施肥对脱毒马铃薯氮、磷、钾化学计量特征及产量的影响

于健龙　胡辉　杨波　杨永奎　梁燕菲

摘要：生态化学计量学是研究植物体养分供应平衡的重要方法，以脱毒马铃薯威芋3号为试验材料，采用完全随机试验设计，研究了配方施肥（T1）、缺氮（T2）、缺磷（T3）、缺钾（T4）施肥处理对脱毒马铃薯产量，地上部、块茎全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）养分及化学计量特征的影响。结果表明，T1处理的脱毒马铃薯产量和薯质量都为最大值，分别为29 920 kg/hm²、0.62 kg/穴，且脱毒马铃薯地上部TN、TP、TK单位养分含量和养分吸收总量都为最大值，分别为24.46、1.80、38.36g/kg和122.28、16.02、174.06kg/hm²。而不同处理的马铃薯块茎TN、TP、TK养分含量差异不显著。进一步研究发现，T1处理的马铃薯地上部N/P最小值为13.64，显著低于其他处理。不同处理的马铃薯块茎N/P则差异不显著。结果表明，施肥能显著影响脱毒马铃薯产量、地上部TN、TP、TK养分含量和化学计量特征，而对块茎TN、TP、TK养分含量和化学计量特征则影响不显著。

关键词：生态化学计量；马铃薯；施肥

中图分类号：S532.01 文献标志码：A 文章编号：1002—1302（2016）01—0122—04

生态化学计量学是研究生物系统能量平衡和多重化学元素（C、N、P）比例关系的科学。生态化学计量学认为有机体是由多种化学元素组成的，由于有机体自身生物性状的相对稳定，因此其体内的化学元素组成保持相对恒定。但是，有机体的生长又受到外部环境的影响，如气候、地质等，外部环境的变化使得有机体自身化学元素组成发生相应的变化。由于生态化学计量学通过化学元素计量特征，能把不同尺度、不同生物群系的生态生物学特征联系起来，使得生态化学计量学成为当今生态学研究的重要方法。

目前，国内学者关于生态化学计量学的研究主要集中在两个方向，一是探讨大尺度下，植物叶片C、N、P化学计量变化及其影响因子，任书杰等分析了中国东部南北样带654种植物叶片N和P的化学计量特征，指出叶片N和P与纬度和年均温度存在显著相关关系。Han等则首次分析了我国1900多种植物叶片N、P等元素的化学计量特征，指出N、P等限制性元素在植物体内相对稳定，对环境变化的响应也相对稳定。二是探讨小尺度下，植物叶片C、N、P和土壤C、N、P化学计量特征与外界环境因子的关系，研究主要集中在森林、草地生态系统方面。罗亚勇等探讨了不同退化程度土壤C、N、P的化学计量变化，刘万德等则分析了云南常绿阔叶林演替系列植物和土壤C、N、P化学计量特征。

而作为陆地生态系统的重要部分，以农田生态系统为研究对象，探讨外界因子对农作物化学计量特征影响的报道并不多，这方面的研究主要集中在叶菜类作物方面，袁伟等通过盆栽试验、田间试验分析了不同施肥模式对小青菜（Brassia chinensis）、菠菜（Spinacia oleracea）、番茄（Lycopersicon esculen-tum）化學计量特征的影响，发现同一蔬菜对不同施肥模式的响应并不一致，不同蔬菜对施肥的响应也完全不同。显然，探讨不同农作物养分化学计量特征对施肥的响应，对指导施肥和养分供应平衡的研究都具有一定的现实意义，而关于施肥对块茎类作物的影响则鲜见报道。本试验以脱毒马铃薯威芋3号为材料，研究了不同施肥水平对脱毒马铃薯产量及N、P、K养分化学计量特征的影响，以期为脱毒马铃薯的优化施肥和化学计量特征研究提供数据参考。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2013年在贵州省金沙县安洛乡进行。安洛乡平均海拔高度1200 m，气候温和，年均气温15.5℃，年均降水量1010 mm，无霜期280 d。脱毒马铃薯品种为威芋3号。尿素为贵州赤天化股份有限公司的产品（Ni>46%），钙镁磷肥为贵阳瓮福集团有限公司的产品（P₂O₅≥12%），硫酸钾为浙江远安公司的产品（K₂O≥52%）。本研究根据中等肥力土壤条件下，贵州脱毒马铃薯测土配方施肥数据，制定氮肥、磷肥、钾肥最优施肥量，选用以上单质肥料混配而成的配方肥。试验地为沙质土壤，前茬玉米。耕层土壤养分情况见表1。

1.2试验万法

试验设5个处理，分别为T1：配方肥处理；T2：缺氮处理；T3：缺磷处理；T4：缺钾处理；对照（CK）：不施肥处理。具体施肥量见表2。每个处理设3次重复，完全随机设计，共15个小区，小区面积24m₂，1 m开厢，沟深0.3 m，每小区开4厢，每厢栽2行，每行22穴，行距0.50 m、株距0.273 m，每小区共176穴。试验过程中，有机肥和化肥均以基肥的形式施人，不施追肥。

1.3测定项目及万法

1.3.1测产及考种 待马铃薯成熟时，收获前在小区内按照梅花形采集5穴马铃薯考种，地上部为植株鲜质量，马铃薯块茎按照大薯（>100 g）、中薯（>50～100 g）、小薯（≤50 g）分级标准进行分级，并称质量。

考种后，适时分小区进行单独采收，收获前调查小区内缺窝数、变异株等，确定小区最终收获穴数，全部收获计产，折算实际产量。根据小区产量计算单位面积产量。

1.3.2土样及植株取样 试验开展前，在试验点按照蛇形布点原则，用土钻钻取0～30 cm土层，取样点不少于20个，采集的土样混匀，风干后测定土壤全氮、土壤有机质、土壤速效磷、土壤速效钾和pH值。收获时，在每个小区随机采集5穴马铃薯，将采集的马铃薯块茎和地上部茎叶分别放在烘箱中烘干，测定植物全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）含量，测定方法按常规方法。

1.4统计分析

试验数据采用Excel 2007进行统计，采用SPSS 13.0（SPSS Inc USA）软件的单因素ANOVO的新复极差法分析数据的差异显著性，所有数据都参照严正兵等的处理方法，通过对数转换以符合正态分布，后采用SPSS13.0双变量Person相关分析模块进行相关分析。

2结果与分析

2.1不同施肥水平对脱毒马铃薯产量的影响

从表3可以看出，不同施肥水平下，脱毒马铃薯薯质量和产量不同，表现出T1和13处理的薯质量，大、中、小薯质量和产量显著高于其他处理。其中，T1处理的脱毒马铃薯产量最大，为29920 kg/hm²，与13处理差异不显著，较T2、T4、CK处理分别显著增加了75.09%、51.79%、77.57%；T1处理的薯质量最大，为0.62 kg/穴，与T3处理差异不显著，而显著高于T2、T4、T5处理，CK的薯质量最小。T1处理的中薯质量、小薯质量都最大，分别为0.18 kg/穴、0.24 kg/穴，显著高于T2、13、T4、CK处理。13处理的大薯质量最大，为0.26 kg/穴，显著高于T1、T2、T4、CK处理。T1处理的地上部鲜质量最大，为0.25 kg/穴，显著高于其他处理。

2.2不同施肥水平对脱毒马铃薯TN、TP、TK含量和养分吸收总量的影响

不同施肥水平下，脱毒马铃薯地上部、块茎单位TN、TP、TK含量和养分吸收总量变化见表4。地上部分T1处理的脱毒马铃薯TN、TP、TK单位养分含量都为最大值，分别为24.46、1.80、38.36 g/kg，其中T1处理的TN与T4处理、TK与13处理问差异不显著，而显著高于其他处理，较CK处理分别增加了64.49%、89.47%、150.39%。而且T1处理的TP也显著高于其他处理，CK处理的脱毒马铃薯地上部TN、TP、TK都为最小。

不同施肥水平脱毒马铃薯块茎TN、TP、TK则变化相似，除了T2处理的TP显著高于CK处理外，不同施肥水平的TN、TP、TK差异不显著。

不同施肥水平下，脱毒马铃薯的TN、TP、TK养分吸收总量T1处理为最大值，分别为122.28、16.02、174.06 kg/hm²，与T3处理差异不显著，而显著高于其他处理。T1处理的TN、TP、TK养分吸收总量较对照增加了76.15%、113.60%、92.01%。

2.3不同施肥水平对脱毒马铃薯N、P、K化学计量特征的影响

从表5可以看出，不同施肥水平下，地上部脱毒马铃薯的N、P、K化学计量特征明显不同。地上部N/P总体平均值为15.93，在13.64～18.22范围，CV为0.11，其中T3处理的地上部N/P最大，为18.22，显著高于其他处理，而T1处理的N/P贝0最小，为13.64。N/K总体平均值为0.72，在0.47～1.01范围，CV为0.33，其中T4处理的N/K最大，为1.01，与CK处理问差异不显著，而显著高于T1、T2、13处理。P/K总体平均值为0.046，在0.026～0.062之間，CV为0.33，其中T4与CK处理间的P/K差异不显著，而显著高于T1、T2、T3处理。

不同施肥水平的马铃薯块茎养分化学计量特征差异不显著，其中N/K总体平均值为0.72，CV为0.076，P/K总体平均值为0.22，CV为0.45。CK处理的N/P为最大值，显著高于T1、T2处理，而与T3、T4处理差异不显著。

2.4 N、P、K养分含量及化学计量特征的相关关系

从表6可以看出，氮肥与地上部TN、TP、TK，薯质量和地上部鲜质量呈显著相关，而与块茎TN、TP、TK不呈显著相关。磷肥与地上部TN、TP，地上部N/P呈显著相关，而与块茎TN、TP、TK，薯质量和地上部鲜质量不呈显著相关。钾肥则与地上部TK、块茎TP和薯质量呈显著相关。而地上部N/P、N/K、P/K，块茎N/P、N/K、P/K则与薯质量和地上部鲜质量不呈显著相关。

3讨论

施肥作为一种快速促进植物生长的重要措施，一直是各生态系统的研究热点。对于高寒草甸，虽然氮、磷肥添加能改变土壤N、P等养分含量，进而影响马先蒿（Pedicularis kan-suensi）、莓叶委陵菜（Potentilla ragarioides）、金露梅（Poten-tilla fruticosa）等植物N、P含量，但由于植物自身的“调节能力”，因而植物N/P无显著变化。而对于华北落叶松（Larix principis-rupprechtii），单施氮、磷肥或配施氮磷肥，都能显著提高根茎叶N、P含量，但不同器官N/P响应施肥则完全不同，单施氮、磷肥能显著提高或降低根茎叶N/P，而氮磷肥配施则影响不同。本研究结果，脱毒马铃薯地上部TN、TP、TK、N/P、P/K总体平均值分别为19.77、1.26、29.96 g/kg，15.93、0.046，块茎TN、TP、TK、N/P、P/K总体平均值分别为13.82、1.89、19.36 g/kg，7.40、0.22，低于小青菜、菠菜、番茄等农作物，而高于巨桉（Eucalyptus grandis）幼苗、华北落叶松等。表明不同农作物其N、P、K化学计量特征有明显差异。

脱毒马铃薯不同器官化学计量特征对施肥水平的响应完全不同，不同施肥水平下，地上部TN、TP、TK养分含量及化学计量特征呈显著差异，而块茎则差异不显著，本结果与张潘研究结论一致。原因在于植物体内的N、P之间关系密切，氮磷肥配施能增加叶中氮和磷的转化、吸收，单施氮、磷肥，虽然能增加植物N、P的含量，但缺素肥料则植物吸收减少，因此与缺磷处理相比，缺氮处理下，脱毒马铃薯地上部N/P是显著降低的。而在氮磷配施情况下，脱毒马铃薯能够快速生长，此时需要更多的磷素合成核糖体、蛋白质等，因此对P的需求更高，因此N/P更低。