全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2016, 42(4): 619623 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31160411)和内蒙古重大专项“马铃薯种薯繁育与商品薯生产中资源高效利用技术的创新”项目资助。
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31160411), Inner Mongolia Major Special Project “Innova-
tion of Resource Use Efficiency Improvement Technology during Seed Potato Propagation and Commercial Potato Production”.
* 通讯作者(Corresponding author): 樊明寿, E-mail: fmswh@126.com, Tel: 0471-4307390
第一作者联系方式: E-mail: qiqige608@163.com, Tel: 15849320904
Received(收稿日期): 2015-08-01; Accepted(接受日期): 2016-01-11; Published online(网络出版日期): 2016-01-19.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160119.1327.010.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2016.00619
氮素形态及供应时期对马铃薯生长发育与产量的影响
苏亚拉其其格 秦永林 贾立国 樊明寿*
内蒙古农业大学农学院, 内蒙古呼和浩特 010019
摘 要: 选用马铃薯克新 1 号和费乌瑞它 2 个品种, 于 2013—2014 年在沙培条件下, 研究了氮素形态及供应时期对马
铃薯植株生长、块茎形成及发育的影响。结果表明, 在块茎形成前供应 NO3-N与 NH4-N两种条件下, 马铃薯植株高度、
叶面积、叶片 SPAD 值、整株干物质积累量以及块茎重量无显著差异, 而块茎形成后供应 NH4-N 的马铃薯叶片 SPAD
值、植株生长速度及块茎产量均显著高于 NO3-N处理; 块茎形成前供应 NO3-N的植株结薯数显著高于 NH4-N处理, 但
是氮素形态对干物质在马铃薯块茎中的分配比例无显著影响。因此, 马铃薯的氮素养分管理应根据商品薯和种薯生产的
不同目标, 在块茎形成前后分别供应适宜形态的氮素。
关键词: 马铃薯; 氮素形态; 供应时期; 生长发育; 产量
Effects of Nitrogen Form and Its Application Time on Plant Growth and Tuber
Yield of Potato
SUYALA Qi-Qige, QIN Yong-Lin, JIA Li-Guo, and FAN Ming-Shou*
College of Agronomy, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China
Abstract: The effects of nitrogen form on potato plant growth, tuber formation and tuber yield were studied under sand cultural
condition using cultivars Kexin 1 and Favorita in 2013 and 2014. The results showed that there were no significantly different
influences on plant height, leaf area, leaf SPAD value, plant dry matter accumulation and tuber weight when applied nitrite
(NO3-N) or ammonia (NH4-N) before tuberization. However, there were higher leaf SPAD value, faster plant growth and higher
tuber yield under application of NH4-N after tuberization compared with that of NO3-N. The plants treated with NO3-N before
tuber initiation produced more tubers per plant than those treated with NH4-N. Moreover, no significant effect was detected on
tuber dry matter distribution under different forms of nitrogen applied. Thus, potato nitrogen management including N fertilizer
form and its application time should be adjusted according to the aim of commercial potato production or seed potato propagation.
Keywords: Potato; N form; Application time; Growth; Yield
植物可吸收的氮源主要为硝态氮和铵态氮 , 且不同
植物对氮素形态的喜好存在差异[1-3]。目前, 关于氮素形
态对马铃薯生长发育影响的国内外研究结果不尽一致。
Davis 等[4]研究发现, 长期供应 NH4-N, 马铃薯的生长受
到抑制, 芶因此认为马铃薯为喜硝作物。而 久兰等[5]在大
田条件下研究发现, NH4-N供应下马铃薯产量显著高于供
NO3-N条件下。焦峰等[6]稍后的研究也证实了这点。然而,
大量研究表明, 多数作物在 NO3-N 和 NH4-N 混合介质中
比在其单一介质中生长得更好 , 且两种形态氮素最佳配
比因作物种类而异[7-11]。如张伟等[12]研究表明, 马铃薯在
NO–3/NH+4为 9︰3时生长最好, 产量最高。还有一些研究
表明, 氮素形态可能参与块茎形成的调控[13]。综上可看出,
氮素形态对马铃薯生长发育的影响极其复杂 , 不能简单
而论。Gao等[14]研究认为, 氮素形态对马铃薯生长发育的
影响可能因生育时期而异。这意味着有必要系统研究马铃
薯不同生育阶段对氮素形态的反应 , 以便为精细的马铃
薯氮肥管理提供依据。
对马铃薯而言, 块茎是收获器官或经济器官, 其形成
是植株生长发育的标志性进程。块茎虽非生殖器官, 马铃
薯的生育阶段也不能表述为块茎形成后的植株由营养生
620 作 物 学 报 第 42卷


长进入生殖生长阶段 , 但块茎形成后同化物的分配发生
了显著变化。因此, 本文以块茎形成期为界, 设置在其前、
后供应 NO3-N和 NH4-N两种形态氮素及其不同供应时期
对马铃薯生长发育与块茎形成、块茎产量的影响, 以期对
氮素形态与马铃薯生长发育的关系有进一步的认识。
1 材料与方法
1.1 试验概况
2013年 5月至 9月和 2014年 5月至 9月在内蒙古农
业大学教学农场的塑料大棚内进行桶栽试验。栽培基质为
清洗河沙。塑料桶体积为 15 L, 每桶装河沙 20 kg。供试
品种为克新 1号和费乌瑞它, 全部为脱毒微型薯。由内蒙
古正丰马铃薯种业公司提供。2013 年克新 1 号品种种薯
大小为 5 g左右; 2014年克新 1号品种种薯大小为 15 g左
右, 费乌瑞它品种种薯大小为 3 g左右。
两年的试验均于 5月上旬播种, 播种深度为 10 cm。
出苗前, 克新 1号品种浇水 9次(播种后 34 d内), 浇灌量
为每桶每次 800 mL; 费乌瑞它浇水 11次(播种后 44 d内)。
出苗后开始浇营养液(表 1), 每 3~4 d 浇灌 1次, 每次营养
液浇灌量为每桶 800 mL, 2次营养液、1次蒸馏水交替进行。

表 1 养分与水分的供应数量和次数
Table 1 Application amount and times of the nutrients and water to single pot of potato plants
养分总量
Total amounts of different nutrients (g pot–1)
浇灌次数 Irrigation times
年份
Year
品种
Cultivar
N P K
浇水总量
Total quantity of
irrigation (mL pot–1) 营养液
Nutrient solution
水
Water
2013 克新 1号 Kexin 1 2.6880 0.3741 8.0225 12800 16 16
克新 1号 Kexin 1 2.6880 0.3741 8.0225 13600 16 17 2014
费乌瑞它 Favorita 2.6880 0.3741 8.0225 12000 16 15

表 2 马铃薯氮素形态试验设计方案
Table 2 Experiments design for N supply form of potato plants
处理编号
Treatment
块茎形成前供应的氮素形态
N supply form before tuberization
块茎形成后供应的氮素形态
N supply form after tuberization
代码
Code
1 NO3-N NO3-N NO3-NO3
2 NO3-N NH4-N NO3-NH4
3 NH4-N NH4-N NH4-NH4
4 NH4-N NO3-N NH4-NO3

分别以出苗后 29 d和 25 d作为克新 1号和费乌瑞它
品种块茎形成的界点 , 在块茎形成前和形成后供应不同
形态的氮素, 形成 4个处理组合(表 2), 4个处理的总氮浓
度均为 15 mmol L–1。为防止铵态氮的硝化, 在含铵态氮
(NH4+)的营养液配制过程中添加双氰胺(DCD), 其重量为
营养液中 N总量的 5%。每处理 6次重复(即 6桶), 每桶 1
株 , 随机排列。NO3-N 和 NH4-N 分别以 Ca(NO3)2 和
(NH4)2SO4 (分析纯)作为 N 源, 其他营养元素按照马铃薯
常规营养液配方配制, 即 2.0 mmol L–1 K2SO4、0.65 mmol
L–1 MgSO4、0.25 mmol L–1 KH2PO4、0.5 mmol L–1 CaCl2
(NH4-N 处理的 CaCl2用量同上, 而 NO3-N 处理的 CaCl2
用量为 0.005 mmol L–1)。微量元素主要含 0.1 mmol L–1
FeSO4-EDTA、1.0 μmol L–1 Mn2+、10 μmol L–1 B3+、1.0 μmol
L–1 Zn2+、0.1 μmol L–1 Cu2+。各处理中除了氮源不相同外,
P、K等含量都完全相同。
1.2 测定项目与方法
分别在马铃薯克新 1号和费乌瑞它出苗后 98 d和 88
d 取样。取样时测定植株高度、叶面积、倒四叶片 SPAD
值。取样后, 将植株分成根、茎、叶、块茎几部分, 洗净
测定鲜重, 统计单株结薯数量并测定单个薯重, 然后将各
部分放入烘箱, 105℃杀青 30 min, 80℃继续烘 24 h, 称干
重, 并保留样品进行养分分析。
将马铃薯叶片全部摘下, 随机选取其中 30 片按照从
小到大的顺序将叶脉对齐摞紧, 用截面积 1 cm2的打孔器
在叶片上打孔, 称取圆叶重量。整株马铃薯叶面积(cm2) =
30 × b/a, 其中 a为 30片小圆叶片的鲜重(单位 g), b为植
株叶片的总鲜重(单位 g)。
选择马铃薯完全展开的倒四叶片 , 使用叶绿素仪
SPAD-502测定叶片 SPAD值。
马铃薯整株干物质积累量(g) = 根、茎、叶、块茎的
干物质积累量总和。
1.3 数据分析
用 SPSS 统计分析软件处理试验数据, 采用最小显著
极差法比较处理间差异。
2 结果与分析
2.1 氮素形态及供应时期对马铃薯农艺性状的影响
不同年度试验(表3)表明, 块茎形成前供应不同形态
第 4期 苏亚拉其其格等: 氮素形态及供应时期对马铃薯生长发育与产量的影响 621


氮素对马铃薯最终的株高未产生不同影响 , 但块茎形成
后不同形态氮素供应下的马铃薯株高存在显著差异 , 供
应 NH4-N 的株高显著大于 NO3-N 处理。组合处理间
NH4-NH4和 NO3-NH4显著大于 NO3-NO3和 NH4-NO3, 而
NH4-NH4与 NO3-NH4间、NO3-NO3与 NH4-NO3间无显著
差异。
表 3还表明, 克新 1号与费乌瑞它 2个马铃薯品种块
茎形成前供应不同形态氮素对取样时叶面积无显著影响,
而块茎形成后的处理效应显著, NH4-N供应下的马铃薯叶
面积大于 NO3-N处理。
2014年结果表明, 前期供应NO3-N, 后期供应NH4-N
的植株叶片 SPAD值显著高于持续供应NO3-N的处理, 但
前期供应 NH4-N, 后期供应两种形态的氮素 , 植株叶片
SPAD值无显著差异(表 3)。

表 3 氮素形态对马铃薯农艺性状的影响
Table 3 Effects of N form on agronomic traits of potato plants
年份
Year
品种
Cultivar
块茎形成前氮素供应形态
N form before tuberization
块茎形成后氮素供应形态
N form after tuberization
株高
Plant height (cm)
叶面积
Leaf area (cm2 plant–1)
叶片 SPADD4值
SPADD4 value
NO–3 62.00 b 992.41 b / NO–3
NH+4 70.25 a 1275.65 a /
NO–3 63.66 b 1100.73 b /
2013 克新 1号
Kexin 1
NH+4
NH+4 68.66 a 1191.72 a /
NO–3 52.00 b 568.96 b 35.92 b NO-3
NH+4 60.12 a 861.48 a 39.70 a
NO–3 53.12 b 637.56 b 36.96 b
克新 1号
Kexin 1
NH+4
NH+4 58.25 a 759.62 a 38.40 ab
NO–3 37.25 b 410.74 b 36.96 b NO-3
NH+4 44.00 a 542.08 a 40.83 a
NO–3 37.75 b 443.13 b 37.20 b
2014
费乌瑞它
Favorita
NH+4
NH+4 42.00 a 499.58 a 38.30 ab
标明不同字母的数值在 0.05水平上差异显著。
Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

2.2 氮素形态及供应时期对马铃薯干物质积累与分配的
影响
两年两品种试验(表4)表明, 块茎形成前供应不同形
态氮素对收获时马铃薯整株(包括块茎)干物质积累量的
影响无显著差异 , 而块茎形成后供应的氮素形态对整株
干物质积累量影响显著 , 且块茎形成前与块茎形成后供
应的氮素形态对植株干物质最终积累量的影响具有互作
效应。前期供应 NO3-N, 后期供应 NH4-N 的植株干物质
积累量显著大于持续供应 NO3-N 的处理 ; 若前期供应
NH4-N, 后期供应两种形态氮素的植株干物质积累量则无
显著差异。方差分析表明, 无论何时供应, 氮素形态对干
物质在块茎中的分配比例无显著影响(表4)。
2.3 氮素形态及供应时期对马铃薯产量构成因子的影响
2013 年的统计分析表明, 马铃薯克新 1 号品种的单株结
薯数量受前期供应氮素形态的影响, 供应 NO3-N 的植株结薯
数量大于 NH4-N 处理, 而块茎形成后氮素形态对其无影响。
2014年采用 2个品种所得结果与 2013年基本一致(表 5)。
两年两个品种的方差分析均表明 , 块茎形成前供应
不同形态氮素条件下马铃薯的单株块茎总重无显著差异,
而块茎形成后供应的氮素形态对单株块茎重具有显著影
响 , 后期供应 NH4-N 的单株块茎重显著大于后期供应
NO3-N 的处理。就组合处理而言 , NO3-NH4 显著大于
NO3-NO3, 且 NH4-NH4显著大于 NH4-NO3 (表 5)。
3 讨论
关于氮素形态对作物生长发育的影响, 国内外已有大
量文献报道, 一些结论已列入教科书作为植物营养学的基
础知识[15]。但在马铃薯上的研究结论不尽一致[4-6,12-13], 难
以指导马铃薯的施肥实践。Gao等[14]根据研究结果推断,
马铃薯不同生育阶段对氮素形态的反应可能不同。因此本
文以马铃薯的块茎形成为界 , 设置了块茎形成前供应
NO3-N 和 NH4-N 的处理, 此后进一步将处理分组并分别
供应不同形态氮素 , 观察其对马铃薯植株生长发育及块
茎产量的影响。虽然马铃薯植株高度、叶面积、整株干物
质积累量不受块茎形成前供应的氮素形态影响(表 3 和表
4), 但供应 NO3-N 条件下马铃薯结薯数量较多的结果(表
5), 不仅证实了氮素形态可能参与调控马铃薯块茎形成
的推断 [16-18], 而且对马铃薯养分管理实践也具有指导意
义。对以获得较多块茎为目标的种薯繁育而言, 种肥和第
一次中耕肥中NO3-N的增加无疑会促进这一目标的实现。

622 作 物 学 报 第 42卷


表 4 氮素形态对马铃薯干物质量及块茎干物质分配的影响
Table 4 Effects of N form on dry matter accumulation of potato plant and its distribution in tuber
年份
Year
品种
Cultivar
块茎形成前氮素供应形态
N form before tuberization
块茎形成后氮素供应形态
N form after tuberization
单株干物质积累量
Dry matter accumulation
per plant (g)
块茎干物质分配百分比
Tuber dry matter distribution
(%)
NO–3 27.66 c 74.02 a NO–3
NH+4 37.22 a 76.34 a
NO–3 30.62 bc 76.43 a
2013 克新 1号
Kexin 1
NH+4
NH+4 34.95 ab 72.68 a
NO–3 31.30 c 75.37 a NO–3
NH+4 42.45 a 77.99 a
NO–3 35.34 bc 77.95 a
克新 1号
Kexin 1
NH+4
NH+4 39.83 ab 75.99 a
NO–3 22.00 c 84.77 a NO–3
NH+4 35.72 a 87.26 a
NO–3 26.97 bc 87.53 a
2014
费乌瑞它
Favorita
NH+4
NH+4 31.47 ab 84.20 a
标明不同字母的数值在 0.05水平上差异显著。
Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

表 5 氮素形态对马铃薯块茎数量及重量的影响
Table 5 Effects of N form on potato tuber number and tuber weight per plant
年份
Year
品种
Cultivar
块茎形成前氮素供应形态
N form before tuberization
块茎形成后氮素供应形态
N form after tuberization
单株结薯数
Tuber number per plant
单株薯重
Tuber weight per plant (g)
NO–3 2.66 a 118.88d NO–3
NH+4 3.33 a 143.04 a
NO–3 1.83 b 126.70 c
2013 克新 1号
Kexin 1
NH+4
NH+4 1.83 b 134.72 b
NO–3 3.33 ab 139.08 d NO–3
NH+4 4.50 a 167.15 a
NO–3 3.33 ab 147.73 c
克新 1号
Kexin 1
NH+4
NH+4 2.50 b 155.96 b
NO–3 2.00 ab 99.19 d NO–3
NH+4 2.80 a 132.89 a
NO–3 2.20 ab 107.61 c
2014
费乌瑞它
Favorita
NH+4
NH+4 1.33 b 120.79 b
标明不同字母的数值在 0.05水平上差异显著。
Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level.

一般认为, 单一 NH4-N 供应条件下, 多数植株生长
受抑制 , 甚至出现铵中毒现象 [4], 但在适宜的浓度下(15
mmol L–1 N), 两年两个马铃薯品种所得的结果充分表明,
NH4-N不仅不会抑制马铃薯生长, 而且块茎产量 X-NH4 >
X-NO3 (X表示块茎形成前)(表 5), 芶这与 久兰等[5]的报道
一致。另外, 由于本研究不仅采用环境条件控制相对严格
的沙培试验 , 而且在 NH4-N 处理中使用了硝化抑制剂
DCD, 因此排除或降低了田间条件下硝化作用和土壤肥
力不均等对试验结果的影响, 其结果更为可靠。而且, 无
论前期供应何种形态氮素, 块茎形成后供应 NH4-N 的马
铃薯植株干物质积累量显著高于 NO3-N 处理的结果(表 4),
以及 X-NH4处理下马铃薯单株叶面积、叶片 SPAD 值显
著大于 X-NO3的结果(表 3)均为产量结果(表 5)提供了依
据。这进一步说明, 对于马铃薯氮素养分管理而言, 不仅
需要考虑氮肥数量, 同时要考虑氮素的形态和供应时间。
而且 , 由于滴灌栽培技术近年来正在中国马铃薯主产区
第 4期 苏亚拉其其格等: 氮素形态及供应时期对马铃薯生长发育与产量的影响 623


广泛推广, 使得该研究结果的应用趋于简易。
商品薯生产不仅考虑块茎总产量还需考虑商品率 ,
即大、中薯的比例, 这直接关系到种植效益。本文的研究
表明, 就单株块茎总产量而言, NO3-NH4处理下产量最高
(表 5), 但这只揭示了氮素形态影响马铃薯块茎产量的基
本生物学规律。由于大棚内的光照、通风、温差等生长条
件与大田存在较大差异 , 而且为了减小种薯养分对马铃
薯生长发育的影响, 选用了质量很小的微型薯作种薯, 导
致沙培 80 d 左右的植株干物质积累量与大田条件下差距
较大, 盆栽条件下的商品率与大田差距更大, 而实际生产
中 , 马铃薯产量=块茎总产量×商品率 , 这意味着尚需进
一步进行田间试验以明确商品率 , 才可确立适宜的氮素
管理措施。
由于块茎形成前氮素形态显著影响马铃薯植株结薯
数量 , 而块茎形成后氮素形态显著影响马铃薯植株的生
长发育速度进而影响同化物在块茎中的积累数量 , 因此
马铃薯氮素养分管理应区别马铃薯种薯繁育和商品薯生
产两种体系, 根据不同生产目的, 在块茎形成前后分别供
应适宜形态的氮素以实现效益最大化。
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