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摘要：以马铃薯品种费乌瑞它为试材，设施氮量0、80、160、240 kg/hm2共4个水平，研究施氮量对冬马铃薯生长中后期若干生理指标及产量的影响。结果表明，随着施氮量的增加，马铃薯叶片中叶绿素含量、可溶性蛋白含量及硝酸还原酶活性均不同程度地增加，根系活力和块茎产量也明显增加，但叶片可溶性糖含量则先增加而后下降。当施氮量达160 kg/hm2，继续增加施氮量，马铃薯一些生理指标值和块茎产量则增加不显著。本试验条件下，冬种马铃薯施氮量为160 kg/hm2较为适宜。
关键词：马铃薯；施氮量；生理性状；产量
中图分类号： S532.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0122-03
收稿日期：2014-12-02
基金项目：广西自然科学基金（编号：2013GXNSFBA019050）。
作者简介：韦冬萍（1982—），女，广西柳城人，硕士，助理研究员，从事植物营养与生理生态方面研究。E-mail：dpwei-82@163.com。
通信作者：韦剑锋，硕士，副研究员，从事作物营养与生理生态方面研究。E-mail：jianfengwei@163.com。在马铃薯生产中，氮肥是主要限制因子之一。若施氮不足，马铃薯正常生长和产量的形成受到抑制；施氮适宜，有助于马铃薯植株生长，使植株枝叶繁茂、叶色浓绿，促进光合作用和养分积累[1]；施氮过量，马铃薯地上部贪青徒长，植株偏高容易倒伏[2-5]。施氮量对马铃薯生育期也有影响，且随着施氮量的增加生育期延迟 [6]。此外，施氮能够有效促进马铃薯干物质积累，提高防御酶活性，增强植株抗病性[7]，但马铃薯的产量并不随着施氮量的增加而持续增加，且当施氮量超过一定范围，其产量不但不增加反而会降低 [8]。马铃薯块茎品质与施氮量也密切相关，其中在低氮用量下块茎粗蛋白含量随施氮量的增加而增加，但施氮量过多时其含量则降低；在高氮用量下块茎可溶性糖含量也会降低[5]。也有研究表明，马铃薯块茎淀粉含量与施氮量呈抛物线变化，可溶性糖和还原糖含量随施氮量的增加而增加[9]。马铃薯生长中后期是块茎形成和膨大的关键期，是决定块茎产量和品质的重要时期，其植株营养生长、生理状况及块茎增长与氮素养分供给密切相关[10]。但是，有关氮肥用量对马铃薯生长中后期生理性状影响的研究报道甚少。为此，笔者设置不同施氮量试验，探讨氮肥施用对冬种马铃薯生长中后期若干生理指标及产量的影响，为我国南方地区冬种马铃薯科学施用氮肥提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
试验于2013年11月至2014年3月在广西大学农业科学研究基地进行。供试土壤为黏质壤土，耕层0～15 cm，土壤pH值为7.08，有机质含量24.6 g/kg，全氮含量1.08 g/kg，全磷含量1.28 g/kg，全钾含量22.26 g/kg，碱解氮 106.2 mg/kg ，速效磷70.7 mg/kg，速效钾166.1 mg/kg。
供试马铃薯品种为费乌瑞它；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
试验设施N量 0（CK）、80（T1）、160（T2）、240 kg/hm2（T3）共4个处理，每处理施磷肥（P2O5）150 kg/hm2及钾肥（K2O）360 kg/hm2，播种时氮肥、磷肥及钾肥作基肥一次性施用。每处理重复3次，每重复为1小区，随机区组排列；小区长8.5 m、宽1.6 m、面积13.6 m2，每小区划分成2畦，畦间距0.5 m。播种规格为10 万穴/hm2，株行距为25 cm×40 cm。
2013年9月犁耙整地待用；2013年11月14日播种。播种前先剔除烂薯和病薯，然后将整个小种薯下种，每穴1个种薯。下种后将基肥穴施于种薯间，然后覆盖约5 cm厚干稻草和厚度为0.002 mm黑色农用地膜。种薯出苗稳定后进行间苗，每穴留1～2棵苗。
2013年12月下旬和2014年2月中旬，个别马铃薯植株出现晚疫病，然后对全田马铃薯喷施50%多菌灵可湿性粉剂和72%霜脲·锰锌可湿性粉剂700倍液3次，2%氨基寡糖素水剂1次，共计喷药4次。
1.3测定项目与方法
2014年，于马铃薯结薯期（1月20日）、块茎膨大期（2月6日）、成熟初期（2月24日）、采收期（3月8日）采集马铃薯植株顶数第4～5张展开叶，用丙酮乙醇混合液法[11]测叶绿素含量，按文献[12]方法测硝酸还原酶活性，用考马斯亮蓝比色法[13]测可溶性蛋白含量，用蒽酮比色法[14]测可溶性糖含量；同期采集马铃薯植株8～10条无损伤根，采用氯化三苯四氮唑法[15]测根系活力。3月12日，采收马铃薯块茎，测小区块茎鲜质量。用Excel 2003和SPSS 18.0进行数据处理和统计分析，用Duncan’s新复极差法进行方差分析和多重比较。
2结果与分析
2.1不同处理对马铃薯叶片叶绿素含量的影响
图1显示，马铃薯叶片叶绿素含量从结薯期至块茎成熟初期平缓下降，此后急剧下降。在各调查期，叶绿素含量均表现为T3>T2>T1>CK，其中CK与T1、T2、T3的差异均达显著水平，T1与T2、T3的差异也均达到显著水平，T2在成熟初期与T3的差异也显著。说明施用氮肥可明显提高马铃薯中后期叶片叶绿素含量，且叶绿素含量随施氮量增加而增加。
2.2不同处理对马铃薯叶片可溶性糖含量的影响
图2显示，马铃薯叶片可溶性糖含量从结薯期至块茎成熟初期急剧下降，之后趋于平稳，但不同处理的可溶性糖含量存在一定差异。在结薯期和块茎膨大期，可溶性糖含量均表现为T2>T1>T3>CK，其中结薯期CK与T2差异达显著水平，块茎膨大期T1、T2与T3、CK差异也达显著水平。在成熟初期和采收期，可溶性糖含量均表现为T2>T3>T1>CK，其中成熟初期T1与T2、CK与T3差异达显著水平，采收期CK与T1、T2、T3差异达显著水平。说明施用氮肥可提高马铃薯生长中后期叶片可溶性糖含量，其中T2的效应最为明显。 2.3不同处理对马铃薯叶片可溶性蛋白含量的影响
图3显示，马铃薯生长中后期叶片可溶性蛋白含量呈持续下降的趋势。在各调查期，可溶性蛋白含量均表现为T3>T2>T1>CK，其中CK与T1、T2、T3的差异均达显著水平；T1除成熟初期外，与T2、T3的差异也均达显著水平；T2在结薯期与T3的差异也显著。说明施用氮肥可明显提高马铃薯生长中后期叶片可溶性蛋白含量，且其含量随施氮量增加而增加。
2.4不同处理对马铃薯叶片硝酸还原酶活性的影响
图4显示，马铃薯叶片硝酸还原酶活性从结薯期至块茎成熟初期持续下降，此后急剧下降。在各调查期，硝酸还原酶活性均表现为T3>T2>T1>CK，其中CK除块茎膨大期与T2的差异不显著外，与T1、T2、T3的差异均达显著水平；T1、T2在结薯期和块茎膨大期与T3的差异也达显著水平；T1在块茎膨大期和块茎成熟初期与T2的差异也达显著水平。说
明施用氮肥可明显提高马铃薯生长中后期叶片硝酸还原酶活性，且施氮量越大硝酸还原酶活性越高。
2.5不同处理对马铃薯根系活力的影响
图5显示，马铃薯根系活力从结薯期至块茎膨大期急剧下降，此后下降平缓，至采收期降至最低。在各调查期，根系活力均表现为T3>T2>T1>CK，其中在结薯期CK、T1与T2、T3的差异达显著水平；在块茎膨大期CK与T2、T3与T2、T1的差异达显著水平；在块茎成熟初期，除T1与T2的差异不显著外，其他处理间的差异达显著水平；在采收期，仅有T3与其他处理的差异达显著水平。说明马铃薯生长中后期根系活力随施氮量的增加而增加。
2.6不同处理对马铃薯产量的影响
图6显示，施用氮肥可显著提高马铃薯块茎产量，其中T3的最高，其次是T2、T1，分别比CK增产48.88%、46.30%、29.26%。方差分析显示，T2、T3块茎产量显著高于T1，但T2与T3的差异不显著。说明施氮量在0～160 kg/hm2，马铃薯块茎产量随施氮量的增加而显著增加，若继续增大施氮量，马铃薯块茎产量则不再持续显著增加。
3讨论与结论
叶绿素是植物光合作用中参与合成碳水化合物的重要色素。叶绿素含量高低与碳水化合物多少密切相关，因此平衡两者关系是马铃薯生产中提高产量的重要基础[5，16]。本试验条件下，马铃薯生长中后期叶片叶绿素含量随施氮量的增加而增加，这与田再民等的研究结果[1]相似，说明增施氮肥能够促进马铃薯叶片叶绿素的合成。但试验也发现，当施氮量超过160 kg/hm2，马铃薯叶片叶绿素含量在多个调查期则不再持续显著增加，这与黄继川等的研究结果[5]相似，说明增施氮肥对马铃薯叶片叶绿素合成产生的作用还与生育期相关，过量施氮将不能持续促进马铃薯叶片叶绿素的合成与积累。作物叶片合成可溶性糖，同时也不断向地下部分运输积累而合成淀粉[17]。本试验中，马铃薯叶片可溶性糖含量随施氮量的增加呈现先增加而后降低的趋势，其中施氮量为160 kg/hm2的最高。说明适宜的施氮量是马铃薯合成和积累较多碳水化合物的基础，协调好光合产物和施氮量的关系是实现马铃薯高产、高效栽培的重要条件[16]。可溶性蛋白是植物体内重要的保护物质，较高的可溶性蛋白含量有助于植物体保持较高的氮代谢水平[18]。本试验中，马铃薯生长中后期叶片可溶性蛋白含量随施氮量的增加而增加，但在多个调查期施氮量为240 kg/hm2的可溶性蛋白含量与施氮量为160 kg/hm2的差异不显著。说明适宜的施氮量有利于马铃薯植株的氮代谢。
硝酸还原酶活性和根系活力是衡量植株生长的主要指标[19]。本试验条件下，硝酸还原酶活性随着施氮量的增加而增加，其中施氮量为240 kg/hm2的最高，但在生长后期，施氮量为240 kg/hm2的硝酸还原酶活性与施氮量为160 kg/hm2的差异不明显，说明增施氮肥对马铃薯硝酸还原酶活性产生的作用还与生育期相关。在马铃薯生长后期，马铃薯植株趋于衰老，生理代谢均降低，氮同化能力也降至最低，适量施氮已满足马铃薯植株生长需要，因而过量施氮对后期硝酸还原酶活性产生的作用不大。在马铃薯生长中后期，根系活力随施氮量的增加而增加，说明增施氮肥有利于延缓马铃薯生长后期根系的衰老。
施氮量明显影响冬马铃薯块茎产量。本试验中，马铃薯块茎产量随着施氮量的增加而增加，其中施氮量为240 kg/hm2的最高，但与施氮量为160 kg/hm2的差异不显著，这与黄继川等和梁宁珠的研究结果[5，7]相似，但与董茜等、修凤英等和周娜娜的研究结果[9，10，20]不同，其原因可能与供试马铃薯品种、栽培密度、水分管理、土壤肥力及施氮水平等差异有关。因此，适量施氮有利于冬种马铃薯增产增效，但施氮过量会造成资源浪费和肥料利用效率降低。
综上所述，在生理性状方面，马铃薯叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性及根系活力随施氮量增加而增加，可溶性糖含量则随施氮量增加先增加而后降低。在产量方面，施氮量在0～160 kg/hm2，块茎产量随施氮量的增加而显著增加，但继续增施氮肥则不利于持续提高马铃薯块茎产量。因此，本试验条件下，冬种马铃薯施氮量为 160 kg/hm2 较为适宜。
参考文献：
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关键词：马铃薯；施氮量；生理性状；产量
中图分类号： S532.01文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0122-03
收稿日期：2014-12-02
基金项目：广西自然科学基金（编号：2013GXNSFBA019050）。
作者简介：韦冬萍（1982—），女，广西柳城人，硕士，助理研究员，从事植物营养与生理生态方面研究。E-mail：dpwei-82@163.com。
通信作者：韦剑锋，硕士，副研究员，从事作物营养与生理生态方面研究。E-mail：jianfengwei@163.com。在马铃薯生产中，氮肥是主要限制因子之一。若施氮不足，马铃薯正常生长和产量的形成受到抑制；施氮适宜，有助于马铃薯植株生长，使植株枝叶繁茂、叶色浓绿，促进光合作用和养分积累[1]；施氮过量，马铃薯地上部贪青徒长，植株偏高容易倒伏[2-5]。施氮量对马铃薯生育期也有影响，且随着施氮量的增加生育期延迟 [6]。此外，施氮能够有效促进马铃薯干物质积累，提高防御酶活性，增强植株抗病性[7]，但马铃薯的产量并不随着施氮量的增加而持续增加，且当施氮量超过一定范围，其产量不但不增加反而会降低 [8]。马铃薯块茎品质与施氮量也密切相关，其中在低氮用量下块茎粗蛋白含量随施氮量的增加而增加，但施氮量过多时其含量则降低；在高氮用量下块茎可溶性糖含量也会降低[5]。也有研究表明，马铃薯块茎淀粉含量与施氮量呈抛物线变化，可溶性糖和还原糖含量随施氮量的增加而增加[9]。马铃薯生长中后期是块茎形成和膨大的关键期，是决定块茎产量和品质的重要时期，其植株营养生长、生理状况及块茎增长与氮素养分供给密切相关[10]。但是，有关氮肥用量对马铃薯生长中后期生理性状影响的研究报道甚少。为此，笔者设置不同施氮量试验，探讨氮肥施用对冬种马铃薯生长中后期若干生理指标及产量的影响，为我国南方地区冬种马铃薯科学施用氮肥提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
试验于2013年11月至2014年3月在广西大学农业科学研究基地进行。供试土壤为黏质壤土，耕层0～15 cm，土壤pH值为7.08，有机质含量24.6 g/kg，全氮含量1.08 g/kg，全磷含量1.28 g/kg，全钾含量22.26 g/kg，碱解氮 106.2 mg/kg ，速效磷70.7 mg/kg，速效钾166.1 mg/kg。
供试马铃薯品种为费乌瑞它；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
试验设施N量 0（CK）、80（T1）、160（T2）、240 kg/hm2（T3）共4个处理，每处理施磷肥（P2O5）150 kg/hm2及钾肥（K2O）360 kg/hm2，播种时氮肥、磷肥及钾肥作基肥一次性施用。每处理重复3次，每重复为1小区，随机区组排列；小区长8.5 m、宽1.6 m、面积13.6 m2，每小区划分成2畦，畦间距0.5 m。播种规格为10 万穴/hm2，株行距为25 cm×40 cm。
2013年9月犁耙整地待用；2013年11月14日播种。播种前先剔除烂薯和病薯，然后将整个小种薯下种，每穴1个种薯。下种后将基肥穴施于种薯间，然后覆盖约5 cm厚干稻草和厚度为0.002 mm黑色农用地膜。种薯出苗稳定后进行间苗，每穴留1～2棵苗。
2013年12月下旬和2014年2月中旬，个别马铃薯植株出现晚疫病，然后对全田马铃薯喷施50%多菌灵可湿性粉剂和72%霜脲·锰锌可湿性粉剂700倍液3次，2%氨基寡糖素水剂1次，共计喷药4次。
1.3测定项目与方法
2014年，于马铃薯结薯期（1月20日）、块茎膨大期（2月6日）、成熟初期（2月24日）、采收期（3月8日）采集马铃薯植株顶数第4～5张展开叶，用丙酮乙醇混合液法[11]测叶绿素含量，按文献[12]方法测硝酸还原酶活性，用考马斯亮蓝比色法[13]测可溶性蛋白含量，用蒽酮比色法[14]测可溶性糖含量；同期采集马铃薯植株8～10条无损伤根，采用氯化三苯四氮唑法[15]测根系活力。3月12日，采收马铃薯块茎，测小区块茎鲜质量。用Excel 2003和SPSS 18.0进行数据处理和统计分析，用Duncan’s新复极差法进行方差分析和多重比较。
2结果与分析
2.1不同处理对马铃薯叶片叶绿素含量的影响
图1显示，马铃薯叶片叶绿素含量从结薯期至块茎成熟初期平缓下降，此后急剧下降。在各调查期，叶绿素含量均表现为T3>T2>T1>CK，其中CK与T1、T2、T3的差异均达显著水平，T1与T2、T3的差异也均达到显著水平，T2在成熟初期与T3的差异也显著。说明施用氮肥可明显提高马铃薯中后期叶片叶绿素含量，且叶绿素含量随施氮量增加而增加。
2.2不同处理对马铃薯叶片可溶性糖含量的影响
图2显示，马铃薯叶片可溶性糖含量从结薯期至块茎成熟初期急剧下降，之后趋于平稳，但不同处理的可溶性糖含量存在一定差异。在结薯期和块茎膨大期，可溶性糖含量均表现为T2>T1>T3>CK，其中结薯期CK与T2差异达显著水平，块茎膨大期T1、T2与T3、CK差异也达显著水平。在成熟初期和采收期，可溶性糖含量均表现为T2>T3>T1>CK，其中成熟初期T1与T2、CK与T3差异达显著水平，采收期CK与T1、T2、T3差异达显著水平。说明施用氮肥可提高马铃薯生长中后期叶片可溶性糖含量，其中T2的效应最为明显。 2.3不同处理对马铃薯叶片可溶性蛋白含量的影响
图3显示，马铃薯生长中后期叶片可溶性蛋白含量呈持续下降的趋势。在各调查期，可溶性蛋白含量均表现为T3>T2>T1>CK，其中CK与T1、T2、T3的差异均达显著水平；T1除成熟初期外，与T2、T3的差异也均达显著水平；T2在结薯期与T3的差异也显著。说明施用氮肥可明显提高马铃薯生长中后期叶片可溶性蛋白含量，且其含量随施氮量增加而增加。
2.4不同处理对马铃薯叶片硝酸还原酶活性的影响
图4显示，马铃薯叶片硝酸还原酶活性从结薯期至块茎成熟初期持续下降，此后急剧下降。在各调查期，硝酸还原酶活性均表现为T3>T2>T1>CK，其中CK除块茎膨大期与T2的差异不显著外，与T1、T2、T3的差异均达显著水平；T1、T2在结薯期和块茎膨大期与T3的差异也达显著水平；T1在块茎膨大期和块茎成熟初期与T2的差异也达显著水平。说
明施用氮肥可明显提高马铃薯生长中后期叶片硝酸还原酶活性，且施氮量越大硝酸还原酶活性越高。
2.5不同处理对马铃薯根系活力的影响
图5显示，马铃薯根系活力从结薯期至块茎膨大期急剧下降，此后下降平缓，至采收期降至最低。在各调查期，根系活力均表现为T3>T2>T1>CK，其中在结薯期CK、T1与T2、T3的差异达显著水平；在块茎膨大期CK与T2、T3与T2、T1的差异达显著水平；在块茎成熟初期，除T1与T2的差异不显著外，其他处理间的差异达显著水平；在采收期，仅有T3与其他处理的差异达显著水平。说明马铃薯生长中后期根系活力随施氮量的增加而增加。
2.6不同处理对马铃薯产量的影响
图6显示，施用氮肥可显著提高马铃薯块茎产量，其中T3的最高，其次是T2、T1，分别比CK增产48.88%、46.30%、29.26%。方差分析显示，T2、T3块茎产量显著高于T1，但T2与T3的差异不显著。说明施氮量在0～160 kg/hm2，马铃薯块茎产量随施氮量的增加而显著增加，若继续增大施氮量，马铃薯块茎产量则不再持续显著增加。
3讨论与结论
叶绿素是植物光合作用中参与合成碳水化合物的重要色素。叶绿素含量高低与碳水化合物多少密切相关，因此平衡两者关系是马铃薯生产中提高产量的重要基础[5，16]。本试验条件下，马铃薯生长中后期叶片叶绿素含量随施氮量的增加而增加，这与田再民等的研究结果[1]相似，说明增施氮肥能够促进马铃薯叶片叶绿素的合成。但试验也发现，当施氮量超过160 kg/hm2，马铃薯叶片叶绿素含量在多个调查期则不再持续显著增加，这与黄继川等的研究结果[5]相似，说明增施氮肥对马铃薯叶片叶绿素合成产生的作用还与生育期相关，过量施氮将不能持续促进马铃薯叶片叶绿素的合成与积累。作物叶片合成可溶性糖，同时也不断向地下部分运输积累而合成淀粉[17]。本试验中，马铃薯叶片可溶性糖含量随施氮量的增加呈现先增加而后降低的趋势，其中施氮量为160 kg/hm2的最高。说明适宜的施氮量是马铃薯合成和积累较多碳水化合物的基础，协调好光合产物和施氮量的关系是实现马铃薯高产、高效栽培的重要条件[16]。可溶性蛋白是植物体内重要的保护物质，较高的可溶性蛋白含量有助于植物体保持较高的氮代谢水平[18]。本试验中，马铃薯生长中后期叶片可溶性蛋白含量随施氮量的增加而增加，但在多个调查期施氮量为240 kg/hm2的可溶性蛋白含量与施氮量为160 kg/hm2的差异不显著。说明适宜的施氮量有利于马铃薯植株的氮代谢。
硝酸还原酶活性和根系活力是衡量植株生长的主要指标[19]。本试验条件下，硝酸还原酶活性随着施氮量的增加而增加，其中施氮量为240 kg/hm2的最高，但在生长后期，施氮量为240 kg/hm2的硝酸还原酶活性与施氮量为160 kg/hm2的差异不明显，说明增施氮肥对马铃薯硝酸还原酶活性产生的作用还与生育期相关。在马铃薯生长后期，马铃薯植株趋于衰老，生理代谢均降低，氮同化能力也降至最低，适量施氮已满足马铃薯植株生长需要，因而过量施氮对后期硝酸还原酶活性产生的作用不大。在马铃薯生长中后期，根系活力随施氮量的增加而增加，说明增施氮肥有利于延缓马铃薯生长后期根系的衰老。
施氮量明显影响冬马铃薯块茎产量。本试验中，马铃薯块茎产量随着施氮量的增加而增加，其中施氮量为240 kg/hm2的最高，但与施氮量为160 kg/hm2的差异不显著，这与黄继川等和梁宁珠的研究结果[5，7]相似，但与董茜等、修凤英等和周娜娜的研究结果[9，10，20]不同，其原因可能与供试马铃薯品种、栽培密度、水分管理、土壤肥力及施氮水平等差异有关。因此，适量施氮有利于冬种马铃薯增产增效，但施氮过量会造成资源浪费和肥料利用效率降低。
综上所述，在生理性状方面，马铃薯叶片叶绿素含量、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶活性及根系活力随施氮量增加而增加，可溶性糖含量则随施氮量增加先增加而后降低。在产量方面，施氮量在0～160 kg/hm2，块茎产量随施氮量的增加而显著增加，但继续增施氮肥则不利于持续提高马铃薯块茎产量。因此，本试验条件下，冬种马铃薯施氮量为 160 kg/hm2 较为适宜。
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