现如今随着生活水平的提高,人们对食品质量与膳食结构越发重视。而获取营养元素主要来源于食物,氮、钾、钙、铁、锌是木薯在生长发育过程中重要的营养元素也是人体所必须的矿质营养元素,通过施肥的方式来提高作物的产量、养分含量与产品质量以满足人们的需求一直都是被重视的,同时关注和平衡多个元素对产量和品质的影响应该受到更多的重视。因此本试验选取了三种木薯产区推广比较大的食用型木薯为实验材料（华南9号、华南16号、建国1301）,通过氮、钾、钙、铁、锌的五因素两水平的正交实验设计,研究五种营养元素的不同配比,分析木薯农艺性状、养分含量、基因表达及块根品质的差异性,探讨不同水平下氮、钾、钙、铁、锌单一元素对木薯产量和品质的影响并得到一套木薯所需氮钾钙铁锌的最佳配施比例。以盆栽为预实验,为后续的田间试验提供理论依据。主要的研究结果如下:1.针对高产优质指标,得出SC9、SC16、JG1301最佳推荐处理分别为T5、T4、T7。因此本试验表明施用肥料不仅要把握好肥料的浓度更要考虑木薯不同品种的施肥特性与需肥规律,才能达到最佳的效果。2.高氮或低铁处理能够促进SC9、SC16品种的株高。施用高水平氮能提高木薯叶片、茎秆、根系干物质重,但降低块根的干物质重。除氮以外,钾肥对总生物量也有一定影响,高钾处理显著降低木薯全株总生物量,但由于品种的不同,结果有所差异。3.平衡营养施肥可显著提高叶片叶绿素含量,尤其氮肥对叶片叶绿素含量影响较大,三种品系均表现为高水平施氮可以提高叶片的叶绿素含量;对于光合速率来说,高氮高钾组合对盆栽中SC9与SC16品系的叶片光合势有显著影响。4.在养分含量上,高水平施氮可以显著提高木薯块根中的氮含量和块根中微量元素含量,其他营养元素对块根中氮含量影响较小,各营养元素对块根磷含量也无显著影响。高水平施钾、钙均可以显著提高木薯块根中的钾含量;低钙处理显著提高块根钙含量;高钙或高锌处理显著提高块根中锌含量。3个品种中JG1301吸收养分的能力较强。5.在品质方面,五种营养元素合理配施可以显著提高木薯块根中的总糖、可溶性蛋白质、VC、类胡萝卜素含量。高钾处理能提高SC9品系块根的总糖含量;高氮处理能够提高SC9蛋白质含量,低钙处理更能提高SC16蛋白质含量;高氮处理对三个品系的VC含量、类胡萝卜素均有促进作用。三个品系之间总糖含量表现为SC9＞SC16＞JG1301;类胡萝卜素含量表现为JG1301＞SC16＞SC9。6.AMT1、NRT1、AKT1、CBL7、VIT1、NR基因均显示第二次施肥后表达量呈上调,其余表现为下调。且氮钾钙铁锌在高低两个水平下,块根元素含量与元素吸收转运相关基因及相关酶基因的表达密切相关。对不同处理下各基因的表达情况进行分析,结果表明:低氮诱导根系中AMT1的表达,抑制茎中NRT1的表达,而高氮会诱导茎根中NRT1的表达,从而影响块根氮含量。NR相关基因在叶片中的表达受到低氮诱导,高氮抑制;GS相关基因在叶片中的表达主要受到高氮诱导;GDH在根茎叶中的表达均受到高氮诱导。AKT1在叶片、根中的表达量与块根钾含量呈现负相关。高钙处理下,CBL7和CNGC14在根、茎、叶中的表达量与块根钙含量均呈现负相关。高铁处理下,IRT1在茎中的表达量与块根铁含量呈正相关,在根中呈负相关,但在低铁处理下,仅在根中的表达量与块根铁含量呈正相关。高锌处理下ZIP4在叶、茎的表达量与块根锌含量呈现正相关,但在低锌处理下,ZIP4在叶片中与块根锌含量呈正相关,在茎、根中呈负相关。通过分子手段监测相关基因的表达部位,这可为后续的施肥浓度奠定理论基础。7.田间试验结果表明（对照CK）,平衡营养施肥能够显著的提高木薯株高、产量与各器官干物质率。其中,三个品种在表型、产量、干物质率来看,不同施肥处理下表现不一致,对元素高低水平的反应也不相同。木薯植株的分枝高、分枝数等表型不受施肥影响,主要是品种之间存在差异;而株高、产量、干物质重主要受到施肥的影响,5种元素对其各项指标起着不同的作用。