農(nóng)田土壤N m i n對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響

敖孟奇，秦永林，陳楊，樊明壽*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019）

農(nóng)田土壤N m i n對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響

敖孟奇1，秦永林1，陳楊2，樊明壽1*

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019）

為明確農(nóng)田土壤礦質(zhì)氮（Nmin）含量對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響，在內(nèi)蒙古陰山北麓馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)大田條件下，利用主栽馬鈴薯品種‘克新1號(hào)’，通過設(shè)置不同供氮水平，研究了薯田土壤Nmin含量對(duì)塊莖形成的時(shí)間、數(shù)量以及重量的影響。結(jié)果表明：土壤Nmin含量在18～50 mg/kg范圍內(nèi)時(shí)均可形成塊莖，且在18.64～19.94 mg/kg可較早形成塊莖，超過50.57 mg/kg時(shí)，不形成塊莖；較高的土壤Nmin含量會(huì)降低塊莖形成的數(shù)量，在內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)，馬鈴薯出苗39 d以后，塊莖數(shù)量不再增加；雖土壤Nmin含量的增加推遲了塊莖的形成時(shí)間，但較高的土壤Nmin有利于馬鈴薯生育后期單株塊莖重量的增加。

馬鈴薯；土壤Nmin含量；塊莖形成

氮素是馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育中需求較大的必須營(yíng)養(yǎng)元素之一，土壤中充足的礦質(zhì)氮（Mineral nitrogen, Nmin）供應(yīng)是馬鈴薯植株健壯生長(zhǎng)及塊莖高產(chǎn)的基礎(chǔ)，因此，重視氮肥施用是馬鈴薯生產(chǎn)中非常普遍的現(xiàn)象。農(nóng)學(xué)家們也進(jìn)行了大量的氮肥施用試驗(yàn)，目的是為當(dāng)?shù)伛R鈴薯科學(xué)施肥提供指導(dǎo)。但是，過去的研究較多地關(guān)注氮素營(yíng)養(yǎng)與塊莖產(chǎn)量的關(guān)系以及提高氮肥效率的理論與技術(shù)，而很少深入探究氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響。由于塊莖形成是塊莖生長(zhǎng)及產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)和前提，理解氮素與塊莖形成的關(guān)系對(duì)確定施肥時(shí)間和種類極為重要，而且一些研究表明，氮素等營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)馬鈴薯塊莖的形成可能至關(guān)重要。

早在20世紀(jì)80年代，Krass及Marschner[1]就提出了氮素營(yíng)養(yǎng)水平是影響塊莖形成的環(huán)境因素之一。之后，在組培和水培試驗(yàn)條件下，均有高濃度氮素不利于塊莖形成，低濃度氮素利于塊莖形成的報(bào)道[1-3]。在大田試驗(yàn)條件下，也有播前較高氮肥供應(yīng)會(huì)推遲塊莖形成的報(bào)道[4-6]，但究竟土壤有效氮含量多高時(shí)即開始推遲或抑制馬鈴薯塊莖的形成？目前尚未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)在內(nèi)蒙古陰山北麓馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)大田試驗(yàn)條件下，通過供氮水平的變化調(diào)節(jié)土壤Nmin，分別從馬鈴薯塊莖形成的時(shí)間、數(shù)量和重量等方面研究土壤Nmin對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響規(guī)律，旨在為馬鈴薯氮肥精確調(diào)控以及馬鈴薯高產(chǎn)高效的技術(shù)創(chuàng)新奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2012年在內(nèi)蒙古武川縣小馬王廟村進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬作物為小麥，0～20 cm土層土壤理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)15.86 g/kg、硝態(tài)氮14.07 mg/kg、銨態(tài)氮8.13 mg/kg、速效磷16.12 mg/kg、速效鉀132.55 mg/kg、pH值8.03。供試馬鈴薯品種為‘克新1號(hào)’脫毒種薯；供試肥料為尿素（含N量為46%）、過磷酸鈣（P2O5含量為16%）、硫酸鉀（K2O含量為50%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)供氮處理，施肥水平以及追肥安排詳見表1。各處理磷、鉀肥用量一致并全部基施，P2O5120 kg/hm2，K2O 270 kg/hm2。各處理均采用高壟膜下滴灌栽培種植。壟高30 cm，壟頂寬30 cm，壟底寬70 cm，兩壟中心相距90 cm。每壟點(diǎn)播種植2行，行距25 cm，株距40 cm，種植密度為5.5× 104株/hm2。滴灌帶滴頭間距20～21 cm、滴頭流量0.2 L/h的滴灌帶，氮肥追施通過施肥罐施入，因追施量較大，每次追施氮肥之前將氮肥溶于水，分3次注入到施肥罐。

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)12m，寬5 m，面積為60 m2，每個(gè)處理3次重復(fù)。

表1 氮肥水平及施用時(shí)期Table 1 Nitrogen levels and application time

1.3 取樣及測(cè)定

土壤取樣：分別于播前，播種后21 d，出苗13，17，21，25，29，39，61 d，利用土鉆距植株主莖20 cm，深度30 cm，取土壤混勻裝于塑封袋保存待測(cè)。

植株取樣：分別于出苗13，17，21，25，29，39，61 d進(jìn)行植株取樣，每個(gè)小區(qū)取3株，每個(gè)處理重復(fù)3次。

土壤Nmin：準(zhǔn)確稱取5 g新鮮土樣于塑料瓶中，用100 mL 2 mol/L的KCl溶液浸提土壤（水土比為20:1），振蕩1 h后，過濾，利用流動(dòng)分析儀（SKALARSAN++）測(cè)定土壤NO3--N與NH4+-N濃度。

塊莖個(gè)數(shù)：每次取樣直接觀測(cè)記錄。

塊莖重量：取樣后，將塊莖從匍匐莖頂端剪下，洗凈擦干，用1%電子天平稱重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0和Excel軟件統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法進(jìn)行平均數(shù)間多重比較。

土壤Nmin值計(jì)算：土壤Nmin值=實(shí)測(cè)值×稀釋倍數(shù)（稀釋倍數(shù)即為水土比=20）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮處理對(duì)土壤Nmin變化的影響

從表2數(shù)據(jù)可以看出，隨著氮肥基施量的增加，土壤Nmin值呈增加趨勢(shì)，其中，播后21 d N 35的土壤Nmin值比N0處理增加26.57 mg/kg，到出苗39 d時(shí)，N35的土壤Nmin值仍高于N0處理20 mg/kg以上。從整個(gè)生育進(jìn)程來看，不同施氮量與不同施氮方式，土壤Nmin含量隨生育進(jìn)程的推移均呈下降的趨勢(shì)，如，第一次追肥后3 d，N10+ 25、N0+35處理的土壤Nmin比追肥前分別增加45.11%和138.08%，追肥之后，出苗39～61 d土壤Nmin值又呈降低趨勢(shì)。

表2 不同施氮處理對(duì)土壤Nmin的影響Table 2 Influence of different nitrogen treatments on soil Nmin

2.2 不同施氮處理對(duì)單株結(jié)薯個(gè)數(shù)的影響

表3結(jié)果表明，不同氮肥基施量對(duì)馬鈴薯結(jié)薯個(gè)數(shù)有很大影響。從出苗13 d，17 d和21 d各處理的結(jié)薯個(gè)數(shù)可以推算，N35處理塊莖形成時(shí)間較N10和N0處理推遲5 d左右，同時(shí)，出苗39 d后各處理結(jié)薯個(gè)數(shù)均不再增加且N35處理結(jié)薯個(gè)數(shù)顯著少于N10和N0處理。

表3 不同施氮處理對(duì)單株結(jié)薯個(gè)數(shù)的影響Table 3 Influence of different nitrogen treatments on tubers number per plant

結(jié)合表2與表3的數(shù)據(jù)分析，土壤Nmin含量在19.94~42.05 mg/kg范圍內(nèi)均可形成塊莖；在19.94~ 32.73 mg/kg時(shí)可比32.73~42.05 mg/kg提前結(jié)薯5 d左右。利用出苗39 d之前不同的土壤Nmin與對(duì)應(yīng)的單株結(jié)薯個(gè)數(shù)進(jìn)行回歸擬合得圖1，通過回歸方程可以計(jì)算得到，當(dāng)土壤Nmin大于50.57 mg/kg時(shí)，結(jié)薯數(shù)為0，即不能形成馬鈴薯；當(dāng)土壤Nmin為21.52 mg/kg時(shí)，結(jié)薯數(shù)最多。

圖1 不同土壤Nmin與馬鈴薯結(jié)薯個(gè)數(shù)的回歸擬合Figure 1 Regression analysis on relation of soil Nmin with tuber number per potato plant

2.3 不同施氮處理對(duì)塊莖平均重量的影響

從表4結(jié)果表明，N0處理與N10處理在出苗17 d均已有塊莖形成，但N0處理塊莖重量明顯大于N10處理，說明N0處理塊莖形成時(shí)間早于N10處理。試驗(yàn)中N35處理的塊莖形成時(shí)間雖明顯晚于N0和N10處理，但出苗60 d后塊莖重量明顯高于另外兩個(gè)處理，其中，N35處理在出苗29～39 d塊莖的增長(zhǎng)速率是10.09 g/d，而N0處理的增長(zhǎng)速率是6.36 g/d，可見，通過后期較高的氮肥供應(yīng)保持薯田較高的土壤Nmin含量，有利于單株塊莖重量的增加。通過表4數(shù)據(jù)與表2數(shù)據(jù)綜合分析，土壤Nmin含量在18.68～19.94 mg/kg可最早形成塊莖。

表4 不同施氮處理對(duì)塊莖平均重量的影響Table 4 Influence of different nitrogen treatments on tuber average weight

3 討論

雖然前人關(guān)于氮肥施用數(shù)量對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響有一些報(bào)道[4-6]，但由于土壤自身含有氮素，同時(shí)氮肥進(jìn)入土壤要發(fā)生轉(zhuǎn)化等，因此以前的報(bào)道還很難直接指導(dǎo)馬鈴薯氮肥管理的實(shí)踐。土壤Nmin是反映可被植物直接利用的土壤氮素實(shí)時(shí)供應(yīng)情況的指標(biāo)，本研究通過調(diào)節(jié)施肥水平，觀察了土壤Nmin的變化，以及不同土壤Nmin條件下馬鈴薯塊莖的形成狀況，因此得出的關(guān)于Nmin與塊莖形成關(guān)系的結(jié)論更能真實(shí)地反映氮素對(duì)馬鈴薯塊莖發(fā)育的影響?？偨Y(jié)試驗(yàn)結(jié)果可以得出：馬鈴薯生長(zhǎng)早期較低的土壤Nmin有利塊莖的形成，土壤Nmin的降低會(huì)增加塊莖形成的個(gè)數(shù)。這一結(jié)論對(duì)指導(dǎo)馬鈴薯的氮肥施用實(shí)踐具有極為重要的意義。生產(chǎn)者根據(jù)土壤的測(cè)試結(jié)果，即可確定合理的種肥用量。

眾所周知，氮肥不足會(huì)顯著減少馬鈴薯的產(chǎn)量，因此，關(guān)于土壤Nmin與馬鈴薯塊莖形成關(guān)系的結(jié)論，只能為馬鈴薯氮肥前期管理提供信息，不能指導(dǎo)后期的施肥實(shí)踐。本研究的第二個(gè)發(fā)現(xiàn)是，馬鈴薯生育后期較高的土壤Nmin顯著提高了單株塊莖重量。這一結(jié)論則為全生育期的氮肥管理提供了重要信息。

在內(nèi)蒙古陰山丘陵地區(qū)，土壤有機(jī)質(zhì)普遍較低，本試驗(yàn)田的土壤有機(jī)質(zhì)含量（15.86 g/kg）具有廣泛的代表性。研究發(fā)現(xiàn)，在這樣的土壤有機(jī)質(zhì)條件下，馬鈴薯生育期內(nèi)土壤Nmin含量呈下降趨勢(shì)。對(duì)照上面的結(jié)論，不難發(fā)現(xiàn)在該地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)中前期控氮和后期補(bǔ)氮的重要性。

‘克新1號(hào)’是陰山北麓地區(qū)推廣面積最大的馬鈴薯品種，占據(jù)當(dāng)?shù)伛R鈴薯生產(chǎn)的重要份額。本研究發(fā)現(xiàn)，該品種在出苗39 d以后塊莖數(shù)量不再增加。這一發(fā)現(xiàn)為該品種的氮肥精確管理提供了更為詳細(xì)的信息。

[1]Krass A,Marschner H.Influence of nitrogen nutrition,daylength and temperature on contents of GA and ABA and on tuberization of potato plants[J].Potato Research,1982,25:13-21.

[2]StallknechtGF,Famsworth S.The effectofnitrogen on thecoumarininduced tuberization of potato axillary shoots cultured in vitro[J]. American Potato Journal.1979,56:523-530.

[3]SarkarD,Naik PS.Effectofinorganicnitrogen nutrition on cytokinininduced potato microtuber production in vitro[J].Potato Research, 1998,41:211-217.

[4]Kleinkopf G.E,Westermann D T,Dwelle R B.Dry matter production and nitrogen utilization by six potato cultivars[J].Agron, 1981,73:799-802.

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[6]朱勇臣,王海燕,李成虎.氮肥不同施用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響研究[J].中國(guó)農(nóng)技推廣,2011,27(4):38-39.

Potato Tuber Formation as Affected by Soil Mineral Nitrogen

AO Mengqi1,QIN Yonglin1,CHEN Yang2,FAN Mingshou1＊
(1.College of Agronomy,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019,China;2.College of Ecology and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot,Inner Mongolia 010019,China)

In order to test the influence of soil mineral nitrogen(Nmin)content on potato tuber formation,a field trial was conducted in Yinshan mountain,with potato cultivar'Kexin 1'by setting different nitrogen levels.Field soil Nmin content,tuber formation time,tuber number and weight per plant were measured or recorded dynamically.The results showed that soil Nmin declined with potato development.The soilNmin contentin a range of18-50 mg/kg benefited tuberformation,and the soilNmin in 18.64-19.94 mg/kg was the bestlevel forearly tuberformation.When itwas more than 50.57 mg/kg,tubers could not form.It also revealed that the higher soil Nmin content could reduce the number of tuber formation,and 39 days after emergence in Yinshan area tuber number would not increase any more.Although increased soil Nmin postponed the tuber formation,the potato tuberweightperplantincreased with soilNmin.

potato;soil Nmin content;tuber formation

S532

B

1672－3635（2013）05-0302-04

2013-08-29

國(guó)家自然科學(xué)基金“氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)馬鈴薯塊莖形成的影響及其機(jī)制”（31360502）；973計(jì)劃前期研究專項(xiàng)“馬鈴薯高產(chǎn)及資源高效利用的理論基礎(chǔ)”（2012CB126307）資助。

敖孟奇（1989-），男，碩士研究生，主要從事馬鈴薯氮素營(yíng)養(yǎng)與施肥的研究。

樊明壽，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)生理的教學(xué)與研究，E-mail:fmswh@126.com。