全 文 ：中国生态农业学报 2014年 10月 第 22卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2014, 22(10): 1156−1164


* 国家科技支撑计划项目(2008BADA4B10)资助
** 通讯作者, E-mail: tfstshu@yahoo.com.cn
黄巧义, 主要从事植物营养、新型肥料与高效施肥技术研究。E-mail: huangqiaoyi@hotmail.com
收稿日期: 2013−12−03 接受日期: 2014−06−26
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.131201
木薯氮磷钾营养特性及其施肥效应研究*
黄巧义 唐拴虎** 陈建生 张发宝 解开治 黄 旭 蒋瑞萍 李 苹
(广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源
循环利用与耕地保育重点实验室 广州 510640)
摘 要 以传统木薯品种‘华南 205’及新育品种‘华南 5 号’为材料, 通过田间试验, 研究了不同时期植株养分
含量状况, 探讨了施肥措施对不同品种养分含量的影响。结果表明, 木薯产量与块根生长阶段(块根形成期、
块根生长早期、块根快速膨大期 )的氮含量和苗期、块根快速生长期和快速膨大期的钾含量显著正相关
(P<0.01)。淀粉含量与块根形成期的氮含量显著正相关, 与苗期及成熟期的磷含量以及成熟期的钾含量显著负
相关(P<0.01)。施用氮肥显著提高了木薯的氮含量, 施用磷肥和钾肥对氮含量没有显著影响。施用磷肥可使木
薯的磷含量小幅提高, 而仅苗期达到显著水平, 氮肥、钾肥对木薯的磷含量也有一定影响。钾肥显著提高了木
薯钾含量, 氮肥、磷肥对钾含量没有显著影响。‘华南 205’和‘华南 5 号’的氮含量和磷含量对氮肥、磷肥的响
应相对一致, 但‘华南 205’的钾含量对钾肥的响应明显强于‘华南 5 号’。‘华南 205’和‘华南 5 号’的氮含量和磷
含量水平相对一致, 但‘华南 205’在块根形成期的氮含量显著高于‘华南 5 号’, 而苗期的磷含量显著低于‘华南
5号’, ‘华南 5号’从苗期至块根膨大期的钾含量均高于‘华南 205’, 其中块根形成和快速生长期的差异达到显著
水平。因此, 木薯推荐施肥过程中, 在均衡氮磷钾养分的基础上, 还需结合考虑品种特性。
关键词 木薯 施肥 品种特性 生长时期 矿质营养
中图分类号: S147.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2014)10-1156-09
Cassava nutritive characteristics of NPK and effect of fertilizer application
HUANG Qiaoyi, TANG Shuanhu, CHEN Jiansheng, ZHANG Fabao,
XIE Kaizhi, HUANG Xu, JIANG Ruiping, LI Ping
(Institute of Agricultural Resources and Environment, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant
Nutrition and Fertilizer in South Region, Ministry of Agriculture/Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland
Conservation, Guangzhou 510640, China)
Abstract Cassava (Manihot esculenta Grantz), a perennial shrub belonging to the family of Euphorbiaceae, is grown in Guangdong
and Guangxi Provinces of China. Cassava root develops into tubers that form an important source of dietary and industrial
carbohydrates. Cassava is the most competitive biofuel crop in terms of clean energy (ethanol and hydrogen) production because of
its high starch content and high level of production. Cassava yield is significant related with nutrient content of the plant. To analyze
the effects of N, P2O5 and K2O contents at different growth stages [seedling stage (SS), tuber root formative stage (TRF), early
tuberous root growth stage (TRG), rapid root bulking stage (TRB) and maturity stage MS)] of different cassava varieties, a field trial
with five fertilization treatments [NP, NK, PK, NPK (in these treatments, the application rates of N, P, and K were 360 kg(N)·hm−2,
144 kg(P2O5)·hm−2, 360 kg(K2O)·hm−2), and CK (no fertilizer application)] and two varieties [(newly developed (‘SC5’) and
conventional (‘SC205’)] was carried out. Results showed that cassava root yield had significant positive correlation (P < 0.01) with N
content at TRF, TRG and TRB stages, and with K2O content at SS, TRG and TRB stages. Starch content of cassava root had
significant positive correlation (P < 0.01) with N content at TRF stage. It had significant negative correlation (P < 0.01) with P2O5
content at SS and MS stages, and with K2O content at MS stage. Application of nitrogen fertilizer significantly improved N content
of cassava. However, phosphate and potassium fertilizers had little impact on N content. Phosphate fertilizer only significantly
improved P2O5 content at SS stage while nitrogen and potassium fertilizer also enhanced P2O5 content. The application of potassium
第 10期 黄巧义等: 木薯氮磷钾营养特性及其施肥效应研究 1157


fertilizer significantly increased K2O content of cassava, whereas nitrogen and phosphate fertilizers had no effect on K2O content.
The effects of nitrogen and phosphate fertilizers on N and P2O5 contents of ‘SC205’ were similar to those of ‘SC5’. However,
potassium fertilizer improved K2O content of ‘SC205’ more than that of ‘SC5’. While N and P2O5 contents of ‘SC205’ were very
close to that of ‘SC5’, N content of ‘SC205’ at TRF stage was significantly higher than that of ‘SC5’. Also P2O5 content of ‘SC205’
was significantly lower than that of ‘SC5’. K2O content of ‘SC5’ was higher than that of ‘SC205’ at SS to TRB stages and the
difference was notable at TRF and TRG stages. It was concluded that N, P2O5 and K2O contents of different cassava varieties were
different, which significantly influenced cassava yield. Therefore to fertilize cassava, it was necessary consider not only nitrogen,
phosphate and potassium fertilizer balance but also the nutritive characteristics of different cassava varieties.
Keywords Cassava; Fertilizer; Variety characteristics; Growth stage; Mineral nutrition
(Received Dec. 3, 2013; accepted Jun. 26, 2014)
木薯(Manihot esculenta Grantz)是一种大戟科多
年生作物, 其块根为全球 8亿以上人们提供粮食、能
量, 是重要的粮食作物及生物燃料生产原料[1−3]。我国
木薯主要用于加工淀粉和能源酒精, 近年随着经济
发展、工业化程度加深, 木薯加工产业蓬勃发展, 木
薯原料缺口日益扩大[4−6]。另一方面, 我国木薯产量
水平偏低, 增产空间巨大 [7], 表明依靠国内自身产
量提升缓解木薯供应压力具有可行性。研究表明 ,
科学施肥是提高木薯产量的有效途径[8−11]。矿质营
养含量水平是反映木薯营养盈缺的关键指标, 显著影
响木薯长势及产量, 是制定施肥措施的重要参考[12]。
木薯氮、磷、钾含量水平影响植株能量代谢、光合
作用、物质转化及产量、品质[9,11,13−15]。而不同木薯
品种的矿质营养含量不一致[12]。为进一步提升产量
水平, 木薯育种技术不断提高[16], 国内木薯品种更
新换代[17]。‘华南 205’是我国传统主栽品种, 于 20
世纪 60年代推出[17]。‘华南 5号’是新育高产品种, 近
几年推广面积较大 [ 18 ] , 两品种均是我国栽培面积
较大的品种。有研究表明, ‘华南 205’、‘华南 5号’两
个品种的生长发育、生物量及产量均有所差异[10,19]。
不同品种的氮、磷、钾含量水平及亏缺临界值不同[12],
会影响其对肥料的响应, 各自的施肥措施也应有所
调整。然而, 国内尚少有探讨不同木薯品种间矿质
营养特征及其施肥效应的相关报道, 限制了木薯高
效施肥技术的深化。故此, 本研究以‘华南 205’、‘华
南 5 号’为材料, 比较不同氮磷钾配比处理下木薯的
氮磷钾养分含量变化趋势及产量结果, 探讨不同品
种的养分含量及对施肥措施的响应差异, 为木薯高
效施肥技术提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验点概况
试验分别在广西省梧州市藤县金鸡镇(简称藤
县点)及广东省云浮市郁南县都城镇(简称郁南点)进
行, 均位于北纬 23°~24°亚热带气候区的木薯种植
区域典型丘陵坡地, 其土壤理化性状见表 1。
表 1 供试土壤基本理化性状
Table 1 Soil properties of the experimental sites
地点
Site
土壤质地
Texture
pH
有机质
Organic matter
(g·kg–1)
碱解氮
Alkali-hydrolysis N
(mg·kg–1)
速效磷
Available P2O5
(mg·kg–1)
速效钾
Available K2O
(mg·kg–1)
藤县 Tengxian 黏壤土 Clay loam 5.13 18.54 62.97 9.28 60.35
郁南 Yunan 壤土 Loam 4.44 14.30 68.50 16.23 51.66

1.2 材料与设计
藤县试验点采用中国热带农业科学院品种资源
所提供的木薯品种‘华南 5号’(SC5), 郁南点采用传统
品种‘华南 205’(SC205)。因试验点地理位置接近, 气
候、土壤、山地坡度情况基本一致, 可以认为环境条
件对作物的影响相对于品种而言较小。故该试验中对
两个品种特性的比较中忽略了环境条件的影响。试验
于 2009年 3月至 2009年 11月进行。2个试验点均设:
不施肥(CK)、NP、NK、PK和 NPK共 5个施肥处理, 3
次重复, 随机区组排列, 各处理具体肥料用量见表 2。
每小区长 8.8 m、宽 3.6 m, 面积为 31.7 m2。
表 2 木薯田间试验各处理氮、磷、钾施用量
Table 2 N, P, K application rates of different treatments
处理 养分施用量 Fertilizer application rate (kg·hm−2)
Treatment N P2O5 K2O
CK 0 0 0
PK 0 144 360
NK 360 0 360
NP 360 144 0
NPK 360 144 360
N 肥采用尿素, P2O5 肥采用过磷酸钙, K2O 肥采用氯化钾。N
fertilizer is urea, P2O5 fertilizer is calcium phosphate, K2O fertilizer is
potassium chloride.
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藤县点木薯于 2009 年 3 月 16 日种植, 采用起
畦种植, 畦面宽 1.8 m(包沟), 2畦一小区。行距 90 cm,
株距 80 cm, 种植密度为 13 000株 hm–2。2009年 3
月 25日出苗, 4月 1日齐苗, 11月 5日收获。郁南点
木薯于 2009 年 3 月 20 日种植, 种植方式、规格均
与藤县点一致。2009年 3月 28日出苗, 4月 4日齐
苗, 11月 17日收获。
两试验点施肥措施为: 磷肥一次性作基肥施用;
尿素和钾肥分苗肥、块根形成肥及块根膨大肥 3 次
施用, 分配比例为 20%、50%、30%, 肥料施用于距
木薯种茎根系生长端 25 cm扇形扩大区域。其他管
理措施按常规管理进行。
1.3 数据采集及分析
土壤基础样品于前茬作物收获后、新茬作物种
植前采集。以整个试验田块为采样单元, 棋盘采样
法分 15个点次采集 0~20 cm土层土壤混合为一个样
品, 风干、过筛后测定养分含量。试验期间, 于苗期、
块根形成期、块根生长早期、块根快速膨大期和成
熟期结束界点(6月 18日、7月 8日、8月 20日、9
月 22日、11月 17日)分别采集各个小区代表性植株
样品, 地上部分与地下部分分开采集装进样品网袋,
清洗干净后放入烘箱烘干测定干物量, 并用植物粉
碎机打碎, 过筛后测定养分含量。
土壤测定方法 [20]: pH(2.5︰1)为酸度计电位法
有机质为重铬酸钾容量法速效氮为碱解扩散法有效
磷为 Olsen 法速效钾为醋酸铵浸提火焰光度法。植
物样品测定方法[20]: 全氮为 H2SO4−混合加速剂−蒸
馏法全磷为 H2SO4-H2O2 消煮钼锑抗比色法全钾为
H2SO4-H2O2消煮火焰光度法。收获期随机采集木薯
块根样品 , 取块根中间部位采用酸水解−蒽酮比色
法[21]测定块根淀粉含量。
用 Excel和 SPSS 18.0进行数据处理和统计分析。
用 R 软件[22]进行主成分分析(Principal Components
Analysis)比较不同处理间生物质量综合特征的差异,
多元数据分析结果利用二维空间载荷图和得分图直
观而形象地进行反映。
2 结果与分析
2.1 不同施肥处理木薯的产量及淀粉含量
施肥和品种均影响木薯产量。从图1可见, 不施
肥处理(CK)木薯产量最低, NPK处理产量最高, 其
次是NK处理, PK、NP处理的产量因品种不同而有差
异。就平均产量而言, 与NPK处理相比, CK、PK、NP、
NK处理产量降低53.19%、33.77%、28.90%、10.10%,
幅度依次为CK>PK>NP>NK。表明氮肥、钾肥
对产量影响最大, 磷肥对产量影响较小。SC5均产
26 624.2 kg⋅hm–2, SC205均产25 722.6 kg⋅hm–2, SC5
的产量稍高于SC205。两个品种的产量因施肥处理不
同而产生的变化稍有不同, SC205的NP处理显著高
于PK处理, 而SC5则NP处理稍低于PK处理。 SC205
不施肥(CK)处理的产量显著低于SC5(P<0.05), 不同
施肥处理间的产量差异较显著, 而SC5不同施肥处
理间的差异较小。表明SC5的抗养分胁迫能力较
SC205强, 且氮养分的效应较钾大, 而SC205则是钾
养分增产效应相对更大。
施肥和品种也影响木薯块根的淀粉含量水平。
从图1可见, 不施肥(CK)的淀粉含量最高, NPK处理
的淀粉含量与不施肥处理接近。与不施肥处理相比,
两个品种不施磷(NK)、不施钾(NP)处理的淀粉含量
均显著降低(P<0.05); 不施氮(PK)处理显著降低SC5
的淀粉含量(P<0.05), 而对SC205的淀粉含量没有显
著影响。表明缺乏氮、磷、钾肥任何一种肥料均将
显著降低木薯淀粉含量, 因此, 木薯高产优质栽培
须保证3种肥料平衡供应。
2.2 不同施肥处理木薯的氮素营养
2.2.1 氮含量
氮影响木薯茎叶生长, 且显著影响植株光合效
率、物质形成[2,13−14,23−24], 因此, 有人认为氮是影响

图 1 不同施肥处理不同品种木薯产量及淀粉含量
Fig. 1 Yield, quality of different cassava varieties under different fertilization treatments
第 10期 黄巧义等: 木薯氮磷钾营养特性及其施肥效应研究 1159


木薯产量的养分第一限制因素[8,11]。从表 3可见, 木
薯氮含量在整个生育期处于 6.1~45.1 g·kg−1 之间 ,
且随着植株生长不断降低 , 苗期至块根形成期的
降幅最大 , 之后的降幅逐渐缩小。施肥显著影响氮
含量 , 施用氮肥处理(NK、NP、NPK)的氮含量显
著高于不施用氮肥处理(CK、PK)。NPK 处理较 PK
处理显著提高 SC205 和 SC5 各时期的氮含量 , 增
幅平均值分别为 50.52%、52.61%, 其中 SC205 在
块根形成期的增幅较大 , 而 SC5 在块根生长早期
的增幅较大。SC5 和 SC205 的氮含量在不同时期
的变化不同, SC205苗期的氮含量高于 SC5, 但进入
块根形成期后, SC5 的氮含量明显高于 SC205, 后
期 SC205 的氮含量又超过了 SC5。可能因为苗期
SC5 生长较快, 养分稀释效应较 SC205 强, 使其苗
期的氮含量低于 SC205; 同时 SC5的茎叶较 SC205
茂盛, 在块根形成期茎叶所占比重仍较大, 而叶片
氮含量较高 , 拉高了整体的氮含量 , 因此该时期
SC5 的氮含量相对较高 ; 但进入块根生长阶段后 ,
叶片开始凋落, 带走大量氮营养, 使 SC5 的氮含量
快速降低。
表 3 不同施肥处理对不同木薯品种不同时期氮含量的影响
Table 3 Influence of fertilization on nitrogen content of different varieties of cassava at different growth stages g(N)·kg−1
品种
Variety
处理
Treatment
苗期
SS
块根形成期
TRF
块根生长早期
TRG
块根快速膨大期
TRB
成熟期
MS
平均
Average
CK 36.6±2.8b 14.8±1.7c 11.5±0.2b 10.1±1.1b 6.8±0.7c 15.9
PK 33.0±1.7c 13.9±1.8bc 11.2±2.4b 9.6±0.3b 6.6±0.7c 14.9
NK 45.1±2.0a 21.8±2.6a 18.0±1.0a 12.9±0.9a 10.7±0.5b 21.7
NP 41.6±1.3a 17.5±0.7b 17.7±1.1a 13.0±0.5a 12.0±0.2a 21.5
SC205
NPK 42.9±1.7a 23.7±0.2a 16.9±1.1a 13.5±0.8a 10.6±0.6b 20.3
平均 Average 39.8 18.3 15.1 11.8 9.3
CK 34.5±1.0b 20.2±0.5b 11.9±0.4bc 8.3±0.0c 6.4±0.1a 16.3
PK 30.2±1.0c 18.3±0.4b 8.1±0.8c 7.6±0.2c 6.1±0.1a 14.1
NK 39.4±0.2a 24.7±0.2a 16.7±1.1a 13.5±3.0ab 9.3±0.4a 20.7
NP 38.9±1.1a 26.9±0.4a 14.5±3.8ab 14.9±1.3a 6.8±5.0a 20.0
SC5
NPK 39.2±0.9a 25.4±3.7a 17.2±3.7a 11.1±0.5b 8.3±0.1a 20.7
平均 Average 36.4 23.1 13.7 11.1 7.4
表中同列同一品种不同小写字母表示处理间差异达 5%显著水平。下同。SS: seedling stage; TRF: tuberous root formative stage; TRG: tuberous
root early growing stage; TRB: tuberous root rapidly bulking stage; MS: maturity stage. Values within a column of one variety followed by different
letters are significantly different at P < 0.05. The same below.

2.2.2 氮素营养的主成分分析
为进一步探讨养分配比方式和品种对木薯氮含
量的影响, 应用主成分分析方法, 以各时期氮含量
作为原始变量, 整个生育期平均氮含量(Naverage)、产
量和淀粉含量作为补充变量 , 品种作为分类变量 ,
对不同施肥处理的氮含量水平作分析评价。得到 5
个主成分, 其中第 1主成分 PC1的贡献率为 76.16%
(特征值 3.80), 第 2主成分的 PC2 贡献率为 16.06%
(特征值 0.80), 两者累计贡献率达 92.22%, 因此, 可
舍去其他主成分。从图 2a可见, 第 1主成分主要与
Naverage 及块根生长早期、苗期、块根快速膨大期、
成熟期等生育期的氮含量密切相关, 相关系数分别为:
r=0.99(P<0.001)、r=0.98(P<0.001)、r=0.96(P<0.001)、
r=0.92(P<0.001)、r=0.83(P<0.01), 均达到显著水平。
因此上述变量对第 1 主成分的贡献率较高, 为影响
第 1 主成分的原始变量。第 2 主成分与块根形成期
的氮含量极显著相关(r=0.80, P<0.01)。从图中还可
见, 木薯产量与 Naverage以及与第 1 主成分极显著相
关(r=0.71, P<0.01), 表明氮含量显著影响木薯产量
水平。相关分析显示, 木薯块根产量与块根生长阶
段(块根形成期、块根生长早期、块根快速膨大期)
的氮含量相关性最大, 且均极显著(相关系数分别为
0.66、0.67、0.69, P<0.01)。而淀粉含量与第 2主成
分极显著相关(r=0.75, P<0.05), 相关分析显示 , 淀
粉含量与成熟期(MS)的氮含量显著负相关(r=−0.72,
P<0.05)。
图 2b 显示不同施肥处理及品种的木薯氮含量
在 PC1、PC2的得分荷载情况。从图可见, 不同施肥
处理的氮含量得分主要沿着第 1 主成分变量属性进
行空间分布, 施氮处理(NPK、NP、NK)较不施氮(PK)
和不施肥处理(CK)显著向各时期氮含量增加、产量
提高方向偏移。不同施肥处理的氮含量在 PC1 和
PC2的得分分布情况在 SC5和 SC205的表现基本一
致, SC205在第 1主成分变量的得分相对高, 而 SC5
则显著向块根形成期氮含量提高、淀粉含量提高方
向偏移(P<0.01)。不同施肥处理在 SC5 和 SC205 中
的氮含量变化幅度、趋势也有所差异。其中 SC5各
处理的氮含量取值在第 1 主成分方向上的分布跨度
1160 中国生态农业学报 2014 第 22卷



图 2 木薯各生长期氮含量的主成分因子载荷图(a)和不同处理的主成分得分图(b)
Fig. 2 Factor loading graph of principal component of N content in cassava at different growth stages (a) and principal component
scores of different treatments (b)
图a中yield、Naverage和starch content为产量、各时期氮含量平均值和收获时期块根淀粉含量, 矢量箭头表示各原始变量, 变量在主
成分轴上的投影长短代表其对主成分的贡献, 两个矢量箭头的余弦角度代表其相关关系, 角度越小, 相关性越高。图b不同处理的位置
与图a上的各时期氮含量矢量位置相对应。下同。In figure a, yield, Naverage and starch content refer to root yield, average N content at
different growth stages, and starch content of cassava root at harvest. Each variable was symbolized by a vector, smaller angles between
variables meant better correlation. In figure b, loading positions of different treatments on panes are corresponding to the vector diagram of N
content at different growth stages. The same below.

较大, 而 SC205 则在第 2 主成分方向上变异幅度较
大。从以上分析可见, 氮肥显著影响木薯氮营养状
况, 而该效应在 SC5 和 SC205 中的表现基本一致,
但变化的幅度有一定差异。
2.3 不同施肥处理木薯的磷素营养
2.3.1 磷含量
从表 4 可见, 木薯整个生育期的磷养分含量为
2.0~10.0 g·kg−1, 随着生育期推进不断降低 , 其中 ,
苗期至块根生长早期的降幅较大, 之后降幅逐渐减
小, 进入块根快速膨大期后基本稳定。不同施肥处
理的磷含量差异显著, 其中不施磷(NK)处理的磷含
量显著降低, 不施肥(CK)、不施氮(PK)、不施钾(NP)
处理的磷含量也不同, 但其效应因品种不同而有所
差异。NPK 处理的磷含量较 NK 处理的增幅平均值
分别为 SC205 19.14%和 SC5 21.81%, 其中 SC205在
苗期的增幅较大, 而 SC5 在块根生长早期的增幅较
大。SC205苗期的磷含量稍高于 SC5, 而其他时期没
差异。
表 4 不同施肥处理对不同木薯品种不同时期磷含量的影响
Table 4 Influence of fertilization on phosphorus content of different varieties of cassava at different growth stages
g(P2O5)·kg−1
品种
Variety
处理
Treatment
苗期
SS
块根形成期
TRF
块根生长早期
TRG
块根快速膨大期
TRB
成熟期
MS
平均
Average
CK 7.3±1.4bc 4.6±0.3b 2.8±0.2c 2.5±0.1cd 2.5±0.2b 4.0
PK 7.2±1.2bc 5.2±0.5ab 3.4±0.2bc 2.9±0.2bc 2.6±0.1b 4.3
NK 6.7±2.0c 4.8±0.9ab 3.4±0.1b 2.4±0.2d 2.3±0.1c 3.9
NP 9.5±1.0ab 5.9±0.3a 4.1±0.4a 3.4±0.3a 3.0±0.1a 4.9
SC205
NPK 10.4±0.4a 5.2±0.7ab 3.2±0.6bc 3.0±0.2ab 2.6±0.0b 5.2
平均 Average 8.2 5.1 3.4 2.8 2.6
CK 7.0±0.2ab 5.9±0.4ab 3.8±0.7ab 3.2±0.1a 2.4±0.3a 4.5
PK 8.3±0.3a 5.8±0.1ab 4.1±0.2a 3.0±0.6ab 2.2±0.3ab 4.7
NK 7.7±0.3ab 5.2±0.3b 2.7±0.1c 2.5±0.1b 2.0±0.1b 4.0
NP 7.7±1.5ab 5.9±0.8ab 3.2±0.1bc 2.7±0.0ab 2.2±0.0ab 4.4
SC5
NPK 6.3±0.8b 6.5±0.8a 4.3±0.2a 3.2±0.1a 2.3±0.1ab 4.5
平均 Average 7.4 5.9 3.6 2.9 2.2

2.3.2 磷营养的主成分分析
各时期磷含量作为原始变量 , 磷含量平均值
(Paverage)、产量和淀粉含量作为补充变量进行主成分
分析, 得到两大主成分(PC1、PC2)(图 3a), 其中 PC1
贡献率为 54.81%、PC2 贡献率为 30.09%, 累积贡献
率达 84.90%。第 1主成分与 Paverage及块根快速膨大
期、块根生长早期、块根形成期的磷含量密切相关,
相关系数分别为: r=0.86(P<0.01)、r=0.98(P<0.001)、
第 10期 黄巧义等: 木薯氮磷钾营养特性及其施肥效应研究 1161


r=0.88(P<0.001)、r=0.80(P<0.01), 均达到显著水平。
因此上述变量对第 1 主成分的贡献率较高, 为影响
第 1 主成分的原始变量。第 2 主成分与苗期、成熟
期的磷含量密切相关 , 相关系数分别为 : r=0.81
(P<0.01)、r=0.70(P<0.05), 均达到显著水平。从图中
还可见, 淀粉含量与第 2 主成分呈负相关关系, 其
相关系数为 r=−0.73(P<0.05)。产量与苗期的磷含量
显著相关(相关系数分别为 0.49, P<0.05), 但与其他
时期磷含量相关性不大。淀粉含量与块根形成期磷
含量显著正相关(r=0.63, P<0.05), 而与成熟期的磷
含量显著负相关(r=−0.56, P<0.05)。从以上分析可见,
木薯磷含量对产量没有显著影响, 而苗期和收获期
的磷含量太高不利于淀粉累积。
图 3b 显示不同施肥处理及品种的木薯磷营养
在 PC1、PC2 的得分荷载情况。不同施肥处理主要
沿着第 1 主成分变量属性进行空间分布, 整体上施
磷处理(NP、PK、NPK)较不施磷处理(NK)向第 1主
成分得分增加的方向偏移, 而品种间主要沿着第 2
主成分变量属性进行空间分布, SC205较 SC5向第 2
主成分得分增加的方向偏移。表明磷肥显著影响木
薯磷营养水平, 而不同品种在苗期和成熟期的磷营
养水平差异较大。SC5 和 SC205 的磷含量对施肥处
理的响应不一致, 整体上 SC205 不同施肥措施间的
变异跨度较 SC5大, SC5和 SC205的不施磷处理(NK)
在 PC1、PC2的得分荷载情况基本一致, 均较其他处
理沿着各时期磷含量降低方向偏移; CK处理的磷含
量较 NK处理有所提高, 其中 SC205主要沿着苗期、
成熟期提高的方向偏移, 而 SC5 主要沿着块根形成
期、块根生长早期、块根快速膨大期提高的方向偏
移; NPK、PK、NP处理在 SC5中的磷含量得分荷载
情况较在 SC205中明显向第 2主成分得分减少的方
向偏移, 其中 NP 处理偏移幅度最大, 其次是 NPK
处理, PK 处理偏移最小。从以上分析可见, 磷肥显
著影响木薯磷营养水平, 氮、钾养分对磷营养水平
的影响因品种不同而有所变化, 不同品种在苗期、
成熟期的磷营养水平差异较大。

图 3 木薯各时期磷含量的主成分因子载荷图(a)和不同处理的主成分得分图(b)
Fig. 3 Factor loading graph of principal component of P content in cassava at different growth stages (a) and principal component
scores of different treatments (b)
2.4 不同施肥处理木薯的钾素营养
2.4.1 钾含量
从表 5 可见, 木薯整个生育期的钾养分含量在
4.3~25.0 g·kg−1波动, 其变化趋势为随着生育期推进
不断降低, 但降幅相对氮、磷小。不同施肥处理显
著影响钾含量 , NK 处理的钾含量最高 , 其次是
NPK、PK处理, CK、NP处理最低, 但不同生育期的
肥料效应差异显著度有所波动。NPK 处理较 NP 处
理显著提高 SC205 和 SC5 两品种各时期的钾含量,
各时期增幅平均值分别为 110.21%、50.77%, 两品种
均在块根生长早期、块根快速膨大期的增幅较大。
2.4.2 钾营养的主成分分析
图 4 为各时期钾含量与产量、淀粉含量的多元
统计分析结果。图 4a中 PC1贡献率为 80.99%、PC2
贡献率为 14.39%, 合计贡献率达 95.38%。第 1主成
分与整个生育期钾平均含量(Kaverage)及块根快速膨
大期、苗期、块根生长早期、块根形成期、成熟期
的钾含量密切相关 , 相关系数分别为 : r = 0 . 9 9
(P<0.001)、r=0.98(P<0.001)、r=0.96(P<0.001)、r=0.96
(P<0.001)、r=0.89(P<0.001)、r=0.67(P<0.05), 均达
到显著水平。因此上述变量对第 1 主成分的贡献率
较高, 为影响第 1 主成分的原始变量。第 2 主成分
与成熟期的钾含量显著相关(r=0.74, P<0.05)。从图
中还可见, 木薯产量与第 1 主成分显著相关(r=0.70,
P<0.05), 尤与苗期、块根快速生长期、块根快速膨
大期的钾含量相关性最大, 且均极显著(相关系数分
别为 0.72、0.69、0.68, P<0.01)。淀粉含量与第 2主
成分显著负相关(r=−0.77, P<0.01)。相关分析表明,
淀粉含量与块根形成期的钾含量显著正相关(r=0.47,
P<0.05), 而与成熟期的钾含量显著负相关(r=−0.47,
1162 中国生态农业学报 2014 第 22卷


表 5 不同施肥处理对不同木薯品种不同时期钾含量的影响
Table 5 Influence of fertilization on potassium content of different varieties of cassava at different growth stages g(K2O)·kg−1
品种
Variety
处理
Treatment
苗期
SS
块根形成期
TRF
块根生长早期
TRG
块根快速膨大期
TRB
成熟期
MS
平均
Average
CK 10.2±1.2c 6.9±1.6b 4.9±1.2b 4.3±0.9c 8.1±0.8c 6.9
PK 14.5±1.1ab 13.5±1.4a 14.3±2.4a 10.3±0.9b 12.4±0.5a 13.0
NK 6.8±0.1a 16.1±2.2a 15.6±1.6a 12.3±0.4a 11.3±1.4b 14.4
NP 11.6±2.3bc 7.0±0.9b 5.9±0.4b 5.0±0.0c 6.4±0.3d 7.2
SC205
NPK 16.6±2.3a 14.4±2.0a 15.0±0.4a 12.4±0.2a 12.8±0.1a 14.3
平均 Average 13.9 11.6 11.1 8.9 10.2
CK 13.5±2.1 bc 16.2±0.4 c 12.5±1.7 bc 10.8±1.0 b 6.6±0.1 c 11.9
PK 15.1±1.6 b 17.3±1.4 bc 14.6±0.2 ab 11.6±0.8 b 8.9±0.4 b 13.5
NK 21.3±1.3 a 24.7±0.3 a 16.4±0.6 a 14.9±0.4 a 10.6±1.1 a 17.6
NP 11.4±0.7 c 14.2±1.3 d 9.8±1.5 c 6.2±0.6 c 6.8±0.6 c 9.7
SC5
NPK 16.0±2.6 b 18.9±1.4 b 16.8±2.3 a 11.5±0.8 b 8.4±0.4 b 14.3
平均 Average 15.5 18.3 14.0 11.0 8.3

图 4 木薯各时期钾含量的主成分因子载荷图(a)和不同处理的主成分得分图(b)
Fig. 4 Factor loading graph of principal component of K2O content in cassava at different growth stages (a) and principal compo-
nent scores of different treatments (b)
P<0.05)。从以上分析可见, 钾营养状况显著影响产
量水平, 同时收获期过高的钾含量不利于淀粉含量
提高。
图 4b 显示不同施肥处理及品种的木薯钾营养
在 PC1、PC2 的得分荷载情况。不同施肥处理主要
沿着第 1 主成分变量属性进行空间分布, 不施钾处
理(NP)和对照(CK)较其他施肥处理沿着各时期钾含
量降低方向偏移。SC205 总体的钾含量得分荷载情
况低于 SC5, 且整体向第 2 主成分变量增加的方向
迁移。与 SC205 相比, SC5 的不施钾(NP)和不施肥
(CK)处理向第 1主成分变量减小方向迁移幅度较小,
而不施磷(NK)处理向第 1 主成分变量增加方向迁移
幅度较大。从以上分析可见, 钾肥显著影响木薯钾
营养状况, 且 SC205的效应较 SC5更明显。
3 讨论与结论
3.1 木薯不同生育期氮、磷、钾含量的变化情况
研究表明, 木薯氮、磷、钾含量在不同生育期
表现出一定的波动趋势[12]。高志红等[8]研究表明, 木
薯定植 2个月后, 氮、磷、钾含量最大, 之后逐渐降
低。张永发等[25]研究表明, 氮含量在整个生育期的
变化较明显, 出苗 3 个月左右, 氮含量呈上升趋势,
随后逐渐下降, 而磷、钾含量均随着生育期的推进
呈不断降低的变化趋势。本试验结果表明, 苗期(定
植 3 个月左右)的氮、磷、钾养分含量最大, 并随植
株生长不断降低, 这与前人研究结果相似。苗期植
株生长较缓慢, 以地上部分茎叶生长为主 [10], 且茎
叶的氮、磷、钾养分含量较高[25], 故而该时期植株
的养分含量较高; 进入块根生长期后, 干物质累积
速率大幅度提高 [10], 使体内养分含量被稀释, 且生
长重心转移至块根, 而块根的氮、磷、钾含量低于
茎叶 [25], 因此, 该时期植株的养分含量呈不断降低
的变化趋势。
研究表明 , 氮含量水平显著影响木薯光合能
力、干物质形成能力及产量水平[2], 但氮含量过高则
导致块根淀粉含量下降[12]。黄洁等[9]研究表明, 磷含
量与木薯块根数、块根粗度、长度及产量呈一定正
相关性。John等[23]研究表明, 钾含量与木薯株高、
第 10期 黄巧义等: 木薯氮磷钾营养特性及其施肥效应研究 1163


茎粗、功能叶片数呈正相关, 从而显著影响木薯产
量水平。本试验结果表明, 木薯块根产量与块根生
长阶段(块根形成期、块根生长早期、块根快速膨大
期)的氮含量, 苗期磷含量, 苗期、块根快速生长期、
块根快速膨大期的钾含量均呈显著正相关。淀粉含
量与块根形成期的磷、钾含量显著正相关, 而与成
熟期的氮、磷、钾含量显著负相关。因此, 本研究
认为, 苗期、块根形成期以及块根快速膨大期的氮、
磷、钾含量水平对木薯产量及品质影响较大。
3.2 不同基因型木薯氮、磷、钾含量
Howeler[12]总结了已发表文献中收获期不同木薯
品种的氮、磷、钾养分吸收量及生物量, 计算得到不同
品种氮、磷、钾含量变幅分别为 3.0~20.8 g·kg−1、0.6~2.7
g·kg−1、2.3~12.9 g·kg−1, 表明不同基因型木薯间氮、
磷、钾养分含量差异较大。国内对不同基因型木薯
氮、磷、钾养分含量的差异研究较少。本试验结果表
明, 两品种整个生育期氮含量为 SC205 6.6~45.1 g·kg−1,
SC5 6.1~39.4 g·kg−1; 磷含量为 SC205 2.3~10.4 g·kg−1,
SC5 2.0~8.3 g·kg−1; 钾含量为 SC205 4.3~16.8 g·kg−1,
SC5 6.2~24.7 g·kg−1。总体上, SC205和 SC5的氮、磷
含量较接近, 而 SC205 的钾含量低于 SC5。从主成
分分析结果表明, SC205和 SC5的氮、钾含量在块根
形成期和成熟期时期差异较大 , 其他时期较接近 ;
磷含量在苗期和块根形成期时期差异最大, 成熟期
和块根生长早期时期差异较小, 块根快速膨大期时
期最接近。因此, 本研究认为, 不同基因型木薯的
氮、磷、钾含量有所差异, 且不同生育期的差异水
平不同。但本研究中仅涉及 SC205和 SC5两个品种,
而两者的株型及生长特性差异较大[10], 其他基因型
木薯的养分含量差异情况还需进一步研究。
3.3 施肥对木薯氮、磷、钾含量的影响
木薯生长所需的氮、磷、钾主要来源于土壤。
木薯收获将带走土壤大量养分, 导致土壤养分平衡
失衡, 需补充适当肥料[12]。研究表明[12,26], 施用氮、
磷、钾肥可使木薯叶片的氮、磷、钾含量出现一个
上升小峰。而不同品种的氮、磷、钾养分含量对施
肥的响应并不一致[12]。本试验结果表明, 施用氮、
钾肥显著提高 SC205和 SC5的氮、钾含量, 而磷肥
仅提高了个别生育期的磷含量, 该结果与前人研究
结果相似[8]。施用磷肥对木薯的影响相对较小, 可能
原因是, 木薯对低磷的耐受性较强, 且土壤中菌根
加强木薯磷吸收效率[12]。总体上, SC205 和 SC5 对
氮肥、磷肥的响应相对一致, 但 SC205 的钾含量对
钾肥的响应明显强烈于 SC5, 表明推荐施肥时应考
虑不同木薯品种对肥料的响应情况, 以使施肥措施
达到最优化。
林洪鑫等[11]研究表明, 木薯养分吸收累积总量
K2O>N>P2O5。长期种植木薯对土壤氮、磷、钾的剥
削程度不一致, 从而影响施肥对氮、磷、钾含量的
影响。长期试验表明, 随着种植年限的增加, 氮肥施
用效应相对稳定, 而钾肥施用效应逐渐提高, 磷肥
施用效应则逐渐降低[12]。同时, 不同木薯品种的氮、
磷、钾养分累积总量差异较大[12], 进一步影响施肥
对木薯养分含量的影响。因此, 本研究认为, 施肥显
著提高木薯氮、磷、钾含量水平, 但不同基因型的
增幅不一致, 在长期种植过程中需要考虑不同品种
的养分吸收特性。
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