大，这与江燕［10］的研究结果相符。这是因为江燕试验地的基础肥力与本试验地基础相差不大，土壤中速效氮和速效钾含量均在70mg/kg以上。但是也有研究表明在施用氮肥75kg/hm2、钾肥300kg/hm2时，食用型甘薯块根产量最大［8］。这可能是因为其试验地有机质含量较高，土壤对肥料的缓冲能力较大，故继续施用一定量的氮肥仍然有增产效果，并且施用较高量的钾肥，一定程度上抑制甘薯的徒长，协调了库-源关系。在甘薯生产中，增施钾肥是提高甘薯产量的有效手段之一［18，20］。因此，在本试验条件下，不施N、施K2O150kg/hm2可使甘薯获得高产，产量为47877．0kg/hm2，即在高肥力土壤上继续增施钾肥仍有一定的增产效果。

3．3氮钾配施对甘薯块根营养成分的影响

普遍认为，适量施用氮肥能够显著提高甘薯块根中的Vc含量，但是过量施用氮肥却会降低其含量。这与本试验结果基本相符，但在本试验条件下，Vc含量受到氮钾的正交互效应的影响，降低并不显著，原因有待进一步研究。刘倩［14］研究认为增施钾肥能够提高济黑1号和烟薯25号块根中的可溶性糖含量，降低薯块中可溶性蛋白含量，降低薯块中淀粉的含量。唐忠厚等［20］研究发现，施N有利于碳氮代谢，氮肥处理与空白相比，明显提高了蛋白质含量。这与本试验施钾75～150kg/hm2水平时相符，但与单施氮肥各处理结果相反，而在高肥力条件下，施氮减少块根中的淀粉含量［21］，这与本试验结果基本一致。葡萄糖的含量随施钾量的增多而增加，单施K2O150kg/hm2时含量达到最大值，这与柳洪鹃［7］的观点相符，而与后猛等［19］研究存在出入。综合评价施用氮肥能够降低淀粉、葡萄糖和果糖含量，但有助于提高蛋白质含量;增施钾肥有利于鲜食型甘薯糖类物质的积累;氮钾配施能够提高甘薯块根中Vc和蔗糖含量，但内在的影响机制需进一步探索。因此，在高肥力条件下，不施N、施K2O150kg/hm2可获得较高的糖类物质和淀粉含量。但是要获得高含量的Vc和蛋白质，则需配施一定量的氮肥。Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn等中微量元素是生命活动所必需的，参与多种代谢过程［22］，中微量元素含量的多寡是作物品质的重要指标，然而施用氮钾肥对中微量元素的研究多在黄瓜［23］、油菜［24］、辣椒［25］、结球甘蓝［26］等蔬菜作物，而对甘薯块根中微量元素含量的研究相对较少，尤其是对鲜食型甘薯品种。本试验表明，增施钾肥可促进甘薯对Mg和Zn的吸收;降低了甘薯对Ca的吸收;氮钾配施对甘薯Fe的吸收影响不大。因此，在高肥力条件下，不施N、施K2O150kg/hm2可以使甘薯获得较高含量的中微量元素，但是会降低Ca含量，实践中应按甘薯的品质需求进行有选择的施用氮肥。

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作者:王萌 房增国 梁斌 曾路生 李俊良 单位:青岛农业大学资源与环境学院