王寧 孟亞依 姚劍鋒 王學(xué)彧 李玉鵬 鄧寶妮 李永忠 司成成

關(guān)鍵詞：甘薯；氮源；施氮量；源庫(kù)發(fā)育；產(chǎn)量；品質(zhì)

甘薯[Ipomoeabatatas（L.）Lam.]具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、適應(yīng)性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，除含有豐富的食用纖維、糖、維生素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)等人體必需的重要營(yíng)養(yǎng)成分外，還含有多酚、多糖、花青素等活性成分，是世界衛(wèi)生組織推薦的最佳食物[1]。氮素既是作物重要的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，又是酶的主要成分，對(duì)作物代謝、生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)形成有重要影響[2]。硝態(tài)氮肥、銨態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥（尿素）是生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的3種氮肥[3-4]，其中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是植物能夠從土壤中直接吸收利用的氮素[5-7]，而酰胺態(tài)氮素在土壤中往往需要在脲酶的作用下轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮素后再被植物吸收利用[8]。并且植物對(duì)不同形態(tài)氮素吸收利用具有偏好性和選擇性特點(diǎn)，部分植物在硝態(tài)氮環(huán)境下生長(zhǎng)較好，如玉米、小麥等[4，9-10]；而部分植物則在銨態(tài)氮環(huán)境下生長(zhǎng)較好，如水稻等[11-12]。合理的施氮量和氮源選擇是提高甘薯氮素養(yǎng)分利用效率[13-15]，促進(jìn)甘薯生長(zhǎng)發(fā)育[16-17]，促進(jìn)光合同化物合成、分配和積累[16]，協(xié)調(diào)源庫(kù)發(fā)育[18-19]，增加甘薯產(chǎn)量和改善品質(zhì)的有效方法[20-21]，契合“減肥增效”的綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展理念。源和庫(kù)是作物形成經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的2個(gè)重要方面[22]，對(duì)大多數(shù)作物而言，如水稻、玉米、小麥和花生等作物的源庫(kù)關(guān)系都有發(fā)展和平衡的過(guò)程[23-26]，甘薯具有典型的源庫(kù)關(guān)系，源庫(kù)協(xié)調(diào)發(fā)展是甘薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的保障[18]。氮素養(yǎng)分是影響作物源庫(kù)關(guān)系的主要因素之一[27-32]，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)展和平衡的影響對(duì)合理施用氮素肥料、提高甘薯生產(chǎn)水平具有重要意義[18，33]。

海南省主栽品種單一，70%左右為20世紀(jì)50年代初日本育成的鮮食型甘薯品種高系14[34-35]。另外，海南省甘薯種植過(guò)程中氮源選擇和施氮量管理較為粗放[34]。針對(duì)以上2個(gè)問(wèn)題，本研究選用高系14的改良品種鳴門金時(shí)為試驗(yàn)材料，設(shè)置3種氮源和4個(gè)施氮量，探究甘薯全生育期源庫(kù)發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)對(duì)氮源和施氮量的響應(yīng)。本研究結(jié)果可為海南省引進(jìn)鮮食型甘薯鳴門金時(shí)提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，有利于海南省甘薯產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

1材料與方法

1.1材料

以鮮食型甘薯鳴門金時(shí)為試驗(yàn)材料，引自日本德島縣鳴門市，是海南省主栽鮮食型甘薯高系14的改良品種。供試肥料為尿素（含N，46%）、硫酸銨（含N，21%）、硝酸鉀（含N，13.6%；含K2O，46%）、硫酸鉀（含K2O，52%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O5，16%），均由中化化肥控股有限公司提供。供試土壤質(zhì)地為砂壤土，0～20cm土壤含沙量為48.32%，pH7.02，有機(jī)質(zhì)含量為1.17%，堿解氮含量為61.67mg/kg，速效磷含量為14.49mg/kg，速效鉀含量為79.18mg/kg。

1.2方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)于2021年11月15日至2022年3月15日在海南大學(xué)農(nóng)科基地（20°06’N，110°33’E）開(kāi)展大田試驗(yàn)。試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，氮源為主區(qū)，分別為銨態(tài)氮素（AMN，硫酸銨）、硝態(tài)氮素（NN，硝酸鉀）和酰胺態(tài)氮素（AN，尿素）；純氮素水平為副區(qū)，分別為0、60、120、180kg/hm2，共10個(gè)處理，分別為：（1）CK處理（不施氮）；（2）AMN60處理（銨態(tài)氮素60kg/hm2）；（3）AMN120處理（銨態(tài)氮素120kg/hm2）；（4）AMN180處理（銨態(tài)氮素180kg/hm2）；（5）NN60處理（硝態(tài)氮素60kg/hm2）；（6）NN120處理（硝態(tài)氮素120kg/hm2）；（7）NN180處理（硝態(tài)氮素180kg/hm2）；（8）AN60處理（酰胺態(tài)氮素60kg/hm2）；（9）AN120處理（酰胺態(tài)氮素120kg/hm2）；（10）AN180處理（酰胺態(tài)氮素180kg/hm2），3次重復(fù)。同時(shí)施入磷肥110kg/hm2，施入鉀肥平衡各處理K2O為240kg/hm2。用升華硫粉末平衡各小區(qū)硫元素的用量。銨態(tài)氮素和酰胺態(tài)氮素處理施入硝化抑制劑（3，4-二甲基吡唑磷酸鹽，DMPP）抑制硝化作用，用量為施氮量的7%[36]；酰胺態(tài)氮素處理額外施入脲酶抑制劑（N-丁基硫代磷酰三胺，NBPT）減緩尿素分解，用量為施氮量的1%[37]。所有肥料、試劑均基施。壟距0.80m，株距0.20m，小區(qū)面積4m×2m=8m2。全生育期田間管理同一般高產(chǎn)大田。

1.2.2指標(biāo)測(cè)定（1）植株農(nóng)藝性狀調(diào)查。于甘薯塊根建成期（栽后30d）、莖葉封壟期（栽后60d）、塊根膨大高峰期（栽后90d）和收獲期（栽后120d）取樣。每次取生長(zhǎng)健壯，具有代表性的植株5株。葉面3/4完好作為正常葉片，去除干枯莖段作為正常莖，有明顯的膨大部位且膨大部位直徑大于0.5cm的根作為塊根，人工分樣后用天平稱量各器官鮮重。（2）光合特性測(cè)定。根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，選擇晴天、少云的天氣的栽后50、70、90、110d前后2d上午9：00—11：00進(jìn)行，選擇連續(xù)5株有代表性的甘薯植株的第5片功能葉，用日本Minolta公司生產(chǎn)的SPAD-502葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定SPAD值；用美國(guó)LI-COR公司生產(chǎn)的LI-6400光合測(cè)定系統(tǒng)測(cè)定凈光合速率。（3）商品薯品質(zhì)測(cè)定。用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖（solublesugars，SS）、蔗糖、淀粉含量[38]。用Folin-Ciocalteus法測(cè)定多酚含量[39]；用NaNO2-Al（NO3）3-NaOH顯色法測(cè)定類黃酮含量[40]；用二甲苯萃取法測(cè)定維生素C（VC）含量，用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白（solubleproteins，SP）含量[41]。（4）商品薯產(chǎn)量測(cè)定。以具有明顯膨大部位、直徑大于1cm及重量超過(guò)50g的塊根作為商品薯進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。

1.3數(shù)據(jù)處理

利用MicrosoftExcel2019和SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，采用鄧肯新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析，利用MicrosoftExcel2019軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2.1氮源和施氮量對(duì)甘薯商品薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可以看出，氮源、施氮量對(duì)甘薯商品薯單株結(jié)薯數(shù)、平均單薯重和產(chǎn)量具有顯著影響，氮源、施氮量二者互作主要顯著影響單株結(jié)薯數(shù)。施用氮素可以提高單株結(jié)薯數(shù)、平均單薯重和產(chǎn)量。在相同的氮源下，施氮量120kg/hm2的單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量最大，與對(duì)照處理相比差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）。在施氮量120kg/hm2下，銨態(tài)氮素的商品薯增產(chǎn)效果最為顯著，增幅達(dá)到35.96%，增產(chǎn)途徑主要是顯著增加了單株結(jié)薯數(shù)。

2.2氮源和施氮量對(duì)甘薯商品薯品質(zhì)的影響

由表2可知，氮源、施氮量及其二者互作對(duì)甘薯商品薯中的SS、蔗糖、淀粉、類黃酮、SP、多酚和VC具有極顯著影響（P<0.01）。施用氮素顯著增加了SS、蔗糖、SP、多酚和VC的含量，顯著降低了淀粉的含量。在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，銨態(tài)氮素處理的SS含量、蔗糖含量、SP含量和VC含量均最高，且與其他處理差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）；銨態(tài)氮素淀粉和多酚含量與酰胺態(tài)氮素相似，均顯著低于硝態(tài)氮素。

2.3氮源和施氮量對(duì)甘薯莖葉發(fā)育的影響

圖1和圖2顯示，在栽后30～120d，葉鮮重隨著甘薯發(fā)育呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在栽后90d；莖鮮重隨著甘薯發(fā)育呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中栽后30～60d增速最快，90～120d增速較慢。表明栽后90d之后莖葉發(fā)育進(jìn)入衰老期。相同氮源下，在栽后30～120d，與對(duì)照處理相比，施氮可以顯著提高莖和葉鮮重，莖和葉鮮重隨施氮量增加而呈顯著增加的趨勢(shì)。而在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，在栽后30d，銨態(tài)氮素葉和莖鮮重高于酰胺態(tài)氮素，酰胺態(tài)氮素高于硝態(tài)氮素，且差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）；在栽后60～120d各氮源葉鮮重?zé)o顯著差異，在栽后60～90d各氮源莖鮮重?zé)o顯著差異，而在栽后120d，銨態(tài)氮素莖鮮重低于硝態(tài)氮素，硝態(tài)氮素低于酰胺態(tài)氮素，且差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）。由此可見(jiàn)，在甘薯發(fā)育前期栽后30d時(shí)，銨態(tài)氮素更有利于莖葉發(fā)育，其源端發(fā)育強(qiáng)于酰胺態(tài)氮素和硝態(tài)氮素；在發(fā)育后期120d時(shí)，銨態(tài)氮素處理莖鮮重最低，但與其他處理葉鮮重相似，因此銨態(tài)氮素處理在發(fā)育后期120d維持了源端光合性能。

2.4氮源和施氮量對(duì)塊根發(fā)育的影響

圖3、圖4和圖5顯示，在栽后30～120d，平均單株結(jié)薯數(shù)隨甘薯生長(zhǎng)發(fā)育呈現(xiàn)先升高后平穩(wěn)的趨勢(shì)，在栽后60d達(dá)到最大值，這與前人研究一致[17]。平均單薯重和平均單株薯重隨甘薯生長(zhǎng)發(fā)育逐漸升高，其中栽后30～60d的增幅最大，栽后90～120d增幅較小。相同氮源下，與對(duì)照處理相比，施氮可以顯著提高平均單株結(jié)薯數(shù)、平均單薯重和平均單株薯重。不同氮源均表現(xiàn)出平均單株結(jié)薯數(shù)、平均單薯重和平均單株薯重隨施氮量增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2時(shí)達(dá)到最大且與對(duì)照處理差異顯著（P<0.05）。而在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，銨態(tài)氮素處理的單株結(jié)薯數(shù)高于酰胺態(tài)氮素，酰胺態(tài)氮素高于硝態(tài)氮素處理；硝態(tài)氮素處理的平均單薯重最高，其次為酰胺態(tài)氮素處理，銨態(tài)氮素處理最低；在栽后30d，銨態(tài)氮素處理的單株薯重低于酰胺態(tài)氮素，酰胺態(tài)氮素低于硝態(tài)氮素，在栽后60～120d，銨態(tài)氮素單株薯重高于酰胺態(tài)氮素，酰胺態(tài)氮素高于硝態(tài)氮素。

2.5氮源和施氮量對(duì)甘薯T/R（Top/Root）的影響

由圖6可知，在栽后30～120d，T/R隨甘薯生長(zhǎng)發(fā)育逐漸降低，在栽后30～60d降幅最大。相同氮源下，T/R隨施氮量的增加先降低后升高，高產(chǎn)施氮量120kg/hm2處理的T/R最低。在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，栽后30d，銨態(tài)氮T/R高于酰胺態(tài)氮，酰胺態(tài)氮高于硝態(tài)氮；在栽后60d，硝態(tài)氮T/R高于銨態(tài)氮，銨態(tài)氮高于酰胺態(tài)氮；在栽后90d，硝態(tài)氮T/R高于酰胺態(tài)氮，酰胺態(tài)氮高于銨態(tài)氮；在栽后120d，酰胺態(tài)氮T/R高于硝態(tài)氮，硝態(tài)氮高于銨態(tài)氮。

2.6氮源和施氮量對(duì)甘薯光合特性的影響

圖7和圖8顯示，在栽后50～110d，功能葉葉綠素含量隨著甘薯生長(zhǎng)發(fā)育呈現(xiàn)出略有增加后降低的趨勢(shì)，在栽后70d時(shí)葉綠素含最高；Pn隨著甘薯生長(zhǎng)發(fā)育呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，在栽后70～90d的Pn較為穩(wěn)定。在栽后70～110d，與對(duì)照處理相比，施氮可以提高功能葉Chl含量和甘薯Pn。而在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，不同氮源的Chl含量和Pn以銨態(tài)氮素處理最高，與硝態(tài)氮處理的差異達(dá)到了顯著水平（P<0.05）。

3討論

3.1施氮量對(duì)甘薯源庫(kù)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

氮肥施用對(duì)甘薯源庫(kù)關(guān)系建立、發(fā)展和平衡均有顯著影響[18]。本研究結(jié)果表明，在栽后70～110d，施氮提高了甘薯功能葉葉綠素含量和凈光合速率，這與DU等[42]的研究結(jié)果相似；甘薯莖葉鮮重隨施氮量的增加而升高，但甘薯結(jié)薯數(shù)、平均單薯和平均單株薯重重隨施氮量增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，在120kg/hm2施氮量時(shí)達(dá)到最大，且與不施氮對(duì)照處理差異顯著（P<0.05）；T/R表現(xiàn)出隨施氮量的增加先降低后升高的趨勢(shì)，高產(chǎn)施氮量120kg/hm2處理的T/R最低。這說(shuō)明施氮量120kg/hm2有利于源庫(kù)平衡，低于120kg/hm2施氮量將導(dǎo)致源端發(fā)育不良，不利于庫(kù)容擴(kuò)大，高于120kg/hm2施氮量將導(dǎo)致源端發(fā)育過(guò)剩，不利于光合產(chǎn)物向庫(kù)器官分配。

3.2氮源對(duì)甘薯源庫(kù)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

植物能夠吸收利用的氮素主要有硝態(tài)氮（NO3?-N）、銨態(tài)氮（NH4+-N）和酰胺態(tài)氮[CO（NH2）2?N]3種形態(tài)[43]，但不同植物在不同生長(zhǎng)環(huán)境、不同發(fā)育時(shí)期對(duì)不同形態(tài)氮素選擇和利用分配存在差異性[43]。已有研究表明，相對(duì)于硝態(tài)氮素和酰胺態(tài)氮素，甘薯更喜好銨態(tài)氮素[14，16-18，20，44]。本研究結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了該結(jié)論，在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，銨態(tài)氮素處理在甘薯發(fā)育前期30d時(shí)葉和莖鮮重高于酰胺態(tài)氮素和硝態(tài)氮素，且差異達(dá)到顯著水平（P<0.05），在60～120d氮源對(duì)葉鮮重的影響不顯著，說(shuō)明銨態(tài)氮素更有利于甘薯發(fā)育前期莖葉發(fā)育；在栽后50～110d，銨態(tài)氮素處理的功能葉葉綠素含量和凈光合速率最高，這與唐忠厚等[16]和李成陽(yáng)等[44]研究結(jié)果相似，說(shuō)明施用銨態(tài)氮素有利于甘薯盡早建立較強(qiáng)的源端，并在全生育期維持較強(qiáng)的光合生產(chǎn)能力，這將為庫(kù)端發(fā)育提供充足的光合產(chǎn)物。本研究結(jié)果表明施用銨態(tài)氮素比酰胺態(tài)氮處理的單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量高，與SI研究結(jié)果相似[20]；本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在全生育期，施用銨態(tài)氮素處理的單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量不僅高于酰胺態(tài)氮素，還高于硝態(tài)氮素；然而銨態(tài)氮素處理的平均單薯重低于硝態(tài)氮素和酰胺態(tài)氮素處理；雖然在栽后30d，銨態(tài)氮素處理的單株薯重低于酰胺態(tài)氮素和硝態(tài)氮素，但在栽后60～12d，銨態(tài)氮素單株薯重高于酰胺態(tài)氮素和硝態(tài)氮素。這說(shuō)明銨態(tài)氮主要在甘薯塊根形成期促進(jìn)更多塊根形成，奠定了庫(kù)的數(shù)量基礎(chǔ)，進(jìn)而在甘薯塊根膨大期形成較大的庫(kù)容，進(jìn)而提高收獲的商品薯產(chǎn)量，并為品質(zhì)改善奠定了基礎(chǔ)。已有研究表明，相比于酰胺態(tài)氮素，銨態(tài)氮素可以促進(jìn)甘薯塊根形成期幼根中蔗糖分解、抑制淀粉合成，同時(shí)提高幼根中生長(zhǎng)素和玉米素核苷含量、降低幼根中赤霉素含量，進(jìn)而抑制幼根木質(zhì)化，從而有利于更多的不定根向塊根分化[20，45-46]。但是，與硝態(tài)氮素相比，銨態(tài)氮素提高甘薯塊根數(shù)量的機(jī)制尚不清楚；并且，不同氮素形態(tài)對(duì)甘薯根際微生態(tài)調(diào)控的機(jī)制以及相關(guān)分子機(jī)制尚未見(jiàn)報(bào)道，有待研究。

3.3氮素對(duì)甘薯品質(zhì)的影響

性糖含量是甘薯塊根食用品質(zhì)和加工性能的重要指標(biāo)，是影響甘薯甜度、黏度、質(zhì)地、薯香味等食味指標(biāo)的重要因子[48]。因此，鮮食型品種往往追求高可溶性糖含量、低淀粉含量[49]。維生素C是植物體重要的維生素之一，較高的維生素C含量利于提高鮮食甘薯貯藏時(shí)間[50]。適量的氮肥可以顯著提高薯塊中可溶性糖、維生素含量和可溶性蛋白含量[51]。本研究結(jié)果進(jìn)一步支持了前人的觀點(diǎn)，施用氮素顯著增加了可溶性糖、蔗糖、可溶性蛋白、多酚和維生素C的含量，顯著降低了淀粉的含量。在高產(chǎn)施氮量120kg/hm2下，銨態(tài)氮素處理的可溶性糖含量、蔗糖含量、可溶性蛋白含量和維生素C含量均最高，且與其他處理差異達(dá)到顯著水平（P<0.05）；銨態(tài)氮素淀粉和多酚含量與酰胺態(tài)氮素相似，均顯著低于硝態(tài)氮素。這表明，銨態(tài)氮素120kg/hm2處理改善了商品薯的品質(zhì)，保證了食用型甘薯良好的適口性。

4結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在不同氮源及施氮量下，銨態(tài)氮素120kg/hm2處理通過(guò)協(xié)調(diào)源庫(kù)發(fā)育，獲得了最高的商品薯產(chǎn)量，其增產(chǎn)途徑主要是增加了單株結(jié)薯數(shù)；并且在提高產(chǎn)量的同時(shí)，改善了商品薯的品質(zhì)，保證了食用型甘薯良好的適口性。