不同施肥处理对甘薯产量及土壤肥力与氮素利用的影响_兰孟焦.pdf

西 北 农 业 学 报 ，（）：不同施肥处理对甘薯产量及土壤肥力与氮素利用的影响收稿日期：修回日期：基金项目：国家现代产业技术体系建设专项资金（）；中央引导地方科技发展专项（）；江西现代农业科研协同创新项目（）。第一作者：兰孟焦，男，硕士，副研究员，主要从事甘薯育种及栽培研究。：通信作者：吴问胜，男，硕士，研究员，主要从事甘薯遗传育种研究。：兰孟焦，张辉，肖满秋，潘皓，侯隆英，张永春，吴问胜（江西省农业科学院 作物研究所，南昌 ；江苏省农业科学院 农业资源与环境研究所，南京 ）摘要针对江西甘薯主产区化肥投入量大、养分施用不均衡及肥料利用率低等问题，以 赣薯号 为试验对象，设置不施肥（）、习惯施肥（）、配方施肥（）、配方施肥下有机肥氮替代化肥氮（）、配方施肥减氮（）个处理，研究不同施肥方式对甘薯叶面积、产量、土壤肥力、养分吸收以及氮素利用率的影响。结果表明：配方施肥各处理（、）较 提高了甘薯叶面积指数，并在移栽后 达到峰值，、在甘薯生产后期（）保持较高的叶面积指数。配方施肥各处理提高了甘薯产量及其构成因素，其中 的单株结薯数、块根产量最高，为 的 倍和 倍；单个薯块质量、商品薯率以 最高，其次为。与 相比，配 方 施 肥 各 处 理 改 善 了 成 熟 期 的 土 壤 理 化 性 质，有 机 质 含 量 显 著 增 加 了 ；速效钾含量增 加了 ；碱 解 氮 含 量 增 加 了 、土壤 提高了 。配方施肥各处理促进了甘薯对氮、磷、钾养分的吸收，其中块根氮、磷、钾吸收量以 最高，分别较 显著提高 、；茎叶氮、磷吸收量以 最高，分别较 提高 、，茎叶钾吸收量以 最高，较 显著提高 。的氮素总积累量、表观利用率、收获指数和偏生产力显著高于其他处理，分别为 、和 。综上所述，在本试验条件下，配方施肥减氮 可显著提高甘薯产量、土壤肥力和氮素积累利用率。关键词甘薯；产量；土壤肥力；有机肥；养分吸收；氮素利用率甘薯（）是重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源块根作物，富含多种营养成分和生物活性因子，具有预防癌症、延缓衰老、增强免疫力等保健功效，在保障国家粮食、能源安全和实施乡村振兴、健康中国战略中发挥着重要的作用。目前江西省甘薯种植面积达 万，是全省种植业结构调整的特色优势农作物之一。近年来，随着中国国民可支配收入的增加和保健意识的不断增强，甘薯种植面积日益扩大。然而，化肥的不合理施用，尤其是过量施肥一方面加剧农田环境的恶化，另一方面又降低肥料利用效率，导致农作物产量和品质下降。因此，通过优化施肥结构和化肥投入量，改变农民长期大量施用化肥的观念显得十分有必要。近年来，有机肥替代部分化肥施用是农业部门推广的一项重要化肥减量增效技术，也是近期作物栽培领域的研究热点之一。谢军等研究发现有机肥氮替代部分化学氮肥，可促进玉米对氮素的吸收积累和向籽粒的转运，进而提高了玉米的籽粒产量、生物量及氮肥利用效率。蒲瑶瑶等发现等量养分条件下，有机肥替代部分化肥能有效提高西瓜叶绿素含量、光合性能、产量及品质。梁曼恬等研究表明有机肥替代部分化肥可提高放线菌数量和改善土壤状况，同时保持甘蓝产量和品质不下降，是相同条件下冬闲田甘蓝栽培一种稳产合理的施肥模式。也有文献报道有机肥部分替代化肥短期内可显著提高土壤养分的容量和供应强度，调节土壤微生物组成比例，提高土壤酶活性，有利于土壤养分贮存以及作物对土壤养分的吸收利用。氮肥减量施用技术也是栽培领域的研究热点之一，该技术旨在探索作物氮养分需求和土壤氮养分供应之间的平衡关系，在保证作物产量和品质的同时，以提高肥料利用率。等 和 等 开展了氮肥深度 减 量 技 术 研 究，发 现 氮 肥 施 用 量 降 至 时，水稻可达到较高产量和较好的品质。等 研究也 表明，将 氮 肥 用 量 降至 时，可兼顾蔬菜的产量和品质。袁丽敏等 研究发现，与习惯施肥量相比，设施辣椒在追肥减氮 的条件下，产量、肥料利用率及经济效益可达最高。杜详备等 研究表明，氮肥减量分施可促进甘薯根系生长发育和分化结薯，提高块根膨大期生物量和分配比例，有利于薯块的膨大和产量的增加。目前，关于有机肥替代部分化肥、氮肥减施的文献报道多集中在小麦、玉米、水稻、常规叶菜类及瓜类蔬菜栽培中，对甘薯有机肥替代部分化肥、氮肥减施研究相对较少 。为此，本试验以甘薯为研究对象，设置习惯施肥、配方施肥、有机肥替代部分化肥和氮肥减施等不同施肥处理，分析不同施肥条件对甘薯叶面积指数、产量、土壤肥力、养分吸收量及氮素利用率的影响，以期为江西红壤地区甘薯生产制定科学的施肥方案，构建健康的土壤环境提供理论依据。材料与方法试验地概况试验地位于江西省高安市相城镇江西农科西苑试验基地（，海拔）。该地属亚热带湿润季风气候，四季分明，全年平均气温 ，年 降 雨 量 ，年 日 照 时 数 ，年无霜期 。试验区土壤类型为红壤，耕层土壤的基础理化性质为有机质 、碱解氮 、有效磷 、速效钾 、。试验材料供试甘薯品种为 赣薯号，由江西省农业科学院作物研究所培育。供试复合肥（、，湖北鄂中化工有限公司）由江西省农业科学院作物研究所购自当地农资市场。供试自配掺混肥、有机肥由江苏省农业科学院农业资源与环境研究所提供，其中自配掺混肥所用的氮、磷和钾肥分别为尿素（）、磷酸二铵（，）和硫酸钾（）；有机肥为商品有机肥（有机质，氮磷钾），由南京宁粮生物肥料有限公司生产。试验设计试验于 年月至 月进行，选择地力均匀、地势平坦的连续田块，月 日机械整地起垄，月 日栽插，垄作，垄距 ，株距为 ，理论株数为 株，灌溉方式为沟灌，其他田间管理按照当地常规管理进行。试验设个处理，：空白对照，不施肥；：习惯施肥，复 合 肥（：）；：配方施肥，自配掺混肥、控氮控钾（：）；：替氮配方施肥，在配方施肥处理的基础上用有机肥氮替代 的化肥氮；：减氮配方施肥，在配方施肥处理的基础上减少 的化肥氮。其中 处理的肥料用量为当地甘薯 种 植 常 规 施 用 量；处 理 依 据 前 人 研究 中甘薯丰产试验需氮、磷、钾量的大致比例优化设置；、处理则分别依据 等氮量和减氮 原则设置。各处理次重复，共 个小区，小区面积（），随机区组排列。各处理肥料均在小区划好起垄前作基肥一次性 施 入，后 期 不 再 追 肥，具 体 施 肥 方 案 如表。表不同施肥处理方案 处理 施肥处理 化肥养分施用量（）有机肥带入含量（）不施肥 习惯施肥 配方施肥 替氮配方施肥 减氮配方施肥 期兰孟焦等：不同施肥处理对甘薯产量及土壤肥力与氮素利用的影响样品采集及指标测定试验实施前按照“”形法采集试验区 土层土样，剔除石砾和植物残根等杂物，多个采集点土壤样品混合成一个样，经风干研磨过筛后测定试验区土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质、等指标。收获期，每个小区按照“”形法采集 土层土壤，分别测定各小区土壤理化性质。土壤碱解氮采用碱解扩散法测定；土壤速效磷采用钼锑抗比色法测定；土壤速效钾采用火焰光度法测定；土壤有机质采用重铬酸钾外加热法测定；土壤 采用电位计法测定。分别 在 甘 薯 苗 栽 插 后 、和 用 叶面积仪测定单株叶面积。于甘薯成熟收获期（年 月日）进行小区考种和测产，测定单株结薯数、单个薯块质量、小区产量、商品薯率等指标。采集样品植株，每个小区采取有代表性的甘薯 株，分为茎叶和块根两部分，杀青 ，置于烘箱中 烘干至恒质量，计算干物质量。样品植株粉碎后用浓 消煮，采用全自动凯氏定氮仪测定植株全氮含量；用钼锑抗比色法测定全磷含量；用火 焰 光 度计 测 定 全 钾 含 量。主 要 计 算 公式 ：叶面积指数（）单株叶面积（经验系数）密度（株数）养分吸收量成熟期单位面积植株养分含量（氮、磷、钾）植株总干物质量收获指数鲜薯产量植株总生物量氮素收获指数块根氮素累积量植株氮素总累积量氮肥表观利用率（施氮区氮素累积量不施氮区氮素累积量）施氮量 氮肥偏生产力施氮区产量施氮量数据处理与分析采用 和 进行数据统计和分析，采用 对甘薯叶面积指数、产量、土壤肥力、养分吸收量以及氮素利用率等指标进行多重比较，检验差异显著性（）。结果与分析叶面积指数动态变化叶片是甘薯进行光合作用、制造光合产物的最主要器官，合理的叶面积指数是充分利用光能、提高光合效率、保证薯块高产的主要条件。由图可知，在甘薯分枝结薯期（移栽后 ），叶面积指数增长速率从大到小的顺序为 ；在 时，各处理叶面积指数达到峰值，分别为、，处理、与空白对照处理（）和习惯施肥处理（）相比具有显著差异（），显著高于 （），但 与 无 显 著 差 异（）。在薯蔓并长期（），配方施肥各处理（、）保持较高的叶面积指数，但 下降速率要显著快于 和 。在薯块盛长期（），和 保持较高的叶面积指数。试验结果表明，与习惯施肥相比，配方施肥各处理更有利于提高甘薯叶面指数，而配方施肥条件下氮肥减量以及有机化肥氮替代化学氮处理有利于甘薯生长后期保持较高的叶面积指数。图不同施肥处理下甘薯叶面积指数 不同施肥处理对甘薯产量及产量构成的影响从图可见，不同施肥处理的甘薯产量及产量构成因素存在差异。不同施肥处理均可提高甘薯单个薯块质量、块根产量及商品薯率。施肥处理中，单 株 结 薯 数、块 根 产 量 以 减 氮 施 肥 处 理（）处理最高，为 个、，分别是习惯施肥处理（）的 倍（）和 倍（）。单个薯块质量以配方施肥（）处理最高，其次为替氮配方施肥处理（）、减氮配方施肥处理（），分别为习惯施肥处理（）的 倍（）、倍（）和 倍（）。不施肥处理（）商品薯率仅西北农业学报 卷有 ，各施肥处理后商品薯率显著提高（），其中以配方施肥（）处理最高，为 ，其次为替氮配方施肥处理（），各施肥处理间差异不显著（）。表明与习惯施肥相比，减氮配方施肥更有利于 赣薯号 的生长，提高单株结薯数和块根产量。单株结薯数；单个薯块质量；甘薯块根产量；商品薯率。不同小写字母表示不同处理差异显著（），下同 ；，图不同处理的甘薯产量及产量构成 不同施肥处理 对土 壤 养 分含量 和 的影响由表可以看出，配方施肥各处理（、）较不施肥处理（）、习惯施肥处理（）有效改善了土壤养分含量。不同处理有机质含量表现为 ，其中 、分别较 和 分 别 显 著 增 加 了 （）和 （），而 各 配 方 施 肥 处 理 间 无 显 著 差 异（）。土壤碱解氮含量表现为 ，其中配方施肥各处理（、）分别较 增加 、和 。土壤有效磷含量表现为 ，其中各施肥处理（、）较 显著提高了 （）；而配方施肥各处理（、）土壤有效磷含量较 显著降低了 （），各配方施肥处理间无显著差异（）。土壤速效钾含量表现为 ，其中、分别较 和 显 著 提 高 了 、（）和 、（），较、分别提高 、，但未达显著差异（）。各处理土壤 ，其中施肥处理土壤 值较不施肥处理（）有所降低，配方施肥各处理（、）较习惯施肥处理（）增加 ，但均未达显著差异（）。试验结果表明，配方施肥条件下氮肥减量以及有机化肥氮替代部分化学氮能提高土壤中的有机质、碱解氮、速效钾。不同施肥处理对甘薯养分吸收量的影响由图可知，不同施肥处理可以提高甘薯块根和茎叶的氮、磷、钾吸收总量。与不施肥处理（）相比，各施肥处理（、）的氮、磷、钾吸收总量均有不同程度的提高，并达到显著水平（），提 高 幅 度 分 别 为 、。与习惯施肥处理（）相比，配方施肥各处理（、）的氮、磷、钾养分吸收量均有期兰孟焦等：不同施肥处理对甘薯产量及土壤肥力与氮素利用的影响所 提 高，茎 叶 氮、磷、钾 吸 收 量 分 别 提 高 了 、，块 根 氮、磷、钾 吸 收 量 分 别 提 高 了 、。其中块根氮、磷、钾吸收量以减氮施肥处理（）最高，分别为 、，均较习惯施肥处理（）达显著水平（）；茎叶氮、磷吸收量以替氮施 肥 处 理（）最 高，分 别 为 、，钾吸收量仅次于氮施肥处理（），为 ，处理的氮、钾吸收量均显著高于 处理（）。结果表明在配方施肥条件下，适量减氮、有机肥适量替代化肥能够协调甘薯对氮、磷、钾养分的吸收与转化，有利于块根的形成。表不同处理的土壤养分含量与 处理 有机质（）碱解氮（）有效磷（）速效钾（）注：数据为“平均值标准差”（）。同列不同小写字母表