施氮量对炸条型马铃薯产量及叶面积的影响

姜丽丽，王梓全，尤晗，金光辉*

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆163319；2.东北农业大学农学院，黑龙江哈尔滨150030）

土壤肥料

施氮量对炸条型马铃薯产量及叶面积的影响

姜丽丽1，王梓全2，尤晗1，金光辉1*

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆163319；2.东北农业大学农学院，黑龙江哈尔滨150030）

以炸条型马铃薯品种‘抗疫白’（Kennebec）为供试材料，设计6个施氮水平，通过田间小区试验，研究不同施氮量对马铃薯产量和叶面积指数的影响。施氮量与马铃薯产量的关系用二次函数拟合效果良好，方程为y=－0.0012x2+0.3717x+18.6720，对方程求导，当施氮量达到154.8 kg/hm2时产量达到了最大值47.5 t/hm2。不同时期的叶面积指数与产量的关系用二次方程拟合效果良好，对方程求导，获得的叶面积指数适宜的范围，出苗后20，30，40，50，60，70，80和90 d的叶面积指数依次为2.35～2.62,2.84～3.20,4.19～4.66,5.23～5.60,4.31～5.04,4.29～4.96, 3.53～4.10和2.78～3.42。

施氮量；炸条型马铃薯；产量；叶面积

马铃薯（Solanum tuberosum L.)是茄科茄属多年生草本块茎植物，是粮菜兼用作物，也是休闲食品的加工原料。油炸薯条是美式快餐的主要食品之一，近年来，由麦当劳、肯德基等快餐店培育起来的消费群体正在快速膨胀，油炸薯条在中国的市场消费量不断增加[1]。炸条型马铃薯对产量和品质都有着极高的要求，马铃薯是喜肥作物，氮素是马铃薯植株健壮生长和获得较高产量不可缺少的肥料之一。缺氮往往使马铃薯生长速率变慢，植株变弱，茎秆细小，叶片小，产量和品质下降[2]。施氮量过大则会导致植株徒长，分枝数过多，茎叶相互遮荫，叶片的光合效率降低，植株底部叶片不见光而变黄脱落，降低产量[3,4]。

叶面积是衡量作物光合作用能力的重要生理指标，叶面积是光合性能中与产量关系最为密切、变化最大的而又最易控制的一个方面，较大的叶面积明显改善了马铃薯群体的冠层结构，以达到充分吸收和利用光的作用，为马铃薯高产提供能量来源。叶面积指数是叶面积的直接体现，在一定的范围内，增施氮肥显著增加马铃薯的叶面积指数，从而提高光合效率，最终达到提高作物产量的目的[5]。因此，研究不同施氮量对马铃薯叶面积指数和产量的影响，以及叶面积指数与产量的关系，确定适宜的叶面积指数范围，可作为马铃薯优化栽培的理论依据之一。

1 材料与方法

1.1 试验材料

炸条型马铃薯品种‘抗疫白’（Kennebec），适合黑龙江、吉林和内蒙古东北部等地种植，具有高产、高干物质含量和低还原糖含量等特点。

1.2 试验设计

试验于2013年在黑龙江省双城市新兴乡进行（GPS:45.495872，126.551181），土壤类型为壤土，pH值6.5，前茬为玉米，播种时间为2013年5月7日，生育期间进行中耕、锄草各2次，视气候干旱情况合理进行喷灌，全生育期共灌溉8次，灌溉总量为80 mm，晚疫病防治10次，喷药罐喷施，依次为克露2.5 kg/hm2，大生2.5 kg/hm2，阿米西达0.6 kg/hm2，大生2.5 kg/hm2，福帅得0.5 kg/hm2，安泰生2.5 kg/ hm2，银法利1.2 kg/hm2，抑快净1.0 kg/hm2，福帅得0.5 kg/hm2，科佳0.5 kg/hm2；虫害防治2次，喷药罐喷施，万灵0.24 kg/hm22次，收获前3 d杀秧，收获时间为10月1日，其他栽培措施按当地高产要求进行，保持小区间一致。试验地生育期平均气温18.7℃，生育时期降雨603 mm。

设6个施氮水平，分别为0，50，100，150，200和250 kg/hm2（用N0、N50、N100、N150、N200和N250表示），采用随机区组试验设计方法，4次重复，小区长度为8 m、4垄，小区面积28.8 m2，小区内两边垄为保护行，取样时只取中间2垄，每垄的中心6 m。P2O5180 kg/hm2、K2O 240 kg/hm2，作为种肥一次性施入。氮肥1/2作种肥，1/2作追肥（在第一次中耕6月1日），氮磷钾肥料种类为尿素、过磷酸钙和硫酸钾，土壤基础肥力见表1。

表1 田间土壤基础肥力Table 1Soil fertility nutrient contents of soil

1.3 测定项目和方法

1.3.1 产量的测定

在收获期测定产量相关数据时，每个处理取左边垄起第2垄，每垄的中心6 m，4次重复，测定总的株数，总的结薯数和薯块重，然后计算产量。

1.3.2 叶面积指数的测定

每处理取左边垄起第3垄，每垄的中心6 m，4次重复，每次选取具有代表性的植株3株，擦净叶片，用打孔器打取叶片不同部位10圆片，称重，计算叶面积。

叶面积=叶重/打孔叶重×打孔叶面积

叶面积指数=叶面积/土地面积

全生育期共测定8次，测定日期分别为出苗后第20，30，40，50，60，70，80和90 d。

1.4 数据分析

采用DPS7.55处理软件和Excel 2007进行数据统计。

2 结果与分析

2.1 炸条型马铃薯施氮量与产量拟合模型

由图1可以看出，‘抗疫白’产量随施氮量的增加表现为先增加后降低，施氮量过低或过高均不利于高产。施氮量与马铃薯产量的关系用二次方程拟合效果良好，施氮量与产量相关性较高，R2为0.9592，方程为：y=-0.0012x2+0.3717x+18.6720，对方程求导，当施氮量为154.8 kg/hm2时产量达到最大值47.5 t/hm2。

2.2 施氮量对炸条型马铃薯叶面积指数的影响

如表2所示，随着生育时期的推移，‘抗疫白’叶面积指数逐渐增加，在出苗后50或60 d（块茎膨大期)达到最大值，随后叶面积指数逐渐降低。不同的施氮处理叶面积指数达到最大的时间不同，N250和N200在出苗后60 d达到最大值。而N0至N150在出苗后50 d达到最大值。另外，叶面积指数随着施氮量的升高而增加，出苗后20 d(苗期)，N100至 N250处理与N50和N0差异显著，出苗后30 d（块茎形成期），N200和N250处理与N100、N50和N0差异显著。说明在块茎形成期，随施氮量的增加，叶面积指数明显提高。出苗后40～60 d后各处理差异逐渐增大，在出苗后70 d时各处理差异均显著，此后植株开始衰老，出苗后80～90 d时，各处理差异逐渐缩小。N250处理叶面积指数变化与其它处理差异显著，这是由于施氮量过多，植株生长过旺，叶面积指数下降缓慢。

表2 炸条型马铃薯品种在不同施氮水平时叶面积指数的变化Table 2Changes of leaf area index of French fry potato variety under different N rates

2.3 叶面积指数与产量的关系

本试验将不同时期的叶面积指数与产量进行拟合方程，结果表明，二次函数方程的拟合效果良好，其相关性均达到了显著水平（表3）。对方程求导可知，出苗后20～90 d的叶面积指数依次为2.62，3.20，4.66，5.60，5.04，4.96，4.10和3.42时，可获得‘抗疫白’理论最高产量。通过方程计算出不同生育时期的叶面积指数的临界值（产量下降到最高产量的90%时的叶面积指数），20～90 d的叶面积指数的临界值依次为2.35，2.84，4.19，5.23，4.31，4.29，3.53和2.78。当叶面积指数低于临界值，说明叶面积不足，不利于光合作用的最大化，导致产量下降；叶面积指数高于最适值时，叶面积过大，会导致叶片相互遮荫，叶片的光合效率降低，导致延迟结薯，降低产量。叶面积指数适宜的范围为大于临界值且小于最适值。通过以上分析可以得出‘抗疫白’获得高产的叶面积指数适宜的范围，即在出苗后20～90 d的叶面积指数依次为2.35～2.62、2.84～3.20、4.19～4.66、5.23～5.60、4.31～5.04、4.29～4.96、3.53～4.10和2.78～3.42。

表3 叶面积指数与产量的关系Table 3Relationship between leaf area index and potato yield

将计算得出的出苗后第20～90 d的叶面积指数最适值和临界值与对应的出苗天数进行拟合方程（图2），结果表明，二次方程拟合效果良好，叶面积指数的最适值与出苗天数的拟合方程为y=-0.0019x2+0.2254x－1.3242，决定系数为0.9161；叶面积指数临界值与出苗天数的拟合方程为y=-0.0018x2+0.2090x－1.2846，决定系数为0.8715。将日期代入方程，对方程求导，即可获得不同生育时期的叶面积指数的适宜范围，调控叶面积指数，达到增强光合作用，最终获得高产的目的。

图2 出苗天数与叶面积指数的拟合模型Figure 2Fitting regression models of days after emergence and leaf area index

3 讨论

氮素通过两个方面影响马铃薯的产量，一方面它影响马铃薯的主茎和分枝上叶片的叶面积，使同化面积增大，另一方面氮素可延长叶片的功能期，但是下部的茎叶相互遮荫却提前凋落[6]。叶面积指数能较好地反映群体大小，作物产量随叶面积指数的增大而提高[7]。增施氮肥可以促进茎叶生长，提高叶面积指数和光合势，并使生长中心和营养中心转移适当推后，可以延缓衰老，增加后期光合势，显著提高块茎的膨大速率，从而提高产量[8]。本试验研究结果表明，随着施氮量的增加，叶面积指数增加，并且在整个生育期，叶面积指数均呈单峰曲线变化，随着生育时期的推移，叶面积指数在出苗后50或60 d（块茎膨大期）达到最大值，随后叶面积指数逐渐降低。叶面积不是越大越好，叶面积过大，会导致光合效率降低，干物质积累量下降，并且降低对马铃薯晚疫病、病毒病、蚜虫和瓢虫等主要病虫害和其他逆境胁迫的抵御能力[9,10]。

本试验将不同时期的叶面积指数与产量进行拟合方程，结果表明，二次函数拟合效果良好，产量随叶面积的增加，表现为单峰曲线变化趋势，当叶面积达到最适值时，产量达到最大值，随后产量开始下降。本文虽然获得了不同生育时期的叶面积指数的范围，但还需要在今后的试验中进一步验证其是否准确，并在试验中逐步完善叶面积指数适宜的范围，达到增强光合作用，提高产量的目的。

[1]杨延辰,杨炳南,尹学清,等.我国马铃薯加工业发展现状与分析[M]//陈伊里,屈冬玉.马铃薯产业与农村区域发展.哈尔滨:哈尔滨地图出版社,2013.

[2]滕卫丽.国外炸条型马铃薯品种的产量和品质指标的变化及其相互关系[D].哈尔滨:东北农业大学,2002.

[3]Zebarth B J,Leclerc Y,Moreau G,et al.Rate and timing of nitrogenfertilizationofRussetBurbankpotato:yieldand processing quality[J].Canadian Journal of Plant Science,2004,84 (3):855-863.

[4]梁潇,张胜,蒙美莲,等.追氮对膜下滴灌马铃薯氮素吸收积累规律及利用效率的影响[J].中国马铃薯,2013,27(1):42-47.

[5]赵怀勇,何新春,张红菊,等.整薯播种对马铃薯生长发育及产量和品质的影响[J].甘肃农业大学学报,2009,44(3):53-57.

[6]张西露,刘明月,伍壮生,等.马铃薯对氮、磷、钾的吸收及分配规律研究进展[J].中国马铃薯,2010,24(4):237-241.

[7]孔令郁,彭启双,熊艳，等.平衡施肥对马铃薯产量及品质的影响[J].土壤肥料,2004(3):17-19.

[8]邓兰生,林翠兰,龚林,等.滴灌施用不同氮肥对马铃薯生长的影响[J].土壤通报,2011,42(1):141-144.

[9]郑顺林,李国培,杨世民,等.施氮量及追肥比例对冬马铃薯生育期及干物质积累的影响[J].四川农业大学学报,2009,27(3): 270-274.

[10]郑若良,氮钾肥比例对马铃薯生长和发育、产量及品质的影响[J].江西农业学报,2004,16(4):39-42.

2013年优秀论文评选结果

为鼓励大家热爱马铃薯研究，积极投稿《中国马铃薯》杂志或《中国马铃薯大会》论文集，《中国马铃薯》杂志编辑部受中国作物学会马铃薯专业委员会的委托，组织有关专家进行了优秀论文的评选活动。评选对象是年轻人（这里指的是具有中级职称或以下的科研人员以及研究生）。评选范围是2013年发表在《中国马铃薯》杂志和《马铃薯产业与农村区域发展》一书中的研究性论文（这里不包括综述、生产技术和品种介绍）。经过认真评选，共评出优秀论文12篇，其中一等奖2篇，二等奖4篇，三等奖6篇。

一等奖：

（1）马铃薯薯形突变体T-DNA插入侧翼序列分析—沈云龙等

（2）马铃薯ERF4转录因子基因的克隆和生物信息学分析—李卉等

二等奖：

（1）脱毒微型马铃薯气力倾斜圆盘排种器试验—毛琼等

（2）马铃薯抗青枯病和低温糖化体细胞杂种的鉴定—李琼等

（3）马铃薯块茎休眠解除过程的形态学观察与鉴定—文义凯等

（4）天然植物挥发性精油香芹酮对马铃薯的抑芽作用—葛霞等

三等奖：

（1）马铃薯品种米拉无性变异系“Rsy17”的耐旱性评价—王晨曦等

（2）追氮对膜下滴灌马铃薯氮素吸收积累规律及利用效率的影响—梁潇等

（3）不同降水年型对马铃薯水分利用效率及水分生产潜力开发的影响——以武川县为例—张璐阳等

（4）炭基肥对马铃薯干物质积累分配和产量的影响—任少勇等

（5）马铃薯块茎蛾幼虫对不同寄生植物的取食选择性—王浩元等

（6）马铃薯Y病毒简并引物的开发与检测应用—史凤阳等

为表彰他们对中国马铃薯产业的发展所做出的突出贡献，中国作物学会马铃薯专业委员会决定，对优秀论文获奖者颁发荣誉证书，并对一、二、三等奖获得者分别奖励人民币3000元、2000元、1000元，以资鼓励。

中国作物学会马铃薯专业委员会

Effects of Different Nitrogen Rates on Yield and Leaf Area of French Fry Potato

JIANG Lili1,WANG Ziquan2,YOU Han1,JIN Guanghui1＊
(1.College of Agronomy,Heilongjiang Bayi Agricultural University,Daqing,Heilongjiang 163319,China;
2.College of Agronomy,Northeast Agricultural University,Harbin,Heilongjiang 150030,China)

Frenchfrypotato'Kennebec'wasfertilizedatsixnitrogenratesinaplotexperiment,andtheeffectsofdifferent nitrogen rates on potato yield and leaf area index were studied.With the increase of nitrogen rate,the yield of'Kennebec' increasedatfirstandthendecreased,andtherelationofnitrogenrateandpotatotuberyieldcouldbedescribedbyaquadratic function,y=－0.0012x2+0.3717x+18.6720.Theyieldof'Kennebec'reached47.5t/haofmaximumvalue,whenthenitrogen rate was at 154.8 kg/ha.The relation of leaf area index and potato tuber yield could also be described by quadratic function, with the optimal ranges of leaf area index were 2.35-2.62,2.84-3.20,4.19-4.66,5.23-5.60,4.31-5.04,4.29-4.96,3.53-4.10 and2.78-3.42for20,30,40,50,60,70,80and90daysaftertheemergence,respectively.

nitrogen rate;French fry potato;yield;leaf area

S532

B

1672－3635（2014）04-0212-05

2014-04-16

“十二五”农村领域国家科技计划课题（2012BAD06B02-05B）；黑龙江八一农垦大学省作物学重点学科学术骨干科研启动基金项目（ZWXQDJ-9）。

姜丽丽（1982-），女，助理研究员，从事马铃薯遗传育种研究。

金光辉，副教授，博士，主要从事马铃薯遗传育种研究，E-mail:ghjin1122@163.com。