蓮藕、茭白及芋頭肥料利用率研究概況

王利麗 ，孫亞林 ，匡晶 ，朱紅蓮 ，劉義滿

（1.武漢市蔬菜科學(xué)研究所/湖北省水生蔬菜科學(xué)研究所，430065；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)）

肥料利用率是反映作物、土壤、肥料之間關(guān)系的動(dòng)態(tài)參數(shù)，該參數(shù)因作物種類、肥料種類、土壤類型、氣候條件、栽培管理措施及施肥技術(shù)等因素不同而發(fā)生變化，是衡量肥料施用是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)。肥料利用率通常來(lái)源于2種途徑，一是地區(qū)化肥施用量數(shù)據(jù)和糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，二是大量的田間試驗(yàn)結(jié)果的匯總[1，2]。相關(guān)參數(shù)主要參考Cassman[3]、Fageria 和 Baligar[4]、Novoa 和 Loomis[5]及彭少 兵等[6]方法，包括肥料偏生產(chǎn)力、肥料農(nóng)學(xué)效率、肥料表觀利用率、肥料生理利用率、肥料貢獻(xiàn)率及地力貢獻(xiàn)率等指標(biāo)。但這些指標(biāo)在蓮藕、茭白及芋頭等水生蔬菜研究中的應(yīng)用則有所側(cè)重。

1 蓮藕肥料利用率的研究

蓮藕（Nelumbo nucifera），可分為藕蓮、子蓮和花蓮，起源于中國(guó)和印度，在中國(guó)已有近3 000 a栽培歷史。蓮藕在我國(guó)長(zhǎng)江流域、黃淮流域和珠江流域都有栽培 ，其中以長(zhǎng)江中下游地區(qū)種植面積最大。目前全國(guó)栽培面積50萬(wàn)～70萬(wàn)hm2，湖北省栽培面積最大，居全國(guó)之首 。國(guó)外對(duì)蓮藕的研究主要集中在藥用保健功能等方面[7～11]；中國(guó)有關(guān)蓮藕的研究主要集中于分類與生長(zhǎng)發(fā)育、種質(zhì)資源收集、遺傳育種及生理生化特性等方面[12～16]，應(yīng)用研究主要集中在綜合栽培和模式等[17]，有關(guān)蓮藕施肥理論和技術(shù)方面的報(bào)道則相對(duì)較少。然而，當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的增肥不增產(chǎn)、土壤養(yǎng)分過(guò)量累積、化肥施用過(guò)量和養(yǎng)分利用效率下降等重大問(wèn)題表現(xiàn)越來(lái)越嚴(yán)峻的形勢(shì)下，提高蓮藕肥料養(yǎng)分利用率對(duì)提高蓮藕產(chǎn)量和改善蓮藕品質(zhì)都有重要意義。

1.1 氮磷鉀素營(yíng)養(yǎng)及有機(jī)肥對(duì)蓮藕生長(zhǎng)的影響

熊桂云等[18]通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)連續(xù)2 a研究了蓮藕配施氮、磷、鉀、鋅肥的效應(yīng)。結(jié)果表明，氮、磷、鉀、鋅肥配施的蓮藕產(chǎn)量高，品質(zhì)較好，且蓮藕氮磷鉀養(yǎng)分吸收量之比平均為1∶0.28∶2.30，認(rèn)為蓮藕為喜鉀作物。劉冬碧等[19～22]通過(guò)研究鉀素和氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)蓮藕生長(zhǎng)、產(chǎn)量、氮磷鉀養(yǎng)分累積分配的影響，表明適宜的鉀或氮都能明顯增加蓮藕立葉數(shù)量和立葉面積、提高立葉相對(duì)葉綠素值和組織器官的含水量、以及蓮藕各器官尤其是葉柄中鉀的含量、延緩葉片衰老、增加立葉的抗逆性，促進(jìn)生育前期光合產(chǎn)物累積、延長(zhǎng)成熟期、促進(jìn)生育后期干物質(zhì)和養(yǎng)分從葉片等器官向膨大的根狀莖轉(zhuǎn)移貯存。單純施N、P、K，一般能提高蓮藕中該元素的含量，增施有機(jī)肥明顯提高蓮藕N、P和K的含量。有機(jī)肥處理比無(wú)機(jī)肥處理蓮藕直徑大、節(jié)間短、單支主藕較重、纖維素和硝酸鹽含量低、還原糖和維生素含量高?？傊┯糜袡C(jī)肥的蓮藕在生長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量、效益和品質(zhì)方面都優(yōu)于無(wú)機(jī)肥處理[23]。

1.2 鉀、氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)蓮藕干物質(zhì)累積的影響

在新藕膨大成型前，全營(yíng)養(yǎng)處理和缺鉀處理中葉片和葉柄干物質(zhì)累積量達(dá)到最大值；新藕膨大成型后，全營(yíng)養(yǎng)處理中葉片和葉柄干物質(zhì)累積量比缺鉀處理高23.2%～42.5%，葉柄中干物質(zhì)積累量較低，蓮藕收獲后全營(yíng)養(yǎng)處理比缺鉀增產(chǎn)20.4%[19]。氮素缺乏和過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致根系活力下降、葉片生長(zhǎng)不良、早衰，干物質(zhì)轉(zhuǎn)移進(jìn)程提前，不利于獲得高產(chǎn)[22]。

1.3 鉀、氮素營(yíng)養(yǎng)對(duì)蓮藕產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

當(dāng)鉀、氮素營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)，蓮藕提前形成膨大莖。適量的鉀處理比不施鉀處理的蓮藕產(chǎn)量高20%以上，適量氮處理比不施氮處理的蓮藕產(chǎn)量高2.3倍以上。施氮過(guò)量時(shí)，蓮藕形成膨大莖的時(shí)間延遲，且適量氮處理比2倍適量氮處理的蓮藕產(chǎn)量高1.2倍以上。適量的鉀、氮素營(yíng)養(yǎng)可增加蓮藕膨大前、中期還原糖和可溶性總糖含量，同時(shí)可提高膨大中、后期淀粉含量，提高蓮藕品質(zhì)[24]。

2 茭白肥料利用率的研究

2.1 平衡施肥對(duì)茭白植株生長(zhǎng)和光合特性的影響

姜麗娜等[25]研究表明缺磷對(duì)茭白（Zizania latifolia）株高、葉片長(zhǎng)寬影響不大，但對(duì)分蘗數(shù)影響大，進(jìn)而影響茭白的產(chǎn)量；不施鉀的茭白植株矮、葉短、葉狹，分蘗數(shù)減少，同時(shí)影響茭白的膨大。閆寧等[26]利用水培方式研究磷元素對(duì)茭白生長(zhǎng)與光合特性的影響，結(jié)果表明，高磷（2.56 mmol/L）能夠抑制茭白生長(zhǎng)，葉片的 PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、光化學(xué)猝滅（qP）、表觀電子傳遞效率（ETR）都略有下降。缺磷（0 mmol/L）和低磷（0.16 mmol/L）抑制植物生長(zhǎng)，同時(shí)葉片的凈光合速率（Pn）和氣孔導(dǎo)度（Gs）下降，胞間二氧化碳濃度（Ci）上升，會(huì)導(dǎo)致葉片的ΦPSⅡ、qP、ETR下降。

2.2 平衡施肥對(duì)茭白產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

茭白高產(chǎn)氮、磷、鉀肥合理用量每1 hm2分別為375、180、225 kg，N∶P2O5∶K2O 比例為 1.00∶0.48∶0.60。施鉀、磷肥明顯提高茭白中VC含量，增加鉀的用量或者鉀50%作基肥、另50%作分蘗期追肥的處理中VC含量增加更顯著，且高鉀處理中VC、總糖、蛋白質(zhì)含量最高，同時(shí)可以減少茭白中NO3-N含量，能明顯提高茭白品質(zhì)[25]。

2.3 平衡施肥對(duì)茭白氮磷鉀吸收的影響

茭白氮、磷、鉀含量在分蘗初期最高，隨著植株生長(zhǎng)，氮、磷、鉀含量呈下降趨勢(shì)，到采茭期含量最低。施肥能夠影響氮、磷、鉀的含量 ，施鉀能夠提高植株中鉀的含量；施磷能明顯提高分蘗初期和茭白采收期植株含磷量，但對(duì)分蘗盛期植株和茭肉內(nèi)磷含量提高則不明顯；施相同氮肥的情況下，植株含氮量受磷、鉀肥施用影響，不施磷、鉀肥者，植株含氮量較高；施磷、鉀肥者，植株含氮量降低[25]。

2.4 茭白地上部氮、磷、鉀及蛋白質(zhì)含量變化規(guī)律的研究

茭白植株地上部各部位氮、磷、鉀含量在肉質(zhì)莖膨大前期總體不斷下降，肉質(zhì)莖膨大時(shí)有一個(gè)峰值。其中，葉片氮、磷含量持續(xù)下降，鉀含量前期下降，膨大前顯著上升；短縮莖中氮、磷、鉀含量前期下降，膨大前下降趨勢(shì)增大，膨大后呈上升趨勢(shì)；肉質(zhì)莖中氮、磷、鉀及蛋白質(zhì)含量膨大初期迅速上升，穩(wěn)定后呈下降趨勢(shì)；葉片蛋白質(zhì)含量變化不明顯；短縮莖蛋白質(zhì)含量在二次分蘗期和膨大期前出現(xiàn)峰值，膨大后期也轉(zhuǎn)而上升，為第2年的生長(zhǎng)累積養(yǎng)分[27]。葉片制造的養(yǎng)分運(yùn)送到短縮莖，肉質(zhì)莖未膨大而短縮莖內(nèi)養(yǎng)分積累到一定程度時(shí)，葉片制造的養(yǎng)分先進(jìn)行自身積累，肉質(zhì)莖開(kāi)始膨大時(shí)，短縮莖內(nèi)的養(yǎng)分開(kāi)始向肉質(zhì)莖運(yùn)輸[28]。

3 芋頭肥料利用率的研究

3.1 芋頭對(duì)氮磷鉀吸收的分配規(guī)律

芋頭（Colocasia esculenta）全生育期對(duì)氮、磷、鉀的總吸收比例為1∶0.8∶1.1，以鉀最多。芋頭幼苗期對(duì)氮、磷、鉀的吸收最少，發(fā)棵期和球莖期膨大期吸收速率迅速增加，球莖膨大后期吸收積累速率又有所下降。芋頭幼苗期至發(fā)棵前期，氮主要分布在葉片中，磷、鉀主要分布在葉柄中；發(fā)棵后期至球莖膨大期，氮磷主要分布在子芋中，鉀主要分布在孫芋中[29]。

3.2 平衡施肥對(duì)芋頭產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳益等[30]采用三元二次通用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，芋頭整個(gè)生育期肥料最適用量為每667 m2純 N 15 kg、P2O55 kg、K2O 25 kg，且能夠改善品質(zhì)。李春鳳等[31]采用二次飽和D-最優(yōu)設(shè)計(jì)，研究芋頭施氮（N）、鉀（K2O）的量分別為 261.75，757.50 kg/hm2以內(nèi)時(shí)，產(chǎn)量隨著施肥量的增加逐漸提高，超過(guò)此使用量，隨施肥量增加產(chǎn)量下降。宋春鳳等[32]研究表明芋頭最佳施磷量為225 kg/hm2，磷肥過(guò)多或過(guò)少都會(huì)影響芋頭產(chǎn)量。芋頭在正常施肥的基礎(chǔ)上配施鈣、硼肥芋頭產(chǎn)量可分別增產(chǎn)15.1%和1.3%，但對(duì)芋頭品質(zhì)不但沒(méi)有明顯改善，而且出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)。從芋頭產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，同施氮、磷、鉀、鈣為芋頭優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的最佳組合[33]。

另外，施肥種類和施肥方式也對(duì)產(chǎn)量有一定的影響。有機(jī)肥料，能使土壤在較長(zhǎng)時(shí)間保持較高的肥力，同時(shí)還能起到改土的作用；復(fù)合肥料屬于速效性肥料，易淋溶，無(wú)法供應(yīng)芋頭后期的養(yǎng)分需求。所以，速效肥料基施，會(huì)造成肥料淋失浪費(fèi)，不能滿足芋頭后期生長(zhǎng)過(guò)程中養(yǎng)分需求，會(huì)影響產(chǎn)量。鄭鋒[34]研究不同播期及施肥條件對(duì)紅芽芋產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，基施有機(jī)肥能顯著提高紅芽芋產(chǎn)量，紅芽芋前期需肥量較少，后期需肥量較多，在一定范圍內(nèi)基肥增施無(wú)機(jī)肥能顯著提高紅芽芋的產(chǎn)量。在生產(chǎn)過(guò)程中不提倡一次性基施的施肥方式，而中期和后期追肥對(duì)提高紅芽芋產(chǎn)量起著重要作用。

4 提高肥料利用率的途徑

4.1 推行測(cè)土配方施肥

根據(jù)作物品種增產(chǎn)潛力、目標(biāo)產(chǎn)量、土壤肥力狀況、作物養(yǎng)分吸收利用規(guī)律及養(yǎng)分利用率等指標(biāo)，確定適宜的氮、磷、鉀和中微量元素肥料的施用量、肥料種類及施用時(shí)期和方法，最大限度地實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及低成本的目標(biāo)。

4.2 提倡有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥相結(jié)合，提高土壤肥力

長(zhǎng)期和大量單一施用化學(xué)肥料，不利于土壤結(jié)構(gòu)改良，不利于土壤肥力提高，也會(huì)加重面源污染。實(shí)行有機(jī)肥與化學(xué)肥料配合施用，增施有機(jī)肥料，有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，提高養(yǎng)分利用率，進(jìn)而增強(qiáng)植株長(zhǎng)勢(shì)，提高植株抗性，確保實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

4.3 施用脲酶抑制劑和硝化抑制劑

提高氮肥利用率的重點(diǎn)是如何最大限度地減少氨的揮發(fā)和反硝化作用而降低氮素的損失。脲酶抑制劑有延緩尿素分解和延長(zhǎng)施肥點(diǎn)尿素?cái)U(kuò)散時(shí)間的作用，進(jìn)而降低土壤溶液中NH+和NH3濃度，減少氨的揮發(fā)損失。脲酶抑制劑的種類有100多種，包括醌類、酰胺類、多元酸、多元酚、腐殖酸、甲醛等，其中應(yīng)用較廣泛的是N-丁基硫代磷酰三胺（NBPT）和氫醌（HQ）。硝化抑制能夠抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化從而降低氮素?fù)p失。常見(jiàn)的硝化抑制劑有雙氰胺（Cyanamide的二聚物，簡(jiǎn)稱DCD）和2-氯-6-（三氯甲基）吡啶（簡(jiǎn)稱nitrapyrin）。單獨(dú)施用脲酶抑制劑或硝化抑制劑只能對(duì)尿素氮轉(zhuǎn)化的某一過(guò)程起到抑制作用，它們的協(xié)同作用則可以對(duì)全過(guò)程進(jìn)行控制，從而更有效地減少NH3的揮發(fā)和NO3-N的淋溶損失。

4.4 平衡施肥

由于氮肥施入后對(duì)植株的效果更明顯，因此農(nóng)戶更青睞于多施氮肥、少施磷、鉀肥。過(guò)量偏施氮肥可能導(dǎo)致土壤磷、鉀以及某些中量和微量元素養(yǎng)分的缺失[35]。

4.5 施肥方法

氮肥面施后水面銨態(tài)氮濃度增加，pH值上升，導(dǎo)致氨的揮發(fā)散失[36]。將銨態(tài)氮肥施入還原態(tài)土壤中會(huì)降低氮的揮發(fā)量。所以，氮肥深施是提高肥料利用率的最有效的途徑[37]。

4 存在的問(wèn)題及發(fā)展建議

蓮藕對(duì)磷的需求量不大，缺磷對(duì)蓮藕生長(zhǎng)、產(chǎn)量、品質(zhì)、干物質(zhì)累積的影響還不是很清楚。另外，蓮藕的光合特性是影響產(chǎn)量的重要因素之一，不同的施肥水平對(duì)蓮藕光合特性的影響到目前為止沒(méi)有研究。適量的磷、鉀肥可以改善茭白的品質(zhì)，施氮是否也可以改善品質(zhì)還未知。在芋頭生長(zhǎng)過(guò)程中，氮、磷、鉀對(duì)其生長(zhǎng)的影響，國(guó)內(nèi)缺乏詳細(xì)研究。

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