寧夏馬鈴薯氮、 磷、 鉀養(yǎng)分的吸收累積特征

何文壽， 馬 琨， 代曉華， 何進(jìn)智， 馬仁彪

(1 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；2 寧夏回族自治區(qū)西吉縣新營鄉(xiāng)政府，寧夏西吉縣 756201；3 寧夏回族自治區(qū)西吉縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏西吉縣 756200)

馬鈴薯是我國四大糧食作物之一，僅次于水稻、 小麥、 玉米[1]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計資料(FAOSTAT)，我國是世界馬鈴薯生產(chǎn)第一大國，2012年種植面積占世界總種植面積的28%，總產(chǎn)量占世界的24%，但我國還不是馬鈴薯生產(chǎn)第一強(qiáng)國，單產(chǎn)只有世界平均水平的83%[2]。寧夏地區(qū)是我國北方馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)之一，馬鈴薯種植面積居所有作物之首，已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)[3]。但就單產(chǎn)水平而言，寧夏在全國馬鈴薯生產(chǎn)省份中排倒數(shù)第2位。所以，不論是全國還是寧夏地區(qū)，提高單產(chǎn)是馬鈴薯生產(chǎn)中的主攻方向和值得研究的關(guān)鍵問題。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)基地概況

表1 供試土壤的基本理化性質(zhì)(0—30 cm)

1.2 試驗(yàn)布設(shè)與采樣方法

試驗(yàn)田統(tǒng)一采用推薦施肥技術(shù)，在統(tǒng)一施用農(nóng)家肥(底肥37.5 t/hm2)和硫酸鋅 (15 kg/hm2) 的基礎(chǔ)上，西吉縣試驗(yàn)基地氮(N)、 磷(P2O5)、 鉀(K2O)的推薦用量分別為150、 90、 60 kg/hm2，原州區(qū)試驗(yàn)基地推薦用量分別為180、 90、 45 kg/hm2，同心縣試驗(yàn)基地推薦用量分別為195、 105、 75 kg/hm2，紅寺堡試驗(yàn)基地推薦用量分別為180、 90、 105 kg/hm2。 農(nóng)家肥在秋季整地時撒于地面深翻入土，70%氮肥、 全部磷和鉀肥播種時集中撒于壟溝；30%的氮肥在現(xiàn)蕾期追施。蕾期和花期各噴灑尿素(0.2%)和磷酸二氫鉀溶液(0.2%)1次。供試肥料為尿素(N 46%)、 磷酸二銨(N18%、 P2O546%)、 普通過磷酸鈣磷(P2O5≥12%)和硫酸鉀(K2O 50%)。供試馬鈴薯品種均為一級種薯，各基地種植品種見表2。

表2 試驗(yàn)基地馬鈴薯植株樣品采集日期(m/d)

1.3 測定項(xiàng)目和方法

干物質(zhì)的測定 每次采集的馬鈴薯植株樣品，立即沖洗干凈，用吸水紙吸干植株表面多余水分，按照根系、 莖稈、 葉片和塊莖剪開，分別稱取鮮重；然后分別將植株樣品剪碎，放入烘箱，于105℃下殺青30 min，然后將溫度降至70℃烘24 h，冷卻，分別稱取干重，用于干物質(zhì)和植株養(yǎng)分累積量的計算。總干物質(zhì)累積量系指根、 莖稈、 葉片和塊莖干重之和。

植株氮、 磷、 鉀含量的測定 經(jīng)70℃烘干的植株樣品，用磨樣機(jī)粉碎，全部通過1 mm篩，分別測定地下根系、 莖稈、 葉片和塊莖的氮、 磷、 鉀含量。樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，半微量凱氏定氮法測定全氮，釩鉬黃比色法測定全磷，火焰光度計法測定全鉀含量[40]。

植株養(yǎng)分累積吸收量的計算 氮、 磷、 鉀累積量=干物質(zhì)重量×相應(yīng)的氮、 磷、 鉀含量(%)。

各生育期氮、 磷、 鉀的吸收累積量及全生育期累積量的計算 首先按照采樣的測定時間，分段計算養(yǎng)分累積量，然后按照苗期、 塊莖形成期、 塊莖膨大期和淀粉形成期分別計算出各生育期氮、 磷、 鉀的吸收累積量及全生育期累積量。

總干物質(zhì)及養(yǎng)分累積曲線 先做散點(diǎn)圖，然后采用CurveExpert 1.4軟件擬合Logistic方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯不同生育期干物質(zhì)累積量的變化特征

對4個試驗(yàn)基地分別進(jìn)行了馬鈴薯不同生育期干物質(zhì)累積量(包括根系、 莖稈、 葉片和塊莖)的統(tǒng)計分析。結(jié)果(圖1)表明，馬鈴薯干物質(zhì)累積量因不同種植基地、 不同生育期而異，但均呈近似“S型”的變化趨勢。經(jīng)回歸曲線擬合，符合Logistic生長函數(shù)。4個基地進(jìn)行比較，紅寺堡試驗(yàn)基地馬鈴薯干物質(zhì)累積量最高，全生育期達(dá) 451.32g/plant。主要是因?yàn)樵摶夭捎么笮蛧姽嘣O(shè)施，水肥條件較好，故干物質(zhì)累積量較高，鮮薯產(chǎn)量達(dá)42.99 t/hm2。其次是原州區(qū)和西吉縣，干物質(zhì)累積量分別為298.53 g/plant、 270.43 g/plant，該地區(qū)屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，無灌溉條件，鮮薯產(chǎn)量分別為34.42和37.54 t/hm2，低于紅寺堡。同心縣王團(tuán)鎮(zhèn)試驗(yàn)基地雖采取了滴灌措施，但由于該地區(qū)屬于干旱風(fēng)沙區(qū)，土壤肥力較低，干物質(zhì)累積量最低，僅為220.76 g/plant，鮮薯產(chǎn)量也較低，為 22.32 t/hm2。可見在不同種植區(qū)干物質(zhì)累積量存在明顯差異。

圖1 馬鈴薯不同生育期干物質(zhì)累積曲線Fig.1 Accumulated rates of total dry matter of potato plants during growing period

從整個生育期來看，馬鈴薯干物質(zhì)累積量隨生育進(jìn)程呈近似“S型”變化(圖2)。經(jīng)回歸分析和曲線擬合選優(yōu)，完全符合Logistic生長函數(shù)[y=329.5126/(1+86.5012e-0.06014t)]，其干物質(zhì)實(shí)測值與由Logistic方程得出的模擬值之間呈極顯著正相關(guān)(r=0.9996**)。從不同生育期來看，在幼苗期(出苗至孕蕾期，出苗后約23 d)，干物質(zhì)累積量較少，約占總累積量的5%；塊莖形成期(現(xiàn)蕾至初花期，31d左右)干物質(zhì)累積量約占總累積量的20%；塊莖膨大期(盛花至葉片開始衰老，27d左右)干物質(zhì)累積量約占總累積量的40%，是干物質(zhì)累積最多的時期；淀粉累積期(花末期至葉片衰老成熟，34d左右)干物質(zhì)累積量約占總累積量的35%?？梢?，干物質(zhì)累積量最大的時期在塊莖膨大期，其次是淀粉累積期。

表3 馬鈴薯不同生育期干物質(zhì)累積量統(tǒng)計特征值

圖 2 馬鈴薯不同生育期干物質(zhì)累積曲線(平均值)Fig.2 Accumulated rates of total dry matter of potato plants during growing period (total average)

2.2 馬鈴薯不同生育期植株氮、 磷、 鉀含量的變化特點(diǎn)

圖3 馬鈴薯不同生育期植株氮、 磷、 鉀含量的變化Fig.3 Dynamics of N，P，K concentrations in plants of potato at different growth stages

由以上結(jié)果可以看出，馬鈴薯植株體內(nèi)氮(N)、 磷(P)、 鉀(K)含量隨生育期和器官不同而異。植株各器官氮素含量均隨生育期而降低，磷、 鉀含量隨生育期呈先增后減的變化趨勢；葉片中氮、 磷含量最高，而莖稈中鉀含量最高。

2.3 馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀養(yǎng)分吸收累積特點(diǎn)

試驗(yàn)結(jié)果(表4)表明，馬鈴薯植株氮、 磷、 鉀養(yǎng)分吸收累積量因種植基地和生育期不同而異。從不同種植基地來看，紅寺堡區(qū)馬鈴薯氮(N)、 磷(P2O5)、鉀(K2O)養(yǎng)分累積吸收量最高，分別達(dá) 6.42、 2.47、 15.90 g/plant，這與該地區(qū)干物質(zhì)累積量較高有關(guān)；同心縣最低，分別為3.06、 1.25、 8.44 g/plant，這也與該地區(qū)干物質(zhì)累積量較低有關(guān)；原州區(qū)和西吉縣居中，原州區(qū)分別為4.84、 1.69、 10.96 g/plant，西吉縣分別為4.56、 1.68、 8.48 g/plant。

表4 不同試驗(yàn)地馬鈴薯氮、 磷、 鉀養(yǎng)分吸收累積量

從生育期來看，馬鈴薯氮、 磷、 鉀養(yǎng)分的吸收累積曲線也呈近似“S型”變化趨勢(圖4)。經(jīng)曲線擬合，證明馬鈴薯養(yǎng)分吸收累積量(y)與生育天數(shù)(t)之間完全符合Logistic生長函數(shù)[y=a/(1+be-kt)]。進(jìn)一步相關(guān)分析表明，馬鈴薯氮(N)、 磷(P2O5)、 鉀(K2O)養(yǎng)分吸收累積量實(shí)測值與由Logistic方程計算的模擬值之間呈高度正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.9959**、 0.9996**、 0.9993**，均達(dá)極顯著水平。

圖4 馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀養(yǎng)分的吸收累積量Fig.4 Accumulated rates of N，P2O5 and K2O at different growth stages in plants of potato

從表5可以看出，馬鈴薯苗期的養(yǎng)分吸收總量最少，氮、 磷、 鉀的吸收量分別約占總吸收量的11%、 6%、 8%。塊莖形成期是營養(yǎng)生長與生殖生長并進(jìn)的時期，對養(yǎng)分需求量明顯增多，所吸收的氮、 磷、 鉀分別約占全生育期總量的 28%、 23%、 31%。塊莖膨大期是養(yǎng)分吸收最多的時期，植株所吸收的氮、 磷、 鉀量分別約占全生育期總量的36%、 39%、 41%。淀粉形成期植株吸收的氮、 磷、 鉀量占各自總量的25%、 31%、 20%(表5)。可見，氮、 磷、 鉀吸收最多的時期均為塊莖膨大期，氮、 鉀吸收相對較多的為塊莖形成期，磷吸收相對較多的在淀粉形成期。

從不同器官來看，馬鈴薯根系、 莖稈和葉片中吸收的氮、 磷、 鉀占同期各器官總累積量的比例隨生育期而降低，但塊莖中吸收累積的氮、 磷、 鉀量隨生育期而增加(圖5)。塊莖形成期、 塊莖膨大期和淀粉累積期，塊莖中累積的氮分別約占總氮量的24%、 48%、 66%，磷分別約占總磷量的26%、 49%、 61%，鉀分別約占總鉀量的17%、 34%、 49%。平均來看，成熟期塊莖中累積了60%以上的氮和磷、 50%的鉀，這主要是由葉片和莖稈轉(zhuǎn)移而來。

表5 馬鈴薯各生育期對氮、 磷、 鉀吸收量的平均值

圖5 馬鈴薯不同器官氮、 磷、 鉀吸收累積量所占比例的變化Fig.5 Ratios of N, P and K nutrient absorption to total accumulated rates in potato organs at different stages

3 討論

有關(guān)馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀的累積量及其吸收比例，不同研究者所得結(jié)果不盡一致，甚至有些相差1倍多，有些結(jié)果數(shù)據(jù)不連續(xù)，多數(shù)認(rèn)為呈“S型”曲線變化，也有人認(rèn)為是單峰曲線[20-26]。本試驗(yàn)研究得出，馬鈴薯氮、 磷、 鉀養(yǎng)分的吸收累積曲線呈近似“S型”，符合Logistic生長函數(shù)。本研究探討了不同地點(diǎn)不同土壤條件下馬鈴薯不同生育期氮、 磷、 鉀的吸收累積比例，苗期氮、 磷、 鉀的吸收量分別約占總吸收量的11%、 6%、 8%，塊莖形成期占28%、 23%、 31%，塊莖膨大期占36%、 39%、 41%，淀粉形成期占25%、 31%、 20%，這一吸收特點(diǎn)對確定馬鈴薯合理施肥量具有十分重要的參考價值。

4 結(jié)論

馬鈴薯全生育期干物質(zhì)累積量因種植基地不同而異，但均隨生育進(jìn)程而增加，符合Logistic生長曲線，幼苗期、 塊莖形成期、 塊莖膨大期和淀粉累積期干物質(zhì)累積量分別占總累積量的5%、 20%、 40%和35%，塊莖膨大期是干物質(zhì)累積量最多的時期，其次是淀粉累積期。

馬鈴薯植株體內(nèi)氮素含量隨生育期而降低，其變異系數(shù)較大；磷、 鉀含量隨生育期呈先增后減的變化態(tài)勢，但變異系數(shù)較??；氮、 磷含量葉片高于其他器官，鉀含量莖稈較高。

馬鈴薯氮、 磷、 鉀吸收累積量因種植基地不同而異，但均隨生育期呈近似“S型”變化，符合Logistic生長函數(shù)，其實(shí)測值與計算模擬值之間呈高度正相關(guān)。馬鈴薯對養(yǎng)分吸收具有明顯的階段性特點(diǎn)，氮、 磷、 鉀吸收最多的時期為塊莖膨大期，氮、 鉀吸收相對較多時期為塊莖形成期，而磷吸收相對較多時期為淀粉形成期。馬鈴薯根系、 莖稈和葉片中吸收累積的氮、 磷、 鉀占同期各器官總累積量的比例隨生育期而降低，但塊莖中吸收累積的量隨生育期而增加，這主要是由葉片和莖稈轉(zhuǎn)移而來。

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