和習瓊,和曉堂,和平根,石 濤,李光達,王菊英
(麗江市農業(yè)科學研究所,云南 麗江 674100)
氮元素是植物體內蛋白質、生物堿等多種物質的重要組成成分,是植物生長發(fā)育必需的大量元素,是植物生產的主要限制因子。在作物生產過程中,氮對作物增產的貢獻在50%左右,氮肥作為氮元素的主要來源,是農業(yè)生產中使用量最大的肥料[1-3]。
隨著中國馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的推進,馬鈴薯的種植與生產在農作物中占比越來越大,其在保證中國糧食安全的同時,還帶動地方經(jīng)濟的發(fā)展[4]。馬鈴薯產業(yè)是麗江市最具優(yōu)勢的高原特色產業(yè)之一,無論是種植面積還是產量產值均已超過小麥,成為繼玉米、水稻之后的第三大作物[5]。近年來,馬鈴薯種植者一味追求高產,缺乏肥料施用科學指導。氮肥長期不合理施用,導致馬鈴薯產量與品質下降[6]、土壤養(yǎng)分和土壤微生物群落失衡[7],嚴重的還會造成農業(yè)生態(tài)安全問題[8]。近年來,許多學者對馬鈴薯施氮量與晚疫病發(fā)生的關系進行了研究,結果發(fā)現(xiàn),合理的氮肥施用可降低馬鈴薯晚疫病的發(fā)生、增加馬鈴薯產量;氮肥施用量過大時,晚疫病發(fā)病率較高,不利于結薯[9-11]。結合麗江市氮肥施用情況及晚疫病發(fā)生情況,彌補當?shù)貙Υ朔矫嫜芯康目杖?,為馬鈴薯生產合理施肥提供研究依據(jù)。本試驗通過對不同馬鈴薯品種施用不同水平氮肥,探索施氮量與晚疫病發(fā)生的規(guī)律、不同抗病品種最適氮肥施用量,為當?shù)伛R鈴薯施肥提供科學指導。
2017~2018 年試驗設在麗江市農業(yè)科學研究所太安科技示范場,位于麗江市玉龍縣太安鄉(xiāng),N 26°47′29",E 104°4′55",海拔2 720 m;試驗地土質為壤土,通透性好,保水保肥性好,肥力均勻,經(jīng)華測公司測定土壤基本數(shù)據(jù)為全N 0.286%、全P 0.130%、全K 1.81 g∕kg、速效N 292 mg∕kg、速效P 75.90 mg∕kg、速效K 124 mg∕kg。
供試肥料為尿素(N 46.4%)、過磷酸鈣(P2O5≥16%)、硫酸鉀(K2O ≥52%)。田間采用隨機區(qū)組設計。選擇3 個晚疫病抗性不同的馬鈴薯品種,分別是: 抗病品種‘麗薯10 號’(P1)、中抗品種‘青薯9 號’(P2)和感病品種‘中甸紅’(P3)。氮施用量設5 個濃度梯度,分別是:15 kg∕667m2(T1)、20 kg∕667m2(T2)、25 kg∕667m2(T3)、30 kg∕667m2(T4)和35 kg∕667m2(T5),折合尿素(N 46.4%)用量分別為:32.33,43.10,53.88,64.66 和75.43 kg ∕667m2,平 均 分2 次 施加,第1 次作基肥,第2 次結合培土施加,3 次重復,裂區(qū)設計,不同品種為主區(qū)、不同施氮量為副 區(qū)。施 用1 500 kg∕667m2農 家 肥、30 kg∕667m2過 磷 酸 鈣(P2O5≥16%)、15 kg∕667m2硫 酸 鉀(K2O ≥52%)作基肥,于6 月結合中耕除草追施30 kg∕667m2過磷酸鈣(P2O5≥16%)、15 kg∕667m2硫酸鉀(K2O ≥52%)。小區(qū)面積15 m2,每個小區(qū)種植5壟,壟長4.7 m,壟距80 cm。
2017 年3 月23 日采用馬鈴薯“平播后起壟”栽培技術種植,種植密度為3 550 粒∕667m2,2017年6月8日結合中耕除草,進行第2次追肥。
2018 年3 月20 日采用馬鈴薯“平播后起壟”栽培技術種植,種植密度為3 550 粒∕667m2,2018年6月8日結合中耕除草,進行第2次追肥。
生育期內每10 d 對馬鈴薯晚疫病發(fā)生情況目測調查。收獲時記載商品薯(大中薯≥75 g)和非商品薯(小薯和畸形薯<75 g)重量,并按當時田間收購價折算667 m2產值。
馬鈴薯晚疫病病情分級標準[12]。0 級:無病斑;1 級:病斑面積占整個葉面積5%以下;3級:病斑面積占整個葉面積6%~10%;5級:病斑面積占整個葉面積11%~20%;7 級:病斑面積占整個葉面積21%~50%;9 級:病斑面積占整個葉面積50%以上。
病情指數(shù)=∑(各級病葉數(shù)× 相對病級數(shù)值)∕(調查總葉數(shù)× 9)
防治效果(%)=(CK 病情指數(shù)-處理病情指數(shù))∕CK病情指數(shù)× 100
產量調查:收獲時對各小區(qū)進行實收測產。
利用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,利用方差分析軟件(stst 1.00)進行方差分析。
不同品種馬鈴薯施用同水平氮肥,晚疫病發(fā)病率不同(表1),具體表現(xiàn)為‘麗薯10 號’晚疫病抗性最強、‘青薯9 號’次之、‘中甸紅’最差。相同馬鈴薯品種施用不同水平氮肥,晚疫病發(fā)病率也不相同,從2 年試驗結果可以看出,3 個品種在施用較低水平氮肥時,晚疫病發(fā)病率也較低,當施氮量大于25 kg∕667m2時,晚疫病發(fā)病率隨著施氮量的增加而增高。‘麗薯10號’在施用20 kg∕667m2氮肥時,晚疫病發(fā)病率最低;‘青薯9 號’在施用15 kg∕667m2氮肥時,晚疫病發(fā)病率最低;‘中甸紅’在施用15 和20 kg∕667m2氮肥時,晚疫病發(fā)病率最低。3個對晚疫病抗性不同品種在施用35 kg∕667m2氮肥時,晚疫病發(fā)病指數(shù)達最大值。
表1 不同施氮量馬鈴薯晚疫病病情指數(shù)Table 1 Disease index of potato late blight under different nitrogen application rates
收挖每個小區(qū)(15 m2)馬鈴薯后進行測產,發(fā)現(xiàn)同一馬鈴薯品種施用不同水平氮肥,其產量不同(表2),在施用15~20 kg∕667m2氮肥時,對馬鈴薯增產具有促進作用,當?shù)适┯昧看笥?5 kg∕667m2時,隨著施用量增高,產量逐漸降低?!愂?0號’在施用20 kg∕667m2氮肥時,產量最高,2 年產量分別為1 671 和2 059 kg∕667m2,與施用30 和35 kg∕667m2(2018 年除外)氮肥的產量差異極顯著;‘青薯9 號’在施用15 kg∕667m2氮肥時,產量最高,2 年產量分別為1 256 和1 197 kg∕667m2,與施用30 和35 kg∕667m2氮肥的產量差異顯著;‘中甸紅’在施 用15 和20 kg∕667m2氮 肥 時,產 量 最 高,2 年最高產量分別為1 000 和666 kg∕667m2,與施用35 kg∕667m2(2018 年除外)氮肥的產量差異極顯著。不同品種在同一氮肥水平下,產量也有差異,‘麗薯10 號’2 年產量均顯著高于‘青薯9 號’和‘中甸紅’,‘青薯9 號’2 年產量與‘中甸紅’差異也大體表現(xiàn)出顯著。3 個品種產量差異顯著,一方面可能受到晚疫病的影響,另一方面也可能是品種遺傳特性所導致。
表2 不同施氮量馬鈴薯產量Table 2 Yield of potato under different nitrogen application rates
同一品種馬鈴薯在低氮條件下,商品薯率較高,所產生的經(jīng)濟效益也越好,隨著氮水平增高,其商品薯率及經(jīng)濟效益逐漸降低,具體表現(xiàn)為2 年平均‘麗薯10 號’在施用20 kg∕667m2氮肥時,商品薯率及經(jīng)濟效益最高;‘青薯9 號’在施用15 和20 kg∕667m2氮肥時,商品薯率及經(jīng)濟效益最高;‘中甸紅’在施用15 和20 kg∕667m2氮肥時,商品薯率及經(jīng)濟效益最高(表3)。
表3 不同施氮量馬鈴薯商品薯率及經(jīng)濟效益Table 3 Marketable tuber percentage and economic benefit of potato under different nitrogen application rates
對試驗結果進行綜合分析,同一馬鈴薯品種隨著氮肥施用量的增加,晚疫病發(fā)病率逐漸增加、產量和經(jīng)濟效益逐漸降低。具體表現(xiàn)為隨著施氮量的增加,‘麗薯10 號’2017 年晚疫病病情指數(shù)由0.47 增加到0.67,產量從1 593 kg∕667m2減少到1 196 kg∕667m2,產值從1 935.32元∕667m2降低到1 401.18 元∕667m2,2018 年晚疫病病情指數(shù)由0.17 增 加 到0.22,產 量 從1 978 kg∕667m2減 少 到1 805 kg∕667m2,產 值 從2 790.14 元∕667m2降 低 到2 508.79 元∕667m2;‘青薯9 號’2017 年晚疫病病情指數(shù)由0.64 增加到0.82,產量從1 256 kg∕667m2減少 到749 kg∕667m2,產值從1 563.74 元∕667m2降低到852.04 元∕667m2,2018 年 晚 疫 病 病 情 指 數(shù) 由0.58 增 加 到0.73,產 量 從1 197 kg∕667m2減 少 到753 kg∕667m2,產 值 從1 629.64 元∕667m2降 低 到1 032.05元∕667m2;‘中甸紅’2017 年晚疫病病情指數(shù)由0.69 增加到0.92,產量從1 000 kg∕667m2減少到499 kg∕667m2,產值從1 058.05 元∕667m2降低到463.96元∕667m2,2018年晚疫病病情指數(shù)由0.80增加到0.88,產量從575 kg∕667m2減少到351 kg∕667m2,產值從730.93 元∕667m2降低到436.02 元∕667m2。不同品種馬鈴薯在同一施氮水平下,晚疫病發(fā)病率、產量不同。具體表現(xiàn)為‘麗薯10號’晚疫病抗性最強、產量最高,其次為‘青薯9號’,最差為‘中甸紅’。其中,‘麗薯10號’最佳氮肥施用量為20 kg∕667m2,‘青薯9號’最佳氮肥施用量為15 kg∕667m2,‘中甸紅’最佳氮肥施用量為15 kg∕667m2。
馬鈴薯對氮元素敏感,施用充足的氮肥是馬鈴薯高產的重要保證。前人研究發(fā)現(xiàn),馬鈴薯產量提高7.5 t∕hm2,需施用2.75 kg 氮素,在肥力較差的地塊施用,增產效果更為明顯[13,14]。但是過量施用氮肥會導致土壤酸化或鹽漬化,當?shù)适┯贸^一定量時,馬鈴薯產量甚至有降低的趨勢[15];大量施用氮肥還會導致馬鈴薯晚疫病等真菌性病害的發(fā)生,從而導致馬鈴薯產量和品質降低[16]。近年來,部分學者對不同施氮水平的土壤微生物、土壤水解酶活性、植株酶活性和晚疫病發(fā)病情況進行了探究,對馬鈴薯氮肥施用提出科學性依據(jù)[9,10]。
本研究揭示了施氮量與馬鈴薯產量及晚疫病的關系,過量施用氮肥會導致馬鈴薯晚疫病發(fā)病率增加、產量和經(jīng)濟效益降低,研究結果可為今后馬鈴薯晚疫病防治提供新思路。但是,該研究尚有不足,未從土壤養(yǎng)分、土壤微生物群落等方面解釋施氮量與晚疫病發(fā)生的規(guī)律。故在以后的研究中,應從土壤微環(huán)境、植株酶活性等方面深入研究,全方位解釋過量施用氮肥導致馬鈴薯晚疫病發(fā)病率高、產量下降的原因,甚至還可以從分子生物學的角度進一步的剖析,找出關鍵調控基因,從而使施氮量與晚疫病發(fā)生之間關系更加清晰。