井水華 范建芝 黃成星 周紅梅 段成鼎 李艷霞 王春蘭
摘要:在魯南丘陵瘠薄地區(qū)進(jìn)行氮肥用量試驗(yàn),分析不同氮肥施用量(0、45、90、135、180 kg/hm2和225 kg/hm2)對(duì)甘薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響,解析甘薯源、庫(kù)關(guān)系,確定丘陵薄地甘薯的適宜氮肥施用量。結(jié)果表明,濟(jì)薯25鮮薯和薯干產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢(shì),其中氮肥施用量為135 kg/hm2時(shí),鮮薯和薯干產(chǎn)量最高,分別為34 673.4 kg/hm2和12 974.7 kg/hm2;單株莖葉鮮重隨氮肥施用量的增加而增加;增施氮肥會(huì)使甘薯生長(zhǎng)平衡點(diǎn)(T/R=1)出現(xiàn)延后的趨勢(shì);氮肥施用量為135 kg/hm2時(shí),甘薯單株薯塊鮮重、干重、塊根膨大速率、純收入和投入產(chǎn)出比達(dá)到最大值,分別為774.5 g、289.82 g、6.22 g/d、24 619.5元/hm2和360.1%,且氮肥利用率達(dá)到最大值92%。綜合分析氮肥用量對(duì)甘薯產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和氮肥利用率的影響,魯南丘陵瘠薄地甘薯氮肥適宜施用量為135 kg/hm2。
關(guān)鍵詞:氮肥;施用量;產(chǎn)量;濟(jì)薯25
中圖分類號(hào):S531.062 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A 文章編號(hào):1001-4942(2017)04-0084-05
Effects of Nitrogen Rates on Sweet Potato Growth and Yield
in Barren Hilly Regions of Southern Shandong Province
Jing Shuihua, Fan Jianzhi, Huang Chengxing, Zhou Hongmei, Duan Chengding, Li Yanxia, Wang Chunlan
(Jining Academy of Agricultural Sciences, Jining 272031, China)
Abstract Using the sweet potato variety Jishu 25 as material, the experiment on nitrogen application rate was carried out in barren hilly regions of southern Shandong Province. The nitrogen application rates were set as 0, 45, 90, 135, 180 and 225 kg/hm2, and their effects on growth and yield of sweet potato were studied to analyze the relations of source and sink and to make sure the suitable nitrogen rate. The results showed that with the increase of nitrogen rates, both fresh and dry yields of root tubers increased firstly and then decreased, and they reached the highest as 34 673.4 kg/hm2 and 12 974.7 kg/hm2 respectively at 135 kg/hm2 of nitrogen rate. With the increase of nitrogen, the leaf fresh weight per plant increased, and the equilibrium point of growth had a delayed trend. When the nitrogen application rate was 135 kg/hm2, the fresh and dry weight of root tuber per plant, root tuber thickening rate, net income, input-output ratio and nitrogen use rate all reached the maximum as 774.5 g, 289.82 g, 6.22 g/d, 24 619.5 yuan/hm2, 360.1% and 92% respectively. After comprehensive analysis, the optimal nitrogen fertilizer application rate for sweet potato was 135 kg/hm2 in the barren hilly regions of southern Shandong Province.
Keywords Nitrogen fertilizer; Application rate; Yield; Jishu 25
在植物所必需的營(yíng)養(yǎng)元素中,氮素是限制作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的首要因素,合理施用氮肥有利于提高作物的合成速率和產(chǎn)量[1,2]。甘薯是一種既耐瘠薄又耐肥的塊根作物,滿足其正常生長(zhǎng)的氮素范圍較寬[3]。甘薯缺氮?jiǎng)t生長(zhǎng)受阻,產(chǎn)量降低;但過高的氮肥施用量,會(huì)導(dǎo)致莖葉徒長(zhǎng)、延遲結(jié)薯、降低塊根產(chǎn)量[4,5]。而且甘薯的適宜施氮量與氣候、土壤和品種類型有關(guān)[6,7]。目前對(duì)甘薯施用氮肥技術(shù)的研究多在肥力水平較高條件下進(jìn)行,有的研究者認(rèn)為施氮無(wú)增產(chǎn)作用或者減產(chǎn);有的研究者則認(rèn)為施氮可以增產(chǎn),氮肥通過增加葉面積持續(xù)期,使平均單薯重和產(chǎn)量增加[8-10]。甘薯具有典型的源庫(kù)關(guān)系,其協(xié)調(diào)發(fā)展是甘薯高產(chǎn)的保障[11,12]。在魯南丘陵瘠薄地區(qū)肥力水平較低條件下開展氮肥用量試驗(yàn),解析甘薯源庫(kù)關(guān)系,探明氮肥施用對(duì)甘薯源庫(kù)關(guān)系建立、發(fā)展和平衡的影響,確定丘陵瘠薄地區(qū)甘薯的適宜氮肥施用量,使其最大限度地提高產(chǎn)量、降低氮肥的負(fù)效應(yīng),為魯南丘陵地區(qū)甘薯科學(xué)施肥提供依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)地概況
試驗(yàn)在山東省曲阜市防山鄉(xiāng)進(jìn)行,試驗(yàn)地土壤為砂壤土,0~20 cm 耕作層有機(jī)質(zhì)含量為0.96%,堿解氮52.8 mg/kg,有效磷62.6 mg/kg,速效鉀 67.7 mg/kg。
1.2 供試材料
供試甘薯品種為濟(jì)薯25;供試肥料為尿素(含N≥46.4%)、農(nóng)用硫酸鉀(含K2O≥51.0%)和普通過磷酸鈣(含P2O5≥12.5%)。
1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理,其中設(shè)6個(gè)不同純N用量(kg/hm2)處理:N1:0;N2:45;N3:90;N4:135;N5:180;N6:225。各處理鉀、磷肥用量一致,K2O用量為150.0 kg/hm2,P2O5用量為75.0 kg/hm2。另設(shè)不施肥處理作為空白對(duì)照(CK)。小區(qū)行長(zhǎng)6 m,行距80 cm,株距27.3 cm,小區(qū)面積33.6 m2,隨機(jī)區(qū)組排列,重復(fù)3次。為防止甘薯藤蔓隔區(qū)吸肥,小區(qū)之間及區(qū)組之間設(shè)1 m保護(hù)行及過道。氮肥、鉀肥和磷肥均勻撒施,且作為基肥一次施入(不追肥),其他管理措施同一般大田。2015年5月13日種植,10月20日收獲。
1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法
1.4.1 T/R值和干物率測(cè)定 分別于移栽后第50、75、100、125天和收獲期(158天)取樣調(diào)查,每處理取長(zhǎng)勢(shì)一致的薯苗10株,稱量地上部和地下部鮮重,計(jì)算T/R值。薯塊干物率為薯塊樣品烘干至恒重與鮮重的比值,以百分比表示。
1.4.2 植株氮含量測(cè)定 收獲前每小區(qū)取中間行連續(xù)6株甘薯植株全樣,將取樣植株分地上部分和地下部分進(jìn)行烘干,采用常規(guī)分析方法測(cè)定植株氮含量[13]。
1.4.3 產(chǎn)量測(cè)定 收獲時(shí)將測(cè)產(chǎn)區(qū)內(nèi)的塊根全部挖出,計(jì)算平均單株結(jié)薯數(shù)、單株薯塊鮮重、小區(qū)產(chǎn)量和商品薯率。
1.4.4 計(jì)算公式 氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)甘薯塊根產(chǎn)量-氮空白區(qū)甘薯塊根產(chǎn)量)/施氮量;氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=施氮區(qū)甘薯塊根產(chǎn)量/施氮量;氮肥利用率(%)=(施氮區(qū)作物吸氮量-氮空白區(qū)作物吸氮量)/施氮量;氮肥生理利用效率(kg/kg)=生物產(chǎn)量/施氮區(qū)作物吸氮量;氮素收獲指數(shù)(kg/kg)=塊根吸氮量/植株總吸氮量。
1.5 數(shù)據(jù)處理與分析
采用 Microsoft Excel 2003 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和計(jì)算,運(yùn)用 DPS v 7.05 軟件分析數(shù)據(jù),采用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 氮肥不同用量對(duì)單株莖葉鮮重及干重的影響
由圖1和圖2可以看出,施氮各處理甘薯單株莖葉鮮重及干重在甘薯整個(gè)生長(zhǎng)期始終高于不施氮肥處理;隨著氮肥施用量的增加,甘薯單株莖葉鮮重增加,但單株莖葉干重隨施氮量的增加缺少規(guī)律性;各處理單株莖葉鮮重隨著移栽時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì);在生長(zhǎng)期100天
時(shí),各處理甘薯莖葉生長(zhǎng)均達(dá)到最大值,且施氮量最多的N6處理甘薯莖葉鮮重最高,為834.5 g,之后莖葉鮮重呈下降趨勢(shì)。說明增施氮肥可使甘薯植株保持長(zhǎng)時(shí)間較大的源,為甘薯獲得較高產(chǎn)量提供保障。
2.2 氮肥不同用量對(duì)單株塊根鮮重及干重的影響
由圖3可以看出,氮肥各處理單株薯塊鮮重均比不施氮處理高,甘薯移栽75天后,氮肥各處理單株薯塊鮮重隨著施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢(shì),收獲后,N3、N4和N5處理單株薯塊鮮重較其它處理高,分別為720.5、774.5 g和736.8 g。說明本試驗(yàn)條件下增施氮肥可以提高甘薯單株薯塊鮮重,但過高或過低的施用量不利于甘薯單株薯塊鮮重的提高。
在魯南丘陵瘠薄地區(qū),適宜的氮肥施用量對(duì)提高甘薯薯塊鮮重和干重有一定影響,且氮肥施用量為135 kg/hm2時(shí),淀粉型甘薯新品種濟(jì)薯25單株薯塊鮮重和干重達(dá)到最大值。
2.3 氮肥不同用量對(duì)甘薯莖葉及塊根干物率的影響
由表1可以看出,各處理甘薯地下部塊根干物率隨著移栽后時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)。到收獲時(shí),塊根干物率達(dá)到最大值,且施氮各處理塊根干物率低于不施氮處理N1和不施肥處理CK。甘薯莖葉干物率在移栽后100天時(shí)出現(xiàn)最低值,此時(shí)甘薯莖葉生長(zhǎng)正處于快速生長(zhǎng)期,符合甘薯生長(zhǎng)規(guī)律;而同一生長(zhǎng)時(shí)期施氮量增加對(duì)甘薯莖葉干物率的影響不大。
2.4 氮肥不同用量對(duì)甘薯T/R值和塊根膨大速率的影響
T/R 值是光合產(chǎn)物分配及其源、庫(kù)關(guān)系協(xié)調(diào)與否的標(biāo)志,反映地上部和地下部生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化。由圖5可以看出,各處理T/R值隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降,施氮各處理的T/R值均高于不施氮處理;當(dāng)甘薯生長(zhǎng)到125天時(shí),N2、N3和N4處理的地上部與地下部生長(zhǎng)基本達(dá)到平衡,T/R值分別為0.96、1.02和1.04;隨著施氮量的增加,地上部與地下部生長(zhǎng)平衡點(diǎn)(T/R=1)有延后的趨勢(shì),N5和N6處理的地上部和地下部生長(zhǎng)平衡點(diǎn)在125天時(shí)未出現(xiàn)。收獲時(shí),N3和 N4處理T/R 值與對(duì)照相近,N5和N6處理的T/R 值相對(duì)較高。
塊根膨大速率反映了塊根生長(zhǎng)的快慢。由圖6可以看出,甘薯移栽后50~75天時(shí),甘薯塊根生長(zhǎng)進(jìn)入第一個(gè)快速膨大期,這一時(shí)期各處理塊根膨大速率達(dá)到最大值,N4處理最高,為9.53 g/d;100~125天時(shí),甘薯塊根生長(zhǎng)進(jìn)入第二個(gè)快速膨大期;125天~收獲,N3、N4和N5處理塊根膨大速率高于不施氮處理。從整個(gè)甘薯生育期來看,N4處理塊根膨大速率最大,為6.22 g/d。
本試驗(yàn)條件下,增施氮肥可以使甘薯地上部與地下部生長(zhǎng)平衡點(diǎn) (T/R=1) 出現(xiàn)延后的趨勢(shì),施氮量為135 kg/hm2時(shí),甘薯塊根膨大速率最大。
2.5 氮肥不同用量對(duì)甘薯鮮薯及薯干產(chǎn)量的影響
由表2可以看出,氮肥施用量增加,甘薯鮮薯產(chǎn)量和薯干產(chǎn)量均表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢(shì),N3、N4、N5處理鮮薯產(chǎn)量比不施氮處理N1和不施肥處理CK增產(chǎn)達(dá)極顯著水平,薯干增產(chǎn)達(dá)顯著水平,商品薯率達(dá)到96.83%~97.96%;N4處理與其它施氮處理相比,鮮薯和薯干增產(chǎn)達(dá)顯著水平,鮮薯和薯干產(chǎn)量分別為34 673.4 kg/hm2和12 974.7 kg/hm2,比不施氮處理N1分別增產(chǎn)14.28%和11.48%。在本試驗(yàn)條件下,增施純氮135 kg/hm2,甘薯新品種濟(jì)薯25鮮薯和薯干產(chǎn)量可獲得最大值,商品薯率最高為97.96%。
2.6 氮肥不同用量對(duì)甘薯氮利用效率的影響
從表3可以看出,隨著氮肥施用量的增加,氮肥偏生產(chǎn)力呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì),可見增加氮肥施用量降低了氮肥偏生產(chǎn)力;增施氮肥可以提高甘薯植株吸氮量,施氮各處理甘薯植株氮的吸收量比不施氮處理分別提高13.96%~70.90%,其中氮肥施用量為180 kg/hm2時(shí)氮吸收量最高,達(dá)240.5 kg/hm2;甘薯氮肥農(nóng)學(xué)利用率、利用效率、生理效率及氮素收獲指數(shù)隨施氮量的增加雖缺乏一定的規(guī)律性,但適量施用氮肥能夠提高氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥利用效率和生理效率及氮素收獲指數(shù),其中N4處理最高,分別為32.09 kg/kg、92%、84.96 kg/kg和0.70 kg/kg。本試驗(yàn)條件下,氮肥施用量為135 kg/hm2時(shí)氮肥利用率達(dá)到最高值。
2.7 氮肥不同用量對(duì)甘薯經(jīng)濟(jì)效益的影響
由表4可以看出,氮肥不同用量處理均能提高甘薯鮮薯產(chǎn)值,與不施氮肥處理相比,每公頃平均增收544.5~3 865.5元,增收比率為2.6%~18.6%。隨著施氮量的增加,純收入先增加后減少,當(dāng)?shù)视昧窟_(dá)到135 kg/hm2時(shí),純收入達(dá)到最大值,為24 619.5元/hm2,投入產(chǎn)出比最高,為360.1%。綜合考慮氮肥不同處理的增產(chǎn)效應(yīng)、經(jīng)濟(jì)效益和投入產(chǎn)出比等因素,在本試驗(yàn)條件下,氮肥用量為135 kg/hm2時(shí)經(jīng)濟(jì)效益最高。
3 討論與結(jié)論
吳振新[12]在灰沙泥田土壤肥力較高條件下,對(duì)甘薯品種福建金山 630 進(jìn)行了氮肥施用量研究,結(jié)果表明,施氮量≤180 kg/hm2時(shí),甘薯鮮薯產(chǎn)量與增產(chǎn)效果隨著施氮量的增加而提高,隨施氮量的繼續(xù)增加,鮮薯產(chǎn)量與增產(chǎn)效果呈下降趨勢(shì)。張真等[14]在粘土地肥力水平較高條件下,施尿素量在0~112.5 kg/hm2范圍內(nèi)鮮薯產(chǎn)量與施氮量呈正相關(guān)。孫澤強(qiáng)等[6]在棕壤土高肥力條件下,對(duì)濟(jì)薯21 進(jìn)行了氮肥用量研究,結(jié)果表明施用氮肥對(duì)濟(jì)薯21增產(chǎn)沒有促進(jìn)作用,反而造成減產(chǎn)。范建芝等[15]在魯南地區(qū)中等肥力條件下進(jìn)行氮肥用量試驗(yàn),結(jié)果表明甘薯鮮薯產(chǎn)量隨施氮量增加呈先增加后下降趨勢(shì)。安霞等[16]在大田生產(chǎn)條件下,研究了3種不同形態(tài)氮肥對(duì)甘薯產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和氮素效率的影響,結(jié)果表明,施用銨態(tài)氮肥最利于甘薯的高產(chǎn)和高效。
3.1 本試驗(yàn)在魯南丘陵瘠薄地區(qū)肥力較低條件下進(jìn)行,試驗(yàn)結(jié)果與吳振新[12]、張真[14]、范建芝[15]等的研究結(jié)果相一致,氮素施用量≤135 kg/hm2時(shí),濟(jì)薯25的鮮薯和薯干產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加,其中以135 kg/hm2處理鮮薯和薯干產(chǎn)量最高,分別為34 673.4 kg/hm2和12 974.7 kg/hm2;之后,甘薯鮮薯和薯干產(chǎn)量隨施氮量增加呈下降趨勢(shì),可能是氮肥施用量過高,導(dǎo)致甘薯莖葉生長(zhǎng)過旺或徒長(zhǎng)的結(jié)果。
3.2 甘薯新品種濟(jì)薯25單株莖葉鮮重隨著氮肥施用量的增加而增加,但單株莖葉干重隨施氮量的增加缺少規(guī)律性。
3.3 在魯南丘陵瘠薄地區(qū),適宜的氮肥施用量對(duì)提高甘薯單株薯塊鮮重和干重有一定影響,且氮肥施用量為135 kg/hm2時(shí),淀粉型甘薯新品種濟(jì)薯25單株薯塊鮮重和干重達(dá)到最大值。
3.4 氮肥施用量增加可以使甘薯地上部與地下部生長(zhǎng)平衡點(diǎn) (T/R=1) 出現(xiàn)延后的趨勢(shì);施氮量為135 kg/hm2時(shí),甘薯塊根膨大速率最大;不同氮肥施用量對(duì)甘薯干物率影響無(wú)顯著差異。
3.5 本試驗(yàn)條件下,氮肥施用量為135 kg/hm2時(shí),氮肥利用率達(dá)到最高值;純收入和投入產(chǎn)出比最高,分別為24 619.5元/hm2和360.1%。因此,適量施用氮肥能夠提高氮肥農(nóng)學(xué)利用率、氮肥利用效率、氮肥生理效率及氮素收獲指數(shù)。
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