劉 云，吳金全，嚴(yán) 琦，梁志奇，石銘福，秦舒浩

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）屬茄科茄屬草本植物，是重要的糧菜飼兼用作物[1]。馬鈴薯產(chǎn)業(yè)在保障我國(guó)糧食安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)農(nóng)民增收、消除貧困等方面發(fā)揮著重要作用[2-5]。

近年來隨著馬鈴薯種植面積的增加，人們已意識(shí)到馬鈴薯在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性。馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)受到品種遺傳特性、栽培環(huán)境條件和栽培技術(shù)等多種因素的共同影響，合理施肥是其中重要的影響因子之一。而氮肥作為最重要的肥料之一，其合理供給及高效利用是馬鈴薯高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)且品質(zhì)優(yōu)良的重要保障[6-7]。甘肅省馬鈴薯在生產(chǎn)過程中氮肥管理粗放，缺乏系統(tǒng)的研究和理論指導(dǎo)，導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量低、品質(zhì)差。有研究表明，肥料施用不合理，作物品種的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)就不能充分發(fā)揮[8]，如何合理施用氮肥提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，是生產(chǎn)中亟待解決的問題。本試驗(yàn)旨在確定旱作馬鈴薯適宜的氮素施用量，改善馬鈴薯產(chǎn)量形成特性和品質(zhì)，為西北地區(qū)馬鈴薯科學(xué)施用氮肥提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年4—11月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院試驗(yàn)站進(jìn)行，供試馬鈴薯品種為青海省農(nóng)林科學(xué)院選育的“青薯9號(hào)”。試驗(yàn)采用盆栽，用盆規(guī)格為高30 cm、內(nèi)徑30 cm。供試基質(zhì)由V（珍珠巖）︰V（蛭石）=1︰4配制而成，裝盆前使用多菌靈消毒。試驗(yàn)所用氮肥為尿素（總氮≥46.67%），馬鈴薯生長(zhǎng)過程中澆灌的營(yíng)養(yǎng)液根據(jù)Hoagland's標(biāo)準(zhǔn)配方配制。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為單因素氮素試驗(yàn)，設(shè)5個(gè)施氮水平（T1～T5，純氮），分別為110、190、270、350、430 kg/hm2，每個(gè)處理10盆，每平方米5.40株（53 973.01株/hm2）。氮素分別在馬鈴薯幼苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期施入，具體氮素施用量見表1。

將基質(zhì)填充于塑料盆內(nèi)，盆中基質(zhì)厚度為22 cm，播種前2 d澆透水。于2016年5月16日進(jìn)行播種，選擇大小相近的健康種薯播種，每盆播1粒，播種深度10 cm，馬鈴薯出苗后每7 d澆灌1次營(yíng)養(yǎng)液（每次1 000 mL）。出苗后統(tǒng)一進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 產(chǎn)量形成特性指標(biāo)測(cè)定

分別在馬鈴薯塊莖膨大期（7月25日）和淀粉積累期（8月10日）取馬鈴薯塊莖，將其切成薄片，105 ℃下殺青15 min，80 ℃烘至恒重，測(cè)定其干物質(zhì)積累量[9]；在苗期（5月26日）、塊莖形成期（6月24日）、塊莖膨大期（7月25日）、淀粉積累期（8月10日）和成熟期（9月16日）測(cè)定根冠比；在成熟期測(cè)量各單株塊莖鮮質(zhì)量，記錄個(gè)數(shù)，測(cè)定馬鈴薯產(chǎn)量。

1.3.2 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

于成熟期測(cè)定各品質(zhì)指標(biāo)。淀粉含量采用碘比色法測(cè)定[10]，VC含量采用紫外分光光度法測(cè)定[11-12]，可溶性蛋白含量采考馬斯亮藍(lán)G-250法測(cè)定[13]，有機(jī)酸含量采用酸堿中和滴定法測(cè)定[14]。

表1 各處理施氮量統(tǒng)計(jì) kg/hm2

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計(jì)、分析及圖表制作，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較，當(dāng)P＜0.05時(shí)視為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量形成特性的影響

2.1.1 氮素對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累量的影響

圖1表明，不同施氮水平下，淀粉積累期馬鈴薯干物質(zhì)含量均高于塊莖膨大期，分別高118.70%、47.35%、27.29%、54.52%和38.15%，說明隨著生育期的延長(zhǎng)，干物質(zhì)積累迅速。其中處理T2對(duì)干物質(zhì)含量的影響顯著，在塊莖膨大期和淀粉積累期分別達(dá)到14.55、21.44 g/株，顯著高于其他處理。

2.1.2 氮素對(duì)馬鈴薯根冠比的影響

由圖2得，馬鈴薯植株根冠比隨著生育期的延長(zhǎng)而增加，在塊莖成熟期達(dá)到最大值，且該時(shí)期平均根冠比分別是苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期的13.52、7.65、3.45和1.50倍。在整個(gè)生育期內(nèi)，處理T2和T3根冠比高于處理T1、T4、T5，并且在塊莖膨大期到塊莖成熟期內(nèi)處理T2和T3與其他處理差異顯著，T2處理根冠比表現(xiàn)最佳。

2.1.3 氮素對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

圖1 氮素對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)的影響

如圖3所示，當(dāng)施氮量超過190 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量顯著降低，T2處理馬鈴薯產(chǎn)量最高為453.45 g/株，T5處理產(chǎn)量最低，僅為98.44 g/株。通過回歸分析擬合出的氮素用量及相應(yīng)產(chǎn)量的一元二次回歸方程為y=-0.006 4x2+2.641 8x+ 115.6（R2=0.887 2**），得出施氮量為206.39 kg/hm2時(shí)馬鈴薯塊莖單株產(chǎn)量最大為388.22 g，與實(shí)際測(cè)定的最佳施氮量表現(xiàn)相近。

2.2 氮素對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

如表2所示，不同施氮量下，馬鈴薯淀粉和VC含量分別為5.29%～16.92%和4.50～6.74 μg/g，并且均在T2處理下達(dá)到最大值，為16.92%和6.74 μg/g，顯著高于其他處理，分別比處理T1、T3、T4和T5高出64.27%、11.17%、151.41%、219.85%；28.14%、9.77%、32.68%、49.78%。蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加而持續(xù)上升，當(dāng)施氮量達(dá)到350～430 kg/hm2時(shí)，蛋白質(zhì)含量趨于穩(wěn)定。有機(jī)酸含量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，當(dāng)施氮量超過350 kg/hm2后，有機(jī)酸含量下降，其中T3和T4處理有機(jī)酸含量顯著高于其他處理，分別為0.021%和0.022%。

圖2 氮素對(duì)馬鈴薯根冠比的影響

圖3 氮素對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

表2 不同施氮量下馬鈴薯塊莖品質(zhì)指標(biāo)

3 討論與結(jié)論

干物質(zhì)積累量是馬鈴薯產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[15]，提高塊莖干物質(zhì)積累量是增加產(chǎn)量的有效途徑。田洵[16]研究表明，在適當(dāng)范圍內(nèi)增加施氮量可有效促進(jìn)塊莖中干物質(zhì)的積累，但施氮量過高則會(huì)導(dǎo)致植株徒長(zhǎng)，影響干物質(zhì)向塊莖的轉(zhuǎn)移，從而影響塊莖中干物質(zhì)的積累。周攢義等[17]研究表明，施氮可以促進(jìn)馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，增加各時(shí)期馬鈴薯的干物質(zhì)，其中薯塊膨大期和淀粉積累期增加質(zhì)量較快，在淀粉積累期至收獲期主要增加薯塊的質(zhì)量。本研究表明，隨著馬鈴薯生育期的進(jìn)行，塊莖中干物質(zhì)含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，同一生育期內(nèi)，塊莖干物質(zhì)積累量隨施氮量的增加呈先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)施氮量在190 kg/hm2時(shí)，塊莖干物質(zhì)積累量最大，但當(dāng)施氮量超過190 kg/hm2時(shí)，干物質(zhì)含量下降，這可能因?yàn)榈适┯眠^量，雖能夠使地上部莖葉生長(zhǎng)更加旺盛，但由于生長(zhǎng)中心不能適時(shí)轉(zhuǎn)移，因此并不能有效促進(jìn)塊莖的生長(zhǎng)[18]，說明適量施用氮肥有利于馬鈴薯干物質(zhì)的積累。在本研究中，整個(gè)生育期內(nèi)根冠比逐漸升高，并在塊莖成熟期達(dá)到最大。同一時(shí)期內(nèi)，根冠比隨著施氮量的增加而呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，這與何萬春[19]的研究結(jié)果一致，即旱地馬鈴薯整株、塊莖、根冠比以及收獲指數(shù)的變化趨勢(shì)一致，都隨著施肥量的增加呈單峰趨勢(shì)變化。氮素濃度較低時(shí)，首先滿足根的生長(zhǎng)，到冠部的氮素較少，使根冠比增大；隨著氮素的增加，大部分氮素與光合產(chǎn)物供應(yīng)枝葉生長(zhǎng)，供應(yīng)根部的減少，導(dǎo)致根冠比下降。當(dāng)施氮量在190 kg/hm2時(shí)，根冠比最大，說明此處理根系較發(fā)達(dá)，有利于馬鈴薯植株對(duì)水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，進(jìn)而提高光合作用，積累干物質(zhì)，增加產(chǎn)量，適宜的氮素對(duì)提高根冠比具有較好的效果。

馬鈴薯的產(chǎn)量隨施氮量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，合理增施氮肥可提高馬鈴薯的產(chǎn)量，過量施氮會(huì)使馬鈴薯產(chǎn)量降低[20-23]，這與本試驗(yàn)結(jié)果基本一致。施氮量為190 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量高于其他各處理，通過回歸分析擬合出的施氮量及相應(yīng)產(chǎn)量的一元二次回歸方程為y=-0.006 4x2+2.641 8x+115.6（R2=0.887 2**），得出施氮量為206.39 kg/hm2時(shí)馬鈴薯塊莖單株產(chǎn)量最大為388.22 g/株，與實(shí)際測(cè)定的最佳施氮量相近。Ru?a[24]研究表明，施氮量達(dá)到120 kg/hm2時(shí)達(dá)到馬鈴薯產(chǎn)量達(dá)到最大。李夢(mèng)龍等[25]研究表明，水澆地條件下馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)最佳施氮量和最高產(chǎn)量施氮量分別180.99 kg/hm2和231.07 kg/hm2。修鳳英等[26]研究表明，施氮量為210 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量最高。與本試驗(yàn)結(jié)果得出最高產(chǎn)量施氮量不完全一致，這可能是因?yàn)椴煌贩N馬鈴薯生長(zhǎng)特性及栽培條件等方面存在差異。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，馬鈴薯淀粉含量和VC含量隨施氮量的增加均呈先增加后降低的趨勢(shì)，施氮量為190 kg/hm2時(shí)，馬鈴薯淀粉含量和VC含量顯著高于其他各處理，而施氮過量會(huì)降低淀粉和VC的含量，這可能是因?yàn)槭┯眠^量氮肥會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯同化產(chǎn)物向塊莖的轉(zhuǎn)運(yùn)和累積受阻，使塊莖干物質(zhì)含量降低[27]，且高氮水平會(huì)抑制可溶性淀粉合成酶的作用[28]?？梢?，適量施用氮肥可以提高馬鈴薯塊莖淀粉含量和VC含量，但施氮過量對(duì)馬鈴薯塊莖的淀粉和VC含量負(fù)效應(yīng)顯著。本試驗(yàn)結(jié)果顯示塊莖蛋白質(zhì)含量隨著施氮量的增加呈遞增趨勢(shì)，與宋娜等[29]研究結(jié)果相符。因此，為提高單位面積馬鈴薯蛋白質(zhì)含量，應(yīng)適量增施氮肥。此外，馬鈴薯有機(jī)酸含量隨施氮量的增加呈先增后降的趨勢(shì)，在施氮量為270 kg/hm2和350 kg/hm2時(shí)塊莖有機(jī)酸含量較高，其變化趨勢(shì)可能與較高氮水平下馬鈴薯氮代謝旺盛有關(guān)，收獲含有機(jī)酸量較低的馬鈴薯需要控制施氮量。

綜合氮素用量與馬鈴薯干物質(zhì)積累量、根冠比、產(chǎn)量及各品質(zhì)間的關(guān)系，得出本試驗(yàn)條件下馬鈴薯適宜的氮素施用量為190～206.39 kg/hm2。

[1] DEVAUX A, KROMANN P, ORTIZ O.Potatoes for sustainable global food security[J].Potato Research,2014,57(3-4):185-199.

[2] 晏書誠(chéng).中國(guó)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略研究[J].中國(guó)科技信息,2017(5):103-104.

[3] 黃鳳玲,張琳,李先德,等.中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)生產(chǎn)展望,2017,13(1):25-31.

[4] 王宏康.甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2017(1):54-56.

[5] 楊雅倫,郭燕枝,孫君茂.我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報(bào),2017(1):29-36.

[6] 孫磊,王弘,李明月,等.馬鈴薯生產(chǎn)的氮肥管理策略[J].中國(guó)馬鈴薯,2013(5):314-318.

[7] 王玉萍,隋景航,梁延超,等.甘肅省兩個(gè)生態(tài)區(qū)馬鈴薯加工品質(zhì)差異和加工品系篩選[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,51(5):39-45.

[8] ?REk P, HEJCMAN M, KUNZOVá E.Multivariate analysis of relationship between potato(Solanum tuberosumL.)yield,amount of applied elements, their concentrations in tubers and uptake in a long-term fertilizer experiment[J].Field Crops Research,2010,118(2):183-193.

[9] 呂長(zhǎng)文,唐道彬,羅小敏,等.甘薯干物質(zhì)測(cè)定方法研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(3):307-308.

[10] 南博,劉春生,牛小宇,等.碘-淀粉比色法測(cè)定不同產(chǎn)地葛根淀粉含量[C]//中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)第九屆中藥鑒定學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.浙江:中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì),2008:3.

[11] 陳誠(chéng).間接紫外吸光光度法測(cè)定蔬菜中VC含量[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,21(1):9-11.

[12] 許原.間接紫外吸光光度法測(cè)定水果中VC含量[J].南平師專學(xué)報(bào),2005,24(4):41-43,15.

[13] 鄧麗莉,潘曉倩,生吉萍,等.考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定蘋果組織微量可溶性蛋白含量的條件優(yōu)化[J].食品科學(xué),2012,33(24):185-189.

[14] 劉邦利,陳亞軍,王雪晴,等.有機(jī)樣品中有機(jī)酸測(cè)定方法的可行性研究[J].化工之友,2007(17):92-93.

[15] 張婷婷,蒙美蓮,陳有君,等.氮素水平對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累及庫(kù)活性的影響[J].中國(guó)馬鈴薯,2015(2):75-79.

[16] 田洵.施氮量對(duì)不同馬鈴薯品種生長(zhǎng)發(fā)育及氮代謝的影響[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2016.

[17] 周攢義,張興梅,王鵬,等.氮肥不同用量對(duì)馬鈴薯氮素吸收·產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(15):6671-6673.

[18] ALVA L.Potato nitrogen management[J].Journal of Vegetable Crop Production,2004,10(1):97-132.

[19] 何萬春.不同氮水平對(duì)覆膜馬鈴薯干物質(zhì)積累和氮素吸收的影響[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2015.

[20] 祁馳恒.氮肥用量對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累及氮素運(yùn)轉(zhuǎn)的影響[D].哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2015.

[21] 范香全.施氮與密度對(duì)膜下滴灌馬鈴薯氮素利用及產(chǎn)量質(zhì)量的影響[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2014.

[22] 吉瑋蓉.不同施氮鉀量對(duì)馬鈴薯養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[D].大慶:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué),2014.

[23] 周娜娜,張學(xué)軍,秦亞兵,等.不同滴灌量和施氮量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].土壤肥料,2004(6):11-12,16.

[24] RU?A A, SKRABULE I, VAIVODE A.Influence of nitrogen on potato productivity and nutrient use efficiency[J].Proceedings of the Latvian Academy of Sciences,2013,67(3):247-253.

[25] 李夢(mèng)龍,何萬春,何昌福,等.氮肥施用量對(duì)水澆地覆膜馬鈴薯土壤礦質(zhì)氮含量及馬鈴薯產(chǎn)量的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,51(3):60-64.

[26] 修鳳英,朱麗麗,李井會(huì).不同施氮量對(duì)馬鈴薯氮素利用特性的影響[J].中國(guó)土壤與肥料,2009(3):36-38,43.

[27] 張煒,楊德樺,黃小箐,等.氮肥用量對(duì)襄陽(yáng)地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].中國(guó)土壤與肥料,2016(1):72-76.

[28] 楊華,鄭順林,李佩華,等.氮營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)秋馬鈴薯塊莖發(fā)育中淀粉合成關(guān)鍵酶的影響[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,31(1):9-14.

[29] 宋娜,王鳳新,楊晨飛,等.水氮耦合對(duì)膜下滴灌馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(13):98-105