氮磷钾用量对木薯产量和品质的影响

赵信林，郭媛，邱化蛟，邱财生，龙松华，王玉富

(中国农业科学院 麻类研究所，湖南 长沙 410205)

木薯(ManihotesculentaCrantz)为大戟科木薯属多年生亚灌木植物，是世界3大薯类作物之一[1]，因具有较高的淀粉含量而成为热带和亚热带地区重要的粮食作物[2-3]。木薯主要种植于非洲和拉丁美洲，其中非洲地区占据全球木薯种植面积的50%以上，因此，木薯一度被认为是贫穷的象征。

木薯具有耐土壤贫瘠、耐干旱、耐高温、产量高的特点，于19世纪20年代首先传入我国广东，现在主要分布于我国的广西、广东、海南和云南，在福建、江西、湖南和贵州等地也有种植[4]，是我国第6大热带作物[5]。近年来，木薯的工业价值(生物燃料)逐渐受到重视[6]，成为新兴的能源作物之一[1]。

养分是植物生长的基础。研究木薯的施肥问题，通过植物营养手段来提高产量、改善品质，对未来木薯产业的发展具有积极意义。在国际上，关于木薯施肥方面的研究并不少见，但主要集中在非洲[2,7-8]和拉丁美洲[9-10]等地。随着我国木薯种植业的发展，相关研究也逐渐增多：蒋万等[11]通过对若干组木薯肥效试验进行综合分析，指出氮磷钾用量的高低影响木薯长势强弱、产量高低和品质好坏；黄洁等[12]于海南省儋州市研究了施肥对木薯生长的影响，发现施肥可以提高木薯块根淀粉含量、鲜薯产量、单株结薯数、单株鲜薯重等；高志红等[13]在广东韶关通过试验发现，不同施肥水平不仅会影响木薯块根产量，还会影响氮磷钾在木薯植株体内的分布；何军月[14]通过“3414”试验，在广西防城港市研究了氮磷钾对木薯生长的影响，并得出3个因子对木薯产量的影响依次是N>K>P；韦剑锋等[15]发现，施氮不仅可以提高木薯块根、茎、叶的干物质积累量，还可以提高木薯块根、茎和叶的氮磷钾含量和积累量。此外，关于复混肥[16]、缓控释肥[1]、配方肥[17]等对木薯产量的影响也有报道。

国内现有的关于木薯种植和相关田间试验的研究多集中在广东、广西、海南等地[4,18]，在湖南省内开展的研究相对很少。面对湖南省内日益增长的木薯种植需求，本研究拟通过“3414”肥效试验来明确不同氮磷钾用量及其组合方式对湖南木薯产量和品质的影响，为当地木薯种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试木薯品种为农家品种面包木薯。供试氮肥为尿素(N 46%)，磷肥为过磷酸钙(P2O512%)，钾肥为硫酸钾(K2O 50%)。

试验地点位于中国农业科学院麻类研究所沅江试验站。供试田块土壤的有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为21.9、1.13、0.723、2.11 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为104、8.9、83 mg·kg-1。试验地属于亚热带湿润季风气候，具有湖区气候特色，光热和降雨条件充足，年平均气温16.9 ℃，年平均日照数为1 743 h，年平均降水量1 322 mm，多集中在4～6月，年均无霜期276 d。

1.2 处理设计

按照“3414”肥效田间试验的方案要求，设定氮、磷、钾为3个因素，每个因素各设置4个水平，共设定14个处理，各处理编号及其养分投入量如下：N0P0K0，N 0，P2O50，K2O 0；N0P2K2，N 0，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N1P1K2，N 45 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N1P2K1，N 45 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N1P2K2，N 45 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P0K2，N 90 kg·hm-2，P2O50，K2O 110 kg·hm-2；N2P1K1，N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N2P1K2，N 90 kg·hm-2，P2O545 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P2K0，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 0；N2P2K1，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 55 kg·hm-2；N2P2K2，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N2P2K3，N 90 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 165 kg·hm-2；N2P3K2，N 90 kg·hm-2，P2O5135 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2；N3P2K2，N 135 kg·hm-2，P2O590 kg·hm-2，K2O 110 kg·hm-2。每个处理重复3次，共42个小区，随机区组排列。每个小区长8 m、宽2 m，面积16 m2，每个小区种植10×2株木薯。

试验中木薯均为种茎扦插繁殖，扦插日期为2016年4月10日，收获日期为2016年12月12日。试验过程中，氮肥分3次施用，基肥用量占总氮肥用量的25%，木薯种植40 d后进行第一次追肥，氮肥用量为总量的50%，剩余氮肥在种植60 d后施用；磷肥作为基肥一次性施用；钾肥施用日期及各次施用的比例与氮肥一致。其他田间管理，如灌溉、除草、杀虫等均按照当地农民管理模式进行。

1.3 检测方法

土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定[19]，土壤全氮、全磷和全钾含量按照土壤分析标准方法测定[20]。于成熟期，随机选择小区内若干株具有代表性的木薯对其生长状况进行调查和记录，包括株高，每株结薯数量，每株收获鲜薯重，鲜薯长度、直径等。根据每个小区的木薯产量折算单位面积鲜木薯产量。

将采集的木薯块根样品在室内烘干，粉碎，过筛，称取一定量样品用H2SO4-H2O2消煮，全氮含量用全自动化学分析仪(Smart Chem 200型，法国Alliance公司)测定，全钾含量用火焰光度计法测定，全磷含量用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)(Spectroblue，德国斯派克)测定。

1.4 数据分析

所有试验数据利用Excel 2016进行整理。在SPSS 22.0统计分析软件上进行单因素方差分析(one way ANOVA)和R回归分析，对于有显著(P<0.05)差异的，采用Duncan法进行多重比较。采用Origin Pro 2017做图。

2 结果与分析

2.1 对木薯农艺性状的影响

在成熟期对木薯的多项农艺性状进行调查，结果如表1所示。对比N组处理数据可以发现，氮肥施用量对木薯的株高、薯条长度、薯条直径都具有显著影响，但对每株薯条数、每株结薯重没有显著影响。对比P组处理数据可以发现，磷肥施用量对薯条直径具有显著影响，但对其他农艺性状并无显著影响。对比K组处理数据可以发现，钾肥用量除了对每株薯条数无显著影响外，对其他几项农艺性状都有显著影响，尤其是随着钾肥施用量的增加，薯条长度、薯条直径和每株结薯重都显著增加。

表1 不同处理对木薯农艺性状的影响

2.2 对木薯产量和养分含量的影响

如表2所示，氮肥施用量对木薯块根的磷、钾含量有显著影响，而对其他指标并无显著影响。设定的磷肥施用量对各指标无显著影响。钾肥施用量对鲜块根产量和块根含氮量有显著影响，且随着钾肥施用量的增加，木薯鲜块根产量显著增加。综合看来，木薯的鲜块根产量和淀粉产量均以N2P2K3处理最高。

表2 不同处理对木薯经济产量、生物量和养分含量的影响

2.3 肥料用量与木薯块根产量的关系

对木薯块根产量与肥料用量进行线性回归，结果见表3。可以发现，不论是三元线性回归模型，还是二元线性回归模型或一元线性回归模型，只有钾肥用量对木薯块根产量的影响始终达到显著水平。这说明在本试验条件下，氮肥和磷肥用量对木薯块根产量的影响并不显著。进一步分析显示，随着钾肥用量的增加，块根产量呈线性增加(图1)。

表3 肥料用量对木薯块根产量的影响

图1 氮、磷、钾肥用量与木薯块根产量的关系

3 讨论

开展作物肥效试验是获得一定地区某类作物合理施肥量的最佳途径。“3414”试验方案具有设计处理少、效率高的优点，符合肥料试验和施肥决策的专业要求[21]。本试验发现，氮磷钾3元素对木薯产量的影响不同。在所选试验田区域和所设定的肥料用量范围内，氮、磷肥对木薯产量的影响较小，而钾肥对木薯产量较大，其原因可能是该试验田的土壤钾素肥力偏低，是限制当地木薯产量的关键因子。在本试验设定的各处理中，N2P2K3处理的木薯鲜块根产量和淀粉产量均最高，但是并不能将此配方作为试验地木薯种植的最佳施用量。这是因为所选取的试验田块土壤钾素肥力较差，木薯块根产量受钾肥施用量的影响较大，鉴于本试验中钾肥施用量与木薯产量几乎成线性关系，因此，有必要进一步增加钾肥施用量，并进一步探明其与木薯产量的关系，从而根据合适的钾肥用量进一步开展田间肥效试验，以明确适于当地木薯种植的最佳施肥量。