于健龍　胡輝　楊波　楊永奎　梁燕菲

摘要：生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究植物體養(yǎng)分供應(yīng)平衡的重要方法，以脫毒馬鈴薯威芋3號(hào)為試驗(yàn)材料，采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究了配方施肥（T1）、缺氮（T2）、缺磷（T3）、缺鉀（T4）施肥處理對(duì)脫毒馬鈴薯產(chǎn)量，地上部、塊莖全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）養(yǎng)分及化學(xué)計(jì)量特征的影響。結(jié)果表明，T1處理的脫毒馬鈴薯產(chǎn)量和薯質(zhì)量都為最大值，分別為29 920 kg/hm²、0.62 kg/穴，且脫毒馬鈴薯地上部TN、TP、TK單位養(yǎng)分含量和養(yǎng)分吸收總量都為最大值，分別為24.46、1.80、38.36g/kg和122.28、16.02、174.06kg/hm²。而不同處理的馬鈴薯塊莖TN、TP、TK養(yǎng)分含量差異不顯著。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，T1處理的馬鈴薯地上部N/P最小值為13.64，顯著低于其他處理。不同處理的馬鈴薯塊莖N/P則差異不顯著。結(jié)果表明，施肥能顯著影響脫毒馬鈴薯產(chǎn)量、地上部TN、TP、TK養(yǎng)分含量和化學(xué)計(jì)量特征，而對(duì)塊莖TN、TP、TK養(yǎng)分含量和化學(xué)計(jì)量特征則影響不顯著。

關(guān)鍵詞：生態(tài)化學(xué)計(jì)量；馬鈴薯；施肥

中圖分類號(hào)：S532.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002—1302（2016）01—0122—04

生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究生物系統(tǒng)能量平衡和多重化學(xué)元素（C、N、P）比例關(guān)系的科學(xué)。生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)認(rèn)為有機(jī)體是由多種化學(xué)元素組成的，由于有機(jī)體自身生物性狀的相對(duì)穩(wěn)定，因此其體內(nèi)的化學(xué)元素組成保持相對(duì)恒定。但是，有機(jī)體的生長(zhǎng)又受到外部環(huán)境的影響，如氣候、地質(zhì)等，外部環(huán)境的變化使得有機(jī)體自身化學(xué)元素組成發(fā)生相應(yīng)的變化。由于生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)通過化學(xué)元素計(jì)量特征，能把不同尺度、不同生物群系的生態(tài)生物學(xué)特征聯(lián)系起來，使得生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)成為當(dāng)今生態(tài)學(xué)研究的重要方法。

目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的研究主要集中在兩個(gè)方向，一是探討大尺度下，植物葉片C、N、P化學(xué)計(jì)量變化及其影響因子，任書杰等分析了中國(guó)東部南北樣帶654種植物葉片N和P的化學(xué)計(jì)量特征，指出葉片N和P與緯度和年均溫度存在顯著相關(guān)關(guān)系。Han等則首次分析了我國(guó)1900多種植物葉片N、P等元素的化學(xué)計(jì)量特征，指出N、P等限制性元素在植物體內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)也相對(duì)穩(wěn)定。二是探討小尺度下，植物葉片C、N、P和土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征與外界環(huán)境因子的關(guān)系，研究主要集中在森林、草地生態(tài)系統(tǒng)方面。羅亞勇等探討了不同退化程度土壤C、N、P的化學(xué)計(jì)量變化，劉萬德等則分析了云南常綠闊葉林演替系列植物和土壤C、N、P化學(xué)計(jì)量特征。

而作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要部分，以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，探討外界因子對(duì)農(nóng)作物化學(xué)計(jì)量特征影響的報(bào)道并不多，這方面的研究主要集中在葉菜類作物方面，袁偉等通過盆栽試驗(yàn)、田間試驗(yàn)分析了不同施肥模式對(duì)小青菜（Brassia chinensis）、菠菜（Spinacia oleracea）、番茄（Lycopersicon esculen-tum）化學(xué)計(jì)量特征的影響，發(fā)現(xiàn)同一蔬菜對(duì)不同施肥模式的響應(yīng)并不一致，不同蔬菜對(duì)施肥的響應(yīng)也完全不同。顯然，探討不同農(nóng)作物養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征對(duì)施肥的響應(yīng)，對(duì)指導(dǎo)施肥和養(yǎng)分供應(yīng)平衡的研究都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，而關(guān)于施肥對(duì)塊莖類作物的影響則鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)以脫毒馬鈴薯威芋3號(hào)為材料，研究了不同施肥水平對(duì)脫毒馬鈴薯產(chǎn)量及N、P、K養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征的影響，以期為脫毒馬鈴薯的優(yōu)化施肥和化學(xué)計(jì)量特征研究提供數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年在貴州省金沙縣安洛鄉(xiāng)進(jìn)行。安洛鄉(xiāng)平均海拔高度1200 m，氣候溫和，年均氣溫15.5℃，年均降水量1010 mm，無霜期280 d。脫毒馬鈴薯品種為威芋3號(hào)。尿素為貴州赤天化股份有限公司的產(chǎn)品（Ni>46%），鈣鎂磷肥為貴陽(yáng)甕福集團(tuán)有限公司的產(chǎn)品（P₂O₅≥12%），硫酸鉀為浙江遠(yuǎn)安公司的產(chǎn)品（K₂O≥52%）。本研究根據(jù)中等肥力土壤條件下，貴州脫毒馬鈴薯測(cè)土配方施肥數(shù)據(jù)，制定氮肥、磷肥、鉀肥最優(yōu)施肥量，選用以上單質(zhì)肥料混配而成的配方肥。試驗(yàn)地為沙質(zhì)土壤，前茬玉米。耕層土壤養(yǎng)分情況見表1。

1.2試驗(yàn)萬法

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為T1：配方肥處理；T2：缺氮處理；T3：缺磷處理；T4：缺鉀處理；對(duì)照（CK）：不施肥處理。具體施肥量見表2。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，共15個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積24m₂，1 m開廂，溝深0.3 m，每小區(qū)開4廂，每廂栽2行，每行22穴，行距0.50 m、株距0.273 m，每小區(qū)共176穴。試驗(yàn)過程中，有機(jī)肥和化肥均以基肥的形式施人，不施追肥。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及萬法

1.3.1測(cè)產(chǎn)及考種 待馬鈴薯成熟時(shí)，收獲前在小區(qū)內(nèi)按照梅花形采集5穴馬鈴薯考種，地上部為植株鮮質(zhì)量，馬鈴薯塊莖按照大薯（>100 g）、中薯（>50～100 g）、小薯（≤50 g）分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)，并稱質(zhì)量。

考種后，適時(shí)分小區(qū)進(jìn)行單獨(dú)采收，收獲前調(diào)查小區(qū)內(nèi)缺窩數(shù)、變異株等，確定小區(qū)最終收獲穴數(shù)，全部收獲計(jì)產(chǎn)，折算實(shí)際產(chǎn)量。根據(jù)小區(qū)產(chǎn)量計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

1.3.2土樣及植株取樣 試驗(yàn)開展前，在試驗(yàn)點(diǎn)按照蛇形布點(diǎn)原則，用土鉆鉆取0～30 cm土層，取樣點(diǎn)不少于20個(gè)，采集的土樣混勻，風(fēng)干后測(cè)定土壤全氮、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤速效磷、土壤速效鉀和pH值。收獲時(shí)，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)采集5穴馬鈴薯，將采集的馬鈴薯塊莖和地上部莖葉分別放在烘箱中烘干，測(cè)定植物全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）含量，測(cè)定方法按常規(guī)方法。

1.4統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 13.0（SPSS Inc USA）軟件的單因素ANOVO的新復(fù)極差法分析數(shù)據(jù)的差異顯著性，所有數(shù)據(jù)都參照嚴(yán)正兵等的處理方法，通過對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換以符合正態(tài)分布，后采用SPSS13.0雙變量Person相關(guān)分析模塊進(jìn)行相關(guān)分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥水平對(duì)脫毒馬鈴薯產(chǎn)量的影響

從表3可以看出，不同施肥水平下，脫毒馬鈴薯薯質(zhì)量和產(chǎn)量不同，表現(xiàn)出T1和13處理的薯質(zhì)量，大、中、小薯質(zhì)量和產(chǎn)量顯著高于其他處理。其中，T1處理的脫毒馬鈴薯產(chǎn)量最大，為29920 kg/hm²，與13處理差異不顯著，較T2、T4、CK處理分別顯著增加了75.09%、51.79%、77.57%；T1處理的薯質(zhì)量最大，為0.62 kg/穴，與T3處理差異不顯著，而顯著高于T2、T4、T5處理，CK的薯質(zhì)量最小。T1處理的中薯質(zhì)量、小薯質(zhì)量都最大，分別為0.18 kg/穴、0.24 kg/穴，顯著高于T2、13、T4、CK處理。13處理的大薯質(zhì)量最大，為0.26 kg/穴，顯著高于T1、T2、T4、CK處理。T1處理的地上部鮮質(zhì)量最大，為0.25 kg/穴，顯著高于其他處理。

2.2不同施肥水平對(duì)脫毒馬鈴薯TN、TP、TK含量和養(yǎng)分吸收總量的影響

不同施肥水平下，脫毒馬鈴薯地上部、塊莖單位TN、TP、TK含量和養(yǎng)分吸收總量變化見表4。地上部分T1處理的脫毒馬鈴薯TN、TP、TK單位養(yǎng)分含量都為最大值，分別為24.46、1.80、38.36 g/kg，其中T1處理的TN與T4處理、TK與13處理問差異不顯著，而顯著高于其他處理，較CK處理分別增加了64.49%、89.47%、150.39%。而且T1處理的TP也顯著高于其他處理，CK處理的脫毒馬鈴薯地上部TN、TP、TK都為最小。

不同施肥水平脫毒馬鈴薯塊莖TN、TP、TK則變化相似，除了T2處理的TP顯著高于CK處理外，不同施肥水平的TN、TP、TK差異不顯著。

不同施肥水平下，脫毒馬鈴薯的TN、TP、TK養(yǎng)分吸收總量T1處理為最大值，分別為122.28、16.02、174.06 kg/hm²，與T3處理差異不顯著，而顯著高于其他處理。T1處理的TN、TP、TK養(yǎng)分吸收總量較對(duì)照增加了76.15%、113.60%、92.01%。

2.3不同施肥水平對(duì)脫毒馬鈴薯N、P、K化學(xué)計(jì)量特征的影響

從表5可以看出，不同施肥水平下，地上部脫毒馬鈴薯的N、P、K化學(xué)計(jì)量特征明顯不同。地上部N/P總體平均值為15.93，在13.64～18.22范圍，CV為0.11，其中T3處理的地上部N/P最大，為18.22，顯著高于其他處理，而T1處理的N/P貝0最小，為13.64。N/K總體平均值為0.72，在0.47～1.01范圍，CV為0.33，其中T4處理的N/K最大，為1.01，與CK處理問差異不顯著，而顯著高于T1、T2、13處理。P/K總體平均值為0.046，在0.026～0.062之間，CV為0.33，其中T4與CK處理間的P/K差異不顯著，而顯著高于T1、T2、T3處理。

不同施肥水平的馬鈴薯塊莖養(yǎng)分化學(xué)計(jì)量特征差異不顯著，其中N/K總體平均值為0.72，CV為0.076，P/K總體平均值為0.22，CV為0.45。CK處理的N/P為最大值，顯著高于T1、T2處理，而與T3、T4處理差異不顯著。

2.4 N、P、K養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征的相關(guān)關(guān)系

從表6可以看出，氮肥與地上部TN、TP、TK，薯質(zhì)量和地上部鮮質(zhì)量呈顯著相關(guān)，而與塊莖TN、TP、TK不呈顯著相關(guān)。磷肥與地上部TN、TP，地上部N/P呈顯著相關(guān)，而與塊莖TN、TP、TK，薯質(zhì)量和地上部鮮質(zhì)量不呈顯著相關(guān)。鉀肥則與地上部TK、塊莖TP和薯質(zhì)量呈顯著相關(guān)。而地上部N/P、N/K、P/K，塊莖N/P、N/K、P/K則與薯質(zhì)量和地上部鮮質(zhì)量不呈顯著相關(guān)。

3討論

施肥作為一種快速促進(jìn)植物生長(zhǎng)的重要措施，一直是各生態(tài)系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)。對(duì)于高寒草甸，雖然氮、磷肥添加能改變土壤N、P等養(yǎng)分含量，進(jìn)而影響馬先蒿（Pedicularis kan-suensi）、莓葉委陵菜（Potentilla ragarioides）、金露梅（Poten-tilla fruticosa）等植物N、P含量，但由于植物自身的“調(diào)節(jié)能力”，因而植物N/P無顯著變化。而對(duì)于華北落葉松（Larix principis-rupprechtii），單施氮、磷肥或配施氮磷肥，都能顯著提高根莖葉N、P含量，但不同器官N/P響應(yīng)施肥則完全不同，單施氮、磷肥能顯著提高或降低根莖葉N/P，而氮磷肥配施則影響不同。本研究結(jié)果，脫毒馬鈴薯地上部TN、TP、TK、N/P、P/K總體平均值分別為19.77、1.26、29.96 g/kg，15.93、0.046，塊莖TN、TP、TK、N/P、P/K總體平均值分別為13.82、1.89、19.36 g/kg，7.40、0.22，低于小青菜、菠菜、番茄等農(nóng)作物，而高于巨桉（Eucalyptus grandis）幼苗、華北落葉松等。表明不同農(nóng)作物其N、P、K化學(xué)計(jì)量特征有明顯差異。

脫毒馬鈴薯不同器官化學(xué)計(jì)量特征對(duì)施肥水平的響應(yīng)完全不同，不同施肥水平下，地上部TN、TP、TK養(yǎng)分含量及化學(xué)計(jì)量特征呈顯著差異，而塊莖則差異不顯著，本結(jié)果與張潘研究結(jié)論一致。原因在于植物體內(nèi)的N、P之間關(guān)系密切，氮磷肥配施能增加葉中氮和磷的轉(zhuǎn)化、吸收，單施氮、磷肥，雖然能增加植物N、P的含量，但缺素肥料則植物吸收減少，因此與缺磷處理相比，缺氮處理下，脫毒馬鈴薯地上部N/P是顯著降低的。而在氮磷配施情況下，脫毒馬鈴薯能夠快速生長(zhǎng)，此時(shí)需要更多的磷素合成核糖體、蛋白質(zhì)等，因此對(duì)P的需求更高，因此N/P更低。