高肥力土壤氮钾配施对鲜食型甘薯产量及品质的影响

王 萌,房增国,梁 斌,曾路生,李俊良

(青岛农业大学 资源与环境学院,山东省水肥一体化工程技术研究中心，山东 青岛 266109)



高肥力土壤氮钾配施对鲜食型甘薯产量及品质的影响

王 萌,房增国,梁 斌,曾路生,李俊良

(青岛农业大学 资源与环境学院,山东省水肥一体化工程技术研究中心，山东 青岛 266109)

为了探明高肥力土壤氮钾配施对烟薯25产量和品质的影响,采用二因素三水平完全随机区组试验设计,分别设3个N处理(0,45,90 kg/hm2)和 3个K2O处理(0,75,150 kg/hm2),共计9个氮钾组合处理,分别于收获期调查甘薯地上部性状,测定块根干鲜质量、Vc、淀粉、蛋白质、蔗糖、葡萄糖、果糖、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量。结果表明:高肥力土壤上施用氮肥可增加甘薯蔓长、茎叶鲜质量、T/R值，并提高甘薯块根内蛋白质、葡萄糖和蔗糖的含量，高肥力土壤上施用氮肥情况下，块根干鲜质量、淀粉和果糖含量有所降低。施用钾肥能显著提高块根干鲜质量、薯干率及淀粉和葡萄糖的含量;促进了甘薯对Mg的吸收，降低了甘薯对Ca的吸收。在氮钾互作条件下，甘薯分枝数、结薯数及Vc、蛋白质、蔗糖、葡萄糖、果糖含量与不施肥处理相比均有所提高；鲜薯产量与氮肥、钾肥的施用存在交互作用，即在不施N、施K2O 150 kg/hm2时,甘薯产量达到最高,较不施肥处理增产10 825.5 kg/hm2,增幅为29.2%。同时在施N 90 kg/hm2、不施K2O时,甘薯产量最低,较不施肥处理减产1 435.5 kg/hm2,降幅为3.9%。因此,在高肥力土壤,应不施或少施氮肥并配施适量钾肥以期获得鲜食型甘薯的高产优质。

鲜食型甘薯;高肥力;氮钾配施;产量;品质

甘薯是我国的四大粮食作物之一,其营养平衡、价值全面,并富含多种有益于人体健康的各种有效成分,如淀粉、蛋白质、可溶性糖、维生素以及铁、锌等微量元素[1-2]。甘薯块根的产量和品质主要受品种固有的遗传性质影响,还受到栽培措施和自然环境的影响。氮、钾作为大量营养元素,二者营养平衡及交互作用,对作物营养诊断和合理施肥,提高肥料利用率,增加作物产量,改善作物品质具有重要的意义。国内外有关氮、钾肥单独施用及氮、磷配施对甘薯产量和品质影响的研究已广泛报道[3-8],但氮钾互作在甘薯上的研究较少[9-10],且研究多在中低肥力土壤上进行,而在高肥力土壤上的研究还未见报道。因此,本试验以烟薯25为试验材料,研究了氮钾配施对烟薯25产量及品质的影响,以期为高肥力土壤中鲜食型甘薯优质高产的种植提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地自然条件

田间试验于2015年5-10月在青岛农业大学现代农业科技示范园进行。该地属于暖温带季风气候,降水集中,雨热同季,年平均气温11～14 ℃。土壤类型为砂姜黑土,0～20 cm土层有机质含量为19.9 g/kg,碱解氮77.9 mg/kg,速效磷(P2O5)48.9 mg/kg,速效钾(K2O)164.7 mg/kg,pH值(水土比5)5.4。

1.2 供试材料

供试甘薯选用烟薯25,为烟台农科院培育的鲜食型甘薯品种;供试肥料分别为尿素(含氮量≥46.2%)、磷酸(含P2O5量≥61.5%)和硫酸钾(含K2O量≥50%)。

1.3 试验设计

采用二因素裂区设计,氮处理为主区,设0,45,90 kg/hm2N 3个施氮水平;钾处理为副区,设0,75,150 kg/hm2K2O这3个施钾水平;施P2O560 kg/hm2,共9个处理,每个处理重复3次。采用机械起垄覆膜铺管船型扦插单垄双行栽培模式,株距0.36 m,行距0.15 m,垄距1.1 m,小区面积145.2 m2(6.6 m×22.0 m)。滴灌带(一次性边缝式滴灌带,滴头间距30 cm)铺设于2行之间,肥料分别在移栽后40,80,100 d共分3次采用滴灌(文丘里施肥器)施入。施入比例见表1。试验于2015年5月20日定植,定植密度54 540株/hm2,试验期间注意防病、除草,其他田间管理措施按当地常规进行。

表1 三次施肥氮磷钾所占比例

1.4 测定项目和方法

在收获期进行甘薯性状和产量构成各因子的测定并计产。各处理随机选取地上部1 kg左右,洗净晾干后称鲜质量并切碎作为样品;鲜薯选取大小适中的薯块1 kg左右,洗净晾干并切碎,然后用四分法取200 g左右称重作为样品,样品置于烘箱内105 ℃杀青30 min后,60 ℃烘干称重[3]。采用不锈钢植物粉碎机进行粉碎,用于 Ca、 Mg、 Fe、 Zn、Mn、 Cu 等中微量元素分析;另一部分用于品质指标测定[11]。维生素C采用2,6-二氯靛酚法[11];蛋白质采用考马斯亮蓝法[12];淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖采用蒽酮比色法[12];Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等中微量元素采用原子吸收分光光度法[11]。试验数据采用Excel和SPSS 19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮钾配施对甘薯植株生长性状的影响

由表2看出,氮肥对甘薯单株最长蔓长、茎叶鲜质量和T/R值(甘薯茎叶鲜质量与地下部鲜质量的比值)影响达到显著或极显著水平,钾肥对最长蔓长的影响达到极显著水平,氮钾肥互作对甘薯分枝数、最长蔓长的影响达极显著水平。在3个氮肥处理下,相同施氮量条件下T/R值随着施钾量的增多而降低。在3个钾肥处理下,分枝数和最长蔓长随着施氮量的增多而增加。施N 90 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的处理下,分枝数最高,较不施肥处理增加了23.8%;施N 90 kg/hm2、不施K2O的处理下,最长蔓长最高,较不施肥处理增加了63.6 cm,增幅为25.1%;施N 45 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2的处理下,茎叶鲜质量和茎叶干质量最高,较不施肥处理分别增加8 679.0,909.0 kg/hm2,增幅分别为22.0%和18.4%;不施肥处理的茎叶干率最高,但较其他处理差异不显著。

注:同列不同字母表示差异达 5% 显著水平。NOB.分枝数;LVL.最长蔓长;FWSL.茎叶鲜质量;DMSL.茎叶干率;DWSL.茎叶干质量。表3-5同。

Note:Different letters in a column mean significant difference at 5% level.NOB.Numbers of branches;LVL.Longest vine length;FWSL.Fresh weight of stem and leaf;DMSL.Dry matter content of stem and leaf;DWSL.Dry weight of stem and leaf.The same as Tab.3-5.

2.2 氮钾配施对甘薯产量及构成因素的影响

由表3可以看出,氮肥对甘薯块根鲜质量、薯干率、块根干质量的影响均达到极显著性水平,钾肥对甘薯块根鲜质量、块根干质量和薯干率的影响达到显著或极显著水平,氮钾肥互作对结薯数、块根鲜质量、薯干率和块根干质量的影响达到显著或极显著水平。块根鲜质量在不施N和施N 90 kg/hm2水平下,均随施钾量的增多而增加;而结薯数的变化趋势则不明显。不施N、施K2O150kg/hm2处理下,结薯数和块根鲜质量达到最高;分别较不施肥处理增加13.1%,29.2%;不施N、施K2O 75 kg/hm2的处理下,块根干质量最高,较最低的增加34.2%。表3还表明,不施N和施K2O 150 kg/hm2时对提高块根产量的效应最大,产量为47 877.0 kg/hm2与不施肥处理相比,块根鲜质量增产10 825.5 kg/hm2,增幅达到29.2%。同时在施N 90 kg/hm2、不施K2O时,甘薯产量最低，较不施肥处理减产1 435.5 kg/hm2,降幅为3.9%。

注:TB.结薯数;CPR.商品薯率;FWT.块根鲜质量;DMCT.薯干率;DWT.块根干质量。

Note:TB.Tuber number;CPR.Commodity potato rate;FWT.Fresh weight of tuber;DMCT.Dry matter content of tuber;DWT.Dry weight of tuber.

2.3 氮钾配施对甘薯块根营养成分影响

由表4可以看出,氮肥和钾肥对甘薯块根蛋白质、淀粉、葡萄糖和果糖含量的影响最大,氮钾肥互作对甘薯Vc(以鲜质量计)、蛋白质(以干质量计)、蔗糖(以干质量计)、葡萄糖(以干质量计)和果糖(以干质量计)的影响均达极显著水平。单施N可使块根中Vc含量随着施肥量的增加而减少,最大降幅为15%,而增施钾肥可以抑制Vc含量的降低,并提高其含量。蛋白质含量在不施N时随施K2O的增加而降低,而在施入N后,蛋白质含量随着施K2O的增多而增加,最大增幅为70.1%。在3个氮水平下,施用钾肥可以提高块根中淀粉的含量,最大增加量为5.1%,增幅为1.9%～9.0%。同时在3个钾水平下,施用氮肥也可以提高块根中淀粉的含量;在3个氮水平下,蔗糖和葡萄糖的含量均随施钾量的增多而增加,单施K2O 150 kg/hm2时均达到最大,较单施N 90 kg/hm2处理分别增加74.1%,182.9%。在3个钾水平下，果糖含量随着施氮肥的增多而减少,且在施N 45 kg/hm2水平时,果糖含量随着施钾量的增多而减少。

表4 氮钾配施对甘薯块根营养成分的影响

2.4 氮钾配施对甘薯块根中微量元素的影响

由表5可以看出,氮肥对甘薯块根Ca、Mn和Cu的影响有显著或极显著差异,钾肥对甘薯块根Ca、Mg、Mn和Zn的影响达到显著或极显著水平;氮钾互作对甘薯块根中Mn和Cu的含量影响达到了显著或极显著水平。施肥对甘薯块根Fe含量影响较小。在3个氮水平下,Ca含量随着钾肥的增多而减少,最大降幅为63.8%;Mg含量则相反,随着施钾的增多而增加,最大增幅为7.4%。在施N 0～45 kg/hm2,Mn含量随着施氮量的增加而减少,最大可降低最高量的66.8%;Zn含量在施N 0～45 kg/hm2,随着施钾量的增多而增加,增幅为11.3%～53.2%;而在施K2O 90 kg/hm2水平下,随着施钾量的增多而呈现先降低后升高的趋势。

表5 氮钾配施对块根中微量元素的影响(干样)

3 讨论

3.1 氮钾配施对甘薯植株生长性状的影响

施用氮肥能够增加单株分枝数[13],这与本试验3个钾肥处理下,分枝数和最长蔓长随着施氮量的增多而增加的结果一致。但在施用钾肥的基础上,施氮量过高会使干物质在茎叶中分配多,在块根中分配少[9]。在高氮水平下适量施钾会降低块根膨大后期的地上部干质量,促进干物质向块根中的分配,增加收获指数[10],刘倩[14]研究表明,施钾可降低甘薯T/R比值,这与本试验在3个氮肥处理下,T/R值随着施钾肥的增多而降低的结果相符。同时,在本试验条件下氮肥对甘薯单株最长蔓长、茎叶鲜质量影响达到显著水平,这与后猛等[9]的研究结果一致。因此,在本试验条件下,增施氮肥会增加甘薯最长蔓长和茎叶鲜质量,提高T/R比值,增加地上部干物质积累,但是阻碍了地上部干物质向地下部的运输;增施钾肥能够降低甘薯的最长蔓长,一定程度上抑制了因施用氮肥而造成的甘薯徒长。

3.2 氮钾配施对甘薯产量的影响

施氮会显著降低单株薯重,从而降低甘薯产量[15-16]。适量施氮会增加单株薯块数,增加产量[3],在收获期,单株薯重随着施氮量的增加而显著增加,而单株结薯数和块根产量随着施氮量的增加而显著降低[10]。但在高肥力条件下,施氮易引起地上部徒长,使干物质分配在地上部多,分配在块根少[17],这与本试验研究结果一致。刘倩[14]研究表明,施钾可提高甘薯的薯块重,增加结薯数,施钾对甘薯的增产效果主要来自单薯重的增加,并且在食用型甘薯品种上高钾处理的增产幅度高于低钾处理。也有研究表明,施用钾肥能够显著增加甘薯产量,但过高的钾肥用量会降低增产效果[18]。在本试验条件下,不施N,鲜薯产量随施K2O的增加而增加,即在高肥力土壤上继续施用钾肥依然有增产空间。在对作物的产量上,氮钾配施具有正交互作用。适量的氮钾配施可提高马铃薯平均单窝重、大薯块单窝重和产量[19]。本试验将肥料分3次滴灌施入,提高了作物根区的养分浓度。在不施N、施K2O 150 kg/hm2时,甘薯产量达到最大,这与江燕[10]的研究结果相符。这是因为江燕试验地的基础肥力与本试验地基础相差不大,土壤中速效氮和速效钾含量均在70 mg/kg以上。但是也有研究表明在施用氮肥75 kg/hm2、钾肥300 kg/hm2时,食用型甘薯块根产量最大[8]。这可能是因为其试验地有机质含量较高,土壤对肥料的缓冲能力较大,故继续施用一定量的氮肥仍然有增产效果,并且施用较高量的钾肥,一定程度上抑制甘薯的徒长,协调了库-源关系。在甘薯生产中,增施钾肥是提高甘薯产量的有效手段之一[18,20]。因此,在本试验条件下,不施N、施K2O 150 kg/hm2可使甘薯获得高产,产量为47 877.0 kg/hm2,即在高肥力土壤上继续增施钾肥仍有一定的增产效果。

3.3 氮钾配施对甘薯块根营养成分的影响

普遍认为,适量施用氮肥能够显著提高甘薯块根中的Vc含量,但是过量施用氮肥却会降低其含量。这与本试验结果基本相符,但在本试验条件下,Vc含量受到氮钾的正交互效应的影响,降低并不显著,原因有待进一步研究。刘倩[14]研究认为增施钾肥能够提高济黑1号和烟薯25号块根中的可溶性糖含量，降低薯块中可溶性蛋白含量，降低薯块中淀粉的含量。唐忠厚等[20]研究发现,施N有利于碳氮代谢,氮肥处理与空白相比,明显提高了蛋白质含量。这与本试验施钾75～150 kg/hm2水平时相符,但与单施氮肥各处理结果相反,而在高肥力条件下,施氮减少块根中的淀粉含量[21],这与本试验结果基本一致。葡萄糖的含量随施钾量的增多而增加,单施K2O 150 kg/hm2时含量达到最大值,这与柳洪鹃[7]的观点相符,而与后猛等[19]研究存在出入。综合评价施用氮肥能够降低淀粉、葡萄糖和果糖含量,但有助于提高蛋白质含量;增施钾肥有利于鲜食型甘薯糖类物质的积累;氮钾配施能够提高甘薯块根中Vc和蔗糖含量,但内在的影响机制需进一步探索。因此,在高肥力条件下,不施N、施K2O 150 kg/hm2可获得较高的糖类物质和淀粉含量。但是要获得高含量的Vc和蛋白质,则需配施一定量的氮肥。

Ca、Mg、Zn、Fe、Cu、Mn等中微量元素是生命活动所必需的,参与多种代谢过程[22],中微量元素含量的多寡是作物品质的重要指标,然而施用氮钾肥对中微量元素的研究多在黄瓜[23]、油菜[24]、辣椒[25]、结球甘蓝[26]等蔬菜作物,而对甘薯块根中微量元素含量的研究相对较少,尤其是对鲜食型甘薯品种。本试验表明，增施钾肥可促进甘薯对Mg和Zn的吸收;降低了甘薯对Ca的吸收;氮钾配施对甘薯Fe的吸收影响不大。因此,在高肥力条件下,不施N、施K2O 150 kg/hm2可以使甘薯获得较高含量的中微量元素,但是会降低Ca含量,实践中应按甘薯的品质需求进行有选择的施用氮肥。

[1] Woolfe J A.Sweet potato-an untapped food resource[M].Cambridge:Cambridge University Press,1992.

[2] 张立明,王庆美,王荫墀.甘薯的主要营养成分和保健作用[J].中国食物与营养,2003,3(7):44-47.

[3] 高璐阳,房增国,史衍玺.施氮量对鲜食型甘薯产量、品质及氮素利用的影响[J].华北农学报,2014,6(6):189-194.

[4] 陈晓光,丁艳锋,李洪民,等.施氮量对甘薯块根产量和氮素利用的影响[J].西南农业学报,2015,28(5):2158-2161.

[5] 刘运平,杨守祥,史衍玺,等.氯化钾对甘薯产量与品质的影响[J].华北农学报,2015,3(3):146-152.

[6] 陈晓光,史春余,李洪民,等.施钾时期对食用甘薯光合特性和块根淀粉积累的影响[J].应用生态学报,2013,24(3):759-763.

[7] 柳洪鹃,姚海兰,史春余,等.施钾时期对甘薯济徐23块根淀粉积累与品质的影响及酶学生理机制[J].中国农业科学,2014,1(1):43-52.

[8] 解晓红,解红娥,李江辉,等.富钾土壤中氮、磷肥不同水平对甘薯生长及产量的影响[J].山西农业科学,2014,42(6):576-580.

[9] 后 猛,刘亚菊,王 欣,等.氮钾配施对食用甘薯产量和品质的影响[J].西南农业学报,2015,28(1):260-264.

[10] 江 燕.氮钾互作对甘薯养分吸收利用和产量的影响[D].泰安:山东农业大学,2015.

[11] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2000:359-362.

[12] 张治安,张美善,蔚荣海.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业科学技术出版社,2004:65-75.

[13] 华应熊.中国甘薯栽培学[M].上海:上海科学技术出版社,1985:106-107.

[14] 刘 倩.施钾对甘薯产量品质及营养元素吸收的影响[D].泰安:山东农业大学,2014.

[15] 陈晓光.不同施氮水平下多效唑对食用甘薯产量和品质形成的调控效应研究[D].泰安:山东农业大学,2008.

[16] 孙泽强,董晓霞,王学君,等.施氮量对多用型甘薯济薯21产量和养分吸收的影响[J].山东农业科学,2013,45(11):70-73.

[17] Yukindo Tsuno,Kazuma Fujise.Studies on the dry matter production of sweet potato[J].Japanese Journal of Crop Science,1965,33(3):236-241.

[18] 王汝娟,王振林,梁太波,等.腐植酸钾对食用甘薯品种钾吸收、利用和块根产量的影响[J].植物营养与肥料学报,2008,14(3):520-526.

[19] 杨 暹,关佩聪,李宝庆.氮钾互作对马铃薯产量、品质与氮磷钾吸收的影响[J].华南农业大学学报,1993,1(1):28-32.

[20] 唐忠厚,李洪民,张爱君,等.长期定位施肥对甘薯块根产量及其主要品质的影响[J].浙江农业学报,2010,22(1):57-61.

[21] 柳洪鹃.甘薯不同品种块根产量差异的光合产物卸载机制及钾肥调控效应[D].泰安:山东农业大学,2014.

[22] 余叔文,汤章城.植物生理与分子生物学[M].北京:科学出版社,1992:336-338.

[23] 唐小付,龙明华,于文进.钾对黄瓜生长发育和产量及养分吸收的影响[J].北方园艺,2010(11):5-8.

[24] 张 丽,王 寅,鲁剑巍,等.施钾对直播油菜产量及钾钙镁养分吸收的影响[J].中国油料作物学报,2015,3(3):336-343.

[25] 尚兴甲,王梅芳,孔繁华,等.氮磷钾肥料对天鹰椒养分吸收量及干物质产量的影响[J].土壤肥料,2002,5(5):22-25.

[26] 郭熙盛,朱宏斌,王文军,等.不同氮钾水平对结球甘蓝产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2004,10(2):161-166.

Effects of Combined Application of Nitrogen and Potassium Fertilizer on Yield and Quality of Fresh-eating Sweet Potato in Soil with High Fertility

WANG Meng,FANG Zengguo,LIANG Bin,ZENG Lusheng,LI Junliang

(College of Resources and Environment,Qingdao Agricultural University,Shandong Provincial Engineering Technology Research Center for Fertigation,Qingdao 266109,China)

To explore the effect of potassium(K) and nitrogen (N) on yield and quality of tuber of sweet potato YS25 in soil with high fertility,used two factors of three levels completely randomized block design of experiment,with 3 N treatments(0,45,90 kg/ha) and 3 K2O treatments (0,75,150 kg/ha),included 9 combinations of K and N treatments,were designed.The results showed that:High fertility soil nitrogen fertilizer could be added sweet potato vine length,shoot fresh weight,T/R value(Ratio of fresh weight of stem and leaf to fresh weight of underground),and improve the tuber of sweet potato protein, glucose and sucrose content and high fertility soil nitrogen fertilizer situation and root dry mass of fresh,the content of starch and fructose decreased.K fertilizer could significantly increase the root fresh and dry weight,potato rate and starch and glucose content;promote the sweet potato of Mg absorption,decreased the uptake of Ca by sweet potato.In nitrogen and potassium interaction conditions,sweet potato branching number,tuber number and Vc,protein,sucrose,glucose,fructose content with no fertilizer treatment were improved compared; fresh tuber yield and N fertilizer and potash fertilizer application interaction,namely when no N and K2O 150 kg/ha,sweet potato yield reached the highest,with no fertilization treatment increased 10 825.5 kg/ha,an increased of 29.2%.At the same time in the implementation of N 90 kg/ha,without K2O,the sweet potato yield was lowest,compared with no fertilization treatment was 1 435.5 kg/ha,a declined of 3.9%.Therefore,in the high fertility soil,the high yield and good quality of fresh edible sweet potato should be obtained by the application of no or less nitrogen fertilizer and the appropriate amount of potassium fertilizer.

Fresh-eating sweet potato;High fertility soil;Potassium application combined with nitrogen;Yield;Quality

2016-05-17

山东省薯类产业创新团队栽培与土肥岗位项目(SDAIT-15-08)

王 萌(1990-),男,山东济宁人,在读硕士,主要从事甘薯水肥一体化技术研究。

李俊良(1962-),男,山东青岛人,教授,博士,博士生导师,主要从事经济作物水肥一体化技术研究。

S143;S531

A

1000-7091(2016)05-0199-06

10.7668/hbnxb.2016.05.030