不同施氮量對馬鈴薯氮素吸收、積累及利用的影響

李 利

（大同大學農學與生命科學學院，山西大同037009）

馬鈴薯在世界上是繼小麥、水稻、玉米之后的第4大糧食作物，產量高，用途廣泛。在馬鈴薯生產中，氮肥是主要的產量限制因子之一，20世紀70—90年代，化肥的大量使用明顯提高了馬鈴薯單產，而90年代之后，隨著施肥量的增多，馬鈴薯的產量卻并非一直增加[1-6]。這是因為施肥量雖然增加了，但是肥料的利用效率并沒有達到預期的效果，而且過量施肥不僅造成氮肥的浪費，還污染環境[7]。因此，研究馬鈴薯對肥料的利用效率尤其是對氮肥的利用效率成為當前的首要任務。

氮肥利用率一般隨施氮量的增加而降低，雖然可以通過少施氮肥來提高氮肥的利用率，但是這樣并不能獲得最佳的經濟利益。因此，只能通過保持較高產量水平下的合理施肥來提高氮肥利用率[8]。

提高氮素肥料的利用效率，一方面要考慮氮肥的揮發和淋洗，減少氮素的損失[9]；另一方面也要考慮不同作物的生長情況，確定適宜的施氮量和施肥時期，使作物的生長發育和對氮肥的需求與氮素的供應互相匹配[10]，并結合不同的土壤、水分等生態環境特點進行施肥[11]，此外，研發新型肥料也是提高氮肥利用效率的一個有效措施[12]。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料為脫毒克新1號，由內蒙古正豐馬鈴薯種業有限公司提供。

1.2 試驗地條件

試驗在內蒙古農業大學職業技術學院教學農場進行，供試土壤為壤土，耕作層0～20 cm，土壤有機質含量9.8 g/kg，全氮含量1.21 g/kg，硝態氮含量40.66 mg/kg，速效磷含量16.1 mg/kg，速效鉀含量92 mg/kg。

1.3 試驗設計

試驗設 6 個處理：N0，N1，N2，N3，N4，N5，分別施純氮 0，75，150，225，300，375 kg/hm2，氮肥品種為尿素（N含量為46%）。每個處理小區面積50 m2（10 m×5 m），3次重復，18個小區，隨機區組排列。同時每小區按過磷酸鈣（P2O5含量為12%）750 kg/hm2，硫酸鉀（K2O含量為 50%）450 kg/hm2進行施肥。磷、鉀肥全部作基肥在播前施入，氮肥分為基肥與追肥，追肥在馬鈴薯塊莖形成期澆水時開溝施入，基追比為3∶2，試驗地管理同大田。

1.4 測定內容及方法

1.4.1 生物量 全生育期于8月15日（苗期）、9月5日（塊莖形成期）、10月1日（塊莖膨大期）、10月16日（淀粉積累期）、10月31日（成熟收獲期）共取樣5次。每小區取均勻一致的樣株3株，帶回實驗室內洗凈晾干，分別稱量葉片、地上莖、地下莖、根、塊莖等鮮質量，然后在105℃殺青30 min，再于70℃下烘至恒質量，然后稱其干質量。

1.4.2 全氮含量 樣品先用濃硫酸-過氧化氫消煮法消煮，然后再用半微量凱氏定氮儀蒸餾，最后用標準硫酸溶液滴定。

1.4.3 氮肥利用率 植株氮素積累量＝葉片含氮量×葉片干質量+地上莖含氮量×地上莖干質量+地下莖含氮量×地下莖干質量+塊莖含氮量×塊莖干質量+根含氮量×根干質量；氮肥回收率（RE）＝（施氮區植株氮素積累量-不施氮區植株氮素積累量）/施氮量×100%；氮素收獲指數（HI）＝成熟期植株塊莖中氮素積累量/植株氮素積累量；氮素塊莖生產效率＝塊莖產量/植株氮積累量；氮肥生理利用率（PE）＝（施氮區產量-不施氮區產量）/（施氮區植株的氮素積累量-不施氮區植株的氮素積累量）；氮肥農學利用率（AE）＝（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量；氮肥偏生產力（PFP）＝施氮區產量/施氮量；氮素吸收速率＝植株氮素累積量/天數。

1.5 數據分析

數據采用Excel 2003，SPSS20.0進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量對馬鈴薯植株氮素積累的影響

從圖1可以看出，馬鈴薯植株內氮素的積累量隨生育時期的推移逐漸增加，在淀粉積累期達到最大，之后又有降低的趨勢。從出苗后15 d（苗期）到35 d（塊莖形成期）處于緩慢增長期，從出苗后35 d（塊莖形成期）到60 d（塊莖膨大期），植株氮素積累增長的幅度最大，到80 d（淀粉積累期）達到峰值，最高可達4.25 g/株，此后由于地上部分葉片的枯萎和脫落，氮素出現轉移和損失，使氮素的積累量下降。隨著施氮量的增加，植株氮素的積累量也在增加，出苗后15 d（苗期），各施氮處理的氮素積累量沒有顯著差異，這可能是由于植株苗期生長所需的營養主要由種薯提供。從出苗后80 d（淀粉積累期）和出苗后100 d（成熟期）可以看出，施氮量達到225 kg/hm2時，植株的氮素積累量達到最大值，當施氮量超過225 kg/hm2時，植株的氮素積累量差異不明顯。

2.2 不同施氮水平對氮素收獲指數的影響

從表1可以看出，各施用氮肥處理的馬鈴薯氮素收獲指數都大于N0；在低氮處理時，氮素收獲指數隨著施氮量的增加而增加，N3處理（施氮量為225 kg/hm2）達到最大，為0.81；當施氮量超過225 kg/hm2時，氮素收獲指數又隨著施氮量的增加而呈減少的趨勢。可見，施氮量過高時會造成植株對氮素的奢侈吸收，不利于氮素向塊莖中運輸。

表1 不同施氮量對馬鈴薯氮素收獲指數的影響

2.3 不同施氮量對馬鈴薯氮素吸收速率的影響

通過對不同施氮水平下馬鈴薯植株氮素吸收速率的影響進行研究結果（圖2）發現，隨著生育期的變化，馬鈴薯氮素吸收速率呈先增加后降低的趨勢。在出苗后15 d（苗期），各施氮處理的氮素吸收速率無顯著差異。從出苗后15～35 d（苗期到塊莖形成期），各施用氮肥處理的氮素吸收速率都顯著高于N0處理，且隨著施氮量的增加而增加。在出苗后35～55 d（塊莖膨大期），各處理的氮素吸收速率達到最大。在出苗后55～80 d（淀粉積累期）和出苗后80～100 d（成熟收獲期），隨著施氮量的增加,氮素吸收速率增加，但達到N3處理的劑量后氮素吸收速率有降低的趨勢。

2.4 不同施氮量對氮素塊莖生產效率的影響

從不同施氮水平對氮素塊莖生產效率的影響結果（表2）可知，馬鈴薯的氮素塊莖生產效率隨著施氮量的增加而降低，也就是說隨著施氮量的增加，生產1 000 kg塊莖氮素需求量也增加。結合產量因素，獲得最佳產量時生產1 000 kg塊莖氮素需求量為5.40 kg，此時馬鈴薯的氮素塊莖生產效率為185.3。

表2 不同施氮量對馬鈴薯氮素塊莖生產效率的影響

2.5 不同施氮量對馬鈴薯氮肥利用率的影響

氮肥回收率也就是氮肥當季利用率，能充分反映馬鈴薯對氮素的吸收利用狀況，可以將其作為判斷植株氮素利用率高低的指標；而氮肥的生理利用率則反映了作物將所吸收的氮素轉化為馬鈴薯塊莖的效率。通過研究不同施氮量對馬鈴薯氮肥利用率的影響，結果（表3）發現，氮肥的回收率隨著施氮量的增加呈下降的趨勢；氮肥的農學利用率在N3處理達到最大值；氮肥的偏生產力隨著施氮量的增加而呈降低的趨勢；氮肥的生理利用率在N3處理達最大，不同處理間的氮肥吸收利用率、氮肥農學利用率、氮肥生理利用率和氮肥偏生產力差異非常顯著。

表3 不同施氮量對馬鈴薯氮肥利用率的影響

3 結論與討論

馬鈴薯植株內氮素的積累量隨生育時期的推移逐漸增加，在淀粉積累期達到最大，之后又有降低的趨勢。氮素吸收速率隨生育期變化，呈現先增加后降低的趨勢，在出苗后35～55 d（塊莖膨大期），氮素吸收速率達到最大，之后呈降低的趨勢。隨著施氮量的增加，塊莖生產效率、氮肥的吸收利用率和氮肥偏生產力呈現下降趨勢，而氮素收獲指數隨施氮量增加呈現先增加后降低的趨勢。氮肥的農學利用率和氮肥生理利用率均為施氮量225 kg/hm2處理最高。因此，馬鈴薯的高產不能簡單通過增施氮肥而實現，只有在一定條件下合理施用才能達到高產高效的效果。

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