供氮方式对木薯生理与农艺性状的影响

韦剑锋+韦冬萍+岑忠用

摘要：为提高氮肥利用效率，以不施氮肥为对照，采用田间试验，研究施氮量130 kg/hm2全部基施（T1）、50%基施+50%在苗期追施（T2）及25%基施+50%在苗期追施+25%在块根膨大期追施（T3）3 种方式对木薯新选056生理、产量及品质的影响。结果表明：施氮可以提高木薯叶片生理性状，其中在苗期T1处理叶片过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性及脯氨酸含量较高，而T2处理叶片叶绿素含量和可溶性糖含量较高；在块根膨大期和块根成熟期T3处理上述各项生理指标较高，而丙二醛含量较低。施氮后，木薯株高、块根产量、块根淀粉含量及淀粉产量分别增加 18.1%～25.4%、4.7%～20.9%、4.9%～12.4%、9.8%～35.9%，且增幅均随施氮次数的增加而明显增加。可见，本试验条件下T3处理施氮方式的效果较好。

关键词：木薯；氮肥；生理性状；产量；供氮方式；农艺性状

中图分类号： S533.06 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）11-0127-03

木薯是我国重要的经济作物之一，但我国木薯种植主产区面临着严重的施肥不平衡问题，制约了木薯生产的可持续发展[1]。因此，研究木薯施肥技术对实现木薯高产高效栽培和土壤养分可持续利用具有重要意义。氮素营养是影响木薯生长发育及决定块茎产量和品质的关键因素，前人为此就木薯氮素吸收特性、氮肥施用量、氮肥施用时期及施用次数进行了探讨，为木薯科学施用氮肥提供了依据[1-5]。然而，有关木薯氮肥施用方式的观点不一，有的认为在植时或植后30 d全量一次施完就能够满足全生育期对氮素的需求[1，3]；有的认为分2次施用[4]或分3次施用[5]比较有利于高产稳产。因此，木薯氮肥施用次数及比例须结合具体栽培条件作适当调整[2]。作物生理生化代谢状况与氮素营养供给密切相关，了解不同氮肥运筹条件下作物生理生化性状的变化，可为作物氮肥合理施用提供依据[6-8]。但有关氮肥施用对木薯生理生化性状影响的研究未见报道。木薯是广西河池市大宗经济作物之一，有关当地木薯氮肥运筹的研究也未见报道。本试验在河池市下属宜州市设置田间试验，研究施氮方式对木薯叶片生理指标和农艺性状的影响，为木薯氮肥合理施用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014年5月至2015年1月在广西壮族自治区宜州市进行。供试土壤为黏质沙壤土，耕层0～15 cm，土壤pH值为6.73，有机质含量17.4 g/kg，全氮含量1.14 g/kg，全磷含量 0.58 g/kg，全钾含量2.50 g/kg，碱解氮含量 96.0 mg/kg，速效磷含量23.6 mg/kg，速效钾含量78.0 mg/kg。

供试木薯品种为新选056；供试氮肥为尿素（含N 46.4%），磷肥为过磷酸钙（含P2O5 12%），钾肥为氯化钾（含K2O 60%）。

1.2 试验设计与方法

以不施氮肥为对照（CK），在施用等量氮肥（纯氮 130 kg/hm2）基础上，设氮肥全部基施（T1）、50%基施+50%在苗期追施（T2）及25%基施+50%在苗期追施+25%在块根膨大期追施（T3）共3种处理；对照及3种施肥处理在播种时施磷肥（P2O5）65 kg/hm2和钾肥（K2O）65 kg/hm2。每处理3次重复，每重复为1个小区，随机区组排列，小区长6.3 m、宽4.9 m，种植规格为15 873穴/hm2，株行距为70 cm×90 cm。

2014年5月4日播种。播种前按种植规格挖直径 30 cm、深8 cm的穴，然后将基肥撒施在穴底部，并用厚约 3 cm 細土覆盖；播种时选取健壮木薯主茎作为种茎，按每4个有效芽将其截成小段，然后平放于穴中，1穴1段，最后用厚约5 cm细土覆盖。出苗稳定后进行间苗，每穴留1～2苗。齐苗后（7月5日）各处理追施钾肥（K2O）65 kg/hm2及T2、T3处理追施氮肥（纯N）65 kg/hm2，块根开始膨大后（10月7日）T3处理追施氮肥（纯N）32.5 kg/hm2，追肥时将肥料撒施于距植株基部四周30 cm处，并培土覆盖。

1.3 项目测定与方法

于木薯苗期（6月30日）、块根形成期（7月30日）、块根膨大期（9月28日）、块根成熟期（11月25日）采集植株顶端倒数第4张展开叶测生理指标，其中过氧化物酶（POD）活性用愈创木酚法[9-10]测定，其单位定义为1 g新鲜木薯在波长470 nm处1 min吸光度变化值（OD）表示酶活性大小，即（min·g）-1；过氧化氢酶（CAT）活性用KMnO4滴定法[9-10]测定，其单位定义为1 g新鲜木薯在波长240 nm处1 min吸光度变化值，即（min·g）-1；脯氨酸（Pro）含量用磺基水杨酸法[9]测定；丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法[10]测定；叶绿素含量用丙酮乙醇混合法[11]测定；可溶性糖含量用蒽酮比色法[11]测定。2015年1月1日收获木薯，测定株高、茎径、块根数、块根长、块根直径、块根产量、鲜块根淀粉含量、淀粉产量，其中淀粉含量用氢氧化钡滴定法[11]测定。

1.4 数据处理

应用Excel 2003和SPSS 18.0软件进行数据处理和统计分析，应用Duncans新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对木薯叶片生理性状的影响

2.1.1 不同处理对木薯叶片过氧化物酶（POD）活性的影响 图1显示，生育期内叶片POD活性呈折线变化趋势，其中在块根形成期最高，其次在块根成熟期。在苗期至块根形成期POD活性表现为T1>T2>T3>CK，此后表现为T3>T2>T1>CK，其中在苗期、块根形成期、块根膨大期及块根成熟期3种施氮处理的POD活性分别比CK高11.9%～21.7%、15.4%～26.6%、11.3%～24.2%、17.9%～30.6%。说明施氮可明显提高木薯叶片POD活性，其中T1处理在木薯生长中前期的效应较明显，T3处理在木薯生长中后期的效应较突出。

2.1.2 不同处理对木薯叶片过氧化氢酶（CAT）活性的影响 图2显示，生育期内叶片CAT活性呈单峰曲线变化，其中在块根膨大期最高，其次在块根成熟期。CAT活性在苗期表现为T1>T2>T3>CK，在块根形成期表现为T1>T3>T2>CK，此后表现为T3>T2>T1>CK，其中在苗期、块根形成期、块根膨大期及块根成熟期3种施氮处理的POD活性分别比CK高24.1%～30.4%、17.3%～26.9%、16.7%～34.9%、5.3%～26.0%。说明施氮可明显提高木薯叶片CAT活性，其中T1处理在木薯生长中前期的效应较明显，T3处理在木薯生长中后期的效应较突出。

2.1.3 不同处理对木薯叶片脯氨酸含量的影响 图3显示，生育期内叶片脯氨酸含量略呈折线变化趋势，其中在块根成熟期最高，其次在块根形成期。脯氨酸含量在苗期表现为T1>T3>T2>CK，此后表现为T3>T2>T1>CK，其中在苗期、块根形成期、块根膨大期及块根成熟期3种施氮处理的脯氨酸含量分别比CK高9.2%～12.0%、9.9%～22.7%、14.6%～24.4%、6.7%～16.2%。说明施氮可明显提高木薯叶片脯氨酸含量，其中T1处理在木薯生长前期的效应较明显，T3处理在木薯生长中后期的效应尤为突出。

2.1.4 不同处理对木薯叶片丙二醛含量的影响 图4显示，生育期内叶片丙二醛含量一直增加，到块根成熟期达到最大值。丙二醛含量在苗期表现为T1>T3>T2>CK，处理间的差异不明显，在块根形成期表现为CK>T2>T1>T3，此后表现为CK>T1>T2>T3，其中在块根形成期、块根膨大期及块根成熟期3种施氮处理的丙二醛含量分别比CK低7.9%～13.7%、8.4%～10.2%、10.0%～20.7%。说明施氮可明显减少木薯生长中后期叶片丙二醛积累，其中T3处理的效应最为明显。

2.1.5 不同处理对木薯叶片叶绿素含量的影响 图5显示，生育期内叶片叶绿素含量呈单峰曲线变化，其中在块根膨大期最高。在苗期至块根形成期叶绿素含量表现为T2>T3>T1>CK，此后表现为T3>T2>T1>CK，其中在苗期、块根形成期、块根膨大期及块根成熟期3种施氮处理的叶绿素含量分别比CK高19.0%～35.7%、22.7%～38.6%、14.9%～23.8%、16.7%～31.0%。说明施氮可明显提高木薯叶片叶绿素含量，其中T2处理在木薯生长中前期的效应较明显，T3处理在木薯生长后期的效应较突出。

2.1.6 不同处理对木薯叶片可溶性糖含量的影响 图6显示，生育期内叶片可溶性糖含量呈单峰曲线变化，其中在块根膨大期最高，其次在块根成熟期。在苗期至块根形成期可溶性糖含量表现为T2>T3>CK>T1，处理间的差异不明显，此后表现为T3>T2>T1>CK，其中在块根膨大期和块根成熟期3种施氮处理的可溶性糖含量分别比CK高8.0%～17.3%、6.4%～19.1%。说明施氮可明显提高木薯生长中后期叶片可溶性糖含量，其中T2、T3处理的效应较为明显。

2.2 不同处理对木薯农艺性状的影响

2.2.1 不同处理对木薯株高和茎径的影响 表1显示，木薯株高和茎径均表现为T3>T2>T1>CK，其中施氮处理的株高和茎径分别比CK增加18.1%～25.4%、2.4%～10.9%，且T3、T2处理与CK处理的差异达显著水平。说明施氮可促进木薯植株生长，其中氮肥分次施用的效果较好。

2.2.2 不同处理对木薯产量性状的影响 表1显示，木薯块根数、块根长、块根直径及块根产量均表现为T3>T2>T1>CK，其中施氮处理的块根产量比CK处理增加4.7%～20.9%，处理间块根数、块根直径及块根产量的差异均达显著水平。说明施氮尤其是氮肥分次施用可明显提高木薯产量性状。

2.2.3 不同处理对木薯品质的影响 表1显示，木薯块根淀粉含量和淀粉产量均表现为T3>T2>T1>CK，其中施氮处理的淀粉含量和淀粉产量分别比CK处理增加4.9%～12.4%、9.8%～35.9%，处理间淀粉产量差异达显著水平。说明施氮尤其是氮肥分次施用有利于提高木薯品质。

3 结论与讨论

木薯叶片POD活性、CAT活性及脯氨酸含量变化与木薯的抗逆性和抗衰老特性呈正相关[12-15]；木薯叶片叶綠素含量高低在一定范围内反映了木薯光合作用的强弱[16-17]；木薯叶片可溶性糖含量变化与木薯光合能力和耐旱性呈正相关[14-17]。本研究表明，生育期内木薯叶片POD活性和脯氨酸含量呈折线变化，CAT活性、叶绿素含量及可溶性糖含量呈单峰曲线变化，这与前人研究木薯的结果不完全相同[15-16]，原因可能是木薯品种、具体测定日期尤其是测定时土壤水肥条件和气温不同。叶片丙二醛积累与茎叶衰老密切相关，木薯生长中后期叶片丙二醛含量越高，其叶片衰老或脱落越快[12，15]。本研究中生育期内木薯叶片丙二醛含量一直呈上升趋势，与前人研究木薯[15]和花生[7]的结果一致。研究还发现，施氮可提高木薯各生长期叶片POD活性、CAT活性、脯氨酸含量、叶绿素含量及可溶性糖含量，降低生长中后期叶片丙二醛含量，其中氮肥作基肥一次性施用（T1）或氮肥50%基施+50%在苗期追施（T2）的效应在苗期较明显，而氮肥25%基施+50%在苗期追施+25%在块根膨大期追施（T3）的效应在中后期较突出，这与前人研究甘蔗[6]、花生[7]及水稻[8]的结果相似。说明基肥重施氮肥有利于提高木薯生长前期生理性状，追肥重施氮肥有利于改善木薯生长中后期生理性状、提高抗逆性、延缓衰老、增强光合性能。而木薯生长中后期是块根产量和品质形成的关键时期，提高该时期木薯生理性状有利于木薯增产稳产[12，16-17]。

氮肥合理运筹是促进木薯生长、增加块茎产量及提高块茎淀粉含量的重要措施，但由于栽培条件不同，国内有关木薯氮肥施用时期、施用次数及基追比例的结论[2-5]不尽一致。本研究表明，施用氮肥可促进木薯植株生长、改善产量性状、提高淀粉含量，其中氮肥分次施用尤其是氮肥25%作基肥+50%作苗肥+25%作块根膨大肥施用（T3）的效应最好，这与蒋瑞萍等研究木薯氮肥运筹的结果[4-5]基本一致，与前人研究甘蔗[6]、花生[7]及水稻[8]的结果也相似。木薯氮肥分次施用有利于增产，其主要原因可能是木薯对氮的吸收呈现“前期低、中期高、后期少”的特点[1，18]，氮肥分次施用补充了木薯各生长阶段尤其是生长中后期对氮的需求，从而改善中后期生理性状、促进植株生长及延缓衰老，进而满足块根生长发育和淀粉积累所需的物质条件。另外，木薯是块根作物，浅施肥的木薯浅生，有利于提高单株结薯数和单株薯块鲜质量，而深层施肥使木薯根系处于深层土壤条件下，不利于结薯和块根膨大[19]。氮肥追施并培土覆盖，为木薯块根生长提供了浅生土壤环境，从而促进块根发育和提高块根产量性状。此外，氮肥追施于土壤表面后，随降雨淋溶下渗，可能更利于木薯根系吸收，从而提高氮肥的吸收利用效率。但具体机理还须从木薯对氮素的吸收积累动态进行研究。可见，本研究条件下，氮肥分次施用尤其是氮肥25%作基肥+50%作苗肥+25%作块根膨大肥施用（T3）对提高木薯产量及增加淀粉含量的效果最好。

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