全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(1): 113122 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-11-B-14)资助。
This study was supported by the Special Program of Modern Agro-industry Technology System (CARS-11-B-14).
* 通讯作者(Corresponding author): 史衍玺, E-mail: yanxiyy@126.com, Tel: 0532-88030460
第一作者联系方式: E-mail: wuchunhong.123@163.com, Tel: 18561950118
Received(收稿日期): 2015-03-18; Accepted(接受日期): 2015-09-06; Published online(网络出版日期): 2015-10-08.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20151008.1357.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00113
氮肥施用量对不同紫甘薯品种产量和氮素效率的影响
吴春红 1,2 刘 庆 1 孔凡美 2 李 欢 1 史衍玺 1,*
1 青岛农业大学资源与环境学院, 山东青岛 266109; 2 山东农业大学资源与环境学院, 山东泰安 271018
摘 要: 选取紫甘薯品种浙紫 1号、宁紫 2号和紫菁 2号, 设置 3个施氮处理, 即 0 (N0)、75 (N1)和 150 (N2) kg hm–2
纯氮, 于 2013—2014 年 2 个生长季在青岛农业大学现代农业科技示范园进行大田试验, 研究不同氮肥用量对块根产
量、干物质累积速率、氮素累积量及氮素效率的影响。结果表明, 施用氮肥不同程度地降低了浙紫 1 号和紫菁 2 号
的薯块产量, 其中, 浙紫 1号的N1、N2处理分别较N0处理降低 12.64%和 13.32%, 紫菁 2号分别降低 3.94%和 29.06%;
宁紫 2 号 N1 处理产量略高于 N0 处理, 两年分别较 N0 处理提高 8.5%和 3.4%, 而 N2 处理块根产量显著低于 N0 处
理。茎蔓生物量和氮素累积量随着施氮量的增加而增加, 而收获指数、氮素收获指数和氮素利用效率逐渐降低。第 1
年 N1、N2处理的茎蔓干物质累积量分别较 N0处理提高 2.7%~20.0%和 12.3%~36.4%, 第 2年分别提高 12.6%~51.9%
和 28.7%~85.5%。相关分析表明, 块根产量与氮素效率各指标均呈显著或极显著正相关; 而茎蔓生物量与收获指数、
氮素收获指数及氮肥利用效率均呈极显著负相关(r = –0.615**, –0.704**, –0.663**)。肥沃土壤上施用氮肥会造成浙紫 1
号和紫菁 2号的茎蔓旺长, 光合产物向薯块转运比例降低, 导致源库比例不协调, 块根产量下降。宁紫 2号对氮肥的
需求相对较高, 施用氮肥 75 kg hm–2时鲜薯产量提高, 而施氮量过高时薯块产量降低。因此, 紫甘薯在含氮量较高的
肥沃土壤上种植时, 对氮肥的需求量较低, 茎蔓和薯块的协调生长是提高块根产量和氮素利用效率的保障。
关键词: 紫甘薯, 氮肥用量, 产量, 氮效率
Effects of Nitrogen Application Rates on Root Yield and Nitrogen Utilization in
Different Purple Sweetpotato Varieties
WU Chun-Hong1,2, LIU Qing1, KONG Fan-Mei2, LI Huan1, and SHI Yan-Xi1,*
1 College of Resources and Environment, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China; 2 College of Resources and Environment, Shan-
dong Agricultural University, Tai’an 271018, China
Abstract: A two-year field experiment was conducted in the Modern Agricultural Science and Technology Demonstration Garden
of Qingdao Agricultural University in 2013 and 2014. Three varieties of purple sweetpotato (Zhezi 1, Ningzi 2, and Zijing 2) were
grown with three nitrogen rates (0, 75, and 150 kg ha–1 as N0, N1, N2 treatment, respectively). The storage root yield, dry matter
accumulation rate, nitrogen accumulation amount and N use efficiency of the purple sweetpotato were investigated under the three
N levels. The results showed that the storage root yields of Zhezi 1 and Zijing 2 in N1 and N2 treatments reduced to a varying
degree compared with N0 treatment, with the decrease of 12.64% and 13.32% for Zhezi 1 and 3.94% and 29.06% for Zijing 2,
respectively. Meanwhile, the storage root yield of Ningzi 2 in N1 treatment slightly increased by 8.5% and 3.4% in 2013 and 2014,
respectively, compared with N0 treatment, but significantly decreased in N2 treatment compared with both N0 and N1 treatments.
Compared with N0 treatment, the shoot biomass increased from 2.7% to 20.0% in N1 and from 12.3% to 36.4% in N2, in 2013, as
well as from 12.6% to 51.9% in N1 and from 28.7% to 85.5% in N2, in 2014. However, the harvest index, N harvest index and
nitrogen use efficiency gradually reduced with the increase N application. The correlation analysis showed that the root yield posi-
tively correlated with all the nitrogen efficiency parameters, however the shoot biomass negatively correlated with the harvest
index, nitrogen harvest index and nitrogen utilization efficiency (r = 0.615**, 0.704**, 0.663**). The shoot biomass of Zhezi 1 and
Zijing 2 increased with the increase of N application, showing the decrease of photosynthate from shoots to roots. The nitrogen
114 作 物 学 报 第 42卷


demand of Ningzi 2 was higher than other two varieties, and the moderate nitrogen application could increase the root yield in
fertile soil. In conclusion, the coordinated growth of shoots and roots is important for improving storage root yield and N use effi-
ciency.
Keywords: Purple sweetpotato; Nitrogen application rate; Root yield; Nitrogen utilization
紫甘薯块根含有丰富的膳食纤维、维生素、矿
物质以及人体必需氨基酸, 大米和面粉缺少的赖氨
酸含量也较高 [1], 而且富含具有抗氧化、清除自由
基、延缓衰老等功能的天然色素——花青素[2-3]。近
年来, 随着生活水平的提高和保健意识的增强, 紫
甘薯受到广大消费者的青睐。2010—2011 年调查资
料显示, 紫甘薯的平均市场价格达到 6.22元 kg–1[4]。
紫甘薯的种植方式随着其商品性的增强由粗放型向
精耕细作栽培模式转变, 栽培土壤由贫瘠的丘陵薄
地向肥沃的平原地区过度。为了提高紫甘薯产量和
增加经济效益, 农民不但选择较肥沃的土壤, 而且
化肥施用量也逐年增加, 重施氮肥现象尤为突出[5]。
氮素是甘薯生长发育必需的矿质元素之一, 在干
物质积累和转运方面有重要的作用, 是影响地上部形
态建成和产量的主要因素[6]。近年来, 氮肥对甘薯生长
发育的研究较多, 但得出的结论各异。有研究表明, 增
施氮肥可提高平均单薯重和产量[7], 但也有研究认为
施用氮肥对甘薯无增产效果, 甚至造成薯块减产[8-9]。
也有研究证实, 甘薯产量受土壤[10]和品种[11-12]等多因
素的影响。盲目地施用氮肥是否会提高紫甘薯产量,
氮素是否会被高效利用是个有待探讨的问题。本研究
采用大田试验方法, 探讨肥沃的平原地区施用氮肥对
紫甘薯产量和氮肥效率的影响, 以期为紫甘薯的氮肥
合理施用提供理论依据, 以达到高产高效目的。
1 材料与方法
1.1 试验设计
采用浙紫1号、宁紫2号、紫菁2号脱毒苗于
2013—2014年在青岛农业大学现代农业科技示范园同
一试验田进行试验, 地点为胶州市胶莱镇, 土壤类型
为沙姜黑土。2013年耕层(0~20 cm)土壤含碱解氮40.8
mg kg–1, 速效磷15.3 mg kg–1, 速效钾49.2 mg kg–1。
2014年试验田耕层(0~20 cm)土壤碱解氮49.3 mg kg–1,
速效磷18.6 mg kg–1, 速效钾52.4 mg kg–1。
采用随机区组试验设计, 共 4 个区组。试验小
区面积为 24 m2(垄长 6.0 m×5垄, 垄宽 0.8 m), 栽插
密度为 5万株 hm–2。氮肥用量分别为 0、75、150 kg
hm–2纯氮(依次用 N0、N1、N2 表示)。氮肥品种为
尿素。同时施用 75 kg hm–2 P2O5、90 kg hm–2 K2O作
为底肥, (分别选取过磷酸钙和硫酸钾)。磷肥在划好
小区后均匀撒施, 为保证肥料施用的均匀性, 氮肥
和钾肥在插秧 7 d后以滴灌方式随水施入。2013年
5月 17日移栽, 10月 15日收获, 2014年 5月 19日
移栽, 10月 23日收获, 正常田间管理。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 样品的采集 移栽后 50、75、100、125
和 150 d分别于采样区取 15株, 分为地上部分和地
下部分称重后切碎置牛皮袋内, 以鼓风干燥箱 105
℃杀青 30 min, 再以 80℃烘至恒重, 称取干重并计
算干物质累积速率, 以多功能粉碎机磨细, 过筛后
置塑封袋备用。
1.2.2 收获期茎蔓生物量和产量测定 收获时按
小区茎蔓称重, 对块根按单株考种, 并记录产量。
1.2.3 养分含量测定 称取一定量的已粉碎的样
品, 经 H2SO4-H2O2消解后, 用凯氏定氮法测定各部
分氮含量。根据各部分干物质累积量和氮素含量计
算氮素累积量。
1.2.4 氮素效率相关参数计算[13-15]
收获指数=鲜薯产量/植株总生物量
氮素收获指数=块根氮素累积量/植株氮素总累
积量
氮素吸收效率(kg kg–1)=植株氮素总累积量/供
N量(氮肥施入量+当季土壤氮供应量)
氮素利用效率(kg kg–1)=产量(薯块干重)/植株氮
素总累积量
氮肥偏生产力(kg kg–1)=施氮区产量/施氮量
氮肥农学效率(kg kg–1)=(施氮区产量–非施氮区
产量)/施氮量
氮肥贡献率(%)=(施氮区产量–非施氮区产量)/
施氮区产量×100
1.3 统计方法
运用 SPSS 19.0 软件对数据进行方差分析; 用
DPS6.55 LSD 法检验显著性 ; 用 Microsoft Excel
2003制作表格。
2 结果与分析
2.1 薯块产量和茎蔓干物质累积量
由表 1 可知 , 与 N0 处理相比 , 施氮处理(N1、
第 1期 吴春红等: 氮肥施用量对不同紫甘薯品种产量和氮素效率的影响 115


N2)不同程度地降低了浙紫 1 号的鲜薯产量 , 第 1
年 N1、N2处理分别较N0处理降低 23.60% (P<0.05)
和 12.55%; 第 2 年 N2 处理的鲜薯产量分别较 N0
和 N1 处理降低了 14.4%和 17.2%, 差异均达显著
水平。与 N0 处理相比 , 适量施用氮肥(N1)可提高
宁紫 2号的鲜薯产量 , 两个生长季的 N1处理分别
较 N0 处理提高 8.5%和 3.4%, 过量的施用氮肥(N2)
导致宁紫 2 号产量降低。与 N0 处理相比 , 施氮处
理显著降低了紫菁 2 号的块根产量 , 第 1 年 N1、
N2 处理分别较 N0 处理降低 18.7%、32.2%; 第 2
年 N2处理较 N0处理降低 25.52%, 差异均达显著
水平。
2个生长季内施氮处理(N1、N2)均不同程度地提
高了茎蔓干物质累积量。与 N0 处理相比, 第 1 年
N1 和 N2 处理的茎蔓干物质累积量分别增高 2.7%~
20.0%和 12.3%~36.4%, N2处理与 N0处理间的差异
达到显著水平。第 2 年 N1、N2 处理的茎蔓干物质
累积量分别较 N0提高 12.6%~51.9%和 28.7%~85.5%,
且差异均达到显著水平。
方差分析表明, 2个生长季中, 氮肥对鲜薯产量
和茎蔓干物质累积量的影响及 2 个指标的品种间差
异均达到极显著水平, 且第 2年的影响程度高于第 1
年。氮肥对鲜薯产量的影响程度显著低于品种间差
异, 但氮肥对生物量的调控高于品种间差异。品种
与氮肥的交互作用仅对第 1 年鲜薯产量的影响达极
显著水平。

表 1 氮肥用量对紫甘薯鲜薯产量和茎蔓干物质累积量的影响
Table 1 Effects of nitrogen application rates on storage root yield and shoot dry matter accumulation in purple sweetpotato
2013 2014 品种
Variety N0 N1 N2 N0 N1 N2
鲜薯产量 Root yield (t hm–2)
浙紫 1号 Zhezi 1 26.3±0.7 a 20.1±1.2 b 23.0±1.9 ab 18.0±1.5 ab 18.6±1.9 a 15.4±1.1 b
宁紫 2号 Ningzi 2 30.5±0.4 ab 33.1±2.1 a 28.9±2.8 b 32.7±1.2 a 33.1±1.6 a 29.7±1.3 b
紫菁 2号 Zijing 2 21.4±1.0 a 17.4±1.8 b 14.5±2.2 c 19.2±1.2 a 21.6±0.9 a 14.3±1.9 b
茎蔓干物质量 Shoot dry matter (t hm–2)
浙紫 1号 Zhezi 1 7.5±0.7 b 7.7±0.6 b 9.3±0.5 a 5.4±0.8 b 8.2±0.6 a 8.8±0.5 a
宁紫 2号 Ningzi 2 6.5±0.5 a 6.9±1.0 a 7.3±0.5 a 8.7±1.5 b 9.8±0.8 ab 11.2±0.7 a
紫菁 2号 Zijing 2 5.5±1.0 b 6.6±0.6 ab 7.5±0.7 a 6.2±1.0 c 8.8±0.6 b 11.5±0.5 a

F值 F-value
产量 Yield 干物质量 Dry matter 产量 Yield 干物质量 Dry matter
品种 Variety 127.70** 12.93** 284.97** 19.78**
氮 Nitrogen 11.81** 10.49** 25.09** 44.76**
品种氮 Variety× Nitrogen 7.05** 0.90 1.97 2.81
同一品种不同处理数字后的字母不同表示数据在 0.05水平上差异显著。*, **分别表示在 0.05和 0.01水平上差异显著。品种和氮
肥互作。N0、N1和 N2分别表示 0、75和 150 kg hm–2纯氮处理。
Values followed by different letters are significantly different at P < 0.05. * and ** : significantly different at P < 0.05 and P < 0.01 re-
spectively. N0, N1, and N2 represent 0, 75, and 150 kg hm–2 nitrogen treatment, respectively.

2.2 紫甘薯干物质累积速率
表 2表明, 与 N0处理相比, 栽插后 0~100 d间紫
甘薯N1、N2处理的茎蔓干物质累积速率明显提高, 各
生长阶段分别平均提高 28.48%、28.92%和 55.38%。
浙紫 1号在栽插 0~75 d间茎蔓的干物质累积速率明显
高于其他 2个品种, 50~75 d间浙紫 1号茎蔓的干物质
累积速率达到整个生育期的最高值, 为 138.18~218.37
kg hm–2 d–1。随生长时期的推移, 宁紫 2号的茎蔓的干
物质累积速率逐渐提高, 75~100 d 间达到最高值, 为
100.67~269.37 kg hm–2 d–1。紫菁 2号在 0~50 d间茎蔓
的干物质累积速率最低, 75~100 d 间其茎蔓干物质累
积速率达到最高值, 为 253.76~394.95 kg hm–2 d–1, 明
显高于其他 2个品种的最高累积速率。
随生育进程, 浙紫 1 号、宁紫 2 号和紫菁 2 号
的薯块干物质累积速率逐渐提高, 75~100 d 间累积
速率达到最高值, 分别为 160.62、266.36和 224.42 kg
hm–2 d–1。整个生育时期内, 宁紫 2号的累积速率最
高, 并且宁紫 2号薯块发育较早, 0~50 d其块根的干
物质累积速率平均较浙紫 1号和紫菁 2号高 34.36%
和 72.51%。
116 作 物 学 报 第 42卷


表 2 氮肥用量对紫甘薯干物质累积速率的影响
Table 2 Effects of N application rates on dry matter accumulation amount in purple sweetpotato (kg hm–2 d–1)
茎蔓干物质累积速率
Shoot dry matter accumulation amount
块根干物质累积速率
Root dry matter accumulation amount 处理
Treatment
0–50 d 50–75 d 75–100 d 100–125 d 125–150 d 0–50 d 50–75 d 75–10 d 100–125 d 125–150 d
浙紫 1号 Zhezi 1
N0 35.93 138.18 168.31 –8.04 –70.57 8.70 63.59 108.75 76.34 107.98
N1 46.83 196.82 99.31 –63.30 –18.24 7.16 71.24 108.95 110.03 –42.40
N2 49.20 218.37 127.75 18.34 –91.71 9.69 32.35 160.62 41.37 42.29
宁紫 2号 Ningzi 2
N0 37.93 99.76 100.67 –27.41 –8.34 7.96 80.49 216.00 18.79 20.09
N1 39.31 118.09 269.37 –145.91 –45.79 13.16 93.84 178.33 39.11 60.27
N2 44.44 117.96 261.23 –181.13 25.23 13.21 70.90 266.36 7.69 –8.03
紫菁 2号 Zijing 2
N0 20.04 110.97 253.76 –174.43 –11.62 6.39 24.61 206.82 40.76 31.45
N1 28.86 145.41 290.94 –227.70 –5.36 7.68 18.56 179.55 149.40 –102.94
N2 27.81 116.96 394.95 –245.25 –21.77 5.83 12.25 224.42 93.17 –109.73
N0、N1和 N2分别表示 0、75和 150 kg hm–2纯氮处理。
N0, N1, and N2 represent 0, 75, and 150 kg hm–2 nitrogen treatment, respectively.

2.3 紫甘薯氮素累积量
由表 3可知, 与 N0处理相比, 施用氮肥可不同
程度地提高茎蔓氮素累积量, 第 1年各品种的 N2处
理分别较N0处理提高 22.71%、19.62%和 37.80%, 差
异均达显著水平。第 2 年浙紫 1 号和紫菁 2 号茎蔓
的氮素累积量表现为 N2>N1>N0, 宁紫 2号 N1、N2
处理的茎蔓氮素累积量分别较 N0 处理高 70.62%和
53.93%, 但 N1 和 N2 处理间差异不显著。2 年数据
相比, 第 2年 N2处理茎蔓的氮素累积量明显高于第
1年。
氮肥对浙紫 1 号块根中氮素累积量的影响存在
年份间差异, 第 1 年表现为 N0=N2>N1; 而第 2 年
N1、N2处理分别较 N0处理高 19.94%和 18.98%, 差
异均达到显著水平。与 N0 处理相比, N1、N2 处理
显著提高了宁紫 2 号块根的氮素累积量, 施氮量过
高则导致块根氮素累积量降低, N2处理显著低于N1
处理 , 两个生长季 N1 处理分别较 N0 处理提高
103.31%和 98.24%。与 N0处理相比, N2处理显著降
低了紫菁 2 号块根的氮素累积量, 第 1 年和第 2 年
分别较 N0处理降低 24.01%和 18.17%。
方差分析表明, 2年试验中, 品种间差异与氮肥
对氮素累积量的影响均达极显著水平, 且第 2 年品
种间差异及氮肥对各指标的调控均高于第 1 年。第
1 年氮肥对各指标的影响程度低于品种间差异, 而
第 2 年相反。第 1 年品种和氮肥的交互作用极显著
地影响块根氮素累积量; 第 2 年交互作用对两指标
的影响均达到极显著水平, 但对块根氮素累积量的
影响高于茎蔓。
2.4 紫甘薯氮素吸收利用效率
由表 4 可知, 与 N0 处理相比, 施氮处理(N1、
N2)不同程度地降低了紫甘薯的收获指数 , 并且随
着施氮量的增加, 紫甘薯的收获指数呈降低趋势。
浙紫 1号和紫菁 2号的 N1、N2处理均显著低于 N0
处理, 且 N1和 N0间差异不显著。两年试验数据相
比, 第 1年各品种的收获指数高于第 2年, 尤其以施
氮处理差异较大。浙紫 1 号和紫菁 2 号的氮素收获
指数与收获指数的规律表现一致; 而宁紫 2号 N1处
理的氮素收获指数显著高于 N0 和 N2, 后两者差异
不显著。多重比较可知, 施氮处理(N1、N2)下宁紫 2
号的收获指数和氮素收获指数均不同程度地高于其
他 2个品种。
与 N0处理相比, 施氮处理(N1、N2)下紫甘薯
的氮素吸收效率和氮素利用效率均不同程度地降
低, 其中氮素利用效率的降低程度均达显著水平。2
个生育期内, 浙紫1号 N1和 N2处理的氮素吸收效
率均显著低于 N0, 且 N1和 N2间差异不显著; 第1
年宁紫 2号和紫菁 2号的氮素吸收效率均表现为
N0>N1>N2。2年试验中, 各品种氮素利用效率均表
现为 N0>N1>N2。宁紫2号的氮素利用效率高于其
他2个品种。
方差分析表明, 两年试验中, 品种和氮肥对氮
肥效率各指标的影响均达到显著或极显著水平, 且
第 1期 吴春红等: 氮肥施用量对不同紫甘薯品种产量和氮素效率的影响 117


表 3 氮肥用量对紫甘薯氮素累积量的影响
Table 3 Effects of N application rates on N accumulation amount in purple sweetpotato (kg hm–2)
2013 2014 品种
Variety N0 N1 N2 N0 N1 N2
藤蔓氮素累积量 N accumulation in shoots
浙紫 1号 Zhezi 1 161.6±15.9 b 162.3±13.4 b 198.3±11.7 a 104.6±16.0 c 157.6±12.6 b 211.7±12.3 a
宁紫 2号 Ningzi 2 138.1±9.9 b 150.8±21.2 ab 165.2±12.1 a 147.4±25.8 b 251.5±20.0 a 226.9±14.4 a
紫菁 2号 Zijing 2 112.7±21.2 b 133.5±13.1 ab 155.3±14.9 a 79.0±12.4 c 135.7±8.6 b 267.1±12.2 a
块根氮素累积量 N accumulation in root
浙紫 1号 Zhezi 1 87.3±2.2 a 68.5±4.1 b 91.8±7.6 a 62.7±5.3 b 75.2±7.8 a 74.6±5.2 a
宁紫 2号 Ningzi 2 57.4±0.7 c 116.7±7.5 a 82.0±7.9 b 62.4±2.3 c 123.7±5.9 a 87.8±3.8 b
紫菁 2号 Zijing 2 83.3±4.0 a 75.0±7.9 a 63.3±9.6 b 65.5±4.2 b 81.8±3.3 a 53.6±7.2 c

F值 F-value
茎蔓氮素累积量 Shoot 块根氮素累积量 Root 茎蔓氮素累积量 Shoot 块根氮素累积量 Root
品种 Variety 15.65** 7.78** 29.70** 55.60**
氮 Nitrogen 12.59** 6.39** 143.45** 76.82**
Variety× Nitrogen 0.61 38.53** 20.45** 25.83**

表 4 氮肥用量对紫甘薯氮素效率的影响
Table 4 Effects of N application rates on nitrogen efficiency in purple sweetpotato
2013 2014 品种
Variety N0 N1 N2 N0 N1 N2
收获指数 Harvest index
浙紫 1号 Zhezi 1 0.69±0.05 a 0.44±0.04 b 0.49±0.02 b 0.74±0.05 a 0.41±0.01 b 0.31±0.00 c
宁紫 2号 Ningzi 2 0.89±0.05 a 0.88±0.07 ab 0.74±0.05 b 0.73±0.09 a 0.68±0.02 a 0.46±0.01 b
紫菁 2号 Zijing 2 0.85±0.19 a 0.57±0.07 b 0.38±0.02 c 0.66±0.12 a 0.41±0.01 b 0.19±0.03 c
氮收获指数 N harvest index
浙紫 1号 Zhezi1 0.35±0.02 a 0.30±0.02 b 0.32±0.01 ab 0.38±0.02 a 0.32±0.01 b 0.26±0.00 c
宁紫 2号 Ningzi 2 0.29±0.01 b 0.44±0.02 a 0.33±0.02 b 0.30±0.03 ab 0.33±0.01 a 0.28±0.00 b
紫菁 2号 Zijing 2 0.43±0.06 a 0.36±0.03 b 0.29±0.01 c 0.46±0.06 a 0.38±0.01 b 0.17±0.03 c
氮素吸收效率 N absorption efficiency (kg kg–1)
浙紫 1号 Zhezi 1 2.71±0.20 a 1.38±0.09 b 1.20±0.08 b 1.51±0.19 a 1.25±0.11 b 1.10±0.07 b
宁紫 2号 Ningzi 2 2.13±0.12 a 1.60±0.16 b 1.02±0.08 c 1.89±0.25 a 2.02±0.14 a 1.21±0.07 b
紫菁 2号 Zijing 2 2.14±0.20 a 1.25±0.10 b 0.90±0.10 c 1.30±0.07 a 1.17±0.06 a 1.23±0.02 a
氮素利用效率 N use efficiency (kg kg–1)
浙紫 1号 Zhezi 1 37.7±1.8 a 28.4±1.6 b 25.5±0.8 b 40.3±1.8 a 30.9±0.6 b 21.0±0.2 c
宁紫 2号 Ningzi 2 45.0±1.9 a 37.3±2.0 b 36.7±1.8 b 45.9±4.3 a 28.1±0.6 b 30.9±0.5 b
紫菁 2号 Zijing 2 40.7±5.3 a 31.2±2.4 b 26.4±1.2 c 43.2±5.2 a 32.6±0.5 b 15.3±2.3 c

F值 F-value
HI NHI NAE NUE HI NHI NAE NUE
品种 Variety 33.11** 5.83* 14.33** 34.63** 43.08** 3.74* 35.85** 9.61**
氮 Nitrogen 25.11** 11.57** 222.27** 55.46** 86.91** 90.32** 22.39** 158.99**
Variety× Nitrogen 5.08** 20.53** 6.89** 1.23 5.54** 27.09** 10.07** 13.54**
在同一年度中, 各指标同一品种不同处理数字后字母不同表示在 0.05水平差异显著。HI: 收获指数; NHI: 氮素收获指数; NAE:
氮素吸收效率; NUE: 氮素利用效率。
In each growing season, values followed by different letters are significantly different at P < 0.05. HI: harvest index; NHI: nitrogen
harvest index; NAE: nitrogen absorption efficiency; NUE: nitrogen utilization efficiency.
118 作 物 学 报 第 42卷


氮肥对各指标的影响均明显高于品种间差异。品种
和氮肥的交互作用对收获指数、氮素收获指数和氮
素吸收效率的影响也达到极显著水平, 而对氮素利
用效率的影响只有第 2 年达极显著水平。第 1 年氮
肥对氮素吸收效率的调控显著高于第 2 年, 而其他
指标表现相反趋势。与其他指标相比, 收获指数的
品种间差异最高。
2.5 氮肥农学利用效率
由表 5可知, 与 N1处理相比, N2处理的氮肥偏
生产力显著降低 , N 1 处理下其变化幅度为
86.7~140.5 kg kg–1, 且第 2年略高于第 1年, 而 N2
的变化幅度仅为 32.7~64.9 kg kg–1。宁紫 2号的氮肥
偏生产力明显高于其他 2 个品种。浙紫 1 号和紫菁
2 号的氮肥农学利用效率呈现负值, 说明施用氮肥
没有增加鲜薯产量; 第 2年 N1处理下为正值, N2为
负值, 则说明 N1处理下块根产量较 N0处理略有增
加, 但进一步增加氮肥则导致减产。宁紫 2号 N2处
理的氮肥农学利用效率较 N1 处理显著降低, 说明
随着氮肥用量的增加宁紫 2 号的增产幅度逐渐减
小。浙紫 1号和紫菁 2号的氮肥贡献率呈现负值, 说
明试验条件下外源氮肥导致两者鲜薯产量降低; 宁
紫 2号 N2的氮肥贡献率较 N1降低, 第 1年差异达
显著水平, 第 2年差异不显著。
品种和氮肥对氮肥偏生产力和氮肥农学利用率
的影响均达显著或极显著水平, 且第 2 年氮肥对以
上两个指标的影响高于品种间差异; 品种与氮肥的
交互作用对氮肥偏生产力和氮肥农学利用率的影响
均达到极显著水平, 而对氮肥贡献率的影响较小。
第 1 年紫甘薯氮肥贡献率的品种间差异达极显著水
平 , 品种和氮肥的交互作用显著影响氮肥贡献率 ,
而第 2年氮肥对其影响达极显著水平。
2.6 部分指标与氮素效率各指标的相关性分析
由表 6 可知, 鲜薯产量与氮素效率各指标均呈
正相关, 其中, 与收获指数、氮肥偏生产力、氮肥农
学利用效率及氮肥贡献率的相关性均达极显著水平,
相关系数分别为 0.651、0.660、0.612和 0.615; 与氮
素吸收效率和氮素利用效率的相关性为显著水平 ,
相关系数分别为 0.493和 0.491。茎蔓生物量和茎蔓
氮素累积量与氮素效率各指标均呈负相关 , 其中 ,
与收获指数、氮素收获指数及氮素利用效率的相关

表 5 氮肥用量对紫甘薯氮肥农学效率的影响
Table 5 Effects of N application rates on N agronomic efficiency in purple sweetpotato
2013 2014 品种
Variety N1 N2 N1 N2
氮素偏生产力 N partial productivity (kg kg–1)
浙紫 1号 Zhezi 1 87.4±5.3 a 49.3±4.1 b 95.9±10.0 a 40.1±2.8 b
宁紫 2号 Ningzi 2 132.6±8.5 a 60.6±5.9 b 140.5±6.7 a 64.9±2.8 b
紫菁 2号 Zijing 2 86.7±9.2 a 38.6±5.8 b 90.6±3.8 a 32.7±4.4 b
氮素农学利用效率 N agronomic efficiency (kg kg–1)
浙紫 1号 Zhezi 1 –37.31±2.60 b –13.01±3.1 b 6.43±2.5 b –11.64±1.6 c
宁紫 2号 Ningzi 2 15.53±7.03 a 2.01±5.2 b 9.39±1.0 a 1.91±0.7 b
紫菁 2号 Zijing 2 –18.82±4.40 b –14.10±3.4 a 12.46±2.2 a –27.40±9.1 b
氮素贡献率 N contribution rate (%)
浙紫 Zhezi –42.92±5.6 b –26.84±8.8 a 5.33±18.1 a –11.64±1.6 a
宁紫 2号 Ningzi 2 11.51±4.7 a 2.76±8.5 b 9.18±7.6 a 1.91±0.7 a
紫菁 2号 Zijing 2 –22.22±7.3 a –37.88±13.7 b 12.16±9.1 a –28.89±25.8 b

F值 F-value
NPP NAE NCR NPP NAE NCR
品种 Variety 43.99** 90.68** 42.88** 85.04** 16.19** 1.57
氮 Nitrogen 277.49** 5.84* 0.47 577.11** 131.42** 11.27**
Variety× Nitrogen 10.18** 26.11** 5.65* 4.79** 25.12** 2.40
在同一年度中, 各指标同一品种不同处理数字后字母不同表示在 0.05水平差异显著。NPP: 氮素偏生产力; NAE: 氮素农学利用
效率; NCR: 氮素贡献率。
In each growing season, values followed by different letters are significantly different at P < 0.05. NPP: nitrogen partial productivity;
NAE: nitrogen agronomic efficiency; NCR: nitrogen contribution rate.
第 1期 吴春红等: 氮肥施用量对不同紫甘薯品种产量和氮素效率的影响 119


性均达到极显著水平 , 相关系数分别为–0.615、
–0.471, –0.704、–0.743和–0.663、–0.750; 而与其他
指标的相关性均未达到显著水平。块根氮素累积量
与氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率及氮肥贡献率
均呈极显著正相关, 相关系数分别为 0.760、0.630
和 0.609; 与收获指数和氮素收获指数的正相关关系
达到显著水平; 而与氮素吸收效率和氮素利用效率
的相关性均未达到显著水平。

表 6 部分指标间的相关性系数
Table 6 Correlation coefficients among some indices
性状
Trait
收获指数
HI
氮收获指数
NHI
氮素吸收
效率 NAE
氮素利用
效率 NUE
氮肥偏
生产力 NPP
氮肥农学
利用率 NAE
氮肥贡献率
NCR
鲜薯产量 Yield 0.651** 0.204 0.493* 0.491* 0.660** 0.612** 0.615**
生物量 Biomass –0.615** –0.704** –0.179 –0.663** –0.233 –0.042 0.061
茎蔓氮素累积量
Shoots N accumulation amount
–0.471** –0.743** –0.081 –0.750** –0.187 –0.129 –0.016
块根氮素累积量
Root N accumulation amount
0.315* 0.370* 0.229 –0.037 0.760** 0.630** 0.609**
HI: harvest index; NHI: nitrogen harvest index; NAE: nitrogen absorption efficiency; NUE: nitrogen utilization efficiency; NPP: ni-
trogen partial productivity; NAE: nitrogen agronomic efficiency; NCR: nitrogen contribution rate.

3 讨论
3.1 氮肥用量与紫甘薯生物量和产量
茎蔓和块根的协调生长是甘薯取得高产的关
键 [16-17]。氮肥对茎蔓的生长和薯块的膨大以及两者
的协调生长有较大的影响, 在一定的范围内, 甘薯
生物量和产量随着氮肥用量的增加而增加, 但当氮
肥用量过高时 , 光合产物向薯块的转运比例降低 ,
导致茎蔓旺长, 块根产量降低[18-19]。本研究表明, 施
用氮肥 75 kg hm–2和 150 kg hm–2时, 紫甘薯茎蔓干
物质量分别平均较 N0 提高 20.60%和 39.69%, 2014
年甘薯生长季节降雨量较 2013年多, 茎蔓生物量则
明显高于第 1 年。宁运旺等[15]研究指出, 在施氮量
为 300 kg hm–2时徐薯 22的生物量提高 29.2%。高璐
阳等[20]盆栽龙薯 9号和烟薯 25的试验结果表明, 施
氮量达到 400 mg kg–1 时茎蔓生物量是 N0 处理的
2.13倍。方差分析表明(表 1), 品种间差异和氮肥对
鲜薯产量的影响均达到极显著水平, 且品种间差异
明显高于氮肥对产量的影响。房增国等[21]研究氮肥
对 8个鲜食型甘薯品种产量的影响表明 , 各氮素水
平下黄皮苏薯 8 号的产量最高, 而济薯 21 产量最
低。本试验条件下, 浙紫 1 号和紫菁 2 号的鲜薯产
量均随氮肥用量的增加而显著下降, 即 N0 处理下
产量最高, 施用氮肥导致减产, 这也许与试验田肥
力水平较高、甘薯生长季节雨量充沛及品种的耐氮
肥性较差等因素有关。孙泽强等[22]研究也表明, 不
施氮肥处理下多用型甘薯济薯 21 的鲜薯产量最高,
施用氮肥后产量显著降低 16.92%~20.92%。董晓霞
等[23]研究表明在基础养分含量高的褐土上 CK 处理
的济薯 22 和济薯 18 的产量最高。宁紫 2 号较浙紫
1号和紫菁 2号的耐氮性强, 施用氮肥后茎蔓生物量
旺长现象不突出, 适量增施氮肥可提高产量。施用
氮肥 75 kg hm–2时, 宁紫 2号块根产量有增加趋势,
而当氮肥用量增加到 150 kg hm–2 时则造成严重减
产。宁运旺等[15]在滨海滩涂试验结果表明, 氮肥施
用量超过 60 kg hm–2 后甘薯的理论产量显著降低
35.7%~55.8%。甘薯是耐贫瘠耐干旱作物, 因此, 在
雨水充足、肥力水平较高的地区, 紫甘薯生长发育
对外源氮肥的需求量较低。
氮肥对甘薯库源关系的建立、发展和平衡均有
显著影响。宁运旺等[24]研究表明, 甘薯生育后期库
源平衡对氮肥较为敏感, 不施氮肥或过量施用氮肥
会导致茎叶生长不足或过旺从而使库源失衡导致减
产。本研究表明, 施用氮肥导致浙紫 1 号库源发育
不平衡, 块根快速增长时期滞后于茎蔓迅速生长时
期, 造成大量的光合产物滞留到茎蔓中, 鲜薯产量
显著降低。紫菁 2 号茎蔓快速生长期和块根的快速
膨大期均集中在 75~100 d间, 但紫菁 2号的库源比
例不协调, 茎蔓的生长速率明显高于块根膨大速率,
N2处理下紫菁 2号的茎蔓和块根的干物质累积速率
比值为 2︰1, 光合产物向块根转运过少, 不利于块
根膨大潜力的发挥。适量的增施氮肥有助于宁紫 2
号的库源的协调, 光合产物向薯块转运的比例增大,
有利于块根产量的提高。
3.2 氮肥用量与氮素效率
收获指数、氮素收获指数和氮素吸收利用效率
是研究作物品种特性及氮肥调控的常用指标。收获
120 作 物 学 报 第 42卷


指数反映单位生物量生产经济产量的能力。氮素收
获指数和氮素利用效率分别反映已吸收的氮素向收
获器官的分配比例和获得最终产量的能力。氮素吸
收效率可反映作物对介质中氮素的吸收能力[25-26]。
本试验结果表明, 施氮处理下, 紫甘薯茎蔓生物量
显著提高的同时鲜薯产量降低或增加量滞后, 导致
紫甘薯的收获指数显著降低 , 施氮量达到 150 kg
hm–2时, 收获指数由 N0 的 0.76 下降到 0.43。孙泽
强等[22]研究指出施氮量为 225 kg hm–2时济薯 21的
收获指数由 0.61下降到 0.49。表明过量的增施氮肥
引起薯蔓旺长, 碳水化合物向下转移受阻, 不利于
块根产量的提高, 导致收获指数下降。在一定施氮
范围内, 由于生物量和植株含氮量的增加, 作物的
氮素累计值随施氮量的增加而增加, 氮素利用效率
和氮素收获指数均随着施氮量的增加而下降[27-28]。
本研究结果表明, 施氮处理可显著提高植株的氮素
累积量, 但其增加量远远滞后于氮素施入量, 因此
氮素吸收效率随施氮量的增加逐渐降低, N2处理较
N1处理约降低 23.18%。高璐阳等[20]研究表明, 随着
施氮量的增加甘薯的氮素吸收效率显著降低, 并且
长蔓品种烟薯 25 的氮素吸收效率较短蔓品种龙薯
9号高。
施用氮肥后浙紫 1 号和紫菁 2 号植株体内增加
的氮素主要分布在非收获部位(茎蔓), 导致氮素收
获指数显著降低, 施氮量为 150 kg hm–2时氮素收获
指数较 N0 显著降低 8.57%~63.04%。适量的增施氮
肥(75 kg hm–2)可显著提高宁紫 2号的氮素收获指数,
而过量的施用氮肥导致其值显著降低。这与宁运旺
等[15]研究结论一致, 施氮 60 kg hm–2时对徐薯 22的
氮素收获指数没有影响, 当超过最佳施氮量时显著
降低。紫甘薯的氮素利用效率受品种和氮肥的双重
影响, 但氮肥的调控高于品种的影响(表 4), 不施用
氮肥条件下, 紫甘薯的氮素利用效率集中在 37.7~
45.9 kg kg–1之间, 施用氮肥 75 kg hm–2和 150 kg
hm–2 下氮素利用效率分别较 N0 降低 25.42%和
38.36%差异, 均达显著水平。房增国等[21]研究表明,
随着施氮量的增加鲜食型甘薯的氮素利用效率显著
降低, 并且品种间差异明显, 鲁薯 8号、黄皮苏薯 8
号、泰中 6 号等品种的氮素利用效率较高。宁运旺
等[15]研究也表明, 施氮量达 120~300 kg hm–2时, 甘
薯的氮素利用效率降低 11.6%~69.2%。因此, 大田生
产中过度施肥或盲目施肥都会造成氮肥浪费, 增加
投入成本, 降低收益。相关性分析表明, 块根产量与
氮素效率各指标间均呈显著或极显著正相关, 但其
与氮素收获指数的相关性较弱; 而茎蔓生物量与氮
效率各指标间均呈不同程度负相关 , 且与收获指
数、氮素收获指数及氮素利用效率的相关极显著。
说明紫甘薯生产中提高氮肥效率的关键是茎蔓和块
根的协调生长, 只有抑制茎蔓旺长, 合理地调控地
上部生物量 , 提高光合产物在块根中的分配比例 ,
才能达到高产高效的栽培目的。
4 结论
施用氮肥导致浙紫 1 号库源发育不平衡, 鲜薯
产量显著降低; 紫菁 2 号的库源比例不协调, 造成
茎蔓旺长块根产量低。宁紫 2 号的库源关系协调性
较好, 与 N0处理相比, 施氮量为 75 kg hm–2时茎蔓
生物量和鲜薯产量均增高, 但当施氮量过高时则导
致块根产量显著降低。施用氮肥可显著降低紫甘薯
收获指数、氮素吸收效率和氮素利用效率。浙紫 1
号和紫菁 2 号的氮素收获指数显著降低, 宁紫 2 号
的氮素收获指数先增高后降低。紫甘薯在含氮量较
高的肥沃土壤上种植时, 不需要追施氮肥或对氮肥
的需求量较低; 基础地力较高的条件下种植紫甘薯
要加强品种选择意识。
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