红壤旱地广薯87号和泉薯9号的生长及养分吸收特性研究

王芳东,张 杰,秦文婧,刘 佳,谢 杰,徐昌旭*,肖林长,熊春晖

(1.江西省赣州市农业科学研究所,江西 赣州 341000;2.江西省农业科学院 土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心/农业部 长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室,江西 南昌 330200;3.南昌工程学院,江西 南昌 330099)



红壤旱地广薯87号和泉薯9号的生长及养分吸收特性研究

王芳东1,2,张 杰3,秦文婧2,刘 佳2,谢 杰2,徐昌旭2*,肖林长1,熊春晖1

(1.江西省赣州市农业科学研究所,江西 赣州 341000;2.江西省农业科学院 土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心/农业部 长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室,江西 南昌 330200;3.南昌工程学院,江西 南昌 330099)

摘要：通过田间小区试验研究了广薯87号和泉薯9号在江西东乡红壤旱地上的生长及养分吸收特性。结果表明：泉薯9号的薯块生物量及产量均高于广薯87号的,其薯块生物量高速累积期更长,蔓藤长度和分枝长度更长,但广薯87号的分枝数和叶片数较多;广薯87号各器官的氮素含量显著高于泉薯9号的,其蔓、薯块中的钾素含量也明显高于泉薯9号的，但在两个品种间各器官磷素含量差异不大;施肥对泉薯9号的增产效果更加明显,但广薯87号对养分的转化能力更强。

关键词：广薯87号;泉薯9号;生长;养分吸收；红壤旱地

甘薯是我国南方旱地土壤上典型的作物类型,具有高产、稳产、适应性广、耐旱、耐贫瘠等特点[1],种植面积十分广泛。江西省的土壤类型以红壤为主,其中旱地农田约占全省耕地总面积的38.9%；甘薯是江西省旱地农田最主要的作物之一。红壤是在长期脱硅富铝化作用下形成的产物,具有酸、黏、瘠、瘦等特点,十分不利于作物的生长发育[2-4]。前人已对红壤旱地上的主要作物如花生[5-6]、芝麻[7-8]、大豆[9-10]等作物的生长状况、需肥特性、产量水平等进行了大量的研究,但关于甘薯的研究相对较少。甘薯品种广薯87号和泉薯9号近年来被推荐在长江流域推广种植,因此这两个品种当前在江西省的种植面积很大。但这两个品种并非是由江西省本地选育的,而是分别由广东省农业科学院作物研究所和福建省泉州市农科所培育的,这导致这两个品种在江西省红壤旱地上种植的表现必定与原产地存在较大差异。鉴于此,笔者对广薯87号和泉薯9号在江西省红壤旱地上种植的生长状况和养分吸收特性进行了初步研究,旨在为这两个品种在江西省的合理种植、科学施肥、高产稳产提供参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

本试验在江西省农业科学院赣东北红壤综合试验区进行,该试验区位于江西省抚州市东乡县,属亚热带湿润气候区,年均气温18.0 ℃,年均降水量2180.6 mm。试验地土壤类型为第四纪红粘土母质发育而来的红壤,供试土壤的基础养分性状见表1。

表1　供试土壤的基础养分性状

1.2试验设计

供试甘薯品种为广薯87号和泉薯9号,前者由广东省农业科学院作物研究所以广薯69为母本经集团杂交选育而成,后者由泉州市农科所以泉薯268为母本经放任授粉选育而成。本试验以这两个甘薯品种为处理,小区面积为6.0 m×4.5 m=27.0 m2,3次重复,随机区组排列。2个甘薯品种于2012年5月12日同时移苗扦插,行距45.0 cm,株距30.0 cm,种植密度为74000株/hm2。甘薯种植、生长期间的肥料施用参照本试验区内薯类作物的常规施肥量和施用方式：分别施N、P2O5、K2O 120、90、180 kg/hm2；磷肥全部基施,氮肥和钾肥的40%作基肥施用,40%在分枝结薯期施用,20%在薯块膨大期施用；施用的氮、磷、钾肥品种分别为尿素(含N 46%)、钙镁磷肥(含P2O512%)、氯化钾(含K2O 60%)。

1.3样品采集与测定

分别在甘薯的苗期(6月15日)、结薯期(7月20日)、薯蔓同长期(8月23日)、薯块膨大期(9月26日)和成熟期(10月26日)采集甘薯样品,每个小区每次采样5株,带回室内进行农艺性状的考察,主要考察指标有蔓藤长度、一次分枝数、一次分枝长和全株叶数等,并称量薯块的生物量。在甘薯的成熟期(10月26日)将全小区甘薯实收测产。

植株样品经H2SO4-H2O2消煮后,用凯氏定氮法测定全氮含量,用钒钼黄比色法测定全磷含量,用火焰光度计法测定全钾含量[11]。有关参数的计算方法[12]如下:

肥料偏生产力(kg/kg)=施肥区产量/肥料用量;

养分收获指数(%)=籽粒养分积累总量/植株养分积累总量×100。

1.4数据处理

采用Excel 2003、SPSS 16.0等软件进行数据处理与作图。

2结果与分析

2.1甘薯生长状况的动态变化

表1反映的是两个甘薯品种在不同生育期的生长状况。可以看出,随着甘薯生育进程的推进,两个甘薯品种的蔓藤长度、分枝数、分枝长度和全株叶数均呈增加趋势,但在生育后期各指标有所下降,这可能是由于植株成熟,叶片、分枝脱落所致。对两个甘薯品种进行对比可以看出：蔓藤长度和分枝长度在生长前期(薯蔓同长期以前)差异不明显,但到生长后期差异显著,泉薯9号的蔓藤长度和分枝长度都显著长于广薯87号的,在成熟期时泉薯9号的蔓藤长度和分枝长度分别是广薯87号的1.32倍和1.85倍；而广薯87号的分枝数和全株叶数明显多于泉薯9号的,两者差异显著,成熟期时广薯87号的分枝数和全株叶数分别是泉薯9号的1.86倍和2.21倍。

表2　不同生育期2个甘薯品种生长状况的动态变化

注：同列数据后附不同字母表示在5%水平上差异显著,分析方法是独立样本t检验。

2.2甘薯生物量的动态变化

图1反映的是两个甘薯品种在不同生育期各器官生物量的动态变化。可以看出,两种甘薯的总生物量与蔓、叶、薯各器官的生物量都随生育期的推进而增加,且两种甘薯各器官生物量均表现为薯>蔓>叶,但泉薯9号不论是总生物量还是各器官生物量都显著高于广薯87号的。另外可以发现：泉薯9号的薯块生物量从结薯期(7月20日)至薯蔓同长期(8月23日)以及从薯蔓同长期(8月23日)至薯块膨大期(9月26日)分别增加了74.50和79.55 g,分别占成熟期薯块总生物量的25.0%和26.6%；而广薯87号的薯块生物量累积则主要集中在结薯期(7月20日)至薯蔓同长期(8月23日),在此期间其薯块生物量增加了76.42 g,占成熟期薯块总生物量的42.3%。可见,泉薯9号薯块生物量的累积期要长于广薯87号的,这也是成熟期其薯块生物量显著高于广薯87号的原因。

图1　不同生育期甘薯各器官生物量的动态变化

2.3成熟期甘薯各器官养分含量、累积量及产量

从图2可以看出：两种甘薯的氮素含量和钾素含量均表现为叶>蔓>薯；磷素含量在不同器官的分布不同,泉薯9号的磷素含量表现为叶>蔓>薯,而广薯87号则表现为叶>薯>蔓；广薯87号各器官的氮素含量和钾素含量都明显高于泉薯9号的,其蔓、叶、薯的氮素含量分别是泉薯9号相应器官的1.56倍、1.25倍和1.94倍，其蔓、薯、叶中的钾素含量分别是泉薯9号的1.47倍、1.44倍和0.77倍，但两个甘薯品种各器官中的磷素含量差异不大。

图2　成熟期甘薯各器官的氮、磷、钾素含量

图3反映的是两个甘薯品种在成熟期各器官的养分累积量。可以看出,两种甘薯各器官的氮、磷、钾养分累积量的大小顺序均为薯>蔓>叶。对比两种甘薯的养分累积量可以发现,除广薯87号薯块的氮素累积量(2254.2 mg/株)高于泉薯9号(1858.9 mg/株)外,在其余各器官中的各种养分累积量均表现为泉薯9号高于广薯87号。因此,广薯87号对氮素营养的需求量要大于泉薯9号,而对磷素、钾素营养的需求量则小于泉薯9号。

图3　成熟期甘薯各器官的氮、磷、钾累积量

由成熟期测产结果(图4)可知,泉薯9号和广薯87号的薯块产量分别为48888.9和41513.2 kg/hm2,前者是后者的1.18倍。

图4　 两种甘薯的薯块产量

2.4甘薯的肥料利用效率

肥料的偏生产力是指在施用某一特定肥料下作物的产量与施肥量的比值,它是反映当地土壤基础养分水平和化肥施用综合效应的重要指标;收获指数是作物收获时经济部位(籽粒、果实、薯块等)的产量(或养分累积量)与作物整体生物量(或养分累积量)的比值,它能反映作物光合同化物转化为经济产品的能力,或反映作物吸收累积的养分被有效利用的能力,因此是评价不同品种作物产量水平、养分利用效率及栽培成效的重要指标。从表3可以看出：两种甘薯的肥料偏生产力都表现为钾肥偏生产力<氮肥偏生产力<磷肥偏生产力；泉薯9号的氮、磷、钾肥偏生产力都要高于广薯87号的,因此可以认为施肥对泉薯9号的增产效果要强于广薯87号。另外,两种甘薯的养分收获指数都表现为氮素收获指数<钾素收获指数<磷素收获指数,但广薯87号的氮、磷、钾素收获指数都要高于泉薯9号的,因此可以认为广薯87号对吸收养分的转化能力要强于泉薯9号。

3讨论与结论

大量研究证明,同一种作物在不同土壤类型上种植，其生长状况及养分吸收特性完全不同,不同品种间的差异则更大[13-14]。本研究所选用的两种甘薯均为外来引入品种,因此非常有必要对其在江西红壤旱地上种植时的生长及养分利用特征进行研究,在掌握了其相关规律后,才能有针对性地提出栽培方案及调整施肥措施,如调整不同肥料的施用比例、施用量及施用期等。本研究初步发现,广薯87号和泉薯9号在江西红壤旱地上种植时其生长状况和养分吸收特性存在较大差别,主要表现在以下几点:(1)泉薯9号的薯块生物量及产量要高于广薯87号的,前者的薯块生物量高速累积期更长,蔓藤长度和分枝长度较长,但后者的分枝数和叶片数较多;(2)广薯87号各器官的氮素含量显著高于泉薯9号的,其对氮素营养的需求量较大；广薯87号蔓、薯中的钾素含量也明显高于泉薯9号的；但在两个品种间各器官磷素含量差异不大;(3)泉薯9号的肥料偏生产力高于广薯87号的,施肥的增产效果更加明显;但广薯87号的养分收获指数要高于泉薯9号的,对养分的转化能力更强。

表3　两种甘薯的肥料利用效率

甘薯的生育期长，需肥量大,在同一块田地上长期种植会造成土壤贫瘠化,而红壤旱地本身肥力水平较低[15],更加需要结合不同甘薯品种的生长及营养特性进行科学施肥、管理。因此本研究对广薯87号和泉薯9号在江西省的合理种植、科学施肥具有指导意义。

参考文献:

[1] 许育彬,程雯蔚,陈越,等.不同施肥条件下干旱对甘薯生长发育和光合作用的影响[J].西北农业学报,2007,16(2):59-64.

[2] 王兴祥,张桃林,张斌.红壤旱坡地农田生态系统养分循环和平衡[J].生态学报,1999,19(3):335-341.

[3] 水建国,柴锡周,张如良.红壤坡地不同生态模式水土流失规律的研究[J].水土保持学报,2001,15(2):33-36.

[4] 曾希柏,刘国栋,苍荣,等.湘南红壤地区土壤肥力现状及其退化原因[J].土壤通报,1999,30(2):60-63.

[5] 许小伟,樊剑波,陈宴,等.有机无机肥配施对红壤旱地花生生理特性、产量及品质的影响[J].土壤学报,2015,52(1):174-180.

[6] 姜灿烂,何园球,李辉信,等.长期施用无机肥对红壤旱地养分和结构及花生产量的影响[J].土壤学报,2009,46(6):1102-1107.

[7] 汪瑞清,肖运萍,魏林根,等.江西红壤旱地黑芝麻新品种(系)比较试验[J].江西农业学报,2011,23(4):27-29.

[8] 曾细华,饶月亮,刘宗发,等.不同黑芝麻品种在红壤旱地的适应性研究[J].河北农业科学,2014,18(6):11-14.

[9] 程凤娴,涂攀峰,严小龙,等.酸性红壤中磷高效大豆新种质的磷营养特性[J].植物营养与肥料学报,2010,16(1):71-81.

[10] 朱丹华,李百权,王国法,等.不同春大豆品种在红壤和冲积土上的适应性研究[J].浙江农业学报,2002,14(5):255-259.

[11] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,2000.

[12] 刘佳,张杰,徐昌旭,等.氮肥用量对诸葛菜产量及氮素吸收利用的影响[J].中国油料作物学报,2013,35(2):185-189.

[13] 赵婷,郑向丽,徐国忠,等.施肥对花生营养生理特性的影响及其研究进展[J].福建农业学报,2011,26(3):490-497.

[14] 王勇,索东让,孙宁科.制种玉米需肥规律的研究[J].农学学报,2012,2(8):37-43.

[15] 曾希柏,李菊梅,徐明岗,等.红壤旱地的肥力现状及施肥和利用方式的影响[J].土壤通报,2006,37(3):434-437.

(责任编辑:黄荣华)

Study on Growth and Nutrient Absorption Characteristics of Guangshu No. 87 and Quanshu No. 9 in Red Soil Upland

WANG Fang-dong1,2, ZHANG Jie3, QIN Wen-jing2, LIU Jia2,XIE Jie2, XU Chang-xu2*, XIAO Lin-zhang1, XIONG Chun-hui1

(1. Agricultural Sciences Research Institute of Ganzhou City in Jiangxi Province, Ganzhou 341000, China; 2. Institute of Soil and Fertilizer and Resources and Environment, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences/ National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/ Key Laboratory of Crop Eco-physiology and Farming System for Middle and Lower Reaches of Yangtze River, Ministry of Agriculture, Nanchang 330200, China; 3. Nanchang Institute of Technology, Nanchang 330099, China)

Abstract：Plot experiments were carried out to study the growth and the nutrient absorption characteristics of Guangshu No. 87 and Quanshu No. 9 in red soil upland in Dongxiang county of Jiangxi province. The results showed that the yield and potato tuber biomass of Quanshu No. 9 with longer main stem and first branch were more than those of Guangshu No. 87, but the number of the first branch and leaf of Guangshu No. 87 were much more than those of Quanshu No. 9. The nitrogen content in different organs of Guangshu No. 87 was higher than that of Quanshu No. 9, and the potassium content was higher than that of Quanshu No. 9, But the phosphorus content between two varieties existed little difference. The yield increasing effect was more significant for Quanshu No. 9, while the ability of nutrition transformation of Guangshu No. 87 was stronger.

Key words：Potato; Guangshu No. 87; Quanshu No. 9; Growth; Nutrient absorption; Red soil upland

收稿日期：2016-01-28

基金项目：国家科技支撑计划项目(2012BAD05B04);江西省青年科学基金项目(20142BAB214005);江西省科研院所基础设施配套项目(20133BBA13025);江西省农业科学院创新基金(青年基金)项目(2012CQN002、2014CQN009)。

作者简介：王芳东(1987─),男,江西信丰人,研究实习员,硕士,从事耕作栽培及绿肥利用等方面的研究工作。*通讯作者:徐昌旭。

中图分类号：S531.01

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)06-0027-04