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土壤氮钾配施对鲜食型甘薯产量的影响范文

时间:2022-01-23 10:48:03

土壤氮钾配施对鲜食型甘薯产量的影响

《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

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