胡偉，邵華偉，周建朝

新疆甜菜營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)研究

胡偉1，邵華偉1，周建朝2*

（1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊830091；2.黑龍江大學(xué)農(nóng)作物研究院，哈爾濱150080）摘要：設(shè)置氮、磷、鉀各5個(gè)施肥水平的盆栽試驗(yàn)，通過(guò)SPAD葉綠素計(jì)和DSD土壤化肥速測(cè)儀探索甜菜6葉期營(yíng)養(yǎng)診斷適宜指標(biāo)。結(jié)果表明，甜菜功能葉片的SPAD值、葉柄硝態(tài)氮速測(cè)值均與施肥量及產(chǎn)量存在函數(shù)關(guān)系，可作為此期甜菜氮素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)；速測(cè)儀所測(cè)土壤磷、鉀含量與施肥量直線相關(guān)，且施磷量與產(chǎn)量符合一元二次方程關(guān)系，土壤磷速測(cè)值可作為甜菜磷素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)，但施鉀量與產(chǎn)量關(guān)系不明，土壤鉀素速測(cè)值不宜作為新疆甜菜鉀素診斷依據(jù)。

甜菜；營(yíng)養(yǎng)診斷；產(chǎn)量

西北是我國(guó)三大甜菜主產(chǎn)區(qū)之一。其中新疆甜菜單產(chǎn)、總產(chǎn)和產(chǎn)糖量近20年來(lái)位居全國(guó)之首[1]，但含糖率與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大[2]。而產(chǎn)量過(guò)高或水肥管理不善是含糖率偏低的直接原因，西北區(qū)土壤肥力低、空間變異大[3]，生產(chǎn)中甜菜的施肥存在一定盲目性，作物營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)是養(yǎng)分實(shí)時(shí)管理的重要手段，在多種作物上已獲得應(yīng)用。甜菜上，馬鳳鳴等認(rèn)為幼苗末期功能葉片的硝酸還原酶活力是甜菜氮素營(yíng)養(yǎng)診斷的適宜指標(biāo)[4]，也有以比色法測(cè)定甜菜中層葉葉柄基部的硝態(tài)氮含量，以1000mg/kg作為推薦指標(biāo)，按15kg/hm2的尿素用量提高葉柄硝態(tài)氮含量50mg/kg進(jìn)行施肥推薦[5]；而SPAD值在棉花、水稻、小麥等多種作物上開(kāi)展氮營(yíng)養(yǎng)診斷[6]。相對(duì)于傳統(tǒng)的養(yǎng)分測(cè)試、葉色診斷或形態(tài)診斷技術(shù)，類似于高光譜遙感技術(shù)的快速診斷和無(wú)損測(cè)試是發(fā)展的必然趨勢(shì)[7]。本文采用盆栽試驗(yàn)測(cè)試甜菜SPAD值、土壤及植株DSD養(yǎng)分含量，分析測(cè)試值與施肥量和產(chǎn)量的相關(guān)性，擬明確甜菜快速營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)，探索新疆甜菜營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)和方法。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)置

在新疆昌吉市五一農(nóng)場(chǎng)設(shè)置盆栽試驗(yàn)，以N200、P100、K133.3為適宜施肥量比，針對(duì)氮、磷、鉀三元素各設(shè)置5個(gè)施肥水平，即每千克風(fēng)干土分別施N：0、100、200、300、400mg；P2O5：0、50、100、150、200mg；K2O：0、66.7、133.3、200、266.7mg。共15個(gè)處理，3次重復(fù)隨機(jī)排列。

試驗(yàn)土壤基礎(chǔ)肥力含有機(jī)質(zhì)13.8g/kg，堿解氮含量為34g/kg，有效磷含量9 mg/kg，速效鉀385mg/kg，pH值為7.27。土壤經(jīng)風(fēng)干后過(guò)4mm篩，肥料與土壤混勻后裝盆，每盆10kg，甜菜種子為ADV0401單粒種，每盆保苗3棵，水分管理統(tǒng)一采用重量法，苗后50d收獲稱重。

1.2測(cè)試項(xiàng)目

（1）甜菜6葉期，結(jié)合常規(guī)化學(xué)分析方法，用北京鼎盛時(shí)代公司的DSD土壤化肥速測(cè)儀測(cè)試土壤提取液或葉柄汁液的吸光度，分析新鮮土壤有效磷（碳酸氫鈉比色法）、速效鉀（亞硝酸鈷鈉浸提比濁法）含量以及功能葉葉柄硝態(tài)氮（硝酸試粉-壓汁速測(cè)法）、無(wú)機(jī)磷（比色法）、全鉀（亞硝酸鈷鈉—異丙醇比濁法）的濃度。

（2）甜菜6葉期，用手持式SPAD儀無(wú)損檢測(cè)功能葉葉綠素含量。

（3）收獲期：至苗齡50d時(shí)，收獲每盆的3株甜菜塊根烘干稱重，模擬甜菜產(chǎn)量。

2　試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1甜菜氮素營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)研究

2.1.1甜菜6葉期葉片SPAD值由圖1知：甜菜6葉期功能葉片的SPAD值隨著氮肥用量的增加而逐步上升，SPAD值分別為26.2、33.2、35.4、35.0、36.3，通過(guò)對(duì)施N量與SPAD值的相關(guān)性分析，兩者呈線性相關(guān)YSPAD=0.022N+28.81（R2=0.727，N表示每千克風(fēng)干土的施N量）。試驗(yàn)土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量較低，氮素施肥效果明顯，據(jù)圖2所示，隨施氮量的升高，甜菜塊根干重呈拋物線型變化，平均塊根干重分別為16.1、33.8、27.9、32.8、19.7g/株，可用一元二次方程擬合：W根=-0.00036 N2+0.15216 N+17.52105（R2=0.7584，W代表根干重）。本結(jié)論與侯振安等得出的氮肥施用量與甜菜植株氮含量呈正相關(guān)，施氮量與甜菜塊根產(chǎn)量呈二次曲線相關(guān)的結(jié)論相一致[8]?？梢?jiàn)甜菜上氮肥的施肥效應(yīng)明顯，施肥量與產(chǎn)量成函數(shù)關(guān)系，而施氮量的多少能通過(guò)功能葉片的SPAD值間接顯示出來(lái)，因此，SPAD值理論上可作為甜菜氮素快速營(yíng)養(yǎng)診斷的指標(biāo)之一。

圖1　 施氮量與葉片SPAD值的關(guān)系

圖2　 施氮量與甜菜根干重的關(guān)系

表1　 甜菜葉柄氮素含量與施N量關(guān)系

表2　 施肥量與土壤P、K含量的關(guān)系

2.1.2甜菜葉柄硝態(tài)氮含量由表1看出，盆栽試驗(yàn)甜菜6葉期功能葉葉柄硝態(tài)氮含量（DSD速測(cè)值）與施氮量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，施氮量為400g/kg的處理葉柄N含量最高為223.3 mg/kg，其與不施氮處理差異極顯著，與100g/kg處理差異達(dá)顯著水平。施氮量（N）與葉柄氮素含量（N濃度）可用直線方程擬合：N濃度=0.3547N+ 77.8（R2=0.9718**），6葉期甜菜葉柄氮素濃度與施氮量相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9858，比SPAD值更能表征氮肥的施用情況，結(jié)合圖2結(jié)論，得出6葉期葉柄硝態(tài)氮含量是甜菜氮素營(yíng)養(yǎng)診斷的理想指標(biāo)。

2.2甜菜磷、鉀營(yíng)養(yǎng)診斷指標(biāo)研究

2.2.1施肥量與土壤DSD磷、鉀測(cè)試值在甜菜6葉期對(duì)盆栽試驗(yàn)土壤用DSD速測(cè)儀進(jìn)行磷鉀養(yǎng)分的測(cè)試，結(jié)果（表2）顯示，施肥量的多少?zèng)Q定著此期土壤養(yǎng)分含量的高低，隨著磷肥施用量的增加，6葉期土壤磷素含量隨之升高，兩者呈直線正相關(guān)：P濃度= 0.0686P+12.417（R2=0.8147），施肥量為150g/kg時(shí)土壤磷濃度最高，其次是200g/kg的施肥處理，兩者與不施磷、50g/kg處理差異顯著。土壤鉀素含量與施鉀量同樣表現(xiàn)為直線正相關(guān)，擬合方程為K濃度=0.4891K+38.207（R2=0.9412），施鉀量為200、266.7g/kg兩處理的土壤鉀濃度最高，分別為134.31和158.18mg/kg，且與其它處理含量差異顯著，6葉期甜菜植株的養(yǎng)分吸收量尚少，土壤磷、鉀含量可直接反映出磷、鉀基肥施肥量。

圖3　 施磷量與甜菜根干重的關(guān)系

圖4　 施鉀量與甜菜根干重的關(guān)系

2.2.2塊根干重與土壤DSD磷、鉀測(cè)試值由圖3知：隨施磷量的增加，甜菜塊根干重分別為24.08、25.23、24.67、25.26、25.49g/株，施磷量與甜菜產(chǎn)量的關(guān)系均可由一元二次方程擬合：W根=-0.00002 P2+0.00964 P+ 24.277（R2=0.6503，P代表P2O5），理論上可計(jì)算出最佳磷肥施用量。由圖4看出隨施鉀量的增加，塊根干重分別為22.20、21.65、23.14、21.0、24.23 g/株。施K2O量與產(chǎn)量之間卻呈開(kāi)口向上的拋物線型：W根=0.00007K2-0.012K+22.33（R2=0.368，K代表K2O），且擬合系數(shù)小，盡管甜菜屬于喜鉀作物，但是新疆土壤中鉀素含量高，導(dǎo)致施肥的效果并不明顯，因此，6葉期土壤DSD鉀素含量尚不能作為試驗(yàn)甜菜快速營(yíng)養(yǎng)診斷的指標(biāo)。

3　討論

3.1資料表明甜菜體內(nèi)氮代謝過(guò)度旺盛，特別是在塊根膨大和糖分積累期[5]，隨著甜菜株齡的增長(zhǎng)，植株硝態(tài)氮含量降低，P2O5和K2O含量升高，因此在不同時(shí)期甜菜應(yīng)有不同的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)[9]，同時(shí)不同地域和甜菜個(gè)體間的生長(zhǎng)差異很大，甜菜營(yíng)養(yǎng)診斷難度較大，本文結(jié)論來(lái)源于盆栽試驗(yàn)，生產(chǎn)中有待深入研究或需結(jié)合其它診斷指標(biāo)進(jìn)行施肥。

3.2甜菜營(yíng)養(yǎng)診斷資料中磷、鉀診斷技術(shù)報(bào)道少，DSD速測(cè)儀價(jià)格適中、體積小，可快速檢測(cè)，因此，盡管DSD方法測(cè)試葉柄汁液或新鮮土樣操作上仍較繁瑣，但對(duì)磷素診斷目前仍具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

4　結(jié)論

4.1甜菜氮素診斷，盆栽甜菜6葉期功能葉片的SPAD值隨著氮肥用量的增加而上升，兩者呈線性相關(guān)YSPAD=0.022N+28.81。葉柄氮素含量也與施氮量成直線方程N(yùn)濃度=0.3547N+77.8，同時(shí)，施氮量與產(chǎn)量成W根=-0.00036 N2+0.15216 N+17.52105函數(shù)關(guān)系。SPAD值和葉柄硝態(tài)氮含量理論上均可作為甜菜氮素快速營(yíng)養(yǎng)診斷的指標(biāo)。

4.2甜菜磷素診斷，甜菜6葉期土壤磷素DSD速測(cè)值與施磷量成直線相關(guān)P濃度=0.0686P+12.417，甜菜產(chǎn)量與施P2O5量關(guān)系為W根=-0.00002 P2+0.00964 P+24.277，理論上土壤磷素DSD速測(cè)值可作為甜菜磷素診斷指標(biāo)。

4.3甜菜鉀素診斷，6葉期土壤鉀素DSD速測(cè)值與施鉀量為直線正相關(guān)K濃度=0.4891K+38.207，但施鉀量與甜菜產(chǎn)量之間關(guān)系不明，因此，DSD鉀素速測(cè)值尚不能作為該區(qū)域甜菜鉀素的診斷指標(biāo)。

[1]王燕飛，董心久，張立明，李承業(yè).再談新疆甜菜生產(chǎn)和含糖率[J].中國(guó)糖料，2009（3）：69-71.

[2]劉華君，王燕飛，黃潤(rùn)，董心久.氮素肥料在甜菜生產(chǎn)應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J].中國(guó)糖料，2011（1）：64-66.

[3]馬鳳鳴，高繼國(guó).硝酸還原酶活力作為甜菜氮素營(yíng)養(yǎng)診斷及預(yù)測(cè)產(chǎn)糖量指標(biāo)的研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1995，29（5）：16-22.

[4]張丹，羅格平，許文強(qiáng)，等.新疆耕地土壤養(yǎng)分時(shí)空變化[J].干旱區(qū)地理，2008，31（2）：254-264.

[5]遇琦.甜菜氮素營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)的研究[J].中國(guó)甜菜糖業(yè)，1986（2）：21-27.

[6]郭建華，趙春江，王秀，陳立平.作物氮素營(yíng)養(yǎng)診斷方法的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].中國(guó)土壤與肥料，2008（4）：10-14.

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[9]迂琦，戎正華.甜菜營(yíng)養(yǎng)診斷方法的研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，1976（3）：19-21.

Study on Nutritional Diagnosis Index of Sugarbeet in Xinjiang

HU Wei1,SHAO Hua-wei1,ZHOU Jian-chao2*
(1.Institute of Soil&Fertilizer and Agricultural Water-saving,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi 830091; 2.Crop Research Institute of Heilongjiang University,Harbin 150080)

A pot experiment was conducted to study 5 fertilization levels of nitrogen,phosphorus and potassium in Xinjiang,and to explore the suitable index of nutrition diagnosis for 6 leaf stage sugarbeet by using SPAD chlorophyll meter and DSD soil fertilizer speed measuring instrument.The results showed that the SPAD values of the functional leaves and the value of petiole nitrate nitrogen were relation to the amount of fertilizer and root yield of sugarbeet,could be used as the sugarbeet nitrogen nutrition diagnosis index in this period.There was a linear correlation between measured values of phosphorus and potassium and fertilizing amounts;the amount of phosphorus and root yield of sugarbeet were in accordance with one element two equation correlation.The P velocity measurement in soil could be used as an indicator for the diagnosis of phosphorus nutrition in sugarbeet. But potassium quick test value in soil could not,because the relationship between the amount of potassium fertilizer and root yield of sugarbeet was not clear in Xinjiang.

sugarbeet;nutrition diagnosis;root yield

S566.3

A

1007－2624（2016）02－0012－03

10.13570/j.cnki.scc.2016.02.004

2015-10-21

國(guó)家甜菜現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系土壤肥料崗位專項(xiàng)基金（CARS210306）資助。

胡偉（1978-），男，湖南人，碩士，副研，從事土壤與植物營(yíng)養(yǎng)研究，E-mail:huwei334570@163.com

周建朝（1959-），男，遼寧大連人，研究員，博士，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與施肥技術(shù)的研究。E-mail:zhou88767@126.com