有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累與分配的影響

何萬(wàn)春，李鵬程，張娟寧，楊榮洲，王景才，潘曉春，令 鵬

馬鈴薯是全世界主要的糧菜兼用型作物，是全價(jià)食品[1-3]，尤其是在定西市，馬鈴薯是重要戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。但是，馬鈴薯集約化連續(xù)種植，導(dǎo)致馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和品質(zhì)降低，由于追求馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的提高，大量使用化肥成為增產(chǎn)的關(guān)鍵，化肥的大量使用在增加馬鈴薯產(chǎn)量的同時(shí)，造成了非常嚴(yán)重的土壤和環(huán)境問(wèn)題，因此，為實(shí)現(xiàn)定西馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，合理使用化肥已成為當(dāng)務(wù)之急。有關(guān)馬鈴薯干物質(zhì)積累與分配的研究較多[4-6]，但有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累與分配的研究在定西鮮見(jiàn)報(bào)道。

為此，我們?cè)诙ㄎ魇邪捕▍^(qū)香泉鎮(zhèn)進(jìn)行了有機(jī)肥氮替代化肥氮的試驗(yàn)，來(lái)研究有機(jī)肥氮替代化肥氮對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累和分配的影響以及有機(jī)肥氮替代化肥氮的適宜比例，以期為定西馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康綠色可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年4-10月在定西市農(nóng)科院良種繁育基地進(jìn)行，試驗(yàn)地海拔2 109 m，年均輻射量596.85 kJ/cm2，年均氣溫6.3℃，≥10℃，積溫2 241.1℃，年均降水量415.2 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm，試驗(yàn)地為黃綿土，肥力均勻，供試土壤理化性狀見(jiàn)表1。

表1 供試土壤理化性狀

1.2 供試品種

試驗(yàn)品種為“隴薯10號(hào)”，由甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：

T1：不施肥料（CK）；

T2：?jiǎn)问┗实?，施氮量為純?80Kg/hm；

T3：10%有機(jī)肥氮替代10%化肥氮；

T4：20%有機(jī)肥氮替代20%化肥氮；

T5：30%有機(jī)肥氮替代30%化肥氮；

T6：40%有機(jī)肥氮替代40%化肥氮。

氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供試有機(jī)肥為生物有機(jī)肥，N + K2O + P2O5≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%，有效活菌數(shù)≥0.2億/g，經(jīng)檢測(cè)，N含量為2.05%，P2O5含量為1.45%，K2O含量為1.48%，由甘肅大行農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)，化肥分別用尿素（N≥46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O5≥12%）和氯化鉀（K2O≥24%）。各施肥處理分別扣除有機(jī)肥N、P2O5和K2O含量后用尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)充。有機(jī)肥和氮、磷、鉀肥作基肥一次性施入。各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，4 000株/667m2，株距31cm，行距70cm。小區(qū)面積5.5*10=55m2，田間管理同大田一致。

1.4 樣品采集與處理

在馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和塊莖成熟期取樣5次，每次5株，分根、莖、葉和塊莖分別稱鮮重，然后烘干稱干重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并使用SPSS.19對(duì)各處理數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和最小顯著性檢驗(yàn)（LSR法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯根+莖+葉和塊莖干物質(zhì)動(dòng)態(tài)積累過(guò)程的影響

圖1是不同處理對(duì)馬鈴薯根+莖+葉和塊莖干物質(zhì)積累過(guò)程的影響，兩條線的交點(diǎn)是馬鈴薯干重平衡期，由圖可以看出不施肥處理根+莖+葉和塊莖干重平衡期為50d，純施化肥處理及10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理干重平衡期顯著遲于不施肥處理，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理干重平衡期也遲于純施化肥處理，但差異不顯著，說(shuō)明有機(jī)肥氮替代化肥氮能夠延長(zhǎng)馬鈴薯干重平衡期，從而能夠?yàn)轳R鈴薯塊莖產(chǎn)量的形成提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 不同處理對(duì)馬鈴薯根+莖+葉和塊莖干物質(zhì)動(dòng)態(tài)積累過(guò)程的影響

在干重平衡期之后，塊莖干物質(zhì)積累速率要大于根+莖+葉，這就形成了干物質(zhì)積累的“剪刀差”，而它反映塊莖產(chǎn)量的高低，由圖1可以看出，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理“剪刀差”顯著大于不施肥處理和純施化肥處理，且隨著有機(jī)肥用量的增加而增加，在30%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理時(shí)“剪刀差”最大，說(shuō)明適宜的有機(jī)肥用量可以有效地提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，這可能是適宜的有機(jī)肥改變了土壤理化性狀，使土壤疏松多孔，有利于土壤中水分和養(yǎng)分的運(yùn)移，同時(shí)也改善了土壤生物性狀，增加了土壤微生物和酶的活性，從而有利于馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯全株干物質(zhì)積累的影響

圖2是不同處理對(duì)馬鈴薯全株干物質(zhì)動(dòng)態(tài)積累的影響，由圖2可以看出，馬鈴薯全株干物質(zhì)動(dòng)態(tài)積累過(guò)程呈現(xiàn)明顯“慢-快-慢”的狀態(tài)。表2是不同氮水平處理下馬鈴薯全株干物質(zhì)積累擬合的Logistic方程及其參數(shù)，由表可以看出，與不施肥相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理馬鈴薯干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時(shí)間Δt分別增加5、5、7和5d，馬鈴薯生育期內(nèi)干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率vmax分別增加37.01%、46.46%、51.18%和35.43%，馬鈴薯干物質(zhì)快速積累期的干物質(zhì)平均增長(zhǎng)速度vmean分別增加51.09%、64.23%、77.37%和72.26%；與純施化肥相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理馬鈴薯干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時(shí)間Δt分別增加3、3、5和3d，馬鈴薯生育期內(nèi)干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率vmax分別增加27.94%、36.76%、41.18%和26.47%，馬鈴薯干物質(zhì)快速積累期的干物質(zhì)平均增長(zhǎng)速度vmean分別增加16.29%、26.40%、36.52%和32.58%。表2也表明，在本試驗(yàn)中決定馬鈴薯塊莖產(chǎn)量高低的兩個(gè)重要參數(shù)Δt和vmean都隨著有機(jī)肥用量的增加呈單封趨勢(shì)變化，都以30%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理最大。

表2 不同氮水平處理下馬鈴薯全株干物質(zhì)積累擬合的Logistic 方程及其參數(shù)

2.3 不同處理對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)分配的影響

由表可以看出，在苗期，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理塊莖所占干物質(zhì)比例逐漸減小，而葉片所占干物質(zhì)比例逐漸增加，但無(wú)顯著差異。從塊莖膨大期到成熟期，馬鈴薯莖葉所占干物質(zhì)比例逐漸減小，而塊莖所占干物質(zhì)比例逐漸增加，但在同一生育期內(nèi)，隨著有機(jī)肥用量的增加，莖所占干物質(zhì)比例逐漸減小，而葉片所占干物質(zhì)比例逐漸增加；在成熟期，與不施肥相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理塊莖所占比例增加1.25%、3.24%、3.39%和1.3%，與純施化肥相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理塊莖所占比例增加1.3%、3.29%、3.44%和1.35%，其原因可能是增施有機(jī)肥改變了土壤理化性狀，使土壤疏松多孔，有利于土壤中水分和養(yǎng)分的運(yùn)移，同時(shí)也改善了土壤生物性狀，增加了土壤微生物和酶的活性，從而有利于馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，但施用過(guò)多有機(jī)肥馬鈴薯塊莖產(chǎn)量反而降低，可能是由于有機(jī)肥養(yǎng)分釋放緩慢，后期養(yǎng)分供應(yīng)不足所致。

表3 不同氮水平對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)分配比例的影響

3 討論

3.1 不同處理對(duì)馬鈴薯生育進(jìn)程的影響

在馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，存在鮮重平衡期和干重平衡期，反映了馬鈴薯“源-庫(kù)”間相互平衡和相互制約的關(guān)系[7-8]，在干重平衡期前，馬鈴薯的生長(zhǎng)主要以擴(kuò)大“源”為目的，為以后馬鈴薯“庫(kù)”的擴(kuò)大做準(zhǔn)備[9-11]。在本試驗(yàn)中，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理干重平衡期顯著大于不施肥處理和純施化肥處理，但施用過(guò)多有機(jī)肥馬鈴薯干重平衡期并不隨之增加，說(shuō)明合理施用有機(jī)肥能夠顯著增加馬鈴薯“源”的生長(zhǎng)時(shí)間。

3.2 不同處理對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累和分配的影響

在馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，馬鈴薯整株干物質(zhì)的積累呈現(xiàn)“慢-快-慢”的特征[12]，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理馬鈴薯干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時(shí)間Δt顯著增加，30%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理增加最多，而且在馬鈴薯生育期內(nèi)其干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率vmax和馬鈴薯干物質(zhì)快速積累期的干物質(zhì)平均增長(zhǎng)速度vmean隨著有機(jī)肥用量的增加呈現(xiàn)淡粉趨勢(shì)變化，由此可見(jiàn)，合理的施用有機(jī)肥能有效地?cái)U(kuò)大馬鈴薯“源”的生長(zhǎng)。在塊莖形成期以前，馬鈴薯干物質(zhì)的分配主要以擴(kuò)大“源”為目的，塊莖形成期是馬鈴薯干物質(zhì)分配的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在此之后，干物質(zhì)的分配主要以擴(kuò)大“庫(kù)”為目的，隨著有機(jī)肥用量的增加，“庫(kù)”所占干物質(zhì)比例呈單封趨勢(shì)變化，說(shuō)明只有合理的施用有機(jī)肥才能協(xié)調(diào)“源-庫(kù)”之間的關(guān)系，才能使塊莖產(chǎn)量最大化。

4 結(jié)論

在干旱半干旱地區(qū)定西市，施氮量為純氮180kg/hm2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有機(jī)肥氮替代化肥氮的比例為30%可以有效推遲馬鈴薯生育期，從而能夠積累更多的干物質(zhì)，促進(jìn)干物質(zhì)由“源”向“庫(kù)”的轉(zhuǎn)移，提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，因此，30%有機(jī)肥氮替代化肥氮是合適的有機(jī)-無(wú)機(jī)配合比例。