宁夏马铃薯氮、 磷、 钾养分的吸收累积特征

何文寿， 马 琨， 代晓华， 何进智， 马仁彪

(1 宁夏大学农学院，宁夏银川 750021；2 宁夏回族自治区西吉县新营乡政府，宁夏西吉县 756201；3 宁夏回族自治区西吉县农业技术推广服务中心，宁夏西吉县 756200)

马铃薯是我国四大粮食作物之一，仅次于水稻、 小麦、 玉米[1]。据联合国粮农组织统计资料(FAOSTAT)，我国是世界马铃薯生产第一大国，2012年种植面积占世界总种植面积的28%，总产量占世界的24%，但我国还不是马铃薯生产第一强国，单产只有世界平均水平的83%[2]。宁夏地区是我国北方马铃薯主要产区之一，马铃薯种植面积居所有作物之首，已成为当地农民增收和发展农村经济的特色优势产业[3]。但就单产水平而言，宁夏在全国马铃薯生产省份中排倒数第2位。所以，不论是全国还是宁夏地区，提高单产是马铃薯生产中的主攻方向和值得研究的关键问题。

1 材料与方法

1.1 试验基地概况

表1 供试土壤的基本理化性质(0—30 cm)

1.2 试验布设与采样方法

试验田统一采用推荐施肥技术，在统一施用农家肥(底肥37.5 t/hm2)和硫酸锌 (15 kg/hm2) 的基础上，西吉县试验基地氮(N)、 磷(P2O5)、 钾(K2O)的推荐用量分别为150、 90、 60 kg/hm2，原州区试验基地推荐用量分别为180、 90、 45 kg/hm2，同心县试验基地推荐用量分别为195、 105、 75 kg/hm2，红寺堡试验基地推荐用量分别为180、 90、 105 kg/hm2。 农家肥在秋季整地时撒于地面深翻入土，70%氮肥、 全部磷和钾肥播种时集中撒于垄沟；30%的氮肥在现蕾期追施。蕾期和花期各喷洒尿素(0.2%)和磷酸二氢钾溶液(0.2%)1次。供试肥料为尿素(N 46%)、 磷酸二铵(N18%、 P2O546%)、 普通过磷酸钙磷(P2O5≥12%)和硫酸钾(K2O 50%)。供试马铃薯品种均为一级种薯，各基地种植品种见表2。

表2 试验基地马铃薯植株样品采集日期(m/d)

1.3 测定项目和方法

干物质的测定 每次采集的马铃薯植株样品，立即冲洗干净，用吸水纸吸干植株表面多余水分，按照根系、 茎秆、 叶片和块茎剪开，分别称取鲜重；然后分别将植株样品剪碎，放入烘箱，于105℃下杀青30 min，然后将温度降至70℃烘24 h，冷却，分别称取干重，用于干物质和植株养分累积量的计算。总干物质累积量系指根、 茎秆、 叶片和块茎干重之和。

植株氮、 磷、 钾含量的测定 经70℃烘干的植株样品，用磨样机粉碎，全部通过1 mm筛，分别测定地下根系、 茎秆、 叶片和块茎的氮、 磷、 钾含量。样品经H2SO4-H2O2消煮后，半微量凯氏定氮法测定全氮，钒钼黄比色法测定全磷，火焰光度计法测定全钾含量[40]。

植株养分累积吸收量的计算 氮、 磷、 钾累积量=干物质重量×相应的氮、 磷、 钾含量(%)。

各生育期氮、 磷、 钾的吸收累积量及全生育期累积量的计算 首先按照采样的测定时间，分段计算养分累积量，然后按照苗期、 块茎形成期、 块茎膨大期和淀粉形成期分别计算出各生育期氮、 磷、 钾的吸收累积量及全生育期累积量。

总干物质及养分累积曲线 先做散点图，然后采用CurveExpert 1.4软件拟合Logistic方程。

2 结果与分析

2.1 马铃薯不同生育期干物质累积量的变化特征

对4个试验基地分别进行了马铃薯不同生育期干物质累积量(包括根系、 茎秆、 叶片和块茎)的统计分析。结果(图1)表明，马铃薯干物质累积量因不同种植基地、 不同生育期而异，但均呈近似“S型”的变化趋势。经回归曲线拟合，符合Logistic生长函数。4个基地进行比较，红寺堡试验基地马铃薯干物质累积量最高，全生育期达 451.32g/plant。主要是因为该基地采用大型喷灌设施，水肥条件较好，故干物质累积量较高，鲜薯产量达42.99 t/hm2。其次是原州区和西吉县，干物质累积量分别为298.53 g/plant、 270.43 g/plant，该地区属雨养农业区，无灌溉条件，鲜薯产量分别为34.42和37.54 t/hm2，低于红寺堡。同心县王团镇试验基地虽采取了滴灌措施，但由于该地区属于干旱风沙区，土壤肥力较低，干物质累积量最低，仅为220.76 g/plant，鲜薯产量也较低，为 22.32 t/hm2。可见在不同种植区干物质累积量存在明显差异。

图1 马铃薯不同生育期干物质累积曲线Fig.1 Accumulated rates of total dry matter of potato plants during growing period

从整个生育期来看，马铃薯干物质累积量随生育进程呈近似“S型”变化(图2)。经回归分析和曲线拟合选优，完全符合Logistic生长函数[y=329.5126/(1+86.5012e-0.06014t)]，其干物质实测值与由Logistic方程得出的模拟值之间呈极显著正相关(r=0.9996**)。从不同生育期来看，在幼苗期(出苗至孕蕾期，出苗后约23 d)，干物质累积量较少，约占总累积量的5%；块茎形成期(现蕾至初花期，31d左右)干物质累积量约占总累积量的20%；块茎膨大期(盛花至叶片开始衰老，27d左右)干物质累积量约占总累积量的40%，是干物质累积最多的时期；淀粉累积期(花末期至叶片衰老成熟，34d左右)干物质累积量约占总累积量的35%。可见，干物质累积量最大的时期在块茎膨大期，其次是淀粉累积期。

表3 马铃薯不同生育期干物质累积量统计特征值

图 2 马铃薯不同生育期干物质累积曲线(平均值)Fig.2 Accumulated rates of total dry matter of potato plants during growing period (total average)

2.2 马铃薯不同生育期植株氮、 磷、 钾含量的变化特点

图3 马铃薯不同生育期植株氮、 磷、 钾含量的变化Fig.3 Dynamics of N，P，K concentrations in plants of potato at different growth stages

由以上结果可以看出，马铃薯植株体内氮(N)、 磷(P)、 钾(K)含量随生育期和器官不同而异。植株各器官氮素含量均随生育期而降低，磷、 钾含量随生育期呈先增后减的变化趋势；叶片中氮、 磷含量最高，而茎秆中钾含量最高。

2.3 马铃薯不同生育期氮、 磷、 钾养分吸收累积特点

试验结果(表4)表明，马铃薯植株氮、 磷、 钾养分吸收累积量因种植基地和生育期不同而异。从不同种植基地来看，红寺堡区马铃薯氮(N)、 磷(P2O5)、钾(K2O)养分累积吸收量最高，分别达 6.42、 2.47、 15.90 g/plant，这与该地区干物质累积量较高有关；同心县最低，分别为3.06、 1.25、 8.44 g/plant，这也与该地区干物质累积量较低有关；原州区和西吉县居中，原州区分别为4.84、 1.69、 10.96 g/plant，西吉县分别为4.56、 1.68、 8.48 g/plant。

表4 不同试验地马铃薯氮、 磷、 钾养分吸收累积量

从生育期来看，马铃薯氮、 磷、 钾养分的吸收累积曲线也呈近似“S型”变化趋势(图4)。经曲线拟合，证明马铃薯养分吸收累积量(y)与生育天数(t)之间完全符合Logistic生长函数[y=a/(1+be-kt)]。进一步相关分析表明，马铃薯氮(N)、 磷(P2O5)、 钾(K2O)养分吸收累积量实测值与由Logistic方程计算的模拟值之间呈高度正相关，其相关系数分别为0.9959**、 0.9996**、 0.9993**，均达极显著水平。

图4 马铃薯不同生育期氮、 磷、 钾养分的吸收累积量Fig.4 Accumulated rates of N，P2O5 and K2O at different growth stages in plants of potato

从表5可以看出，马铃薯苗期的养分吸收总量最少，氮、 磷、 钾的吸收量分别约占总吸收量的11%、 6%、 8%。块茎形成期是营养生长与生殖生长并进的时期，对养分需求量明显增多，所吸收的氮、 磷、 钾分别约占全生育期总量的 28%、 23%、 31%。块茎膨大期是养分吸收最多的时期，植株所吸收的氮、 磷、 钾量分别约占全生育期总量的36%、 39%、 41%。淀粉形成期植株吸收的氮、 磷、 钾量占各自总量的25%、 31%、 20%(表5)。可见，氮、 磷、 钾吸收最多的时期均为块茎膨大期，氮、 钾吸收相对较多的为块茎形成期，磷吸收相对较多的在淀粉形成期。

从不同器官来看，马铃薯根系、 茎秆和叶片中吸收的氮、 磷、 钾占同期各器官总累积量的比例随生育期而降低，但块茎中吸收累积的氮、 磷、 钾量随生育期而增加(图5)。块茎形成期、 块茎膨大期和淀粉累积期，块茎中累积的氮分别约占总氮量的24%、 48%、 66%，磷分别约占总磷量的26%、 49%、 61%，钾分别约占总钾量的17%、 34%、 49%。平均来看，成熟期块茎中累积了60%以上的氮和磷、 50%的钾，这主要是由叶片和茎秆转移而来。

表5 马铃薯各生育期对氮、 磷、 钾吸收量的平均值

图5 马铃薯不同器官氮、 磷、 钾吸收累积量所占比例的变化Fig.5 Ratios of N, P and K nutrient absorption to total accumulated rates in potato organs at different stages

3 讨论

有关马铃薯不同生育期氮、 磷、 钾的累积量及其吸收比例，不同研究者所得结果不尽一致，甚至有些相差1倍多，有些结果数据不连续，多数认为呈“S型”曲线变化，也有人认为是单峰曲线[20-26]。本试验研究得出，马铃薯氮、 磷、 钾养分的吸收累积曲线呈近似“S型”，符合Logistic生长函数。本研究探讨了不同地点不同土壤条件下马铃薯不同生育期氮、 磷、 钾的吸收累积比例，苗期氮、 磷、 钾的吸收量分别约占总吸收量的11%、 6%、 8%，块茎形成期占28%、 23%、 31%，块茎膨大期占36%、 39%、 41%，淀粉形成期占25%、 31%、 20%，这一吸收特点对确定马铃薯合理施肥量具有十分重要的参考价值。

4 结论

马铃薯全生育期干物质累积量因种植基地不同而异，但均随生育进程而增加，符合Logistic生长曲线，幼苗期、 块茎形成期、 块茎膨大期和淀粉累积期干物质累积量分别占总累积量的5%、 20%、 40%和35%，块茎膨大期是干物质累积量最多的时期，其次是淀粉累积期。

马铃薯植株体内氮素含量随生育期而降低，其变异系数较大；磷、 钾含量随生育期呈先增后减的变化态势，但变异系数较小；氮、 磷含量叶片高于其他器官，钾含量茎秆较高。

马铃薯氮、 磷、 钾吸收累积量因种植基地不同而异，但均随生育期呈近似“S型”变化，符合Logistic生长函数，其实测值与计算模拟值之间呈高度正相关。马铃薯对养分吸收具有明显的阶段性特点，氮、 磷、 钾吸收最多的时期为块茎膨大期，氮、 钾吸收相对较多时期为块茎形成期，而磷吸收相对较多时期为淀粉形成期。马铃薯根系、 茎秆和叶片中吸收累积的氮、 磷、 钾占同期各器官总累积量的比例随生育期而降低，但块茎中吸收累积的量随生育期而增加，这主要是由叶片和茎秆转移而来。

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