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摘 要：在北京顺义区农科所基地开展田间试验，设置5个氮水平处理，研究不同氮肥用量对甘薯干物质积累及氮磷钾吸收效率的影响。结果表明：施氮量为210 kg/hm2时，甘薯的鲜薯产量达到最大值30.4 t/hm2；甘薯干物质积累量为21423 kg/hm2，氮磷钾累积值也达到最大；当施氮量超过210 kg/hm2时，干物质积累量随着施氮量的增加而不再增加，而呈平台反应；施氮量为210 kg/hm2时，甘薯磷、钾累积值也最大，分别是145.7 kg/hm2和247.4 kg/hm2。因此，本试验条件下甘薯的最佳氮肥用量为210 kg/hm2。
关键词：甘薯；干物质积累；氮磷钾吸收效率
中图分类号：S531 文献标志码：A 论文编号：2013-0642
Nitrogen Applying on Dry Matter Accumulation and N， P and K
Absorption Efficiencies of Sweet Potato
Chen Juan1， Qu Mingshan1， Guo Ning1， Chen Baohua1， Zhang Jing2， Zhang Huaiwen2， Liao Hong1
（1Beijing Soil and Fertilizer Working Station， Beijing 100029， China；
2Shunyi Institute of Agricultural Science in Beijing， Beijing 101300， China）
Abstract： Field experiments were conducted at the station of Shunyi Agriculture Sciences Institute in Beijing. This study is about the effects of 5 levels of nitrogen applying on dry matter accumulation and N， P and K absorption efficiencies of sweet potato. It indicated that yield reached the highest value of 30.4 t/hm2 at N level of 210 kg/hm2， and the corresponding dry matter reached 21423 kg/hm2 and the P and K accumulations reached the highest values of 145.7 kg/hm2 and 247.4 kg/hm2. When the N level exceeded 210 kg/hm2， dry matter did not increase with the increase of N applying which showed a platform relationship. We can conclude that 210 kg/hm2 N was the optimum N level for sweet potato.
Key words： Sweet Potato； Dry Matter Accumulation； N， P and K Absorption Efficiencies
0 引言
甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源，广泛种植于世界上100多个国家，在世界粮食生产中总产列第7位。中国甘薯种植面积和总产均居世界第一[1]，每年种植面积约600万hm2，约占世界甘薯种植面积的65.4%，年生产量约1.2亿t，占世界甘薯总产量的85.9%[2]。甘薯具有产量高、用途广、适应性强、营养价值高的特点[3]，也是重要的饲料和工业原料，是抗旱、抗盐碱土地的重要能源作物[4]。
已有的研究表明，甘薯是一种既耐肥、又抗瘠薄的块根作物，能满足其正常生长的氮素范围较大[5]；但氮肥施用过量，不仅阻碍了甘薯光合产物向地下部分运输，收获指数也降低[6]；甘薯的适宜施氮量与气候、土壤和品种类型有关，如Hill等[7]报道美国威斯康辛州甘薯适宜的氮肥用量为0～46 kg/hm2，姚宝全等[8]通过20余个田间试验得出福建省甘薯的最佳经济氮肥施用量为134 kg/hm2。
北京市甘薯种植主要集中在顺义、大兴、密云、延庆等区县。相对于其他作物，对甘薯的施肥与养分吸收研究很少。为此，笔者进行了甘薯不同氮肥用量试验，比较不同氮肥用量对甘薯产量、干物质积累、氮肥利用率、氮生理效率及磷钾吸收的影响，以期为北京市甘薯生产适宜氮肥用量提供科学依据。
1 材料和方法
1.1 试验地基本情况
试验地选在北京市顺义区大孙各庄镇赵家峪村的顺义区农科所试验基地，供试土壤有机质14.0 g/kg，全氮0.94 g/kg，碱解氮55.0 mg/kg，有效磷43.5 mg/kg，速效钾68.0 mg/kg，pH 8.34。
1.2 试验设计
试验为单因素随机区组设计，设5个氮水平，氮肥用量分别为0、105、210、315和420 kg/hm2，氮肥的40%在定植前施用，60%于薯块膨大初期施入。各处理磷钾肥用量相同，分别为P2O5 120 kg/hm2、K2O 210 kg/hm2。磷肥一次性底施，钾肥40%在定植前施用，60%在薯块膨大初期施入。
试验各处理设置3次重复，随机排列，小区面积为19.8 m2。供试品种为‘遗字138’，薯皮浅红色，红心。2009年5月12日定植，2009年10月15日收获，全生育期为153天。株距为20 cm，行距为90 cm，种植密度为49500株/hm2。 1.3 样品采集
甘薯定植后10天调查成活率，收获前每小区取中间行连续的6株甘薯植株全样，并收获小区地上部分、地下部分和块根产量。取样植株分地上部分和地下部分测定氮磷钾含量。土壤和植株的氮磷钾含量采用常规分析方法测定[9]。氮效率有关参数的计算如式（1）～（3）。
RE=（U-U0）/F…（1）
PE=Y/U…（2）
NHI=块根吸氮量/植株总吸氮量…（3）
氮肥利用率（RE）指氮肥吸收利用率或氮肥回收率，其中U为施肥后作物收获时的吸氮量，U0是没有施肥时作物的吸氮量，F为氮肥的投入量。氮的生理利用效率（PE）指作物每吸收单位氮所获得的生物产量，Y为生物量。NHI代表氮素收获指数[10]。
2 结果与分析
2.1 施肥量对甘薯产量的影响
不同施肥处理对甘薯鲜薯产量的影响见表1。甘薯鲜薯产量随施氮量增加呈现先增产继而产量下降的趋势。与不施用氮肥相比，施用氮肥105、210 kg/hm2提高了鲜薯产量，继续增加氮肥用量，产量呈下降趋势。不同氮肥用量下，N210处理产量最高；N210与N315、N420处理差异显著，N315与N420处理差异显著。
2.2 施氮量对甘薯干物质积累和生长性状的影响
2.2.1 干物质积累 如表2所示，甘薯干物质积累随施氮量的增加呈现先增产继而产量下降的趋势。N210处理干物质积累量最大，为21.4 t/hm2，施氮量大于 210 kg/hm2，干物质积累量随着施氮量增加而降低；蔓薯比随着施氮量的增加而增加，N420最大，说明施氮过多不利于提高块薯产量。
2.2.2 施氮量对甘薯氮素效率的影响 施氮量在0～ 210 kg/hm2范围内，甘薯的吸氮量随着施氮量的增加先增加再下降，施氮量为210 kg/hm2时甘薯吸氮量达到最大值，比不施氮增加42%；施氮量超过210 kg/hm2时，甘薯氮素累积值显著下降，施氮量315和420 kg/hm2时，分别降低28%和27%（表3）。N210氮肥利用率最大，达到56%。氮收获指数各处理无明显差异，氮生理效率N0处理最大，为64 kg/kg。
2.2.3 施氮量对甘薯磷、钾吸收的影响 施氮量为 210 kg/hm2时，甘薯磷、钾累积值最大，分别是146 kg/hm2和247 kg/hm2，氮肥用量对磷、钾养分的吸收利用产生了明显的影响（表4）。
3 结论
（1）该试验条件下，N0、N105、N210、N315、N420 5个处理中N210产量最大，施肥量超过210 kg/hm2时，产量随之下降，与氮肥施用过量时，块根生长受到制约有关。
（2）甘薯干物质积累随施氮量的增加呈现先增后降的趋势。N210处理干物质积累量最大，为21.4 t/hm2。
（3）不同氮肥用量处理中，氮肥用量为210 kg/hm2时，氮肥利用率和农学效率最大。
（4）N0、N105、N210、N315、N420 5个处理中N210处理磷、钾累积值最大，分别是146 kg/hm2和247 kg/hm2。
（5）北京顺义地区土壤条件下种植甘薯的适宜施氮量为210 kg/hm2。
4 讨论
4.1 氮素营养对甘薯生长和产量的影响
甘薯高产的关键是地上茎叶与地下块根的协调生长[11]。甘薯生长过程中有2个关键生长期，前期主要是茎叶生长，茎叶封垄后则逐渐转为块根生长。甘薯地上部分与地下部分生长相互促进、相互制约，地上部分生长直接影响甘薯光合作用和产量的形成，但同时甘薯产量会因地上部分生长过旺消耗过多的营养物质而受到影响。
氮肥对甘薯的茎叶与块根生长有显著影响。氮肥施用过量时，块根生长受到制约，产量也随之下降[4-5]。许多以籽粒为收获物的作物如油菜等都会出现因为施用过量氮肥而降低产量的情况，在棉花、马铃薯等在不同生长时期差异明显的作物上表现的尤为显著[12-13]。本研究验证以上结果并得到北京京郊甘薯合理用量，结果表明，本研究条件下氮施用量为210 kg/hm2最适宜甘薯生长，超过210 kg/hm2，甘薯的地上和地下部分干物质产量下降，蔓薯比增加，产量降低。
4.2 甘薯的氮素效率
作物产量与吸氮量、氮收获指数和氮的生理利用效率3个重要因素息息相关。对大部分作物而言，养分的吸收、利用和分配指标之间很难达到一致。吸收效率高的利用效率不一定高，吸收效率与利用效率都较高的不一定收获指数高，而且这些指标之间的差异与土壤养分状况（施肥水平）有关[14]。在一定施氮量范围内，由于生物量和植株含氮量的增加，作物的吸氮量随施氮量增加而增加，氮的生理利用效率和氮收获指数随施氮量增加而下降[15-16]。本研究表明，施氮量为210 kg/hm2时，干物质产量最高，比不施氮肥处理增加了20%，施氮量420 kg/hm2的处理比210 kg/hm2降低了26%。在0～210 kg/hm2范围内吸氮量与施氮量呈极显著正相关。由于施氮量超过210 kg/hm2后氮素主要积累在甘薯的非收获部位（地上部分）。但是本研究条件下，各处理收获指数无明显差异，该研究不支持氮收获指数随施氮量增加而下降这一结论。
参考文献
[1] 宁运旺，张永春，朱绿丹，等.甘薯的氮磷钾养分吸收及分配特性[J].江苏农业学报，2011，27（1）：71-74.
[2] FAO. Statistical databases. Food and Agriculture Organization of the United Nation[M].Production Yearbook，2000：54.
[3] 刘庆昌.甘薯在我国粮食和能源安全中的重要作用[J].科技导报，2004（9）：21-22. [4] Ziska L H， Runion G B， Tomecek M， et al. An evaluation of cassava， sweet potato and field corn as potential carbohydrate sources for bioethanol production in Alabama and Mary land[J]. Biomass and Bioenergy，2009，33（11）：1503-1508.
[5] Ankumah R O， Khan V， Mwamba K， et al. The influence of source and timing of nitrogen fertilizers on yield and nitrogen use efficiency of four sweet potato cultivars[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2003，100（2/3）：201-207.
[6] Hartemink A E， Johnston M， O’Sullivan J N， et al. Nitrogen use efficiency of taro and sweet potato in the humid lowlands of Papua New Guinea[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2000，79（2/3）：271-280.
[7] Hill W A， Hortense D， Hahn S K， et al. Sweet potato root and biomass production with and without nitrogen fertilization[J].Agron J，1990，82（6）：1120-1122.
[8] 姚宝全，徐志平，章明清，等.福建主要粮油作物测土配方施肥指标体系研究.Ⅲ.区域施肥模型及其推荐施肥[J].福建农业学报，2009，24（2）：137-142.
[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业科技出版社，2000：25-110.
[10] 吕丽华，陶洪斌，王璞，等.施氮量对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14（4）：630-637.
[11] 江苏省农业科学院，山东省农业科学院.中国甘薯栽培学[M].上海：上海科学技术出版社，1984：42-53.
[12] 杨志彬，陈兵林，周治国.施氮量对花铃期棉花果枝生物量累积时空变异特征的影响[J].应用生态学报，2008，19（10）：2215-2220.
[13] 周娜娜.不同氮水平对马铃薯产量构成和土壤NO3-N含量的影响[J].中国马铃薯，2010，24（2）：91-92.
[14] 夏冰，刘清波，邓念丹.不同基因型水稻氮素的吸收和利用效率研究综述[J].作物研究，2008，22（4）：288-292.
[15] 董召娣，左青松，冷锁虎，等.施N水平对油菜杂交种及其亲本氮素利用效率的影响[J].中国油料作物学报，2008，30（3）：366-369.
[16] 程建峰，蒋海燕，刘宜柏，等.氮高效水稻基因型鉴定与筛选方法的研究[J].中国水稻科学，2010，24（2）：175-182.
关键词：甘薯；干物质积累；氮磷钾吸收效率
中图分类号：S531 文献标志码：A 论文编号：2013-0642
Nitrogen Applying on Dry Matter Accumulation and N， P and K
Absorption Efficiencies of Sweet Potato
Chen Juan1， Qu Mingshan1， Guo Ning1， Chen Baohua1， Zhang Jing2， Zhang Huaiwen2， Liao Hong1
（1Beijing Soil and Fertilizer Working Station， Beijing 100029， China；
2Shunyi Institute of Agricultural Science in Beijing， Beijing 101300， China）
Abstract： Field experiments were conducted at the station of Shunyi Agriculture Sciences Institute in Beijing. This study is about the effects of 5 levels of nitrogen applying on dry matter accumulation and N， P and K absorption efficiencies of sweet potato. It indicated that yield reached the highest value of 30.4 t/hm2 at N level of 210 kg/hm2， and the corresponding dry matter reached 21423 kg/hm2 and the P and K accumulations reached the highest values of 145.7 kg/hm2 and 247.4 kg/hm2. When the N level exceeded 210 kg/hm2， dry matter did not increase with the increase of N applying which showed a platform relationship. We can conclude that 210 kg/hm2 N was the optimum N level for sweet potato.
Key words： Sweet Potato； Dry Matter Accumulation； N， P and K Absorption Efficiencies
0 引言
甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源，广泛种植于世界上100多个国家，在世界粮食生产中总产列第7位。中国甘薯种植面积和总产均居世界第一[1]，每年种植面积约600万hm2，约占世界甘薯种植面积的65.4%，年生产量约1.2亿t，占世界甘薯总产量的85.9%[2]。甘薯具有产量高、用途广、适应性强、营养价值高的特点[3]，也是重要的饲料和工业原料，是抗旱、抗盐碱土地的重要能源作物[4]。
已有的研究表明，甘薯是一种既耐肥、又抗瘠薄的块根作物，能满足其正常生长的氮素范围较大[5]；但氮肥施用过量，不仅阻碍了甘薯光合产物向地下部分运输，收获指数也降低[6]；甘薯的适宜施氮量与气候、土壤和品种类型有关，如Hill等[7]报道美国威斯康辛州甘薯适宜的氮肥用量为0～46 kg/hm2，姚宝全等[8]通过20余个田间试验得出福建省甘薯的最佳经济氮肥施用量为134 kg/hm2。
北京市甘薯种植主要集中在顺义、大兴、密云、延庆等区县。相对于其他作物，对甘薯的施肥与养分吸收研究很少。为此，笔者进行了甘薯不同氮肥用量试验，比较不同氮肥用量对甘薯产量、干物质积累、氮肥利用率、氮生理效率及磷钾吸收的影响，以期为北京市甘薯生产适宜氮肥用量提供科学依据。
1 材料和方法
1.1 试验地基本情况
试验地选在北京市顺义区大孙各庄镇赵家峪村的顺义区农科所试验基地，供试土壤有机质14.0 g/kg，全氮0.94 g/kg，碱解氮55.0 mg/kg，有效磷43.5 mg/kg，速效钾68.0 mg/kg，pH 8.34。
1.2 试验设计
试验为单因素随机区组设计，设5个氮水平，氮肥用量分别为0、105、210、315和420 kg/hm2，氮肥的40%在定植前施用，60%于薯块膨大初期施入。各处理磷钾肥用量相同，分别为P2O5 120 kg/hm2、K2O 210 kg/hm2。磷肥一次性底施，钾肥40%在定植前施用，60%在薯块膨大初期施入。
试验各处理设置3次重复，随机排列，小区面积为19.8 m2。供试品种为‘遗字138’，薯皮浅红色，红心。2009年5月12日定植，2009年10月15日收获，全生育期为153天。株距为20 cm，行距为90 cm，种植密度为49500株/hm2。 1.3 样品采集
甘薯定植后10天调查成活率，收获前每小区取中间行连续的6株甘薯植株全样，并收获小区地上部分、地下部分和块根产量。取样植株分地上部分和地下部分测定氮磷钾含量。土壤和植株的氮磷钾含量采用常规分析方法测定[9]。氮效率有关参数的计算如式（1）～（3）。
RE=（U-U0）/F…（1）
PE=Y/U…（2）
NHI=块根吸氮量/植株总吸氮量…（3）
氮肥利用率（RE）指氮肥吸收利用率或氮肥回收率，其中U为施肥后作物收获时的吸氮量，U0是没有施肥时作物的吸氮量，F为氮肥的投入量。氮的生理利用效率（PE）指作物每吸收单位氮所获得的生物产量，Y为生物量。NHI代表氮素收获指数[10]。
2 结果与分析
2.1 施肥量对甘薯产量的影响
不同施肥处理对甘薯鲜薯产量的影响见表1。甘薯鲜薯产量随施氮量增加呈现先增产继而产量下降的趋势。与不施用氮肥相比，施用氮肥105、210 kg/hm2提高了鲜薯产量，继续增加氮肥用量，产量呈下降趋势。不同氮肥用量下，N210处理产量最高；N210与N315、N420处理差异显著，N315与N420处理差异显著。
2.2 施氮量对甘薯干物质积累和生长性状的影响
2.2.1 干物质积累 如表2所示，甘薯干物质积累随施氮量的增加呈现先增产继而产量下降的趋势。N210处理干物质积累量最大，为21.4 t/hm2，施氮量大于 210 kg/hm2，干物质积累量随着施氮量增加而降低；蔓薯比随着施氮量的增加而增加，N420最大，说明施氮过多不利于提高块薯产量。
2.2.2 施氮量对甘薯氮素效率的影响 施氮量在0～ 210 kg/hm2范围内，甘薯的吸氮量随着施氮量的增加先增加再下降，施氮量为210 kg/hm2时甘薯吸氮量达到最大值，比不施氮增加42%；施氮量超过210 kg/hm2时，甘薯氮素累积值显著下降，施氮量315和420 kg/hm2时，分别降低28%和27%（表3）。N210氮肥利用率最大，达到56%。氮收获指数各处理无明显差异，氮生理效率N0处理最大，为64 kg/kg。
2.2.3 施氮量对甘薯磷、钾吸收的影响 施氮量为 210 kg/hm2时，甘薯磷、钾累积值最大，分别是146 kg/hm2和247 kg/hm2，氮肥用量对磷、钾养分的吸收利用产生了明显的影响（表4）。
3 结论
（1）该试验条件下，N0、N105、N210、N315、N420 5个处理中N210产量最大，施肥量超过210 kg/hm2时，产量随之下降，与氮肥施用过量时，块根生长受到制约有关。
（2）甘薯干物质积累随施氮量的增加呈现先增后降的趋势。N210处理干物质积累量最大，为21.4 t/hm2。
（3）不同氮肥用量处理中，氮肥用量为210 kg/hm2时，氮肥利用率和农学效率最大。
（4）N0、N105、N210、N315、N420 5个处理中N210处理磷、钾累积值最大，分别是146 kg/hm2和247 kg/hm2。
（5）北京顺义地区土壤条件下种植甘薯的适宜施氮量为210 kg/hm2。
4 讨论
4.1 氮素营养对甘薯生长和产量的影响
甘薯高产的关键是地上茎叶与地下块根的协调生长[11]。甘薯生长过程中有2个关键生长期，前期主要是茎叶生长，茎叶封垄后则逐渐转为块根生长。甘薯地上部分与地下部分生长相互促进、相互制约，地上部分生长直接影响甘薯光合作用和产量的形成，但同时甘薯产量会因地上部分生长过旺消耗过多的营养物质而受到影响。
氮肥对甘薯的茎叶与块根生长有显著影响。氮肥施用过量时，块根生长受到制约，产量也随之下降[4-5]。许多以籽粒为收获物的作物如油菜等都会出现因为施用过量氮肥而降低产量的情况，在棉花、马铃薯等在不同生长时期差异明显的作物上表现的尤为显著[12-13]。本研究验证以上结果并得到北京京郊甘薯合理用量，结果表明，本研究条件下氮施用量为210 kg/hm2最适宜甘薯生长，超过210 kg/hm2，甘薯的地上和地下部分干物质产量下降，蔓薯比增加，产量降低。
4.2 甘薯的氮素效率
作物产量与吸氮量、氮收获指数和氮的生理利用效率3个重要因素息息相关。对大部分作物而言，养分的吸收、利用和分配指标之间很难达到一致。吸收效率高的利用效率不一定高，吸收效率与利用效率都较高的不一定收获指数高，而且这些指标之间的差异与土壤养分状况（施肥水平）有关[14]。在一定施氮量范围内，由于生物量和植株含氮量的增加，作物的吸氮量随施氮量增加而增加，氮的生理利用效率和氮收获指数随施氮量增加而下降[15-16]。本研究表明，施氮量为210 kg/hm2时，干物质产量最高，比不施氮肥处理增加了20%，施氮量420 kg/hm2的处理比210 kg/hm2降低了26%。在0～210 kg/hm2范围内吸氮量与施氮量呈极显著正相关。由于施氮量超过210 kg/hm2后氮素主要积累在甘薯的非收获部位（地上部分）。但是本研究条件下，各处理收获指数无明显差异，该研究不支持氮收获指数随施氮量增加而下降这一结论。
参考文献
[1] 宁运旺，张永春，朱绿丹，等.甘薯的氮磷钾养分吸收及分配特性[J].江苏农业学报，2011，27（1）：71-74.
[2] FAO. Statistical databases. Food and Agriculture Organization of the United Nation[M].Production Yearbook，2000：54.
[3] 刘庆昌.甘薯在我国粮食和能源安全中的重要作用[J].科技导报，2004（9）：21-22. [4] Ziska L H， Runion G B， Tomecek M， et al. An evaluation of cassava， sweet potato and field corn as potential carbohydrate sources for bioethanol production in Alabama and Mary land[J]. Biomass and Bioenergy，2009，33（11）：1503-1508.
[5] Ankumah R O， Khan V， Mwamba K， et al. The influence of source and timing of nitrogen fertilizers on yield and nitrogen use efficiency of four sweet potato cultivars[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2003，100（2/3）：201-207.
[6] Hartemink A E， Johnston M， O’Sullivan J N， et al. Nitrogen use efficiency of taro and sweet potato in the humid lowlands of Papua New Guinea[J]. Agriculture， Ecosystems and Environment，2000，79（2/3）：271-280.
[7] Hill W A， Hortense D， Hahn S K， et al. Sweet potato root and biomass production with and without nitrogen fertilization[J].Agron J，1990，82（6）：1120-1122.
[8] 姚宝全，徐志平，章明清，等.福建主要粮油作物测土配方施肥指标体系研究.Ⅲ.区域施肥模型及其推荐施肥[J].福建农业学报，2009，24（2）：137-142.
[9] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业科技出版社，2000：25-110.
[10] 吕丽华，陶洪斌，王璞，等.施氮量对夏玉米碳、氮代谢和氮利用效率的影响[J].植物营养与肥料学报，2008，14（4）：630-637.
[11] 江苏省农业科学院，山东省农业科学院.中国甘薯栽培学[M].上海：上海科学技术出版社，1984：42-53.
[12] 杨志彬，陈兵林，周治国.施氮量对花铃期棉花果枝生物量累积时空变异特征的影响[J].应用生态学报，2008，19（10）：2215-2220.
[13] 周娜娜.不同氮水平对马铃薯产量构成和土壤NO3-N含量的影响[J].中国马铃薯，2010，24（2）：91-92.
[14] 夏冰，刘清波，邓念丹.不同基因型水稻氮素的吸收和利用效率研究综述[J].作物研究，2008，22（4）：288-292.
[15] 董召娣，左青松，冷锁虎，等.施N水平对油菜杂交种及其亲本氮素利用效率的影响[J].中国油料作物学报，2008，30（3）：366-369.
[16] 程建峰，蒋海燕，刘宜柏，等.氮高效水稻基因型鉴定与筛选方法的研究[J].中国水稻科学，2010，24（2）：175-182.