不同施氮量对马铃薯新品种‘宁薯16号’生长的影响

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　　摘    要： 通过设置6个不同水平的施氮量，研究了膜下滴灌时不同施氮量对主食化马铃薯新品种‘宁薯16号’生长发育的影响。结果表明，除苗期以外的生育期内株高随着施氮量的增加而增加;叶片叶绿素SPAD值随着施氮量的增加而显著增加，在淀粉积累期和成熟期，氮施氮量超过300 kg·hm-2后，叶绿素（SPAD）值虽有小幅度增加但变化差异不显著;随着氮肥施用量的增加，叶片和茎干物质累积量逐渐增加，根和块茎干物质累积量先增加后减小，当施氮量分别为225、300 kg·hm-2时，根和块茎干物质累积量达到最大值;随着生育进程的推进，‘宁薯16号’LAI呈现先增加后减小的单峰曲线变化，在各个生育期，随着施氮量的增加LAI均表现为先增加后减小，当施氮量为300 kg·hm-2时LAI达到最大值。综合考虑，试验认为最有利于‘宁薯16号’生长发育的施氮量为300 kg·hm-2。
　　关键词： 马铃薯; 施氮量; 宁薯16号; 生长变化
　　中图分类号：S532   文献标志码：A   文章编号：1673-2871（2020）02-057-05
　　Effect of different nitrogen application on the growth changes of a new potato variety ‘Ningshu No. 16’
　　YU Bangqiang， ZHANG Guohui， WU Linke， GUO Zhiqian， XIE Ruixia
　　（Guyuan Branch of Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Guyuan 756000， Ningxia， China）
　　Abstract： In order to research the effects of different nitrogen application on the growth and development of the staple food potato variety ‘Ningshu No. 16’ under film drip irrigation， six different levels of nitrogen application rates were set in our study. The results showed that the plant height increased with the increasing of nitrogen application except the seedling stage. The SPAD value of chlorophyll in leaves increased significantly with the increasing of nitrogen application. Although the SPAD values increased slightly after the nitrogen application amount exceeded 300 kg·hm-2 in the starch accumulation stage and mature stage， but the differences were not significant. With the increase of nitrogen fertilizer application， the accumulation of dry matter in leaves and stems increased gradually， while the accumulation of dry matter in roots and tubers increased first and then decreased. The dry matter accumulation of roots and tubers reached the maximum when the nitrogen application amounts were 225 kg·hm-2 and 300 kg·hm-2， respectively. With the advancement of the growth process， the LAI values of ‘Ningshu No. 16’ showed a trend of increasing and then decreasing in the whole growth period with the increasing of nitrogen application， it reached the maximum when the nitrogen application was 300 kg·hm-2. In couclusion， the nitrogen application that was most favorable for the growth and development of ‘Ningshu No. 16’ was 300 kg·hm-2.
　　Key words： Potato; Nitrogen rate; ‘Ningshu No. 16’; Growth changes
　　馬铃薯（Solanum luberosum L.），是茄科茄属多年生草本块茎植物，但作一年生栽培，又名土豆、山药蛋、地蛋、洋芋、荷兰薯等，原产于南美洲西海岸的智利和秘鲁的安第斯山区，是世界第四大、我国第五大粮食作物，其产量高低直接影响着世界粮食安全[1]，2014年推进“马铃薯主食化”工作正式被农业农村部提上日程[2]。宁南山区年降雨量为400 mm左右，是典型的雨养农业区，因气候冷凉和土壤含钾丰富而盛产马铃薯。但是长期以来，宁南山区马铃薯施氮肥存在着盲目性，导致马铃薯产量低下[3-4]，因此合理施肥是提高该地区马铃薯产量与品质的有效途径。 　　氮营养是马铃薯产量和品质形成的重要营养，合理施氮能显著增加马铃薯产量、提高经济效益和氮肥利用率[5-6]。关于氮对马铃薯生长发育的影响，杨艳荣[7]研究认为，适宜的氮素营养可以促进其茎和叶生长，增加叶面积指数和光合效率，延缓叶片衰老，促进块茎膨大，有助于马铃薯干物质累积和产量的提高。王军[8]试验表明，田间施氮的处理比不施氮的叶面积指数大。张宝林等[9]研究认为，在合理的增施氮、磷、钾肥，尤其是氮、磷肥，可提高马铃薯叶片中的叶绿素含量，也促进了植株的光合作用。‘宁薯16号’是宁夏农林科学院固原分院自育的新品种，该品种干物质含量和蛋白质含量高，抗氧化性强，高产、抗逆性强，属于主食化加工品种，非常适宜种植，为了更好地进行示范推广，期望通过试验明确‘宁薯16号’在生产中的合理施氮量。本试验针对‘宁薯16号’氮肥利用技术不成熟的问题，以氮肥不同施用量对‘宁薯16号’生长发育的影响为主要研究内容，探索膜下滴灌条件下氮肥不同施用量对‘宁薯16号’株高、叶片叶绿素SPAD值、LAI、干物质累积量等方面的影响变化，为科学指导‘宁薯16号’高产优质生产提供参考依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验区基本概况
　　试验于2018年3—10月在宁夏农林科学院固原分院头营科研基地（宁夏固原市原州区头营镇徐河村一组）进行。该区域是宁夏马铃薯主要产区南部山区，也是宁夏典型雨养农业区。试验地位于北纬36°44′，东经106°44′，海拔为1 586 m，年降水量350 mm左右，属半干旱地区。年平均气温7.4 ℃，≥10 ℃以上积温2 500～2 800 ℃，无霜期130～150 d，供试土壤为湘黄土，土壤剖面0～30、30～60 cm 各层的土壤基本理化性质见表1。
　　1.2 供试品种
　　供试品种为马铃薯主食化新品种‘宁薯16号’，该品种是2006年用宁夏西吉县良繁场育成品种‘宁薯4号’作父本，山西省农科院育成品种‘晋薯6号’作母本进行有性杂交选育而成，品质特性符合马铃薯主食化品种的“三高一低一白”要求。
　　1.3 试验设计
　　目标产量45 000 kg·hm-2。试验采用单因素6水平随机区组设计，根据当地马铃薯生产推荐肥料用量确定试验不同处理施肥量，磷（P2O5）、钾（K2O）施用量分别为90、60 kg·hm-2，氮（N）施用量设6个水平，分别为0、75、150、225、300、375 kg·hm-2，处理有1：N0P90K60（CK）;2：N75P90K60;3：N150 P90K60;4：N225P90K60;5：N300P90K60;6：N375P90K60。小区行距3 m，长10 m，小区面积为30 m2，4次重復。试验采用起垄覆膜、膜下滴灌方式种植，一垄双行一带布置，垄面宽70 cm，垄沟宽40 cm，垄高15 cm，垄面覆黑膜（规格：宽度120 cm，厚度0.008 mm）行距50 cm，株距33 cm，种植密度为每hm2 60 600株，种植深度为12 cm。试验利用滴灌系统补水补肥，在马铃薯苗期、蕾期、开花期和淀粉积累期分别施氮肥1次、2次、2次和1次，全生育期共施氮肥6次，施氮肥次数及定额见表2。所有处理统一1 hm2补水量为2 250 m3·，补水6次，补水、施肥同步进行，其他农事操作同当地一致。
　　1.4 测定项目与方法
　　株高测定：采用卷尺测量植株从地表到植株顶部的高度，每个生育期测定1次;叶绿素测定：用手持式SPAD-s502叶绿素测量仪，选择长势均匀一致的健壮植株，标记完全展开的主茎倒数第3片功能叶，每处理标记3株，选晴天进行田间活体测定;叶面积指数（LAI）测定：先采用打孔法测定叶面积，然后按照公式进行计算，叶面积指数（LAI）=叶片总面积/土地面积;干物质测定：各生育期分别采取标本叶片、茎、根、块茎，带回实验室称其鲜质量，将其处理干净烘干，测定干物质含量，干物质测定方法：将采回的样品冲洗干净，用滤纸吸干后剪碎，无损失放入已恒质量的大烧杯中，置于烘箱，在105 ℃条件下杀青，烘1 h，然后将温度降至80 ℃条件下烘6 h，冷却，称质量;再用相同方法烘干2 h，再称质量，至恒质量为止。
　　1.5 试验操作时间
　　 试验于2018年4月9日整地，4月13—16日起垄、铺滴灌带、覆膜，4月22日播种，9月17—22日收获。
　　 试验补水补肥与取样时间见表3。
　　1.6 统计与分析
　　所有试验数据采用Microsoft office Excel 2007计算处理，采用SPSS 22.0进行统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同施氮量对株高的影响
　　由表4可以看出，在磷、钾肥用量一致的情况下，氮肥不同施用量对‘宁薯16号’株高影响较大，生育期内株高随着施氮量的增加而增加，其中，苗期施氮处理株高均与对照差异不显著;蕾期和花期各施氮处理间株高差异显著，且均与对照差异显著，比对照增幅分别为12.7%～82.8%和12.2%～51.5%;淀粉积累期和成熟期各施氮处理均与对照差异显著，其中N75P90K60与N150P90K60之间、N300P90K60与N375P90K60之间差异不显著。
　　2.2 不同施氮量对叶片叶绿素含量的影响
　　由表5可以看出，在磷钾肥用量一致的情况下，不同生育期增施氮肥对‘宁薯16号’叶片叶绿素SPAD值均有不同程度的影响。苗期叶片叶绿素SPAD值随着施氮量的增加而增加，但N150P90K60、N225P90K60、N300P90K60之间差异不显著，N225P90K60、N300P90K60、N375P90K60之间差异不显著;蕾期和花期，随着施氮量的增加SPAD值逐渐增加，且各处理之间差异显著，各施氮处理SPAD值较对照增幅分别为6.1%～29.8%和8.8%～31.4%;淀粉积累期和成熟期，当施氮量在300 kg·hm-2以下时，随着施氮量的增加SPAD值显著增加，当超过300 kg·hm-2后，SPAD值虽有小幅度增加但变化差异不显著。 　　2.3 不同施氮量对干物质累积的影响
　　由图1～4可以看出，不同器官干物质在不同生育期分配比例不同，叶片干物质分配比例表现为花期>淀粉积累期>蕾期>成熟期>苗期，茎、根和块茎均表现为成熟期>淀粉积累期>花期>蕾期>苗期。叶片和茎干物质累积量均随着氮肥施用量的增加而增加，块茎干物质累积量随着氮肥施用量的增加呈现先增加后减小的单峰曲线变化，当施氮量为300 kg·hm-2时，块茎干物质累积量达到最大值，根干物质累积量随着氮肥施用量的增加而减少。
　　由图5可以看出，施氮量在300 kg·hm-2范围内时，‘宁薯16号’干物质累积总量随着施氮量的增加而增加，当施氮量为300 kg·hm-2时达到最大值，进一步加大氮肥施用量反而抑制干物质累积总量的增加。试验条件下对施氮量与干物质累积总量之间进行模拟，可得到模拟方程为：y=-0.002 7 x2+1.838 1 x+412.82，式中施氮量的一次项和二次项系数分别为正与负，表明具有典型的抛物线线性关系。相关指数R?=0.979 9，表明方程模拟效果好。
　　2.4 不同施氮量对LAI的影响
　　由图6可以看出，随着生育进程的推进，‘宁薯16号’LAI呈现先增加后减小的单峰曲线变化，在苗期-蕾期增加较缓慢，蕾期-花期快速增长，花期LAI达到最大值，花期以后又逐渐下降。在各个生育期，随着施氮量的增加LAI均表现为先增加后减小，当施氮量为300 kg·hm-2时LAI达到最大值。苗期施氮对LAI影响较小，蕾期-成熟期，施氮处理LAI均明显高于对照，其中花期和淀粉积累期表现更为明显。说明从蕾期开始适量增施氮肥能有效促进‘宁薯16号’叶片生长。
　　3 讨论与结论
　　试验结果表明，氮肥不同施用量对‘宁薯16号’株高、叶片叶绿素SPAD值、干物质累积和叶面积指数等生长指标都有不同程度的影响。
　　株高反应了马铃薯地上部分生长态势，试验结果说明除苗期外，不同生育期增施氮肥均能显著提高‘宁薯16号’的株高，尤其在蕾期和花期表现更为明显，花期以后增施氮肥能够延迟植株衰老;叶绿素含量的高低，直接影响着作物光合作用的大小，进而影响马铃薯产量和品质，SPAD值能表征叶片叶绿素含量的大小[10-12]，本试验结果表明，随着施氮量的增加SPAD值逐渐增加，当施氮量达到300 kg·hm-2后SPAD值逐渐趋于稳定;干物质是作物光合作用产物的最高形式，其积累和分配与作物经济产量有密切的关系[13]，本试验结果显示，‘宁薯16号’干物质累积量随着生育进程的推进而逐渐增加，呈现为慢-快-慢，这与高聚林等[14]研究结果基本一致，干物質累积量随着施氮量的增加也呈现先增加后减少的变化趋势;叶面积指数的大小会对马铃薯生长和产量的形成产生一定的影响，本试验结果，表明从蕾期开始适量增施氮肥能有效促进‘宁薯16号’叶片生长。试验综合株高、叶片叶绿素SPAD值、干物质累积和叶面积指数等生长指标进行分析，研究初步认为该地区最有利于‘宁薯16号’生长发育的氮肥施用量为300 kg·hm-2。本试验年限仅为1 a（年），试验结果还需要进一步验证。为了能够快速示范推广该品种，还将进一步开展试验，研究施氮量对‘宁薯16号’产量和氮肥利用率等的影响，同时考虑生产成本和效益，结合本试验结果进一步明确当地‘宁薯16号’最佳施氮量，从而为该品种推广种植做好理论基础。
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