氮素对马铃薯生理性状及产量形成的影响

蒋勇;李振鑫;唐晓勇;石铭福;秦舒浩

【摘 要】为了探讨施氮对马铃薯植株生长生理机制的调控,进一步提高马铃薯产量,通过盆栽的种植方式,以青薯9号为试验材料,研究氮素对马铃薯株高、茎粗、超氧化物歧化酶(S O D)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性以及产量的影响.结果表明:当施氮量为350 kg/hm2时,马铃薯各生长时期株高和茎粗达到最高;SOD活性随生育期的增加呈降低的趋势,在施氮量为430 kg/hm2时最高;POD活性和CAT活性均在施氮量为350 kg/hm2时最高;当施氮量为350 kg/hm2时,平均单株产量显著高于其他各处理.回归分析结果表明,马铃薯产量与施氮量符合关系式y=-0.0064x2+2.6418x+115.6(R2=0.8872**),并计算出马铃薯产量最高(491.27 g/株)时施氮量为206.39 kg/hm2.通过综合分析马铃薯生理特性及产量形成等指标,马铃薯氮素最适施用量为206.39～350.00 kg/hm2. 【期刊名称】《蔬菜》 【年(卷),期】2018(000)011 【总页数】7页(P15-21)

【关键词】马铃薯;氮素;生理性状;产量 【作 者】蒋勇;李振鑫;唐晓勇;石铭福;秦舒浩

【作者单位】甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070;甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070;甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070;甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070;甘肃农业大学园艺学院,甘肃兰州 730070

【正文语种】中 文

马铃薯（Solanum tuberosum L.）属茄科茄属草本植物，是世界四大粮食作物之一[1]。随着农业现代化的发展，马铃薯已成为我国重要的粮食、经济和饲料兼用作物[2-3]。

马铃薯是陇中半干旱区主要粮食和经济作物[4-5]。近年来，随着种植面积的增加，其在该区农业发展中占有举足轻重的地位，而科学施肥对马铃薯实际的生产具有重要意义[6]。氮素作为马铃薯必须的营养元素，在马铃薯生长发育过程中发挥着重要作用，同时也是决定马铃薯块茎产量的关键因素，其合理供给及高效利用是马铃薯高产、稳产的重要保障[7-8]。陇中半干旱区在马铃薯生产过程中氮肥管理相对粗放，缺乏科学的指导，导致马铃薯的产量较低。Rens等[9-10]研究表明，施肥是提高马铃薯产量及增加经济效益的重要措施；因此，如何合理施用氮肥提高马铃薯的产量和品质，是生产中亟待解决的关键问题。笔者通过盆栽试验研究了氮肥用量对马铃薯生理性状、产量的影响，旨在确定陇中半干旱地区马铃薯适宜的氮肥施用量，为改善马铃薯性状、提高马铃薯产量、科学施用氮肥提供一定的理论依据。 1 材料和方法 1.1 试验材料

供试品种为青薯9号。采用盆栽种植，用盆规格为30 cm×30 cm。供试栽培基质由V（珍珠岩）︰V（蛭石）=1︰4配制而成，所用氮肥为尿素（含氮量≥46.67%），其余营养元素由Hoaglands标准营养液提供。 1.2 试验设计

试验于2016年4—11月在甘肃农业大学塑料拱棚中进行，采用单因素随机处理，设5个施氮水平，分别为T1（110 kg/hm2）、T2（190 kg/hm2）、T3（270 kg/hm2）、T4（350 kg/hm2）和T5（430 kg/hm2），每个处理10盆，667

m2种植3 600株。氮肥分别在马铃薯苗期、块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期施入（表1）。

基质用多菌灵消毒后等量填充于塑料桶内，厚度为22 cm。播种前2 d浇透水，选大小相近的健康种薯播种，播种深度10 cm，每盆1粒，出苗后每7 d浇灌1次营养液（每次1 000 mL）。于2016年5月16日播种，其他田间管理同当地大田。

1.3 测定指标与方法

出苗20 d后测定马铃薯株高和茎粗。每个处理选3株测量，取平均值，不同生育时期各测1次。株高、茎粗采用尺量法。

从块茎形成期开始测定酶活性，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）光还原法[11]；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚氧化法[12]；过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法[13]。在采收期采用电子秤测定各单株块茎鲜质量并记录，同时记录马铃薯薯块个数，测定马铃薯产量。 1.4 数据分析

采用Excel 2010计算试验数据及图表制作，采用SPSS 19.0软件统计分析试验数据，不同氮肥水平处理之间数据的多重比较采用Duncan新复极差方法进行差异显著性分析。

表1 各处理施氮水平 kg/hm2处理 施氮总量 不同时期施氮量苗期 块茎形成期 块茎膨大期 淀粉积累期T1 110 11 33 44 22 T2 190 19 57 76 38 T3 270 27 81 108 54 T4 350 35 105 140 70 T5 430 43 129 172 86 2 结果与分析

2.1 不同施氮量对马铃薯株高的影响

由图1可知，随着生育期的进行，马铃薯株高呈上升趋势。在苗期和块茎形成期，不同施氮量对马铃薯株高影响不显著；块茎膨大期，处理T3与T1、T4、T5之间

差异显著；淀粉积累期，处理T2、T3、T4和T5均与T1存在显著差异；在淀粉积累期和成熟期，随着施氮量的增加，各施氮处理株高均显著高于T1，且T4长势最好。

2.2 不同施氮量对马铃薯茎粗的影响

如图2所示，整个生育期内，马铃薯茎粗呈现出先增后降的趋势。在块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期随着施氮量的增加，茎粗呈增加趋势，淀粉积累期达到最大，而在成熟收获期有所下降。各生育时期内，不同施氮量对马铃薯茎粗的影响不显著。块茎形成期，处理T3茎粗最大，而在块茎膨大期、淀粉积累期和成熟收获期，处理T4茎粗最大。

图1 不同施氮量对马铃薯株高的影响 图2 不同施氮量对马铃薯茎粗的影响

2.3 不同施氮量对马铃薯叶片SOD活性的影响

如图3所示，从块茎形成期到成熟期，马铃薯叶片SOD活性持续下降，在各生育时期内，随着施氮量的增加，SOD活性表现为逐渐递增的趋势。在块茎形成期和膨大期内，处理T1与T2、T3、T4和T5之间差异显著；块茎成熟期，处理T5与T2、T3和T4之间均无显著差异，而与T1差异显著。 2.4 不同施氮量对马铃薯叶片POD活性的影响

如图4，整个生育期内，马铃薯叶片POD活性呈现出先降低后升高的趋势，在块茎形成期最高，其中处理T4比其他处理分别增加14.05%～55.21%、17.13%～62.51%和14.13%～44.16%；在3个测定时期内，POD活性都是随着施氮量的增加呈现先升高后降低的趋势，且T4处理与其他各处理之间差异显著。 图3 不同施氮量对马铃薯叶片SOD活性的影响 图4 不同施氮量对马铃薯叶片POD活性的影响 2.5 不同施氮量对马铃薯叶片CAT活性的影响

如图5，整个生育期内，马铃薯叶片CAT活性先增加后减小，其中在块茎膨大期达到最高。各生育时期内，CAT活性随施氮量的增加呈现先增后减的趋势，其中处理T4最高；在块茎形成期、膨大期和成熟期，处理T4均与其他处理有显著性差异，且T2与T5处理无显著差异，其余处理之间均有显著性差异。 2.6 不同施氮量对马铃薯产量的影响

如图6所示，施氮能明显影响马铃薯产量，马铃薯块茎单株产量随施氮量的增加呈先增后降的趋势，且各处理间差异达显著水平，其中处理T2的马铃薯块茎单株产量显著高于其他处理，达到453.45 g，而T5最低，仅为98.44 g。回归分析表明，马铃薯块茎单株产量与施氮量呈抛物线关系，其回归方程为y = -0.006 4x2 + 2.641 8x +115.6（R2 = 0.887 2**），依据回归曲线可知，马铃薯高产最佳施氮量为206.39 kg/hm2，产量为491.27 g/株，与处理T2数据较吻合。 图5 不同施氮量对马铃薯叶片CAT活性的影响 图6 不同施氮量对马铃薯产量的影响 3 讨论与结论

马铃薯株高是反映其生长的重要指标[14]。本研究表明，在各个生长期马铃薯株高随着施氮量的增加而呈先上升后下降趋势，说明增施氮肥能够促进马铃薯株高的生长，而当施氮量超过350 kg/hm2时，马铃薯株高增幅过大，造成植株徒长，这与孙宁等[15]在玉米上的研究一致，过量施用氮肥会造成植株贪青徒长，使生育后期的光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降，影响产量。

茎粗是反映作物动态发育的重要指标[16]。本试验结果表明，马铃薯茎粗随着施氮量的增加呈现先增后减趋势。在施氮量低于350 kg/hm2时，随着施氮量的增加马铃薯植株茎粗逐渐增加，这与王激清等[17]对番茄的研究基本一致。 研究表明，SOD、POD和CAT是酶促防御系统的重要保护酶[18]，马铃薯叶片SOD、POD和CAT活性的变化与其抗逆性和抗衰老性呈正相关。本试验结果表

明，整个生育期内，SOD、POD、CAT的活性随着施氮量的增加呈现出先增后减的趋势，说明适量增施氮肥能够提高SOD、POD、CAT活性，这与李佩艳等[19]研究结果基本一致，但当施氮超过一定界限则会抑制其活性，影响马铃薯植株的抗逆性[20]。随着马铃薯生育期的进行，SOD活性逐渐下降，植株的抗衰老性逐渐降低，说明SOD活性与生育期相关[21]。SOD、POD、CAT活性在块茎膨大期以后活性上升，原因可能是后期徒长造成，这表明在一定范围内增施氮肥有利于马铃薯植株保护酶的形成[22-23]。

增施氮素可提高马铃薯产量，随施氮量的增加马铃薯的产量呈现出先增加后降低的趋势，而施氮过量，马铃薯的产量反而降低，产量随施氮量的增加呈抛物线趋势变化[24-25]。本试验结果显示，当氮肥用量为190 kg/hm2时，马铃薯产量高于其他各处理，马铃薯单株产量与施氮量呈抛物线关系，其回归方程为y = -0.006 4x2 + 2.641 8x +115.6（R2 = 0.887 2**），由方程可知，马铃薯高产最佳施氮量为206.39 kg/hm2，产量为491.27 g/株。李华宪等[26]研究发现，在降水适中年份，马铃薯施纯氮量以160 kg/hm2左右为宜，产量可达35 662 kg/hm2。也有研究表明，氮肥分期处理在株高上表现优异，平均产量为40 271 kg/hm2，较氮肥全部基施的处理平均增产6.3%，说明施肥方式对马铃薯的产量也有影响[27]。这与本试验结果得出最高产量时的施氮量不完全一致，可能是由于马铃薯品种、生长特性及栽培条件存在差异。

据此，通过综合分析氮素对马铃薯生理性状及产量的影响，氮肥施用量在206.39～350.00 kg/hm2，较适宜于马铃薯青薯9号的生长。 参考文献

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