新疆甜菜营养诊断指标研究

胡伟，邵华伟，周建朝

新疆甜菜营养诊断指标研究

胡伟1，邵华伟1，周建朝2*

（1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐830091；2.黑龙江大学农作物研究院，哈尔滨150080）摘要：设置氮、磷、钾各5个施肥水平的盆栽试验，通过SPAD叶绿素计和DSD土壤化肥速测仪探索甜菜6叶期营养诊断适宜指标。结果表明，甜菜功能叶片的SPAD值、叶柄硝态氮速测值均与施肥量及产量存在函数关系，可作为此期甜菜氮素营养诊断指标；速测仪所测土壤磷、钾含量与施肥量直线相关，且施磷量与产量符合一元二次方程关系，土壤磷速测值可作为甜菜磷素营养诊断指标，但施钾量与产量关系不明，土壤钾素速测值不宜作为新疆甜菜钾素诊断依据。

甜菜；营养诊断；产量

西北是我国三大甜菜主产区之一。其中新疆甜菜单产、总产和产糖量近20年来位居全国之首[1]，但含糖率与欧美等发达国家相比差距较大[2]。而产量过高或水肥管理不善是含糖率偏低的直接原因，西北区土壤肥力低、空间变异大[3]，生产中甜菜的施肥存在一定盲目性，作物营养诊断技术是养分实时管理的重要手段，在多种作物上已获得应用。甜菜上，马凤鸣等认为幼苗末期功能叶片的硝酸还原酶活力是甜菜氮素营养诊断的适宜指标[4]，也有以比色法测定甜菜中层叶叶柄基部的硝态氮含量，以1000mg/kg作为推荐指标，按15kg/hm2的尿素用量提高叶柄硝态氮含量50mg/kg进行施肥推荐[5]；而SPAD值在棉花、水稻、小麦等多种作物上开展氮营养诊断[6]。相对于传统的养分测试、叶色诊断或形态诊断技术，类似于高光谱遥感技术的快速诊断和无损测试是发展的必然趋势[7]。本文采用盆栽试验测试甜菜SPAD值、土壤及植株DSD养分含量，分析测试值与施肥量和产量的相关性，拟明确甜菜快速营养诊断指标，探索新疆甜菜营养诊断技术和方法。

1　材料与方法

1.1试验设置

在新疆昌吉市五一农场设置盆栽试验，以N200、P100、K133.3为适宜施肥量比，针对氮、磷、钾三元素各设置5个施肥水平，即每千克风干土分别施N：0、100、200、300、400mg；P2O5：0、50、100、150、200mg；K2O：0、66.7、133.3、200、266.7mg。共15个处理，3次重复随机排列。

试验土壤基础肥力含有机质13.8g/kg，碱解氮含量为34g/kg，有效磷含量9 mg/kg，速效钾385mg/kg，pH值为7.27。土壤经风干后过4mm筛，肥料与土壤混匀后装盆，每盆10kg，甜菜种子为ADV0401单粒种，每盆保苗3棵，水分管理统一采用重量法，苗后50d收获称重。

1.2测试项目

（1）甜菜6叶期，结合常规化学分析方法，用北京鼎盛时代公司的DSD土壤化肥速测仪测试土壤提取液或叶柄汁液的吸光度，分析新鲜土壤有效磷（碳酸氢钠比色法）、速效钾（亚硝酸钴钠浸提比浊法）含量以及功能叶叶柄硝态氮（硝酸试粉-压汁速测法）、无机磷（比色法）、全钾（亚硝酸钴钠—异丙醇比浊法）的浓度。

（2）甜菜6叶期，用手持式SPAD仪无损检测功能叶叶绿素含量。

（3）收获期：至苗龄50d时，收获每盆的3株甜菜块根烘干称重，模拟甜菜产量。

2　试验结果与分析

2.1甜菜氮素营养诊断指标研究

2.1.1甜菜6叶期叶片SPAD值由图1知：甜菜6叶期功能叶片的SPAD值随着氮肥用量的增加而逐步上升，SPAD值分别为26.2、33.2、35.4、35.0、36.3，通过对施N量与SPAD值的相关性分析，两者呈线性相关YSPAD=0.022N+28.81（R2=0.727，N表示每千克风干土的施N量）。试验土壤基础养分含量较低，氮素施肥效果明显，据图2所示，随施氮量的升高，甜菜块根干重呈抛物线型变化，平均块根干重分别为16.1、33.8、27.9、32.8、19.7g/株，可用一元二次方程拟合：W根=-0.00036 N2+0.15216 N+17.52105（R2=0.7584，W代表根干重）。本结论与侯振安等得出的氮肥施用量与甜菜植株氮含量呈正相关，施氮量与甜菜块根产量呈二次曲线相关的结论相一致[8]。可见甜菜上氮肥的施肥效应明显，施肥量与产量成函数关系，而施氮量的多少能通过功能叶片的SPAD值间接显示出来，因此，SPAD值理论上可作为甜菜氮素快速营养诊断的指标之一。

图1　 施氮量与叶片SPAD值的关系

图2　 施氮量与甜菜根干重的关系

表1　 甜菜叶柄氮素含量与施N量关系

表2　 施肥量与土壤P、K含量的关系

2.1.2甜菜叶柄硝态氮含量由表1看出，盆栽试验甜菜6叶期功能叶叶柄硝态氮含量（DSD速测值）与施氮量呈明显的正相关关系，施氮量为400g/kg的处理叶柄N含量最高为223.3 mg/kg，其与不施氮处理差异极显著，与100g/kg处理差异达显著水平。施氮量（N）与叶柄氮素含量（N浓度）可用直线方程拟合：N浓度=0.3547N+ 77.8（R2=0.9718**），6叶期甜菜叶柄氮素浓度与施氮量相关系数达0.9858，比SPAD值更能表征氮肥的施用情况，结合图2结论，得出6叶期叶柄硝态氮含量是甜菜氮素营养诊断的理想指标。

2.2甜菜磷、钾营养诊断指标研究

2.2.1施肥量与土壤DSD磷、钾测试值在甜菜6叶期对盆栽试验土壤用DSD速测仪进行磷钾养分的测试，结果（表2）显示，施肥量的多少决定着此期土壤养分含量的高低，随着磷肥施用量的增加，6叶期土壤磷素含量随之升高，两者呈直线正相关：P浓度= 0.0686P+12.417（R2=0.8147），施肥量为150g/kg时土壤磷浓度最高，其次是200g/kg的施肥处理，两者与不施磷、50g/kg处理差异显著。土壤钾素含量与施钾量同样表现为直线正相关，拟合方程为K浓度=0.4891K+38.207（R2=0.9412），施钾量为200、266.7g/kg两处理的土壤钾浓度最高，分别为134.31和158.18mg/kg，且与其它处理含量差异显著，6叶期甜菜植株的养分吸收量尚少，土壤磷、钾含量可直接反映出磷、钾基肥施肥量。

图3　 施磷量与甜菜根干重的关系

图4　 施钾量与甜菜根干重的关系

2.2.2块根干重与土壤DSD磷、钾测试值由图3知：随施磷量的增加，甜菜块根干重分别为24.08、25.23、24.67、25.26、25.49g/株，施磷量与甜菜产量的关系均可由一元二次方程拟合：W根=-0.00002 P2+0.00964 P+ 24.277（R2=0.6503，P代表P2O5），理论上可计算出最佳磷肥施用量。由图4看出随施钾量的增加，块根干重分别为22.20、21.65、23.14、21.0、24.23 g/株。施K2O量与产量之间却呈开口向上的抛物线型：W根=0.00007K2-0.012K+22.33（R2=0.368，K代表K2O），且拟合系数小，尽管甜菜属于喜钾作物，但是新疆土壤中钾素含量高，导致施肥的效果并不明显，因此，6叶期土壤DSD钾素含量尚不能作为试验甜菜快速营养诊断的指标。

3　讨论

3.1资料表明甜菜体内氮代谢过度旺盛，特别是在块根膨大和糖分积累期[5]，随着甜菜株龄的增长，植株硝态氮含量降低，P2O5和K2O含量升高，因此在不同时期甜菜应有不同的营养指标[9]，同时不同地域和甜菜个体间的生长差异很大，甜菜营养诊断难度较大，本文结论来源于盆栽试验，生产中有待深入研究或需结合其它诊断指标进行施肥。

3.2甜菜营养诊断资料中磷、钾诊断技术报道少，DSD速测仪价格适中、体积小，可快速检测，因此，尽管DSD方法测试叶柄汁液或新鲜土样操作上仍较繁琐，但对磷素诊断目前仍具有较高的应用价值。

4　结论

4.1甜菜氮素诊断，盆栽甜菜6叶期功能叶片的SPAD值随着氮肥用量的增加而上升，两者呈线性相关YSPAD=0.022N+28.81。叶柄氮素含量也与施氮量成直线方程N浓度=0.3547N+77.8，同时，施氮量与产量成W根=-0.00036 N2+0.15216 N+17.52105函数关系。SPAD值和叶柄硝态氮含量理论上均可作为甜菜氮素快速营养诊断的指标。

4.2甜菜磷素诊断，甜菜6叶期土壤磷素DSD速测值与施磷量成直线相关P浓度=0.0686P+12.417，甜菜产量与施P2O5量关系为W根=-0.00002 P2+0.00964 P+24.277，理论上土壤磷素DSD速测值可作为甜菜磷素诊断指标。

4.3甜菜钾素诊断，6叶期土壤钾素DSD速测值与施钾量为直线正相关K浓度=0.4891K+38.207，但施钾量与甜菜产量之间关系不明，因此，DSD钾素速测值尚不能作为该区域甜菜钾素的诊断指标。

[1]王燕飞，董心久，张立明，李承业.再谈新疆甜菜生产和含糖率[J].中国糖料，2009（3）：69-71.

[2]刘华君，王燕飞，黄润，董心久.氮素肥料在甜菜生产应用中的研究进展[J].中国糖料，2011（1）：64-66.

[3]马凤鸣，高继国.硝酸还原酶活力作为甜菜氮素营养诊断及预测产糖量指标的研究[J].中国农业科学，1995，29（5）：16-22.

[4]张丹，罗格平，许文强，等.新疆耕地土壤养分时空变化[J].干旱区地理，2008，31（2）：254-264.

[5]遇琦.甜菜氮素营养诊断技术的研究[J].中国甜菜糖业，1986（2）：21-27.

[6]郭建华，赵春江，王秀，陈立平.作物氮素营养诊断方法的研究现状及进展[J].中国土壤与肥料，2008（4）：10-14.

[8]侯振安，刘日明，冶军，等.不同施氮量对甜菜的产质量效应研究[J].中国糖料，2000（4）：36-39.

[7]Mahlein A K,steiner U,Dehne H W,et al.Spectral signatures of sugar beet leaves for the detection and differentiation of diseases[J]. Precision Agriculture,2010,11(4):413-431.

[9]迂琦，戎正华.甜菜营养诊断方法的研究[J].内蒙古农业科技，1976（3）：19-21.

Study on Nutritional Diagnosis Index of Sugarbeet in Xinjiang

HU Wei1,SHAO Hua-wei1,ZHOU Jian-chao2*
(1.Institute of Soil&Fertilizer and Agricultural Water-saving,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi 830091; 2.Crop Research Institute of Heilongjiang University,Harbin 150080)

A pot experiment was conducted to study 5 fertilization levels of nitrogen,phosphorus and potassium in Xinjiang,and to explore the suitable index of nutrition diagnosis for 6 leaf stage sugarbeet by using SPAD chlorophyll meter and DSD soil fertilizer speed measuring instrument.The results showed that the SPAD values of the functional leaves and the value of petiole nitrate nitrogen were relation to the amount of fertilizer and root yield of sugarbeet,could be used as the sugarbeet nitrogen nutrition diagnosis index in this period.There was a linear correlation between measured values of phosphorus and potassium and fertilizing amounts;the amount of phosphorus and root yield of sugarbeet were in accordance with one element two equation correlation.The P velocity measurement in soil could be used as an indicator for the diagnosis of phosphorus nutrition in sugarbeet. But potassium quick test value in soil could not,because the relationship between the amount of potassium fertilizer and root yield of sugarbeet was not clear in Xinjiang.

sugarbeet;nutrition diagnosis;root yield

S566.3

A

1007－2624（2016）02－0012－03

10.13570/j.cnki.scc.2016.02.004

2015-10-21

国家甜菜现代农业产业技术体系土壤肥料岗位专项基金（CARS210306）资助。

胡伟（1978-），男，湖南人，硕士，副研，从事土壤与植物营养研究，E-mail:huwei334570@163.com

周建朝（1959-），男，辽宁大连人，研究员，博士，主要从事植物营养与施肥技术的研究。E-mail:zhou88767@126.com