寧夏馬鈴薯氮、 磷、 鉀養分的吸收累積特征

何文壽， 馬 琨， 代曉華， 何進智， 馬仁彪

(1 寧夏大學農學院，寧夏銀川 750021；2 寧夏回族自治區西吉縣新營鄉政府，寧夏西吉縣 756201；3 寧夏回族自治區西吉縣農業技術推廣服務中心，寧夏西吉縣 756200)

馬鈴薯是我國四大糧食作物之一，僅次于水稻、 小麥、 玉米[1]。據聯合國糧農組織統計資料(FAOSTAT)，我國是世界馬鈴薯生產第一大國，2012年種植面積占世界總種植面積的28%，總產量占世界的24%，但我國還不是馬鈴薯生產第一強國，單產只有世界平均水平的83%[2]。寧夏地區是我國北方馬鈴薯主要產區之一，馬鈴薯種植面積居所有作物之首，已成為當地農民增收和發展農村經濟的特色優勢產業[3]。但就單產水平而言，寧夏在全國馬鈴薯生產省份中排倒數第2位。所以，不論是全國還是寧夏地區，提高單產是馬鈴薯生產中的主攻方向和值得研究的關鍵問題。

1 材料與方法

1.1 試驗基地概況

表1 供試土壤的基本理化性質(0—30 cm)

1.2 試驗布設與采樣方法

試驗田統一采用推薦施肥技術，在統一施用農家肥(底肥37.5 t/hm2)和硫酸鋅 (15 kg/hm2) 的基礎上，西吉縣試驗基地氮(N)、 磷(P2O5)、 鉀(K2O)的推薦用量分別為150、 90、 60 kg/hm2，原州區試驗基地推薦用量分別為180、 90、 45 kg/hm2，同心縣試驗基地推薦用量分別為195、 105、 75 kg/hm2，紅寺堡試驗基地推薦用量分別為180、 90、 105 kg/hm2。 農家肥在秋季整地時撒于地面深翻入土，70%氮肥、 全部磷和鉀肥播種時集中撒于壟溝；30%的氮肥在現蕾期追施。蕾期和花期各噴灑尿素(0.2%)和磷酸二氫鉀溶液(0.2%)1次。供試肥料為尿素(N 46%)、 磷酸二銨(N18%、 P2O546%)、 普通過磷酸鈣磷(P2O5≥12%)和硫酸鉀(K2O 50%)。供試馬鈴薯品種均為一級種薯，各基地種植品種見表2。

表2 試驗基地馬鈴薯植株樣品采集日期(m/d)

1.3 測定項目和方法

干物質的測定 每次采集的馬鈴薯植株樣品，立即沖洗干凈，用吸水紙吸干植株表面多余水分，按照根系、 莖稈、 葉片和塊莖剪開，分別稱取鮮重；然后分別將植株樣品剪碎，放入烘箱，于105℃下殺青30 min，然后將溫度降至70℃烘24 h，冷卻，分別稱取干重，用于干物質和植株養分累積量的計算。總干物質累積量系指根、 莖稈、 葉片和塊莖干重之和。

植株氮、 磷、 鉀含量的測定 經70℃烘干的植株樣品，用磨樣機粉碎，全部通過1 mm篩，分別測定地下根系、 莖稈、 葉片和塊莖的氮、 磷、 鉀含量。樣品經H2SO4-H2O2消煮后，半微量凱氏定氮法測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷，火焰光度計法測定全鉀含量[40]。

植株養分累積吸收量的計算 氮、 磷、 鉀累積量=干物質重量×相應的氮、 磷、 鉀含量(%)。

各生育期氮、 磷、 鉀的吸收累積量及全生育期累積量的計算 首先按照采樣的測定時間，分段計算養分累積量，然后按照苗期、 塊莖形成期、 塊莖膨大期和淀粉形成期分別計算出各生育期氮、 磷、 鉀的吸收累積量及全生育期累積量。

總干物質及養分累積曲線 先做散點圖，然后采用CurveExpert 1.4軟件擬合Logistic方程。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯不同生育期干物質累積量的變化特征

對4個試驗基地分別進行了馬鈴薯不同生育期干物質累積量(包括根系、 莖稈、 葉片和塊莖)的統計分析。結果(圖1)表明，馬鈴薯干物質累積量因不同種植基地、 不同生育期而異，但均呈近似“S型”的變化趨勢。經回歸曲線擬合，符合Logistic生長函數。4個基地進行比較，紅寺堡試驗基地馬鈴薯干物質累積量最高，全生育期達 451.32g/plant。主要是因為該基地采用大型噴灌設施，水肥條件較好，故干物質累積量較高，鮮薯產量達42.99 t/hm2。其次是原州區和西吉縣，干物質累積量分別為298.53 g/plant、 270.43 g/plant，該地區屬雨養農業區，無灌溉條件，鮮薯產量分別為34.42和37.54 t/hm2，低于紅寺堡。同心縣王團鎮試驗基地雖采取了滴灌措施，但由于該地區屬于干旱風沙區，土壤肥力較低，干物質累積量最低，僅為220.76 g/plant，鮮薯產量也較低，為 22.32 t/hm2。可見在不同種植區干物質累積量存在明顯差異。

圖1 馬鈴薯不同生育期干物質累積曲線Fig.1 Accumulated rates of total dry matter of potato plants during growing period

從整個生育期來看，馬鈴薯干物質累積量隨生育進程呈近似“S型”變化(圖2)。經回歸分析和曲線擬合選優，完全符合Logistic生長函數[y=329.5126/(1+86.5012e-0.06014t)]，其干物質實測值與由Logistic方程得出的模擬值之間呈極顯著正相關(r=0.9996**)。從不同生育期來看，在幼苗期(出苗至孕蕾期，出苗后約23 d)，干物質累積量較少，約占總累積量的5%；塊莖形成期(現蕾至初花期，31d左右)干物質累積量約占總累積量的20%；塊莖膨大期(盛花至葉片開始衰老，27d左右)干物質累積量約占總累積量的40%，是干物質累積最多的時期；淀粉累積期(花末期至葉片衰老成熟，34d左右)干物質累積量約占總累積量的35%。可見，干物質累積量最大的時期在塊莖膨大期，其次是淀粉累積期。

表3 馬鈴薯不同生育期干物質累積量統計特征值

圖 2 馬鈴薯不同生育期干物質累積曲線(平均值)Fig.2 Accumulated rates of total dry matter of potato plants during growing period (total average)

2.2 馬鈴薯不同生育期植株氮、 磷、 鉀含量的變化特點

圖3 馬鈴薯不同生育期植株氮、 磷、 鉀含量的變化Fig.3 Dynamics of N，P，K concentrations in plants of potato at different growth stages

由以上結果可以看出，馬鈴薯植株體內氮(N)、 磷(P)、 鉀(K)含量隨生育期和器官不同而異。植株各器官氮素含量均隨生育期而降低，磷、 鉀含量隨生育期呈先增后減的變化趨勢；葉片中氮、 磷含量最高，而莖稈中鉀含量最高。

2.3 馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀養分吸收累積特點

試驗結果(表4)表明，馬鈴薯植株氮、 磷、 鉀養分吸收累積量因種植基地和生育期不同而異。從不同種植基地來看，紅寺堡區馬鈴薯氮(N)、 磷(P2O5)、鉀(K2O)養分累積吸收量最高，分別達 6.42、 2.47、 15.90 g/plant，這與該地區干物質累積量較高有關；同心縣最低，分別為3.06、 1.25、 8.44 g/plant，這也與該地區干物質累積量較低有關；原州區和西吉縣居中，原州區分別為4.84、 1.69、 10.96 g/plant，西吉縣分別為4.56、 1.68、 8.48 g/plant。

表4 不同試驗地馬鈴薯氮、 磷、 鉀養分吸收累積量

從生育期來看，馬鈴薯氮、 磷、 鉀養分的吸收累積曲線也呈近似“S型”變化趨勢(圖4)。經曲線擬合，證明馬鈴薯養分吸收累積量(y)與生育天數(t)之間完全符合Logistic生長函數[y=a/(1+be-kt)]。進一步相關分析表明，馬鈴薯氮(N)、 磷(P2O5)、 鉀(K2O)養分吸收累積量實測值與由Logistic方程計算的模擬值之間呈高度正相關，其相關系數分別為0.9959**、 0.9996**、 0.9993**，均達極顯著水平。

圖4 馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀養分的吸收累積量Fig.4 Accumulated rates of N，P2O5 and K2O at different growth stages in plants of potato

從表5可以看出，馬鈴薯苗期的養分吸收總量最少，氮、 磷、 鉀的吸收量分別約占總吸收量的11%、 6%、 8%。塊莖形成期是營養生長與生殖生長并進的時期，對養分需求量明顯增多，所吸收的氮、 磷、 鉀分別約占全生育期總量的 28%、 23%、 31%。塊莖膨大期是養分吸收最多的時期，植株所吸收的氮、 磷、 鉀量分別約占全生育期總量的36%、 39%、 41%。淀粉形成期植株吸收的氮、 磷、 鉀量占各自總量的25%、 31%、 20%(表5)。可見，氮、 磷、 鉀吸收最多的時期均為塊莖膨大期，氮、 鉀吸收相對較多的為塊莖形成期，磷吸收相對較多的在淀粉形成期。

從不同器官來看，馬鈴薯根系、 莖稈和葉片中吸收的氮、 磷、 鉀占同期各器官總累積量的比例隨生育期而降低，但塊莖中吸收累積的氮、 磷、 鉀量隨生育期而增加(圖5)。塊莖形成期、 塊莖膨大期和淀粉累積期，塊莖中累積的氮分別約占總氮量的24%、 48%、 66%，磷分別約占總磷量的26%、 49%、 61%，鉀分別約占總鉀量的17%、 34%、 49%。平均來看，成熟期塊莖中累積了60%以上的氮和磷、 50%的鉀，這主要是由葉片和莖稈轉移而來。

表5 馬鈴薯各生育期對氮、 磷、 鉀吸收量的平均值

圖5 馬鈴薯不同器官氮、 磷、 鉀吸收累積量所占比例的變化Fig.5 Ratios of N, P and K nutrient absorption to total accumulated rates in potato organs at different stages

3 討論

有關馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀的累積量及其吸收比例，不同研究者所得結果不盡一致，甚至有些相差1倍多，有些結果數據不連續，多數認為呈“S型”曲線變化，也有人認為是單峰曲線[20-26]。本試驗研究得出，馬鈴薯氮、 磷、 鉀養分的吸收累積曲線呈近似“S型”，符合Logistic生長函數。本研究探討了不同地點不同土壤條件下馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀的吸收累積比例，苗期氮、 磷、 鉀的吸收量分別約占總吸收量的11%、 6%、 8%，塊莖形成期占28%、 23%、 31%，塊莖膨大期占36%、 39%、 41%，淀粉形成期占25%、 31%、 20%，這一吸收特點對確定馬鈴薯合理施肥量具有十分重要的參考價值。

4 結論

馬鈴薯全生育期干物質累積量因種植基地不同而異，但均隨生育進程而增加，符合Logistic生長曲線，幼苗期、 塊莖形成期、 塊莖膨大期和淀粉累積期干物質累積量分別占總累積量的5%、 20%、 40%和35%，塊莖膨大期是干物質累積量最多的時期，其次是淀粉累積期。

馬鈴薯植株體內氮素含量隨生育期而降低，其變異系數較大；磷、 鉀含量隨生育期呈先增后減的變化態勢，但變異系數較小；氮、 磷含量葉片高于其他器官，鉀含量莖稈較高。

馬鈴薯氮、 磷、 鉀吸收累積量因種植基地不同而異，但均隨生育期呈近似“S型”變化，符合Logistic生長函數，其實測值與計算模擬值之間呈高度正相關。馬鈴薯對養分吸收具有明顯的階段性特點，氮、 磷、 鉀吸收最多的時期為塊莖膨大期，氮、 鉀吸收相對較多時期為塊莖形成期，而磷吸收相對較多時期為淀粉形成期。馬鈴薯根系、 莖稈和葉片中吸收累積的氮、 磷、 鉀占同期各器官總累積量的比例隨生育期而降低，但塊莖中吸收累積的量隨生育期而增加，這主要是由葉片和莖稈轉移而來。

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