水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响.pdf

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分类号S532学校代码10129UDC633学号08202025水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响EffectsofWaterandNitrogenCouplingonYieldandNitrogenAbsorptionUtilizationCharacteristicsofPotato申请人：陈瑞英学科门类：农学学科专业：作物栽培学与耕作学研究方向：马铃薯栽培生理与品种改良指导教师：蒙美莲教授论文提交日期：二〇一一年五月 摘要以马铃薯克新一号为供试材料，采用大田沟灌试验研究了不同水氮条件下马铃薯生长发育、产量、品质、NPK吸收分配规律及氮肥利用特性，提出了适合当地推广的最佳水氮配比，为马铃薯生产提供了依据，主要结论如下：1在整个生育期间，马铃薯株高、茎粗不断升高，施肥和灌水有利于马铃薯株高，茎粗的形成；叶面积系数呈单峰曲线变化，峰值出现在块茎增长期，随着施氮量和灌水量的增加而增大。2马铃薯干物质公顷积累量及积累速率均呈S型曲线变化，最大值分别出现在淀粉积累期和块茎增长期。施肥和灌水有利于干物质的积累，但生育后期，高水分条件下施氮过量会影响干物质的积累；干物质积累速率随施氮量和灌水量的增加而加大。3增加灌水量或增施氮肥都可以增加马铃薯单块茎重，但对单株结薯数的232影响不明显。在本研究中，以施氮225kg/hm和灌水2400m/hm的条件下马铃薯产量和大中薯率较高。4增施氮肥可增加各器官中氮磷的含量，而不利于钾含量的增加；灌水可增加钾素含量，但对氮磷含量的影响不明显。增加灌水和增施氮肥有利于马铃薯氮磷累积吸收量的增加，钾素累积吸收量受施氮量的影响不明显。施氮和灌水增大了生育前期的氮磷吸收速率，钾素吸收速率受施氮量的影响较小。5马铃薯块茎中淀粉含量随着施氮量的增加而降低，而还原糖含量随着施氮量的增加而增大，灌水降低了马铃薯淀粉和还原糖含量。6相同水分条件下，马铃薯氮肥农学利用率、偏生产力随着施氮量的增加而降低。而生理利用率随氮肥变化的趋势在不同水分条件下表现不同：中水分条件下，施氮肥不利于生理利用率的提高，而在高水分或低水分条件下，生理利用率均随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势。相同氮条件下，氮肥的农学利用率和生理利用率均随灌水量的增加而降低，而氮肥的偏生产力随灌水量的增加而增大。7氮磷钾累积吸收量与产量间存在极显著的正相关。328综合考虑马铃薯产量和氮肥利用特性，灌水2400m/hm和施氮150～2225kg/hm是适合武川地区推广利用的水氮配比。关键词：马铃薯；水氮互作；产量；氮肥利用特性 EffectsofWaterandNitrogenCouplingonYieldandNitrogenAbsorptionUtilizationCharacteristicsofPotatoAbstractUsingKexin1asexperimentalmaterials,usingfurrowirrigationtostudygrowingdevelopment、yield、quality、NPKabsorptiondistributionandnitrogenutilizationcharacteristicsofpotatotoindicatethebestwaterandnitrogenassembleforthelocalpromotion,providedthebasisforthepotatoproduction,themainconclusionswereasfollows:1Inthewholegrowthperiod,thepotatoplantheight、stemdiameterweregraduallyrising,LAIreachedthepeakintubergrowthphase,fertilizationandirrigationwasinfavorofplantheight、stemdiameterandLAI’sincreasing.2Potatodrymatteraccumulationandrateshowedsinglepeakcurves,thepeakseparatelyappearedattheperiodofstarchaccumulatingandtubergrowing,fertilizationandirrigationwasinfavorofdrymatteraccumulation,butinthelategrowthstage,underhighwatercondition,excessnitrogensupplywentagainstdrymatteraccumulation.Nitrogenandirrigationwasinfavorofdrymatteraccumulationrate’sincreasing.3Increasetheamountofirrigationornitrogencanincreaseasingletuber’sweight,but2ithadnoobviouseffectontubernumberperplant.Whenthenitrogenratewas225kg/hm32andtheirrigationratewas2400m/hm,theyieldandmedium-sizedpotatotuber’sratewerehigher.4NitrogenapplicationscanincreasethecontentofNandPinvariousorgans,butreduceKcontent;irrigationcanincreasetheKcontent,buthadlesseffectontheNandPcontent.IncreasingirrigationandnitrogenfertilizationwasinfavorofNandPuptake,butlessaffectedKuptake.NitrogenfertilizationandirrigationincreasedearlygrowthNandPabsorptionrateandnitrogenfertilizationhadlesseffectonKabsorptionrate.5Nitrogenwasgoodforstarchaccumulation,butbadforreducingsugaraccumulation,irrigationcanreducethecontentofstarchandreducingsugar.6Underthesamewatercondition,Nagronomyefficiency、Npartialfactorproductivityincreasedwiththeincreasingofnitrogen.Butphysiologicalefficiencyshoweddifferenttrend,undermediumwatersupply,itwasdeclinedwiththeincreasingofnitrogen;underhigherorlowerwatercondition,itshowedS-curvewiththeincreasingofnitrogen.Underthesamenitrogencondition,irrigationwentagainstNagronomyefficiency、physiologicalefficiency’sraising,butadvancedNpartialfactorproductivity. 7NPKaccumulationabsorptionandyieldwassignificantpositivecorrelation.8Consideringbothyieldandnitrogenutilizationcharacteristics,irrigation3222400m/hmandnitrogenapplication150～225kg/hmwasthesuitableradioforpromotingandusinginWuChuanarea.Keywords:Potato；Waterandnitrogencoupling；Yield；NitrogenutilizationcharacteristicsDirectedby:Prof.MENGMeilianApplicantforMasterdegree:CHENRuiying（Principlesofcropproductionandcultivation）（CollegeofAgronomy，InnerMongoliaAgriculturalUniversity，Huhhot010018，China） 目录1引言...............................................................11.1以水促肥的研究进展.............................................21.1.1水分对作物生长的意义.........................................21.1.2水分对作物养分吸收分配的影响.................................21.2以肥调水的研究进展.............................................31.2.1氮素对作物生长的意义.........................................31.2.2氮素对光合作用的影响.........................................31.2.3施用氮肥对产量的影响.........................................41.3水肥耦合的概念及发展...........................................51.3.1水肥耦合对作物产量的影响.....................................51.3.2水肥耦合对作物品质的影响.....................................61.3.3水肥耦合对水氮吸收积累量的影响...............................71.3.4水肥配合存在阈值反应.........................................71.4研究的目的与意义...............................................82材料与方法.........................................................82.1试验田基本情况.................................................82.2试验材料.......................................................92.3试验设计.......................................................92.4取样时间和方法................................................102.5测定指标及方法................................................102.6计算公式......................................................102.7数据处理......................................................103结果与分析........................................................103.1不同水氮条件对马铃薯生长指标的影响............................103.1.1不同水氮条件对马铃薯株高的影响..............................103.1.2不同水氮条件对马铃薯茎粗的影响..............................113.1.3不同水氮条件对马铃薯叶面积系数的影响........................123.1.4不同水氮条件下马铃薯各器官干物质积累量的变化................133.1.5不同水氮条件下马铃薯干物质公顷积累量的变化..................143.1.6不同水氮条件下马铃薯干物质积累速率的变化.....................153.2不同水氮条件对马铃薯产量和商品薯率的影响......................153.3不同水氮条件下马铃薯氮素吸收分配规律的变化....................17 3.3.1马铃薯各器官含氮量的变化....................................173.3.2马铃薯各器官氮素累积吸收量的变化............................183.3.3马铃薯氮素公顷累积吸收量的变化..............................193.3.4马铃薯氮素吸收速率的变化....................................203.3.5氮素在马铃薯各器官中的分布..................................213.4不同水氮条件下马铃薯磷素吸收分配规律的变化....................213.4.1马铃薯各器官含磷量的变化....................................213.4.2马铃薯各器官磷素累积吸收量的变化............................223.4.3马铃薯磷素公顷累积吸收量的变化..............................233.4.4马铃薯磷素吸收速率的变化....................................243.4.5磷素在马铃薯各器官中的分布..................................253.5不同水氮条件下马铃薯钾素吸收分配规律的变化....................263.5.1马铃薯各器官含钾量的变化....................................263.5.2马铃薯各器官钾素累积吸收量的变化............................273.5.3马铃薯钾素公顷累积吸收量的变化..............................283.5.4马铃薯钾素吸收速率的变化....................................293.5.5钾素在马铃薯各器官中的分布..................................293.6不同水氮条件下马铃薯品质性状的变化............................303.6.1不同水氮条件下马铃薯块茎淀粉含量的变化......................303.6.2不同水氮条件下马铃薯块茎还原糖含量的变化....................313.7不同水氮条件下马铃薯氮肥利用特性的变化........................323.8氮磷钾吸收量与产量的相关性分析................................334结论与讨论........................................................344.1水氮互作对马铃薯生长指标的影响................................344.2水氮互作对马铃薯产量和商品薯率的影响..........................344.3水氮互作条件下马铃薯氮素吸收分配规律的变化....................344.4水氮互作条件下马铃薯磷素吸收分配规律的变化....................354.5水氮互作条件下马铃薯钾素吸收分配规律的变化....................364.6水氮互作对马铃薯品质的影响....................................364.7水氮互作条件下马铃薯氮肥利用特性的变化........................374.8氮磷钾吸收量与产量的相关性....................................37致谢.............................................................38参考文献.......................................................39作者简介.......................................................45 内蒙古农业大学硕士学位论文11引言马铃薯（solanumtuberosumL.）属茄科茄属多年生草本块茎植物，又名山药蛋、土豆、洋芋等，原产于南美洲秘鲁以及沿安第斯山麓智利沿岸、玻利维亚等地。马铃薯是世界性栽培作物，全世界有140多个国家和地区种植马铃薯，其中，欧洲和亚洲的种植面积较大，中国、俄罗斯、乌克兰及印度四大生产国的种植面积是世界种植面积的一半。马铃薯的栽培面积仅次于小麦、水稻和玉米的栽培面积，成为世界上第四大粮食作物[1]。作为马铃薯生产大国，2009年我国马铃薯的栽培面积和总产量分别达到了566万hm2和7000万t[2]。马铃薯是粮菜兼用的农作物，具有产量高、适应性强、经济效益好等特性，而且马铃薯还具有很高的营养价值和药用价值，块茎中含有丰富的胡萝卜素和Vc，常被称为“十全十美的食物”，同时马铃薯也常作为优质饲料和轻工业原料作物。为此，马铃薯产业受到越来越多的人关注并在我国迅速发展起来，尤其当今的粮食安全形势日益严峻，大力发展马铃薯产业对确保我国粮食安全、促进农民增收、振兴农村经济具有重要的战略意义。我国属于世界上的缺水国家之一，水资源的短缺已成为我国经济、社会可持续发3展的制约因素。我国人均水资源占有量为2200m，是世界平均水平的1/4，居世界第119位，被列为世界最缺水的13个国家之一[3]。内蒙古地处干旱、半干旱地区，干旱是造成我国及世界各地作物产量低而不稳的重要原因[4]。内蒙古人均水资源总量332为0.22万m，是全国人均水资源占有量的85%，耕地水资源占有量仅为1万m/hm，是全国人均耕地水资源占有量的39%[5]，且内蒙古地区水资源时空分布极不协调，降雨多集中在7、8、9三个月，一般占全年降雨总量的70%~80%，降雨量最多的年份和最少的年份的降水量之比均在2.5倍以上[6]。水资源又是农业生产不可缺少的一个条件，张岁岐[7]指出在影响植物生产的诸多生态因子中，水分的作用可能超过其他因子的总和。据研究，我国灌溉水的利用率仅为40%左右，比先进国家低25％~30%[8]。水资源的短缺限制了半干旱地区的农业发展，内蒙古有灌溉条件的普通农户还是采用沟灌这一传统灌溉形式，很少考虑灌水量和合适的灌水时期，灌水利用率偏低，成为制约该区农业生产的一个严重问题。所以最大限度的提高灌溉水有效利用效率，充分发挥水资源的生产效益是农业上急待解决的问题。氮肥因其在农业生产中增产效果显著而深受农民的喜爱，是农业生产中消费量最大的化肥品种[9]。据预测，如果立即停止使用氮肥，全世界农作物产量将会减产40%~50%。在马铃薯生产中，与其它肥料相比氮肥的使用量和使用频率都是最大的。1984~1993年的10年间，我国化肥用量增加了81%，而粮食总产量只增加了14.6%，粮食产量增长的速度远远低于化肥用量增长的速度。氮肥在作物的增产方面起到了巨大的作用，但同时氮肥的不合理利用也带来了一系列环境问题。氮肥的过量施用导致了地下水中硝态氮及亚硝态氮含量的超标，造成了环境的严重恶化，同时还增加了农 2水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响产品中有毒物质的残留。张维理[10]的调查结果显示，地下水中的硝酸盐含量的超标与氮肥的过量施用有密切的关系。据估测，世界氮肥的平均利用率为40％~60%，而我国由于施肥、灌水方式不当被作物吸收利用的氮肥只占其施入量的30%~35%[11,12]。因此，氮肥是农业生产中不可缺少的因素，又是造成环境污染的重要因素之一，这就要求我们在不增加施肥量的前提下提高水、肥的利用效率，在保证作物优质、高产、高效和可持续发展的同时，防止或尽量减少作物生产对环境造成的污染。近些年来，许多科研工作者针对水肥耦合进行了大量的研究，为农业生产中采取适宜的水肥管理措施提供了一定依据。1.1以水促肥的研究进展1.1.1水分对作物生长的意义水分是作物有机体进行生命活动不可缺少的物质[13]，是植物细胞中原生质的重要组成部分，是新陈代谢过程的反应物质，是许多生化反应的良好溶剂，能够使植物保持固有的姿态，促进细胞的分裂和延伸，维持植物体的正常体温，所以满足植物对水分的需求对植物的生命活动有着重要的意义。土壤水分亏缺会使土壤溶液与植物根部之间的水势差减小，影响植物对水分的吸收，导致植物体内细胞严重失水，发生萎蔫。水分亏缺会影响作物正常的生长发育及生理代谢，最终导致作物减产[14,15,16,17]。在水分供应不足的条件下，植物体内的水分会重新分配，合成代谢受阻，而分解代谢加快。1939年MakcoMob[18]曾明确指出，生长对缺水最为敏感，抑制生长是干旱期作物产量降低的主要原因。上官周平[19]指出，水分亏缺对植物生理过程最明显的影响是光合速率降低，使植物生长发育受到显著抑制，最终导致死亡。1.1.2水分对作物养分吸收分配的影响水分是作物吸收养分的主要媒介，土壤水分对作物吸收养分有显著的影响。水分既影响作物对养分的吸收，也影响作物产品结构和养分在体内的转移和分配[20]。Ｒego等[21]报道了水分胁迫使高梁对氮素的吸收降低了40%，植株全氮量比对照植株低。土壤含水量与植物磷素的吸收呈直线正相关[22]。Menge和Braunschweig也表明钾肥的有效性随着水分条件的改善而显著增加[23]。当土壤含水量较低时，氮素易于在植物体内积累。随水分供应量的增加，植物体内氮的浓度不断减小，钾的浓度不断增大。在土壤较湿润情况下，作物吸收磷较多，作物吸收土壤磷与土壤水分状况呈线性关系。QiupengZeng[24]研究表明，当土壤水分缺乏时，土壤钾的移动性降低，土壤钾的固定增强，从而减少了植物对钾离子的吸收。[25]Campbell研究结果表明，灌水与不灌水相比，灌水后小麦籽粒含氮量提高7%，茎 内蒙古农业大学硕士学位论文3叶和根部的含氮量分别减少了4%和5%。Powe等人[26]发现，土壤水分状况对春小麦吸取肥料磷与土壤磷的比例有很大的影响，在较湿润条件下，小麦更多地吸收土壤磷，而在干旱条件下，小麦吸收肥料磷较多，说明干旱条件下土壤磷的有效性较低。樊小林等[27]研究了不同水分条件下冬小麦氮素营养，发现籽粒、秸秆、地上部的吸氮量和相应的产量呈极显著的正相关，干旱胁迫能明显减少小麦的吸氮量，减小的程度因品种而异。Varma和Malik[28]通过五种作物试验，指出土壤水分对钾素的吸收利用有不同影响，在低氮条件下，由于氮钾的竞争机制，小麦中钾素含量及总吸收量随着土壤水分条件的改善而减少。由于磷素的溶解性及移动性较低，干旱条件不利于植株磷素的吸收。在水分缺乏条件下，小麦吸收的养分更多的滞留在麦秆里，不利于向籽粒运转，造成籽粒产量降低[29,30]。水分不足时，氮素从茎叶向籽粒的转移就会受到限制，导致氮在茎叶和根部累积较多，而籽粒含氮量相对较少[31]。李生秀等[32]研究结果表明，水氮配合下，灌水使玉米籽粒/茎叶产量比提高41.3%，同时灌水也使籽粒氮与茎叶氮的比值提高30.7%。可见，水分能促使氮素从茎叶向籽粒转移，提高籽粒对茎叶的比值，从而增加玉米的经济学产量，最终反映为土壤水分可提高氮肥的增产效果[33]。氮素被作物吸收后即在体内进行分配，经济器官中分配的比例直接决定了产量的高低。1.2以肥调水的研究进展1.2.1氮素对作物生长的意义氮素是植物需求量最多的营养元素，植物干体中氮含量占0.3%~5%。氮素作为构成核酸、蛋白质、酶类和植物激素等物质的主要组分，参与调节了作物在干旱逆境下的适应、修复、伤害和补偿等生理生化过程[15,34]。所以氮的盈亏直接影响细胞的分裂和延伸生长。当氮肥供应充足时，植株躯体高大，枝叶繁茂，叶大而深绿，分蘖(分枝)能力强，籽粒中蛋白质含量高。氮肥供应不足时，植株生长明显减慢，植株矮小，叶片小而薄易变黄，分枝、分蘖少，花果少而易脱落，最终影响产量[35,36,37,38,39]。当氮肥施用过量时，植株表现为叶色浓绿，贪青徒长晚熟，植株细胞壁发育不良，变薄，易倒伏。所以，氮肥施用的合理与否，将直接影响农作物的产量、品质及经济效益。在生产中，要综合考虑作物品种、土壤肥力及栽培方式等多种因素来确定氮肥的施用量。1.2.2氮素对光合作用的影响氮是叶绿素的组成成分，与光合作用有密切关系，施用氮肥能明显地促进光合作 4水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响用的进行。张岁岐[40]等报道干旱条件下，施用氮磷肥可在一定程度上提高小麦叶片的净光合速率。施氮可增大气孔导度，减少气孔对CO2的阻力，有利于光合效率的提高[37,41]。氮肥能提高CO[30]2固定速率，从而加速光合作用的进行。康玲玲等研究表明，冬小麦各生育时期光合强度的变化均表现为：同一施氮条件下，正常的水分处理高于2干旱处理；相同水分条件下，在0～300kg/hm施氮量范围内，光合强度随着施氮量的增加而提高。张兴义[42]指出，施肥对春小麦有效叶面积影响较大，春小麦有效叶面积与施肥量呈正相关。杜建军[43]研究表明：在水分供应充分的条件下，施用氮肥能明显增大冬小麦的叶面积，提高光合速率；作物受到水分胁迫时，施肥处理的叶片气孔阻力较未施肥处理的增大，不利于光合作用的进行，但由于叶肉细胞的光合活性增强，导致净光合速率仍然提高。Morgan[44]对春小麦的研究表明，在水分胁迫下，高氮叶片气孔导度明显低于低氮叶片。张岁岐[40]对小麦研究结果表明，在轻中度水分胁迫下，N对叶片水势的影响不明显，在严重水分胁迫下，高N叶片的水势和相对含水量比低N叶片下降的快，气孔导度减小，单位叶面积的蒸腾失水减少。Ghashagaie[45](1989)等的研究表明，低氮下受干旱胁迫的植株，气孔导度降低，叶片卷曲严重，而且反应敏感，光合作用的降低以气孔限制为主。Nielsen等认为，N素可增加小麦株高、地上生物量、叶面积指数和产量[46]。1.2.3施用氮肥对产量的影响施用氮肥可有效提高作物的产量。施肥对提高作物产量的机理是，施肥可促进光合，降低蒸腾，改善作物体内的水分状况，进而提高水肥利用效率；同时施肥有利于同化物的形成和向籽粒的转移，最终反映在产量的提高[47]。李裕元等也曾报导氮素营养可以显著提高旱地小麦的生物量、籽粒产量、株高、穗粒数和穗粒重[48]。增施氮肥有利于小麦籽粒产量、蛋白质含量和产量的增加[42,49,50]。汪德水等(1999)通过阐释以肥调水的机理明确指出旱地合理施肥可以提高水分利用效率从而达到增产的目的[51]。增施肥料可以明显改善旱作小麦的叶片水分状况，减少了土壤水分不足对产量的影响[49]。施肥促进根系生长，有利于作物摄取更多的水分和养分，同时产量和水分利用效率也增加。然而，旱地施肥水平受水分的限制，过量施肥非但起不到提高产量和水分利用率的作用，反而促进营养体生长进程，造成前期过多的水分消耗，后期水分不足而降产。张淑香等研究表明[52]，在干旱处理条件下，高氮处理土壤中较高的盐分浓度会导致根系细胞膜伤害率增加，根系保水能力下降，使小麦的抗旱性降低。在水分缺乏的条件下，要想获得理想的产量，就要适当减少氮肥的施用量，随着水分条件的改善，加大施氮量可获得更高的产量。氮肥对旱地作物生 内蒙古农业大学硕士学位论文5长的影响主要在于加强前期耗水[31]。Machler[53]也曾提出施肥对旱地小麦增产和有效利用水分至关重要。1.3水肥耦合的概念及发展水肥耦合效应（couplingeffectofsoilwaterandFertilizer）是物理学概念的借用，指在农业生态系统中，土壤矿物元素与水分两个体系融为一体，相互影响、相互作用，对植物生长发育所产生的结果或现象。其核心是强调影响植物生长发育的两大因素，即“肥”和“水”之间的有机联系，利用它们之间存在的协同效应进行水肥及植物综合管理，以提高植物生产力和水肥利用率。水肥耦合包括数量、时间和空间，三个方面的耦合。我国在八五及九五期间，把“旱地农田水肥交互作用及耦合模式研究”作为重点攻关专题，并取得了显著的成绩，在一些研究领域获得了突破性进展，且主要集中在数量耦合和时间耦合方面的研究。水肥交互作用类型可分为协同作用类型、顺序加和性类型和拮抗作用类型。在一定水氮条件下，两因素的交互作用类型为Liebig协同[54]。土壤水分和肥料是进行农业生产最基本的要素，土壤贫瘠和水分亏缺是旱地农业生产的主要限制因素[15]。在半干旱地区，土壤水分条件是作物生产的低限，提高水分利用效率是粮食增产的关键，而肥料又从多方面限制作物对水分的有效利用，所以提出半干旱地区农业的发展“关键在水，出路在肥”[55]。水肥是农业生产中投入的两大因素，也是可以调控的重要技术措施。水分和氮肥既各有特殊的作用，同时二者又相互作用、相互制约[54,56,57]，共同影响着作物的生长发育，最终影响产量的形成。俗话说“有收无收在于水，收多收少在于肥”，充分说明了土壤水分和土壤养分对作物生长的作用不是孤立的，而是相互作用、相互影响的。在农田土壤中，水分是溶剂，肥多为溶质，养分物质多通过土壤矿化分解转化而发生耦合[58,59]。只要水肥管理合理匹配，二者就会产生激励机制，养分和水分的协同效应将会十分显著。土壤水分条件的改善有利于土壤肥力的发挥；良好的养分条件可使单位水量生产更多的干物质和经济产量，可明显提高作物的水分利用效率[60]。因而，对土壤水分和土壤养分进行合理的管理，就能起到“以肥调水、以水促肥”的显著作用。1.3.1水肥耦合对作物产量的影响肥和水既是决定作物产量的关键因素，又是可人为调控的技术措施。水肥耦合对作物产量的影响在不同水肥供应水平上表现不同。在水肥不足的情况下，补充水肥可增加产量，施肥的增产效果大于水分的增产效果。当土壤自然肥力较低时，施肥的增产效果显著；随着自然肥力的提高，水分的增产作用越来越大，且水肥对产量有耦合效应。作物产量的高低与光合作用密切相关，而水肥是影响光合作用不可缺少的因素。 6水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响梁宗锁和周凌云等[61,62]研究表明，作物的光合作用受土壤的水肥条件影响较大，水分不足会抑制气孔开放，进而影响作物的光合作用，严重干旱时叶片仅维持很低的光合水平。施肥有明显的调水作用，灌水也有显著的促肥作用。许多研究表明，在一定范围内，氮、磷营养能补偿水分胁迫对作物产生的不利影响，增大叶面积，进而增加作物产量[63,64]。金柯、汪德水等人[56,57]研究表明，即使在欠水年份土壤水分含量很低的情况下，通过协调土壤水分和养分产生激励作用，也可获得较为理想的产量。在土壤水分供应不足的情况下，养分的有效性及利用率大大降低[65,66]，过量施用氮肥可使作物生长初期耗水量增加，导致后期更严重的水分胁迫，最终影响产量[67]。据Bennet[68]和徐萌[69]等研究结果表明，当水分不足时，过多施用Ｎ肥可使土壤溶液浓度增加，土壤总水势降低，作物根系吸水的难度增加，同时易形成较大的地上部蒸腾表面积，增大蒸腾量和土壤耗水量，加剧了作物的水分胁迫作用，最终降低作物产量。在水分不足时，施用氮肥的肥效为零或为负[70,71,72]。上官周平等[64]1999研究表明，旱作农业中水肥具有明显的耦合效应，肥料的增产作用不仅在于肥料本身更重要的还在于它与土壤水分的互作。张凤翔[73]研究了水肥耦合对冬小麦生理性状及产量的影响机制，得出水分和氮肥存在显著的耦合效应，要想获得高产，必须满足适宜的土壤水分和养分条件。沈荣开[74]研究认为，氮肥效益的发挥与农田水分状况有密切的关系，相同的施肥量不同的农田水分状况所获得的产量是不同的。王立秋等认为[75]施肥可使春小麦显著增产，水分和肥料间互作效应显著。作物的水肥产量效应研究已由单因素效应研究进入多因素效应研究，研究范围不断扩大，结果向量化模型方向发展，便于生产实践应用。宋耀选[76]对玉米的研究发现，产量、耗水量同水肥供应量之间存在非线性二次关系，并获得了最高产量和水分利用效率条件下的玉米耗水量。程宪国和杨建昌等[77,78]的研究结果显示，水分缺乏，养分的截获、质流和扩散均受到抑制，加剧了作物生长过程中的营养不良状况；养分不足，作物生长缓慢，有限的水分也不能充分利用，导致减产。只有合理的水肥配合，才能以水促肥，以肥调水，达到土壤水分和养分的高效利用。1.3.2水肥耦合对作物品质的影响一般认为，在一定范围内增施氮肥可以改善农产品品质，超出一定范围时，增施氮肥就会使作物品质降低，因而氮肥对品质的影响与其对产量的影响有相似之处[79]。水肥运筹对小麦品质形成具有明显的调节效应，不合理的水肥供应均不利于小麦品质的提高[80]。一些研究表明[81,82]，降水量或灌水量与小麦籽粒蛋白质含量呈负相关关系。[83]王立秋等研究了水肥耦合对春小麦品质的影响结果表明，小麦籽粒蛋白质含 内蒙古农业大学硕士学位论文7量，干、湿面筋含量和沉淀值等性状间存在显著的水、肥互作效应，增加灌水对籽粒品质性状具有稀释效应，增加施肥可改善小麦品质状况。韩锦锋等人[84]对烟草的研究表明，干旱胁迫使烟叶中还原糖含量下降，总氮、烟碱含量升高，烟叶中降解类胡萝卜素类物质和部分类西柏烷类化合物含量减少，导致品质下降。同时，土壤严重干旱对烟叶中化学成分及香气物质含量均有较大的影响。许振柱等[85]研究结果指出，在小麦生育后期浇水，籽粒蛋白质含量会显著降低，面团稳定时间缩短，使小麦品质变劣。季书勤等[86]研究结果显示，在小麦生育中后期，增加施氮量可明显提高强筋小麦籽粒的角质率、蛋白质含量、湿面筋含量，延长面团的稳定时间。刘作新[87]试验结果表明，施氮能提高小麦籽粒蛋白质和游离氨基酸的含量，但这种作用受施氮时期的影响显著，表现出明显的阶段营养性。翟丙年[88]结果表明，水肥的合理配合，不仅有利于冬小麦产量的提高，也有利于品质的改善。氮肥对马铃薯的加工品质有一定的影响，随着氮肥施用量的增加淀粉含量呈现下降趋势，还原糖含量呈现增加趋势[89]。Kolbe等[90]指出，增施氮肥能增加马铃薯产量，但影响淀粉、纤维素的含量及马铃薯的耐贮性能。王季春研究也表明，随着氮肥用量的增加淀粉含量下降。Prokkola[91]指出，氮肥施用过量的话可能加重马铃薯病虫害的发生。黄鹏[92]表明，增施氮肥可增加马铃薯中蛋白质的含量。谢林毅指出，氮素失调会造成作物品质降低，尤其对以营养体为收获物的作物的品质影响比较大，如蔬菜、水果、块根，块茎植物等。1.3.3水肥耦合对水氮吸收积累量的影响植株吸收氮量与氮肥施用量密切相关，随着施氮量的增加，植株各器官含氮量和总吸氮量均呈增加趋势。从肥料利用率来看，氮素利用率随氮肥施用量的增加而增大，达到一定程度后再增加施氮肥，氮肥利用率又开始降低。增加施氮量，各生育期植株体内N、P、K含量都显著提高，增施氮素对植株氮磷钾的吸收和积累有明显的促进作用[93,94]。赵炳梓等[95]研究表明，玉米的吸氮量随施肥量的增加而增加。在低灌水条件下，玉米的籽粒吸氮量较低，并且不受施氮量的影响。施肥可促进作物根系的生长，扩大作物吸收水分、养分的空间，促使作物吸收利用更多的土壤水分；同时，施肥有利于植株冠层的形成，降低叶水势，增加蒸腾量，减少蒸发量，显著提高水分利用效率。1.3.4水肥配合存在阈值反应合理的水氮供应可起到相互促进的增产高效作用，水氮配合间也存在阈值反应。孟兆江[96]对夏玉米的研究结果表明，水肥配合存在阈值反应，低于阈值水平，氮磷肥无明显的增产效应，水分利用效率低；高于阈值水平，水肥互作效应减弱；在阈值范 8水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响围内，水肥互作增产效应显著。张洁瑕[97]对西芹的研究也提出了一个阈值，施氮量超过阈值，产量将下降，超过极大值，再增加氮肥投入量，将造成产量锐减。丁新利[98]（1999年）对喷灌条件下冬小麦的最佳水肥管理进行了研究，建立了作物产量与水肥关系模型，并提出了喷灌条件下冬小麦的最佳水肥管理模式。王凤新等(1999)对喷灌条件下冬小麦水肥效应进行了研究，探讨了不同水肥处理对冬小麦产量、耗水量以及土壤全氮、硝态氮含量等的影响，建立了反映冬小麦产量与灌水量、施肥量间的数学模型，提出喷灌条件下冬小麦适宜的灌水定额和施肥量[77]。周怀平[100]提出了水肥耦合模型的建立，拟合了一定区域研究条件下的水肥产量效应，通过预测底墒、降水量及目标产量，就可以拟定合理的施肥量。对于一定的施氮量，当供水量增加时，土壤中未被利用的NO3-N残余量降低、但当供水超过某一值时，供水量再增加，NO3-N残余量又有上升的趋势。这说明：供水量有一阈值，超过此值，氮肥利用率不再随水分的增加而增加，其原因可能是在于别的因素开始限制生长，这些因素可能是养分供应不平衡或者是太多的水分导致氮素随水分转移到作物生育期的根层以下而末被利用[101]。1.4研究的目的与意义北方地区属于典型的大陆性季风气候区，四季分明、光热资源充足、土壤疏松肥沃、生态地理多样、生物种群丰富、是发展农业的得天独厚的好地方，且传毒介体少气候凉爽、昼夜温差较大，非常适合马铃薯种薯及商品薯的种植，是我国最大的马铃薯生产区。当地生产的马铃薯品质优良，深受马铃薯种植者及加工企业和消费者的青睐。近年来，我国北方尤其内蒙古范围内马铃薯种植面积呈现不断上升的趋势。马铃薯以抗旱、高产、优质、高效以及营养全面等特点已成为内蒙古农业经济发展的重要特色产业之一，在全区农业生产中占有举足轻重的地位。随着对马铃薯高产栽培技术的研究应用，马铃薯在当地的产量有了较大的提高，但灌水和肥料不合理应用也是限制马铃薯产业在当地发展的重要因素，是急待解决的问题。以往关于水肥耦合的研究，多数是针对玉米、水稻、小麦等作物，对马铃薯的研究多数还停留在水分或氮肥的单独效应上。笔者以水肥耦合为基础，深入的研究了沟灌条件下马铃薯水氮效应，旨在为生产实践提供理论依据和技术指导。2材料与方法2.1试验田基本情况试验于2010年在内蒙古武川县大豆铺村进行。土壤为沙壤土，0~20cm耕层土壤有机质含量0.8%，碱解氮含量32.4mg/kg，速效磷含量6mg/kg，速效钾含量137mg/kg，pH值为6。 内蒙古农业大学硕士学位论文92.2试验材料供试马铃薯采用克新一号原种，氮肥使用尿素（46-0-0），磷肥使用磷酸二铵（18-46-0），钾肥使用硫酸钾（0-0-52），灌溉水使用井水。2.3试验设计试验设灌溉定额和施氮量两个因素，采用裂区设计，主处理为灌溉定额，设3232321200m/hm、1800m/hm、2400m/hm三个水平，分别用W1、W2、W3表示，灌水2222量由水表控制；副处理为施纯氮量，设0kg/hm、75kg/hm、150kg/hm、225kg/hm、2300kg/hm五个水平，分别用N0、N1、N2、N3、N4表示；共15个处理组合，重复三次，随机排列，共45个小区。表1试验处理设置Table1Thedesignofnitrogenandirrigation32各时期灌水量（m/hm）总灌水量施氮量处理322幼苗期块茎形成期块茎增长始期块茎增长期（m/hm）（kg/hm）N060060012000N1600600120075W1N26006001200150N36006001200225N46006001200300N060060060018000N1600600600180075W2N26006006001800150N36006006001800225N46006006001800300N060060060060024000N1600600600600240075W3N26006006006002400150N36006006006002400225N46006006006002400300氮肥在播种时沟施三分之二，其余三分之一在中耕起垄时追施。播种时基施磷酸222二铵300kg/hm，硫酸钾405kg/hm。小区面积8m×4.8m=38.4m，行距为60cm，2株距为28.6cm，8行区（4行测产，4行取样），种植密度58305株/hm，重复间留1米的过道，各小区间人工起高埂。5月17日播种，7月18日起垄，记录生育期降雨量。其它管理同一般大田。各处理设置见表1。 10水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响2.4取样时间和方法分别在出苗后15d，30d，45d，60d，75d进行田间取样，选取有代表性植株3~5株，带回实验室洗净晾干，分器官称量鲜重，并分别取各器官鲜样100g于105℃下杀青30min，然后降至75℃下烘干至恒重测定干重，样品粉碎后过60目筛装袋备用。室内分析在内蒙古农业大学马铃薯研究室进行。2.5测定指标及方法株高、茎粗：尺量法。单株结薯数：计数法。淀粉含量：碘比色法。还原糖含量：砷钼酸比色法。干物质重：烘干称重法。全N含量：奈氏比色法全P含量：钼蓝比色法全K含量：火焰光度计法。产量及商品薯率：收获时进行测产，分别记录大、中、小薯个数及重量，折算产量及商品薯（包括大薯和中薯）重率。2.6计算公式植株氮素积累量=植株干物质重×植株氮含量；氮肥农学利用率（kg/kg）=(施氮区产量-不施氮区产量)/施氮量；氮肥生理利用率（kg/kg）=(施氮区产量-不施氮区产量)/(施氮区植株吸氮量-不施氮区植株吸氮量)；氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮区产量/施氮量。2.7数据处理本试验所有数据采用Excel及spss1.3数据分析软件进行处理。3结果与分析3.1不同水氮条件对马铃薯生长指标的影响3.1.1不同水氮条件对马铃薯株高的影响由表2可知，在整个生育期间，马铃薯株高呈现单峰曲线变化，峰值出现在出苗后60d。株高受不同水氮条件影响较大，增加灌水量或增施氮肥都有利于马铃薯株高的增大。 内蒙古农业大学硕士学位论文11表2水肥耦合条件下马铃薯株高的变化（cm）Table2Effectsofwaterandfertilizercouplingonplantheightofpotato（cm）出苗后天数（d）处理1530456075平均值N021.5234.2862.5668.5666.6750.72N122.9035.9262.3370.2267.3351.74W1N224.1236.8864.4470.1169.9353.10N325.0037.2965.7273.7869.0754.17N425.4937.1066.5074.2271.2054.90N021.4135.3162.0070.3371.2752.06N123.3335.1663.7870.5670.9352.75W2N224.4137.5066.0073.6771.9354.70N324.3637.7865.8975.0073.2755.26N424.8838.1467.6776.4474.4756.32N021.7235.0362.2270.2271.4752.13N123.4934.9264.3373.3373.1353.84W3N224.9137.0765.1175.5673.4055.21N325.6638.6265.6775.1174.4055.89N425.9638.6966.5676.6775.3356.64对生育期株高平均值进行方差分析，结果表明：不同灌水量对马铃薯株高的影响差异显著（F值=7.89，大于F0.05=6.94）；不同施氮量对马铃薯株高的影响差异达到了极显著水平（F值=20.48，大于F0.01=4.22）；水氮交互作用对马铃薯株高的影响差异不显著。3.1.2不同水氮条件对马铃薯茎粗的影响表3反映了不同生育阶段马铃薯茎粗的变化趋势。随着生育的推进，马铃薯茎粗不断增大，在出苗后60d茎粗达到了最大值，60d之后马铃薯茎秆枯黄萎蔫茎粗又呈下降趋势。相同水分条件下，马铃薯茎粗随施氮量的增加而增大，即N4处理下茎粗较粗，但较N3处理增加的幅度不大；相同氮水平条件下，马铃薯茎粗随灌水量的增加而增大，高水分处理有利于茎粗的增大，即在W3处理下马铃薯茎秆较粗。对生育期马铃薯茎粗平均值进行方差分析，结果表明：不同施氮量对茎粗的影响差异极显著（F值=13.09，大于F0.01=4.22）；不同灌水量和水氮交互作用对茎粗的影响差异均不显著。 12水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响表3水肥耦合条件下马铃薯茎粗的变化（cm）Table3Effectsofwaterandfertilizercouplingonstems’widthofpotato（cm）出苗后天数（d）处理1530456075平均值N00.921.031.241.341.321.17N10.961.081.281.341.331.20W1N21.001.121.361.381.321.24N31.001.151.381.401.401.27N41.021.161.411.411.421.29N00.921.031.211.391.351.18N10.951.091.271.411.411.23W2N20.971.131.351.431.421.26N30.981.131.401.421.441.27N41.021.161.441.451.431.30N00.921.021.241.391.361.19N10.961.071.271.411.431.23W3N20.991.101.381.431.421.27N31.021.141.371.441.461.29N41.021.171.421.451.441.303.1.3不同水氮条件对马铃薯叶面积系数的影响整个生育期间，马铃薯叶面积系数呈单峰曲线变化（表4），在出苗后60d，叶面积系数达到最大，此时各处理叶面积系数变化范围为4.26~7.90。表4水氮耦合条件下铃薯叶面积系数的变化Table4EffectsofwaterandfertilizercouplingonLAIofpotato出苗后天数（d）处理1530456075平均值N00.330.932.934.263.072.30N10.360.973.205.493.052.61W1N20.351.113.546.013.312.86N30.381.183.626.684.543.28N40.431.313.727.084.873.48N00.310.962.994.953.012.44N10.351.043.276.183.652.90W2N20.391.093.556.123.772.98N30.421.203.447.074.173.26N40.441.293.707.905.033.67N00.310.922.954.813.862.57N10.370.993.196.303.692.91W3N20.381.063.326.764.243.15N30.421.203.687.185.073.51N40.431.263.727.785.103.66叶面积系数受水氮条件的影响较大，生育前期，各处理灌水量相同，叶面积系数随着施氮量的增大而增大；生育后期，叶面积系数随着灌水量和氮肥施用量的增加而 内蒙古农业大学硕士学位论文13增大，表现为高水中肥W3N3及高水高肥W3N4处理下的叶面积系数均较大，W3N4处理较W3N3处理叶面积系数增加幅度不大。对叶面积系数平均值进行方差分析，结果表明，不同施氮量对马铃薯平均叶面积系数的影响差异达到了极显著水平(F值=13.09，大于F0.01=4.22)；不同灌水量及水氮交互作用对叶面积系数的影响差异不显著。3.1.4不同水氮条件下马铃薯各器官干物质积累量的变化马铃薯茎叶干物积累量呈单峰曲线变化（表5），各处理在出苗后60d达到最大值。出苗后30d～60d，茎叶干物质积累量增加幅度较大，这个阶段是茎叶生长的旺盛时期，60d之后又出现下降趋势；马铃薯块茎干物质积累量则呈现不断升高的趋势，到成熟收获期达到一生最大值，其中出苗后60d到75d之间的增加幅度较大，此期正值淀粉积累期，是马铃薯块茎的干物重增加的主要时期。生育前期，各处理灌水量相同，各器官干物质积累量随氮肥施用量的增加而增大；生育中后期，干物重随施氮量和灌水量的增加而增大，但在高水分条件下，施氮肥过量（N4）不利于各器官干物质的积累。2表5马铃薯各器官干物质积累的变化（kg/hm）2Table5Drymatteraceumulationwithvariousorgansofpotato（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N017060475200124168925217671289160313211001437243999956482657N1179635232391371797286199213521650138012494448464510897402757W1N2192685762551512891287210914101942148113294740562211747913148N3186755832551558927310215414382242150813375318567311988063386N42409763527415541016376233814652291153913575391621512618423568N0159634642081302738247196113752037140110885279560010576943291N1199665072261373811266203514462065154713195538579211327733415W2N2221795472371443881291214814472159166013365572608312047963527N3236925892491515913324227115552339169813465580628512628313632N42419763126515431009361249116012425174813575640677513318663800N0166634742161298848231220014512105171812745560624011717703534N1199715022321398922270239016782387180713355941646612598473766W3N2207785592511495874297246716502456188114006528703513228504079N3220945962691544926345257217402668191315006533710113699064162N4240946322801552952381262617412720180414396308639713719013951对马铃薯各器官干物质积累量平均值进行方差分析，结果表明：不同施氮量对马铃薯茎、叶、块茎的干物质积累量的影响差异均达到了极显著水平（F值分别为4.47、6.80、5.02，大于F0.01=4.22）；不同灌水量对马铃薯茎、叶干物质积累量的影响差异 14水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响不显著，对块茎干物质积累量的影响差异显著（F值=9.41，大于F0.05=6.94）；水氮交互作用对马铃薯茎、叶、块茎干物质积累量的影响差异均不显著。3.1.5不同水氮条件下马铃薯干物质公顷积累量的变化随生育的推进马铃薯植株干物质公顷积累量呈S型曲线变化（表6）。生育前期，植株干物质公顷积累量增长缓慢，出苗后30d以后干物重迅速增长，出苗后75d，即2淀粉积累期达到最大值，此时各处理的变化范围为6693.69~9946.86kg/hm，之后干物质积累量又开始下降，原因是地上部分枯萎脱落导致的。马铃薯植株干物质重积累量随灌水量和施氮量的增加而增大，但生育后期高水即W3处理下，N4处理的干物质积累量值较N3处理的干物质积累量值低，这是由于在水分供应充足的条件下，马铃薯植株贪青生长，不利于同化产物向地下块茎转移，不利于干物质的积累。2表6不同水氮条件下马铃薯干物质公顷积累动态（kg/hm）2Table6Drymatteraccumulationwithwholeplantofpotato（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值N0229.76674.922182.184659.296693.695615.473342.55N1241.49762.302453.674994.327077.026029.203593.00W1N2260.22830.952689.435460.917550.307101.313982.19N3260.80837.672794.425833.598162.947169.324176.46N4337.28908.292946.656093.248286.717738.304385.08N0222.33671.662287.115373.117766.936904.323870.91N1264.88732.692450.125546.088402.797298.084115.77W2N2299.91784.232615.475755.128568.027655.684279.74N3327.38838.622753.316165.638624.277882.164431.89N4338.73896.612913.496515.828745.028403.264635.49N0229.01689.912376.445756.458552.807807.434235.34N1269.62733.822589.926454.389082.828111.564540.35W3N2285.29810.352665.426572.379808.468752.854815.79N3314.35865.602814.686978.969946.868891.574968.67N4334.25911.832883.927086.779550.878098.074810.95对植株干物质公顷积累量的平均值进行方差分析，结果表明：不同灌水量对植株干物质积累量的影响差异显著（F值=10.41，大于F0.05=6.94）；不同施氮量对植株干物质积累量的影响差异达到了极显著水平（F值=8.46，大于F0.01=4.22）；水氮互作对其影响差异不显著。 内蒙古农业大学硕士学位论文153.1.6不同水氮条件下马铃薯干物质积累速率的变化从表7可以看出，在整个生育期，马铃薯干物质积累速率呈现低-高-低的变化趋势，在出苗后45d~60d达到了最大值，此时各处理间的变化范围为2165.14~280.19kg/hm·d，之后积累速率又逐渐降低。马铃薯干物质积累速率随施氮量和灌水量的增加而增大。2表7植株干物重积累速率（kg/hm·d）2Table7Rateofdrymatteraccumulationwithwholeplantofpotato（kg/hm·d）出苗后天数(d)处理0~1515~3030~4545~6060~7575~93平均值N015.3229.68100.48165.14135.63-59.9064.39N116.1034.72112.76169.38138.85-58.2168.93W1N217.3538.05123.90184.77139.29-24.9479.73N317.3938.46130.45202.61155.29-55.2081.50N422.4938.07135.89209.77146.23-30.4787.00N014.8229.96107.70205.73159.59-47.9278.31N117.6631.19114.50206.40190.45-61.3783.14W2N219.9932.29122.08209.31187.53-50.6986.75N321.8334.08127.65227.49163.91-41.2388.95N422.5837.19134.46240.16148.61-18.9994.00N015.2730.73112.44225.33186.42-41.4188.13N117.9730.95123.74257.63175.23-53.9691.93W3N219.0235.00123.67260.46215.74-58.6599.21N320.9636.75129.94277.62197.86-58.63100.75N422.2838.51131.47280.19164.27-80.7192.67对生育期干物质积累量速率的平均值作了方差分析，结果表明：不同灌水量和施氮量对植株干物质积累速率的影响差异均达到了显著水平（F值分别为13.68、2.92，分别大于F0.05=6.94、F0.05=2.78）；水氮互作对其的影响差异不显著。3.2不同水氮条件对马铃薯产量和商品薯率的影响由表8可知，增加灌水量或增施氮肥都可以增加马铃薯的单株产量和公顷产量，单株产量的增加依赖于块茎的增大，单株结薯数的变化无一定的规律性。在W1的低水分条件和W2的中等水分条件下，马铃薯产量随施氮量的增加而增加，即N4处理22下产量最高，分别为22992.12kg/hm和26413.93kg/hm。在W1条件下，N4处理分别比N0、N1、N2、N3处理增产46.09%、29.87%、17.63%和7.33%；在W2条件下，N4处理分别比N0、N1、N2、N3处理增产15.12%、8.03%、3.45%和0.29%。 16水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响表8不同水氮条件下马铃薯产量及产量因素的变化Table8Yieldandyieldfactorsunderdifferenttreatments产量单株产量单株结薯数单块茎重商品薯重率处理比CK±%2（kg/hm）（kg/株）（个）（g）（%）N015738.680.000.293.9867.6671.50N117703.7912.490.345.0267.9572.45W1N219546.3824.190.364.9074.2473.20N321422.8536.120.414.3295.3982.32N422992.1246.090.434.8289.5384.10N022945.180.000.434.9286.9484.88N124450.356.560.444.9790.1285.34W2N225532.6811.280.464.9792.9887.43N326337.8114.790.484.9696.7187.54N426413.9315.120.495.11100.8888.83N027821.570.000.515.2499.2488.37N128964.644.110.545.23104.8289.05W3N230021.647.910.575.38105.9390.07N331065.4111.660.574.44129.8393.16N430378.729.190.544.56118.9190.40注：商品薯≥75g在W3的高水分条件下，马铃薯产量随施氮量的增加呈先上升后下降的趋势，这可能是由于在水分充足的条件下，氮肥施用量多会造成马铃薯植株贪青徒长，影响光合产物向地下部块茎的转移，进而影响产量。在高水分条件下，N3处理的产量达到2了最高值，为31065.41kg/hm，分别比N0、N1、N2、N4处理增产11.66%、7.25%、3.48%和2.26%。相同氮肥条件下，不同灌溉定额对马铃薯的产量影响也较大。笔者试验条件下，产量随灌溉量的增加而不断增大，以W3处理下产量最大。在水肥供应不足的情况下，增施氮肥的增产效果显著。在水肥供应充足的条件下，增加灌水量对增产效果显著。由表8还可以看出，相同水分条件下，马铃薯商品薯率随施氮量的增加而升高。在W1的低水分条件下，增施氮肥可显著提高马铃薯商品薯率，提高幅度为0.95%～12.6%；随着灌水量的增加，增施氮肥对马铃薯商品薯率的影响越来越小，当灌水量32增加为2400m/hm时，即W3处理，增施氮肥促使商品薯率增加的幅度仅为0.68%～4.79%，但在该水分条件下，N3处理的马铃薯商品薯率达到了最大值为93.16%。相同氮水平下，马铃薯商品薯率随灌水量的增加而升高，灌水量为W3时，马铃薯商品薯率最高。方差分析结果表明：不同灌水量对马铃薯产量和商品薯率的影响差异均达到了极显著水平（F值分别为43.34、23.50，大于F0.01=18）；不同施氮量对马铃薯产量和商 内蒙古农业大学硕士学位论文17品薯率的影响差异均达到了显著水平（F值分别为3.01、3.47，大于F0.05=2.78）；水氮互作对产量和商品薯率的影响差异均不显著。3.3不同水氮条件下马铃薯氮素吸收分配规律的变化3.3.1马铃薯各器官含氮量的变化表9反映了整个生育期间马铃薯各器官含氮量的动态变化。生育期间马铃薯各器官含氮量在出苗后60d前始终是叶>茎>块茎，60d之后表现为叶>块茎>茎。前期茎叶含氮量呈现上升的趋势，出苗30d以后茎叶含氮量又呈现逐渐下降的趋势，到出苗后75d即淀粉积累期降到了最低值。马铃薯块茎含氮量表现出不断下降的趋势，但在出苗后75d又有一个略微上升的过程，到收获期又有所下降，块茎含氮量在整个生育期变化平缓，在出苗后45d，块茎含氮量最高，到收获期降到最低值。全生育期不同处理叶片含氮量变化在2.05%~4.22%，茎秆含氮量变化在0.80%~2.63%，块茎含氮量变化在0.83%～1.56%。表9不同水氮条件下马铃薯各器官含氮量的变化（%）Table9Nitrogencontentwithvariousorgansunderdifferenttreatments（%）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N03.382.313.642.383.671.691.292.981.080.952.050.860.970.893.141.661.02N13.392.333.792.483.681.781.373.031.141.032.190.951.080.933.221.741.10W1N23.502.354.112.523.781.801.383.051.221.072.220.981.100.953.331.771.13N33.582.364.112.553.941.971.403.071.361.122.251.071.140.963.391.861.15N43.602.574.122.634.041.991.433.111.491.142.371.131.210.983.451.961.19N03.362.303.782.313.621.711.312.971.090.942.190.860.960.833.181.661.01N13.372.323.962.333.681.801.363.031.161.062.200.910.960.923.251.701.07W2N23.422.443.992.423.791.881.383.031.261.092.241.070.970.923.291.811.09N33.582.544.002.524.001.961.483.081.401.142.271.101.140.963.381.901.18N43.672.564.052.564.181.991.533.101.531.162.431.101.151.003.491.951.21N03.392.243.732.423.611.701.232.981.080.952.140.800.910.853.171.650.98N13.442.383.922.433.841.821.373.051.121.052.330.890.980.883.321.731.07W3N23.452.484.072.494.041.901.393.061.311.112.330.970.990.943.391.831.11N33.502.514.162.534.091.951.493.101.501.162.361.041.160.953.441.911.19N43.552.584.222.564.111.961.563.111.531.162.401.071.190.983.481.941.22相同水分条件下，马铃薯各器官含氮量随施氮量的增加而增加，但相同施氮量下灌水量对马铃薯各器官含氮量的影响不大。对生育期各器官含氮量平均值进行方差分析表明：不同施氮量对马铃薯叶、茎、 18水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响块茎含氮量的影响差异极显著（F值分别为14.89、19.55、16.25，大于F0.01=4.22）；不同灌水量和水氮互作对马铃薯叶、茎、块茎含氮量的影响差异均不显著。3.3.2马铃薯各器官氮素累积吸收量的变化生育期间，马铃薯各器官氮素累积吸收量均呈S型曲线变化（表10）。出苗后60d，正值块茎增长期，不同处理下马铃薯茎叶累积吸氮量均达到了最大值，此时变化范围22分别为13.9~26.6kg/hm和52.7~81.7kg/hm。不同处理下马铃薯块茎累积吸氮量则在2出苗后75d达到最大值，此时，各处理块茎累积吸氮量变化范围为42.8~76.1kg/hm。各处理各器官累积吸收量前期差异较小，后期差异较大。2表10不同水氮条件下马铃薯各器官累积吸氮量的变化（kg/hm）2Table10Nitrogenabsorptionwithvariousorgansunderdifferenttreatments（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N05.701.3817.494.8045.5511.653.1252.7113.9115.2227.278.6542.8239.3629.748.0825.14N16.181.4919.805.9150.4414.253.8660.3815.6717.0531.0711.9848.4443.1833.589.8628.13W1N26.761.6023.696.4157.4815.944.0464.5217.3020.4533.0512.7752.2953.6837.1010.8032.61N36.621.7824.006.4961.2518.334.2666.2519.6525.0233.9613.8960.3353.4138.4212.0335.76N48.682.5326.167.2062.9520.395.0973.0421.8225.8936.3015.3066.8261.1841.4313.4539.75N05.411.4517.574.9046.8312.643.1458.1114.9619.2230.749.4350.8546.7831.738.6829.99N16.671.5220.185.2550.2415.073.6061.7516.5721.6534.1311.9355.8953.2834.5910.0733.61W2N27.621.9221.755.8354.9516.584.0465.1318.2723.6037.3414.1954.0055.7137.3611.3634.34N38.322.3523.576.2860.2717.904.8070.0821.8626.7338.3914.4263.8259.6540.1312.5638.75N48.872.5025.646.8064.4320.095.5177.3224.6328.0642.7514.9265.0167.5943.8013.7941.54N05.671.4117.685.1847.1014.512.9765.7015.9219.9637.0410.1550.3952.9434.649.4331.55N16.831.6819.685.4852.9016.893.6972.8118.7625.1842.0511.9157.0356.8338.8610.9435.68W3N27.111.9422.476.2859.7616.454.2675.8921.7327.2444.1613.9265.1366.0441.8812.0640.66N37.692.3724.726.7563.3518.164.9479.7426.1030.7745.0815.5676.0667.6044.1113.7944.84N48.472.4726.687.1763.9619.005.9481.6926.6531.5343.2615.3674.8962.0944.8114.1343.61马铃薯各器官氮素累积吸收量随水氮条件的变化而变化。生育前期，各处理灌水量相同，马铃薯各器官氮素累积吸收量随施氮量的增加而增大，即高肥N4处理下各器官吸氮量最大；生育中期，马铃薯氮素吸收量随施氮量和灌水量的增加而增大；生育后期，高水高氮（W3N4）条件下马铃薯各器官氮素吸收量有降低的趋势，高水中氮（W3N3）条件下各器官吸氮量最大。对茎、叶、块茎氮素累积吸收量的最大值进行方差分析，结果表明：不同施氮量对马铃薯茎、叶氮素累积吸收量的最大值影响差异分别达到了极显著（F值=8.97， 内蒙古农业大学硕士学位论文19大于F0.01=4.22）和显著水平（F值=3.26，大于F0.05=2.78），不同施氮量对块茎氮素累积吸收量的最大值影响差异不显著；不同灌水量和水氮互作对马铃薯茎、叶、块茎氮素累积吸收量的最大值的影响差异均不显著。3.3.3马铃薯氮素公顷累积吸收量的变化随着生育进程的推进，马铃薯公顷氮素吸收量呈现不断增加的趋势（表11），在2出苗后60d达到最大值，此时各处理氮素累积吸收量变化范围为81.83~139.86kg/hm，之后又逐渐减小，这与生育后期地上部生物量的损失有关。此外，由表11还可以看出，从苗期到块茎增长始期，马铃薯氮素公顷吸收量增长幅度较大，说明此阶段是氮素吸收的主要阶段。2表11不同水氮条件下马铃薯植株累积吸氮量的变化（kg/hm）2Table11Nitrogenabsorptionwithwholeplantunderdifferenttreatments（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值N07.0822.2960.3681.8378.7455.6951.00N17.6725.7168.5693.1191.4962.7558.21W1N28.3630.1077.43102.2798.1174.5165.13N38.4030.4983.86110.93108.1975.1769.51N411.2033.3688.43120.76118.4284.6376.13N06.8722.4762.6192.2891.0265.0456.71N18.1925.4368.9299.98101.9574.2263.11W2N29.5427.5875.58107.00105.5278.7467.33N310.6729.8582.96118.67116.6383.6673.74N411.3732.4490.03130.02122.6793.8080.06N07.0822.8664.54101.5897.5774.3961.34N18.5125.1673.47116.75110.9978.5968.91W3N29.0428.7580.43124.86123.2192.4476.46N310.0531.4786.45136.60136.7095.1682.74N410.9333.8588.89139.86133.5088.7382.63不同水氮条件下马铃薯氮素吸收量的差异较大。生育前期，各处理灌水量相同，增施氮肥有利于马铃薯氮素的吸收，即高氮（N4）处理的马铃薯氮素吸收量较大；生育中期，马铃薯氮素吸收量随施氮量和灌水量的增加而增大，即W3N4处理下的氮素吸收量最大；生育后期，高水高氮（W3N4）条件下公顷氮素吸收量有降低的趋势，而高水中氮（W3N3）处理下公顷氮素吸收量最大。方差分析结果表明：不同施氮量对马铃薯公顷吸氮量最大值的影响差异达到了极 20水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响显著水平（F值=6.6，大于F0.01=4.42）；不同灌水量和水氮互作对马铃薯公顷吸氮量的最大值影响差异均不显著。3.3.4马铃薯氮素吸收速率的变化生育期间马铃薯氮素吸收速率表现为“慢-快-慢”的变化趋势（表12）。出苗后30d~45d马铃薯氮素吸收速率最快，此时各处理氮素吸收速率变化在22.54~3.84kg/hm·d。到出苗后60d~75d，之后氮素吸收速率又呈下降趋势，这是由于到了生育后期氮素累积吸收量降低的原因造成的。生育前期，各处理灌水相同，马铃薯氮素吸收速率随氮肥施用量的增加而增大，即高氮肥N4处理的氮素吸收速率最大；生育中期，马铃薯氮素吸收速率随施氮量和灌水量的增加而增大，即高水高氮肥W3N4处理的氮素吸收速率最大；生育后期，水氮对氮素吸收速率的影响无明显规律。2表12不同水氮条件下马铃薯氮素吸收速率的变化（kg/hm·d）2Table12Rateofnitrogenabsorptionofpotatounderdifferenttreatments（kg/hm·d）出苗后天数(d)处理0~1515~3030~4545~6060~7575~93平均值N00.471.012.541.43-0.21-1.280.66N10.511.202.861.64-0.11-1.600.75W1N20.561.453.161.66-0.28-1.310.87N30.561.473.561.80-0.18-1.830.90N40.751.483.672.16-0.16-1.881.00N00.461.042.681.98-0.08-1.440.77N10.551.152.902.070.13-1.540.88W2N20.641.203.202.09-0.10-1.490.92N30.711.283.542.38-0.14-1.830.99N40.761.403.842.67-0.49-1.601.10N00.471.052.782.47-0.27-1.290.87N10.571.113.222.89-0.38-1.800.93W3N20.601.313.452.96-0.11-1.711.08N30.671.433.673.340.01-2.311.13N40.731.533.673.40-0.42-2.491.07对马铃薯氮素吸收速率平均值进行方差分析，结果表明：灌水量对氮素吸收速率的影响差异显著（F值=7.95，大于F0.05=6.94）；施氮量对氮素吸收速率的影响差异达到了极显著水平（F值=6.94，大于F0.01=4.22）；水氮交互作用对氮素吸收速率的影响差异不显著。 内蒙古农业大学硕士学位论文213.3.5氮素在马铃薯各器官中的分布由表13可知，随着营养中心的转移，马铃薯各器官中氮的分布也发生相应的变化。块茎形成期前，营养中心以茎叶为主，氮素全部分布于茎叶中，且以叶片分配为主。叶片中的氮素分布达到76.2%~81.6%。块茎增长期后，随着块茎的快速膨大，块茎中氮的分布比例也相应增大，至出苗后60d时，块茎中氮素的分布变化在18.4%~22.6%，叶片中的氮素分布下降为58.5%~65.1%。淀粉积累期，茎叶生长减弱，块茎成为营养中心，氮素主要分布在块茎中，各处理变化在51.1%~56.1%，到成熟期，茎叶生长基本停止，块茎中氮素分布达到了最大值，各处理变化在69.8%~72.4%。全生育期内，氮素在茎秆中的分布呈单峰曲线，峰值出现在出苗后25d~40d,但总体来看，茎秆中氮素的分布变化平稳。不同水氮条件下氮素在马铃薯各器官中分布无明显差异。方差分析结果表明：不同灌水量、施氮量及水氮互作对氮素在各器官中的分布的影响差异均不显著。表13不同生育期间氮素在马铃薯各器官中分布状况（%）Table13Nitrogendistributioninvariousorgensofpotatounderdifferenttreatments（%）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N080.519.578.321.775.419.35.264.317.018.635.011.253.870.164.418.838.7N180.719.377.222.873.520.85.765.116.618.432.712.954.469.864.119.638.4W1N280.419.678.721.374.220.75.162.916.820.233.013.153.972.065.817.838.3N379.420.678.621.473.121.85.159.917.522.631.012.956.171.266.118.037.8N477.922.178.421.671.422.85.860.117.922.032.713.553.871.965.518.737.4N079.021.078.621.475.020.24.863.016.220.833.610.356.071.464.219.238.5N181.618.478.721.373.421.15.661.516.521.935.112.952.171.564.419.438.4W2N279.720.379.220.872.322.15.661.017.121.935.113.451.570.866.418.336.9N377.822.278.921.172.321.95.959.118.322.532.912.654.571.066.218.337.4N478.321.778.521.571.422.56.259.518.921.734.312.353.472.465.318.737.8N079.520.577.222.872.922.64.564.815.419.737.710.451.971.464.219.438.4N180.119.977.922.172.322.65.162.716.221.238.110.851.172.364.019.038.7W3N277.822.277.922.174.220.75.160.417.622.036.211.152.671.366.917.935.7N376.223.878.621.473.521.15.459.119.221.733.311.355.471.365.618.738.7N477.722.378.621.472.420.76.958.519.122.432.711.555.869.864.818.938.33.4不同水氮条件下马铃薯磷素吸收分配规律的变化3.4.1马铃薯各器官含磷量的变化表14反映了整个生育期间马铃薯各器官含磷量的动态变化。在块茎形成期以前，马铃薯各器官含磷量始终是叶>茎，块茎形成之后表现为叶>块茎>茎。生育期间马铃 22水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响薯各器官含磷量表现出不断下降的趋势。全生育期不同处理叶片含磷量变化在0.20%~0.46%，茎秆含磷量变化在0.11%~0.35%，块茎含磷量变化在0.17%~0.35%。表14不同水氮条件下马铃薯各器官含磷量的变化（%）Table14Phosphoruscontentwithvariousorgansunderdifferenttreatments（%）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N00.400.310.370.300.320.250.310.270.160.210.200.110.200.170.310.220.22N10.430.320.380.320.320.260.320.270.160.210.210.110.210.170.320.240.23W1N20.440.330.380.330.330.270.330.280.170.220.220.120.220.180.330.240.24N30.450.330.400.340.350.270.340.290.170.220.230.120.220.180.340.250.24N40.460.340.430.340.370.280.350.290.180.230.230.130.230.180.350.250.25N00.410.310.370.300.320.240.320.270.160.210.210.110.210.170.320.220.23N10.430.320.380.320.330.250.330.280.160.220.220.120.210.180.330.230.23W2N20.440.330.400.320.340.260.330.290.170.220.220.120.220.180.340.240.24N30.450.330.400.330.340.260.340.290.180.230.230.120.230.180.340.240.24N40.450.340.410.340.360.270.350.290.180.240.230.130.230.180.350.250.25N00.410.310.370.300.320.250.320.280.160.210.210.120.210.170.310.230.23N10.430.330.370.320.330.250.330.280.170.220.220.120.220.180.330.240.24W3N20.430.330.390.330.330.250.340.290.170.220.230.130.220.180.330.240.24N30.440.340.390.340.370.260.350.290.180.230.230.130.230.180.350.250.25N40.460.350.410.350.370.270.350.290.190.240.240.140.240.190.350.260.25相同水分条件下，马铃薯各器官含磷量随施氮量的增加而增大，但相同施氮量下灌水量对马铃薯各器官含磷量的影响不大。方差分析结果表明：不同施氮量对生育期马铃薯各器官含磷量平均值的影响差异达到了极显著水平（F值分别为24.53、25.6、9.1，大于F0.01=4.22）；不同灌水量及水氮交互作用对马铃薯各器官含磷量的平均值影响差异均不显著。3.4.2马铃薯各器官磷素累积吸收量的变化随着生育的推进，马铃薯各器官磷素累积吸收量都呈现S型曲线变化（表15）。在出苗后60d，即块茎增长期，不同处理下的马铃薯茎叶累积吸磷量均达到了最大值，22此时的变化范围分别为2.01~3.23kg/hm和4.81~7.73kg/hm。在出苗后75d，不同处理下的马铃薯块茎累积吸磷量均达到了最大值，此时各处理吸磷量的变化范围为28.71~15.38kg/hm。前期处理间各器官磷素累积吸收量差异较小，后期差异较大。 内蒙古农业大学硕士学位论文232表15不同水氮条件下马铃薯各器官累积吸磷量的变化（kg/hm）2Table15Phosphorusabsorptionwithvariousorgansunderdifferenttreatments（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N00.680.191.750.573.931.710.774.812.003.302.631.088.717.262.761.115.01N10.770.201.980.774.392.090.915.462.223.452.891.429.177.973.101.345.37W1N20.850.222.200.855.052.380.956.032.364.193.291.5310.289.623.481.476.26N30.840.252.340.885.452.531.046.222.515.013.411.5611.9610.113.651.557.03N41.100.342.710.945.692.841.306.822.675.373.581.7212.2011.153.981.707.50N00.650.201.720.634.161.750.755.352.194.312.991.2310.939.442.971.206.36N10.850.211.940.724.512.010.875.602.344.443.331.5712.0910.163.251.376.89W2N20.980.262.210.764.942.290.936.212.444.823.721.6412.2710.853.611.487.22N31.050.302.370.835.162.391.126.612.725.303.971.6112.8711.243.831.577.63N41.100.342.550.915.522.770.647.312.915.724.081.7613.2112.394.111.748.04N00.670.201.740.664.112.130.726.072.384.513.621.4811.6510.693.241.376.89N10.840.231.870.744.662.310.896.752.855.324.031.5912.9811.483.631.547.67W3N20.900.262.170.834.992.251.027.142.835.454.291.7814.5912.473.901.598.38N30.980.322.330.905.652.401.197.483.106.094.461.8915.3812.964.181.728.91N41.100.332.610.975.752.691.347.753.236.484.301.9415.0912.054.301.838.74马铃薯各器官磷素累积吸收量随水氮条件的变化而变化。生育前期，各处理灌水量相同，马铃薯各器官磷素累积吸收量随施氮量的增加而增大，即高肥N4处理下各器官吸磷量最大；生育中期，马铃薯磷素累积吸收量随施氮量和灌水量的增加而增大；生育后期，高水高氮（W3N4）条件下马铃薯各器官累积磷素吸收量有降低的趋势，高水中氮（W3N3）条件下各器官吸磷量最大。对茎、叶、块茎磷素累积吸收量的最大值进行方差分析，结果表明：不同施氮量对马铃薯茎、叶磷素累积吸收量的最大值影响差异分别达到了显著和极显著水平（F值分别为3.02、4.26，分别大于F0.05=2.78、F0.01=4.22），对块茎磷素累积吸收量的最大值影响差异不显著；不同灌水量和水氮互作对马铃薯茎、叶、块茎磷素累积吸收量的最大值的影响差异均不显著。3.4.3马铃薯磷素公顷累积吸收量的变化随着生育进程的推进，马铃薯磷素公顷累积吸收量呈现单峰曲线变化趋势（表16），在出苗后75d公顷吸磷量达到最大值，此时各处理吸磷量的变化范围为212.42~21.73kg/hm，之后公顷吸磷量又不断降低。 24水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响2表16不同水氮条件下马铃薯公顷磷素累积吸收量的变化（kg/hm）2Table16Phosphorusabsorptionwithwholeplantunderdifferenttreatments（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值N00.872.326.4110.1112.428.955.58N10.972.757.3911.1313.489.936.37W1N21.083.058.3812.5715.0911.816.97N31.093.229.0213.7416.9312.377.26N41.443.659.8214.8617.5013.558.12N00.852.356.6711.8515.1511.366.10N11.062.667.3912.3816.9912.396.47W2N21.242.978.1713.4817.6313.287.15N31.363.198.6714.6218.4513.787.72N41.433.479.1515.9519.0415.048.16N00.872.406.9712.9616.7513.016.79N11.072.617.8514.9218.6014.037.64W3N21.163.008.2615.4220.6615.248.15N31.303.239.2416.6721.7315.858.68N41.433.579.7817.4621.3214.889.09不同水氮条件对马铃薯磷素吸收量的影响较大。生育前期，各处理灌水量相同，增施氮肥有利于马铃薯磷素的吸收，即高氮（N4）处理的马铃薯磷素吸收量较大；生育中期，马铃薯磷素吸收量随施氮量和灌水量的增加而增大，即W3N4处理下的磷素吸收量最大；生育后期，高水高氮（W3N4）条件下植株磷素吸收量有降低的趋势，而高水中氮（W3N3）处理下植株磷素吸收量最大。说明在一定的范围内，施氮和灌水有利于马铃薯磷素的吸收。对马铃薯公顷吸磷量最大值进行方差分析，结果表明：不同灌水量、施氮量及水氮交互作用对马铃薯公顷吸磷量的影响差异均不显著。3.4.4马铃薯磷素吸收速率的变化表17反映了马铃薯在整个生育时期间磷素吸收速率的动态变化。随着生育的推进，马铃薯磷素吸收速率逐渐增大，到出苗后45d~60d，磷素的吸收速率达到了最大2值，此时各处理的变化范围为0.27~0.41kg/hm·d，之后磷素吸收速率又呈现降低趋势。各处理磷素吸收速率随灌水量和施氮量的增加而增大，即在W3N4处理下马铃薯磷素吸收速率最大。 内蒙古农业大学硕士学位论文25方差分析结果表明：不同灌水量和施氮量对植株平均吸磷速率的影响差异均达到了极显著水平（F值分别为28.37、5.71，分别大于F0.01=18、F0.01=4.22）；水氮交互对植株平均吸磷速率的影响差异不显著。2表17不同水氮条件下马铃薯磷素吸收速率的变化（kg/hm·d）2Table17Rateofphosphorusabsorptionofpotatounderdifferenttreatments（kg/hm·d）出苗后天数(d)处理0~1515~3030~4545~6060~7575~93平均值N00.060.100.250.270.15-0.190.11N10.060.120.250.310.16-0.200.12W1N20.070.130.280.360.17-0.180.14N30.070.140.310.390.21-0.250.15N40.100.150.340.410.18-0.220.16N00.060.100.290.350.22-0.210.13N10.070.110.310.330.31-0.260.15W2N20.080.120.350.350.28-0.240.16N30.090.120.370.400.26-0.260.16N40.100.140.380.450.21-0.220.17N00.060.100.300.400.25-0.210.15N10.070.100.350.470.25-0.250.16W3N20.080.120.350.480.35-0.300.18N30.090.130.400.490.34-0.330.19N40.100.140.410.510.26-0.360.183.4.5磷素在马铃薯各器官中的分布从表18可以看出，出苗后45d以前，主要以茎叶为营养中心，磷素主要分布在茎叶中，且以叶中分布为主，叶中磷素分布变化范围为71.6%~80.5%；茎中磷素分布变化范围为19.5%~28.4%。随着生育的推进，磷素逐渐由茎叶向块茎转移，在出苗后93d，块茎中磷素分布达到了最大值，此时期各处理间块茎磷素分布的变化范围为80.3%~82.8%。不同水氮条件下马铃薯磷素在各器官中的分布差异不明显。对马铃薯各器官中磷素的分布进行了方差分析，结果表明：不同灌水量、不同施氮量和水氮互作对马铃薯中磷素的分布的影响差异均不显著。 26水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响表18生育期间磷素在马铃薯各器官中分布状况（%）2Table18Phosphorusdistributioninvariousorgensofpotatounderdifferenttreatments（kg/hm·d）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N078.521.574.525.561.326.811.947.619.832.621.89.069.280.955.221.150.1N179.320.772.127.959.128.312.549.119.531.421.110.168.880.355.421.149.9W1N279.021.072.028.060.428.211.447.818.733.521.210.368.581.755.520.550.6N377.422.672.827.260.528.011.545.318.236.420.29.270.681.756.220.549.6N477.023.073.926.158.228.613.245.717.736.622.010.367.782.256.320.549.4N077.122.973.426.662.426.710.845.118.436.519.58.172.482.855.620.849.8N180.519.572.427.661.026.712.345.718.835.621.69.968.682.155.521.549.3W2N279.420.673.926.160.428.211.446.618.335.121.39.269.581.755.621.749.0N377.322.774.225.859.227.813.045.018.736.322.49.268.481.655.421.549.3N476.823.273.526.560.330.39.345.818.335.921.19.369.582.555.221.249.9N077.023.072.527.559.230.410.447.018.234.722.29.068.882.155.321.349.7N178.421.671.628.458.729.711.646.019.134.922.28.869.081.754.821.050.4W3N276.823.271.628.460.627.212.346.118.535.321.08.770.381.856.920.548.1N375.324.772.327.761.426.612.146.418.834.821.08.970.181.856.021.748.9N477.023.072.527.559.426.713.944.418.636.920.79.270.180.655.721.249.63.5不同水氮条件下马铃薯钾素吸收分配规律的变化3.5.1马铃薯各器官含钾量的变化表19反映了生育期间马铃薯各器官含钾量的动态变化。整个生育期间，各器官含钾量都表现为茎>叶>块茎。生育期间，马铃薯各器官的含钾量呈现不断下降的趋势。在出苗后15d，茎叶含钾量最大，此时茎叶含钾量的变化范围为6.1%~6.9%和2.5%~3.0%。在出苗后45d，块茎含钾量最高，此时的变化范围1.2%~1.7%，之后含钾量又不断下降，到收获期降为最低值。相同水分条件下，马铃薯各器官含钾量随着施氮量的增加而降低，即低氮处理下各器官的含钾量最高；相同氮肥条件下，马铃薯各器官含钾量随着灌水量的增加呈增加趋势。对生育期各器官含钾量平均值进行方差分析得：不同灌水量对马铃薯叶、茎含钾量的影响差异不显著，对块茎含钾量的影响差异显著(F值=9.09，大于F0.05=6.94)；不同施氮量对马铃薯叶、茎、块茎含钾量的影响差异达到了极显著水平（F值分别为25、11.3、23.3，大于F0.01=4.22）；水氮交互作用对马铃薯叶、茎、块茎含氮量的影响差异不显著。 内蒙古农业大学硕士学位论文27表19不同水氮条件下马铃薯各器官含钾量的变化（%）Table19Potassiumcontentwithvariousorgansunderdifferenttreatments（%）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N02.966.612.346.131.934.821.601.512.961.071.171.930.890.591.984.491.04N12.826.402.205.991.824.751.581.452.821.051.101.860.860.551.884.361.01W1N22.756.332.135.781.794.541.451.382.750.960.961.720.830.521.804.230.94N32.626.132.035.581.724.411.391.312.680.930.891.650.760.481.714.090.89N42.556.062.005.511.694.271.341.242.620.890.761.510.690.451.653.990.84N02.966.822.415.851.894.891.581.623.031.101.241.960.960.622.024.511.07N12.896.542.345.651.864.821.551.582.891.071.141.930.930.591.964.361.03W2N22.826.402.205.511.824.681.451.512.821.031.001.760.890.571.874.230.99N32.756.332.135.441.794.471.341.452.751.000.931.690.790.521.814.140.91N42.686.202.105.371.654.411.241.312.720.930.831.550.720.481.714.050.84N03.036.882.345.921.864.821.651.723.101.141.312.001.000.652.054.541.11N12.966.752.205.781.794.751.581.652.931.101.171.960.950.621.964.431.06W3N22.896.682.175.651.764.611.551.582.861.071.101.790.930.591.904.321.03N32.826.542.135.581.724.541.481.512.791.031.031.720.810.551.844.230.97N42.756.471.935.371.654.471.451.382.750.960.891.580.760.521.724.130.923.5.2马铃薯各器官钾素累积吸收量的变化表20反映了马铃薯各器官在各个生育时期吸钾量的变化趋势，随着生育的推进，2表20不同水氮条件下马铃薯各器官钾素累积吸收量的变化（kg/hm）2Table20Potassiumabsorptionwithvariousorgansunderdifferenttreatments（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N04.993.9611.4412.7923.8833.304.0026.8738.1817.0715.2519.2039.9325.2616.4921.4921.57N14.943.9511.5114.1525.2837.654.5728.4638.1016.7215.6022.3938.9925.5717.1623.2521.46W1N25.304.3212.3414.8627.1740.634.1528.8139.0518.4613.6623.2938.9330.0717.4624.4322.90N34.894.5711.7814.1426.9140.854.3527.8538.6321.0814.3322.5840.7827.7817.1524.1523.50N46.105.9112.6715.0126.2843.745.0628.9936.2720.6311.5620.8138.6428.1317.1224.3523.11N04.684.2611.1112.2624.5036.363.9931.4741.7722.3917.3721.2950.7934.9517.8223.1928.03N15.764.1511.6612.7025.5338.544.1132.6041.8222.2117.4725.0953.7234.0118.6024.4628.51W2N26.265.1012.0312.8726.3441.204.2332.4940.7923.0516.7623.5450.1523.2318.7824.7027.99N36.525.8312.5613.5427.3940.914.3633.3442.9623.3316.0922.2744.5932.4119.1825.1026.17N46.496.0113.3714.2525.5144.654.4732.7143.5522.6514.9121.2940.5232.9118.6025.9525.14N05.014.3311.1612.8324.1441.143.8137.7645.3523.9722.6025.3256.3640.9820.1325.7931.28N15.904.7911.1513.2824.9344.094.3039.5048.9926.2021.2626.1857.3525.7420.5527.4731.98W3N26.065.2312.2114.2726.2140.014.5039.4147.1825.9520.8424.8161.0640.8120.9526.3033.08N36.226.1912.6814.9526.4942.585.2438.9948.5827.5619.1926.2053.1038.9520.7127.7031.21N46.616.1012.2515.0325.6542.605.3936.3247.7126.3916.1722.6748.6233.5819.4026.8228.50 28水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响马铃薯各器官累积吸钾量不断升高，茎叶累积吸钾量峰值出现在出苗后60d，而块茎累积吸钾量峰值出现在出苗后75d，较茎叶峰值出现的时期晚，之后，各器官吸钾量又逐渐降低，在成熟期降到最低值。不同水氮条件对各器官钾素累积吸收量的影响不明显，由于干物质量不断积累而含钾量呈现下降趋势，所以各器官累积吸钾量受水氮条件的变化规律不强，但各器官含钾量总体随灌水量的增加而增大，受氮肥施用量的影响规律不大。将生育期各器官累积吸钾量最大值进行方差分析，结果表明：不同灌水量对马铃薯叶吸钾量最大值的影响差异极显著(F值=25.51，大于F0.01=18)，对茎、块茎吸钾量最大值的影响差异不显著；不同施氮量及水氮交互对马铃薯叶、茎、块茎含钾量最大值的影响差异均不显著。3.5.3马铃薯钾素公顷累积吸收量的变化表21反映了不同水氮条件下马铃薯钾素公顷吸收量的动态变化，随着生育的推进，马铃薯钾素公顷吸收量不断增加，到出苗后60d达到了最高值，此时各处理间的2变化范围为82.12~115.13kg/hm，之后钾素公顷吸收量又不断降低，原因可能是马铃薯地上部分枯萎脱落导致的。2表21不同水氮条件下马铃薯公顷积累吸钾量的变化（kg/hm）2Table21Potassiumabsorptionwithwholeplantunderdifferenttreatments（kg/hm）出苗后天数（d）处理153045607593平均值N08.9524.2361.1982.1274.3840.9348.63N18.8925.6667.4983.2876.9942.8450.86W1N29.6227.2071.9586.3275.8846.8652.97N39.4625.9272.1187.5577.6944.5652.88N412.0127.6875.0885.8871.0142.8452.42N08.9423.3764.8495.6289.4552.5255.79N19.9124.3568.1896.6496.2953.3658.12W2N211.3524.9071.7796.3390.4452.8857.95N312.3526.1072.6699.6482.9649.8557.26N412.5027.6274.6498.9176.7149.3756.63N09.3423.9869.09107.08104.2862.7662.76N110.6924.4373.31114.70104.7961.6564.93W3N211.2926.4870.71112.55106.7261.5764.88N312.4127.6474.31115.1398.4959.5864.59N412.7127.2873.64110.4287.4651.2360.46 内蒙古农业大学硕士学位论文29马铃薯钾素公顷累积吸收量受灌水量和施氮量的影响不明显，但各器官含钾量总体随灌水量的增加而增大，受氮肥施用量的影响规律不大。将生育期公顷累积吸钾量最大值进行方差分析得：不同灌水量对马铃薯公顷吸钾量最大值的影响差异极显著（F值=12.25，大于F0.05=6.94）；不同施氮量及水氮交互作用对马铃薯公顷吸钾量最大值的影响差异均不显著。3.5.4马铃薯钾素吸收速率的变化在马铃薯的整个生育时期，钾素吸收速率呈现单峰曲线变化（表22），峰值出现在出苗后30d~45d，此时各处理钾素吸收速率的变化范围为2.46%~3.26%，之后钾素吸收速率又呈现不断下降趋势。不同水氮条件对钾素的吸收速率影响不明显。2表22不同水氮条件下马铃薯钾素吸收速率的变化（kg/hm.d）2Table22Rateofpotassiumabsorptionofpotatounderdifferenttreatments（kg/hm·d）出苗后天数(d)处理0~1515~3030~4545~6060~7575~93平均值N00.601.022.461.40-0.52-1.860.52N10.591.122.791.05-0.42-1.900.54W1N20.641.172.980.96-0.70-1.610.57N30.631.103.081.03-0.66-1.840.56N40.801.043.160.72-0.99-1.570.53N00.600.962.762.05-0.41-2.050.65N10.660.962.921.90-0.02-2.380.67W2N20.760.903.131.64-0.39-2.090.66N30.820.923.101.80-1.11-1.840.62N40.831.013.131.62-1.48-1.520.60N00.620.983.012.53-0.19-2.310.77N10.710.923.262.76-0.66-2.400.76W3N20.751.012.952.79-0.39-2.510.77N30.831.023.112.72-1.11-2.160.73N40.850.973.092.45-1.53-2.010.64对马铃薯的钾素吸收速率平均值进行方差分析，结果表明：不同灌水量对马铃薯公顷吸钾量的影响差异显著（F值=7.42，大于F0.05=6.94）；不同施氮量及水氮互作对马铃薯公顷吸钾量的影响差异均不显著。3.5.5钾素在马铃薯各器官中的分布表23反映了不同生育时期钾素在各器官中的分布变化。出苗后15d，主要以营养生长为主，钾素主要分布在茎叶中，且在叶中的分布大于茎中的分布；随着生育的 30水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响推进，钾素逐渐从叶中向茎中转移，到出苗后30d就表现出钾素在茎中的分布比例大于在叶中的分布比例，进入块茎形成、增长期，钾素不断从茎叶中向块茎转移，到成熟收获期，块茎中钾素分布比例达到最高，此时各处理钾素分布比例变化范围为60.8%~66.4%。钾素在各器官中的分布受水氮条件的影响较小。对马铃薯各器官中钾素的分布进行方差分析，结果表明：不同灌水量、施氮量及水氮互作对马铃薯钾素在叶、茎、块茎中分布的影响差异均不显著。表23生育期间钾素在马铃薯各器官中分布状况（%）2Table23Potassiumdistributioninvariousorgensofpotatounderdifferenttreatments（kg/hm·d）出苗后天数（d）处理153045607593生育期平均叶茎叶茎叶茎块茎叶茎块茎叶茎块茎块茎叶茎块茎N055.844.247.652.439.254.26.532.646.520.921.126.552.460.836.946.436.5N156.243.845.055.037.156.16.934.245.120.719.429.551.161.136.846.836.8W1N254.745.345.454.638.156.15.833.445.121.518.330.151.763.038.344.538.0N352.347.745.554.537.456.66.032.044.123.917.429.053.662.339.344.236.5N451.648.445.854.235.557.76.833.243.023.817.730.851.565.338.644.437.7N052.947.148.151.938.256.05.833.043.623.519.323.757.065.938.045.337.0N157.942.147.752.337.955.76.533.943.023.119.327.952.963.637.446.137.2W2N255.544.548.351.736.757.45.933.942.923.218.325.855.965.838.645.136.7N352.147.948.351.737.256.76.133.143.223.719.427.253.464.837.945.636.8N452.447.647.952.134.459.56.033.044.023.019.327.553.266.438.044.738.1N053.446.646.453.635.359.35.535.841.722.522.024.753.465.337.445.937.2N154.745.345.654.434.359.76.034.542.922.720.525.953.665.137.045.737.7W3N252.747.346.153.936.856.86.434.742.123.219.623.656.766.138.744.834.9N350.149.946.153.936.457.16.534.542.423.019.926.054.165.338.845.635.9N452.247.844.755.335.956.27.932.843.423.819.326.054.764.537.746.435.23.6不同水氮条件下马铃薯品质性状的变化3.6.1不同水氮条件下马铃薯块茎淀粉含量的变化淀粉含量的高低是衡量马铃薯品质的一个重要指标，表24反映了不同生育期不同水氮条件下马铃薯块茎淀粉含量的变化，结果表明：随着生育的推进，块茎淀粉含量逐渐升高，到成熟收获期淀粉含量达到了最高，此时各处理的变化范围为55.13%~57.02%。相同水分条件下，马铃薯块茎淀粉含量随着施氮量的增加而降低；相同施氮水平下，马铃薯块茎淀粉含量随着灌水量的增加而降低，即W1N1条件下，块茎淀粉含量较高。 内蒙古农业大学硕士学位论文31表24不同时期马铃薯块茎淀粉含量的变化（%）Table24Starchcontentintuberunderdifferenttreatments（%）出苗后天数（d）处理45607593平均值N035.8447.5053.1557.0235.84N135.3847.3853.8056.7735.38W1N235.1146.2752.5156.6335.11N334.7345.9952.1556.8834.73N433.3945.6651.7955.9933.39N035.5647.1453.5556.7735.56N135.1646.7752.9456.3435.16W2N235.3846.4152.2256.3135.02N334.5246.9951.7655.8434.52N434.0345.6151.0855.6334.03N035.8646.9553.4456.9035.54N134.6246.1352.8056.2434.62W3N235.0045.4552.1155.7835.00N334.7745.3051.3355.2434.41N433.8245.1650.2955.1333.823.6.2不同水氮条件下马铃薯块茎还原糖含量的变化块茎中还原糖含量的高低常是评价马铃薯炸食性的重要指标，表25反映了不同表25不同水氮条件下马铃薯块茎还原糖含量的变化（%）Table25Reducingsugarcontentintuberunderdifferenttreatments（%）出苗后天数（d）处理40557092平均值N04.342.370.910.331.99N14.412.480.930.372.05W1N24.682.610.940.432.17N35.082.91.280.652.48N45.233.181.80.742.74N04.312.290.910.321.96N14.42.440.970.362.04W2N24.612.660.930.422.16N34.962.831.240.642.42N45.243.211.80.722.74N04.362.270.850.331.95N14.312.470.910.332.01W3N24.652.590.910.412.14N34.582.751.210.642.30N45.233.161.510.712.65 32水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响水氮条件下马铃薯块茎还原糖含量的变化。在出苗后45d，块茎中还原糖含量最高，随着生育的推进，还原糖含量呈现逐渐降低的趋势，到成熟收获期，还原糖含量降到最低值，变化范围为0.321%~0.739%。灌水量和施氮量对块茎还原糖含量的影响较大。相同水分条件下，马铃薯块茎还原糖含量随着施氮量的增加而增大，即N4处理下还原糖含量最高；相同氮水平下，马铃薯块茎还原糖含量随灌水量的增大而降低，灌水对还原糖含量的变化具有稀释作用，即在W1处理下还原糖含量较高。3.7不同水氮条件下马铃薯氮肥利用特性的变化从表26可以看到，水分和氮肥共同影响着氮肥增产量，在W1的低水分条件下，增施氮肥的增产量最大，随着施氮量的增加，氮肥增产量增大，N4处理下，马铃薯2产量达到了最大值为7253.44kg/hm；在W3的高水分条件下，增施氮肥的增产量较低，随着施氮量的增加，氮肥增产量呈现先升高后降低的趋势，即N3处理下增产量2最高为3243.84kg/hm。说明在水分供应不足的情况下，增施氮肥的增产效果显著。表26不同处理下马铃薯氮肥利用特性的变化Table26N-utilizationcharacteristicofpotatounderdifferenttreatmentsofirrigationandfertilization产量氮肥增产量氮肥农学利用率氮肥偏生产力氮肥生理利用率处理22（kg/hm）（kg/hm）(kg/kg)(kg/kg)（kg/kg）N015738.68----N117703.791965.1126.20236.05178.42W1N219546.383807.7025.38130.31184.07N321422.855684.1725.2695.21195.40N422992.127253.4424.1876.64186.77N022945.18----N124450.351505.1720.07326.00194.26W2N225532.682587.5017.25170.22179.00N326337.813392.6315.08117.06130.94N426413.933468.7511.5688.0592.55N027821.57----N128964.641143.0715.24386.2074.53W3N230021.642200.0814.67200.1495.96N331065.413243.8414.42138.0792.05N430378.722557.158.52101.2666.63随着生育的推移，马铃薯氮素积累量逐渐增加，到块茎增长期达到峰值，此后由于叶片的衰老、脱落，发生氮素的转移和损失，氮素积累量不断下降，所以选择块茎增长期进行分析氮肥的利用特性。 内蒙古农业大学硕士学位论文33马铃薯氮肥农学利用率随氮肥施用量的增加而呈降低的趋势。在W1的低水分条件下，氮肥农学利用率最高，变化范围为24.18~26.20kg/kg；在W3的高水分处理下，氮肥农学利用率最低，变化范围为8.52~15.24kg/kg。相同氮水平下，马铃薯农学利用率随灌水量的增加而降低（表26）。马铃薯氮肥偏生产力在相同灌水量下随着施氮量的增加而降低。但降低的幅度存在差异。在W1的低水分条件下，氮肥偏生产力较低，且随着施氮量的增加氮肥偏生产力下降较慢；在W3的高水分条件下，氮肥偏生产力最大，且随着施氮量的增加，氮肥偏生产力下降较快。相同氮水平下，马铃薯氮肥偏生产力随着灌水量的增加呈现升高的变化趋势（表26）。马铃薯氮肥生理利用率除W2N1高于W1N1外，均随灌水量的增加呈降低的变化趋势。即各施氮量下，氮肥生理利用率均表现为W1处理的最高，其次是W2处理的，W3处理的最低。但氮肥生理利用率随着施氮量的变化还因灌水量而不同。在W1的低水分条件下，氮肥生理利用率随着氮肥施用量的增加呈现先升高后降低的变化趋势，即N3处理的最高；在W2的中水分条件下，氮肥生理利用率随施氮量的增加呈现逐渐降低的趋势，即N1处理的最高；在W3的高水分条件下，氮肥生理利用率与低水分条件下的变化趋势相同，但最高值出现在N2处理下（表26）。3.8氮磷钾吸收量与产量的相关性分析将氮磷钾公顷吸收量平均值、灌水量与产量间进行了相关分析，结果表明：马铃薯公顷吸氮量、吸磷量、吸钾量、灌水量与产量之间存在极显著的正相关，相关系数分别达到了0.737、0.766、0.916和0.933；吸氮量与吸磷量之间也达到了极显著的正相关，相关系数为0.982，吸氮量与吸钾量间表现为不相关；吸磷量与吸钾量间也存在极显著的正相关，相关系数为0.555。表27吸氮量、吸磷量、吸钾量与产量的相关分析Table27Correlateanalysisbetweennitrogen、phosphorus、potassiumabsorptionandyield项目吸氮量吸磷量吸钾量灌水量产量吸氮量10.982**0.5100.4520.737**吸磷量10.555*0.514*0.766**吸钾量10.957**0.933**灌水量10.916**产量1注：**代表在0.01水平上显著相关；*代表在0.05水平上显著相关 34水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响4结论与讨论4.1水氮互作对马铃薯生长指标的影响水分和氮肥对马铃薯的作用首先表现在对其生长发育的影响上。本研究中，在马铃薯的整个生育期间，株高和茎粗逐渐增大，施肥和灌水有利于马铃薯株高，茎粗的增大，所以保证植物水氮供应，为植株生长发育形成较大的同化体系提供了条件。叶面积系数常用来评价植物生长发育和群体生长状况，在生育期间，马铃薯叶面积系数呈现单峰曲线的变化趋势，在块茎增长期达到了最大值，之后又不断下降，这是由于生育后期马铃薯茎叶枯黄脱落造成的。在一定范围内，马铃薯叶面积系数随施氮量和灌水量的增加而增大，高水高肥和高水中肥处理下的叶面积系数较大。马铃薯植株干物质中90%-95%都是同化产物，是马铃薯块茎产量形成的基础。马铃薯茎叶干物质积累量呈单峰曲线变化，峰值出现在块茎增长期。从块茎形成期到块茎增长期，茎叶干物质积累量增加幅度较大，说明这个阶段是茎叶生长的旺盛时期，之后又出现下降趋势，茎叶中干物质主要向块茎转移；马铃薯块茎干物质积累量则呈现不断升高的趋势，到成熟收获期达到一生最大值。马铃薯干物质公顷积累量呈S型曲线变化，生育前期，植株干物重增长缓慢，块茎形成期以后干物重迅速增长，到淀粉积累期达到最大值，之后干物重又开始下降，原因是地上部分枯萎脱落导致的。马铃薯各器官及植株干物质积累量随灌水量和施氮量的增加而增大，但在高水分条件下，施氮过量不利于干物质的积累，这是由于在水分供应充足的时候，马铃薯植株贪青生长，不利于同化产物向地下块茎转移，不利于干物质的积累。在马铃薯整个生育期，干物质积累速率呈现低-高-低的变化趋势，在出苗后45d～60d达到了最大值，之后积累速率逐渐降低。马铃薯干物质积累速率随施氮量和灌水量的增加而增大。4.2水氮互作对马铃薯产量和商品薯率的影响水和肥既是作物产量的决定因素，又是可人为调控的重要技术措施。水肥之间的关系既相互制约又相互促进。当土壤水分条件得到改善，肥力的能效才得以发挥；同时充足的肥力供给可使单位水量能生产较多的干物质和经济产量[102]。笔者试验结果表明，增加灌水量或增施氮肥都可以增加马铃薯单块茎重，从而增加了马铃薯产量，这与前人的研究结果相似[103,104]。但在高水分条件下，氮肥施用量过多，产量和商品薯2率又开始下降，在本试验条件下以225kg/hm的施氮水平下产量和商品薯率最高。相32同氮肥条件下，2400m/hm的灌水量下产量和商品薯率最高。不同灌水量和不同施氮量对马铃薯产量和商品薯率的影响差异均达到了显著水平；水分和氮肥的交互作用对马铃薯的产量和商品薯率的影响差异不显著。4.3水氮互作条件下马铃薯氮素吸收分配规律的变化[105]生育期间马铃薯叶片的含氮量始终高于茎秆和块茎，这与前人的研究结果一 内蒙古农业大学硕士学位论文35致。出苗后60d前茎秆含氮量始终大于块茎，60d之后块茎含氮量大于茎秆。茎叶含氮量随生育的推进呈单峰曲线变化，峰值的出现可能是追施氮肥后造成的，块茎含氮量呈现缓慢下降的趋势。马铃薯各器官含氮量随氮肥施用量的增加而增加，灌水量对其影响不明显。高炳德[106]和姜丽霞[105]研究表明，马铃薯生育期间累积吸氮量呈现低-高-低的变化趋势。笔者试验也得出了相似的结果，即马铃薯各器官及公顷吸氮量在整个生育期间都呈单峰曲线变化。茎叶、块茎、公顷最大吸氮量分别出现在出苗后60d、75d、75d，这与王俊明[107]的研究结果相似。马铃薯各器官及公顷吸氮量随着施氮量的增加而增大，这与前人[108,109,110,111]的研究结果一致，灌水量的增加也有利于氮素累积吸收量的增加，但生育后期，在高水分条件下，施氮量过多，氮素累积吸收量又降低。张宝林[112]等人的研究结果表明，马铃薯氮素吸收速率在整个生育期间表现为“慢-快-慢”的变化规律，笔者试验也得出了相似的结果。这是由于出苗后，各器官迅速建成及生长发育对氮素的需求量不断增加，氮素的吸收速率逐渐加快，块茎增长期块茎的迅速膨大使得氮素吸收速率迅速加快，并达到了最大值。笔者试验结果也表明：氮素吸收速率随施氮量和灌水量的增加而增大。氮素在马铃薯各器官中的分布随着营养中心的转移而发生变化。苗期以茎叶生长为主，氮素主要分布在茎叶中，随着生育的推进，氮素不断从茎叶向块茎转移，一直到成熟收获期，块茎中氮素分布达到了最大值，这与白艳姝[113]的研究结果基本一致。不同水氮条件对氮素在各器官中的分布影响差异不显著。4.4水氮互作条件下马铃薯磷素吸收分配规律的变化在马铃薯的整个生育时期，各器官含磷量都表现为：叶>块茎>茎。随着生育的推进，各器官含磷量呈现不断下降的趋势，苗期茎叶磷含量最高，到淀粉积累期降为最低值；块茎形成初期，块茎含磷量最高，到成熟收获期降为最低值。各器官含磷量随着施氮量增加而增大，灌水对各器官含磷量的影响不明显。在马铃薯的整个生育期间，各器官磷素吸收量都呈现单峰曲线变化。马铃薯茎叶累积吸磷量的峰值出现在块茎增长期；块茎累积吸磷量的峰值出现在淀粉积累期。前期各处理间差异较小，后期差异较大。马铃薯植株磷素公顷吸收量在生育期间呈现不断增加的趋势，在淀粉积累期吸磷量达到最大值。不同水氮条件对马铃薯各器官和植株磷素累积吸收量的影响较大，在一定范围内，增加灌水和施氮促进磷素累积吸收量的增加，但在生育后期，高水条件下，高氮条件不利于磷素吸收量的增加。在马铃薯的整个生育时期，磷素的吸收速率呈现单峰曲线变化，在出苗后30d～45d马铃薯对磷素的吸收速率达到了最大，之后又逐渐减低，到成熟收获期降为负值。各处理磷素吸收速率随灌水量和施氮量的增加而增大，即高水高肥处理下马铃薯磷素吸收速率最大，生育后期受水氮条件的影响不明显。 36水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响出苗后15d～30d，磷素主要分布在叶中；随着生育时期的推进，磷素逐渐出茎叶向块茎转移，成熟收获时块茎中磷素分布达到了最大值。不同水氮条件对磷素在各器官中分布的影响较小。4.5水氮互作条件下马铃薯钾素吸收分配规律的变化整个生育期间，马铃薯各器官含钾量都表现为：茎>叶>块茎。随着生育的推进，马铃薯各器官含钾量逐渐降低，苗期马铃薯茎叶含钾量最高，块茎含钾量峰值出现在出苗后块茎增长始期。马铃薯各器官含钾量随着氮肥的增施而降低，即低氮处理下各器官含钾量最高，原因可能是马铃薯植株对氮素和钾素竞争吸收导致的；增加灌水量马铃薯各器官含钾量不断增大，随水分条件的改善钾的有效性增加。随着生育的推进，马铃薯各器官累积吸钾量呈单峰曲线变化，茎叶累积吸钾量峰值出现在块茎增长期，而块茎累积吸钾量峰值出现在淀粉积累期，较茎叶最大值出现的时期晚。不同水氮条件对各器官钾素累积吸收量的影响不明显，但各器官吸钾量总体受水分条件的改善而增大，随氮肥施用量的增加变化规律不强。随着生育的推进，马铃薯钾素公顷吸收量不断增加，到块茎增长期达到了最高值，之后钾素公顷吸收量又不断降低，原因可能是马铃薯地上部分枯萎脱落导致的。马铃薯钾素公顷累积吸收量受灌水量和施氮量的影响而变化，在出苗后45d前，马铃薯公顷吸钾量随着灌水量和施氮量的增加而增大，在出苗后60d后马铃薯吸钾量随着施氮量的增加呈现先上升后下降的变化趋势，随着灌水量的增加而增大。说明，在一定范围内，施氮和灌水有利于钾素的吸收，但在高水分条件下，马铃薯钾素公顷吸收量在高氮条件下有降低的趋势。在马铃薯的整个生育时期，钾素吸收速率呈现单峰曲线变化，峰值出现在块茎增长期，之后钾素吸收速率不断下降。不同水氮条件对钾素的吸收速率影响不明显。出苗后15d，钾素主要分布在茎叶中，且叶中的分布大于茎中的分布；随着生育的推进，钾素逐渐从叶中向茎中转移，到成熟收获期，块茎中钾素分布比例达到最高。钾素在各器官中的分布受水氮条件的影响较小。4.6水氮互作对马铃薯品质的影响淀粉含量的高低是衡量马铃薯品质的一个重要指标，随着生育的推进，块茎淀粉含量逐渐升高，到成熟收获期，淀粉含量达到了最高。随着施氮量的增加块茎淀粉含量不断下降，而灌水不利于淀粉含量的增加。块茎中还原糖含量的高低常是评价马铃薯炸食性的重要指标，在出苗后45d，块茎中还原糖含量最高，随着生育的推进，还原糖含量呈现逐渐降低的趋势，到成熟收获期，还原糖含量降到最低值。马铃薯块茎还原糖含量随着施氮量的增加而增大，随着灌水量的增加还原糖含量呈降低趋势。 内蒙古农业大学硕士学位论文374.7水氮互作条件下马铃薯氮肥利用特性的变化在低水分条件下，氮肥增产量随施氮量的增加而增大，但随着水分条件的改善，增施氮肥对增产量的促进效应降低。说明在低水分条件下，氮肥具有较明显的增产效果。氮肥的农学利用率是指单位施氮量增加的作物产量，而氮肥偏生产力是表示单位施氮量的作物产量，用来评价氮肥施用的投资效益[114]。氮肥生理利用率的高低则能充分反映植株对氮素的吸收利用状况，同时也反映了马铃薯经济利用氮肥而形成产量能力的高低，因此，氮肥生理利用效率可以作为判断植株氮素利用效率高低的指标[108]。笔者实验结果表明，相同水分条件下，随着施氮量的增加，马铃薯氮肥农学利用率、偏生产力逐渐降低，而生理利用率在低水分条件和高水分条件下，随施氮量的增加先升高后降低，在中水分条件下，则是随施氮量的增加而逐渐降低。相同氮条件下，氮肥的农学利用率和生理利用率均随灌水量的增加而降低，而氮肥的偏生产力随灌水量的增加而增加。4.8氮磷钾吸收量与产量的相关性马铃薯公顷平均吸氮量、吸磷量、吸钾量、灌水量与产量之间存在极显著的正相关，樊小林[27]也曾指出作物产量和植株吸氮量表现出极显著的正相关。吸氮量与吸磷量之间达到了极显著的正相关，吸磷量与吸钾量间也存在极显著的正相关，吸氮量与吸钾量间表现为不相关。324.9综合考虑马铃薯产量形成和氮肥利用特性等，灌水2400m/hm和施氮150～2225kg/hm是适合本地推广应用的水氮配比。 38水氮互作对马铃薯产量和氮素吸收利用特性的影响致谢本论文从立题到试验的设计以及室内试验的操作一直到论文的完成都是由蒙美莲教授悉心指导的，蒙老师在本论文的完成过程中倾注了大量的心血和智慧。在三年研究生求学期间，蒙老师的言传身教使我受益匪浅，她渊博的学识、严谨的治学态度和乐观豁达的处事方式深深地感染着我、激励着我。蒙老师在生活上也给了妈妈般的关怀，她平易近人和不争名利的性格让我懂得了如何生活。在此，向蒙老师致以最崇高的敬意和诚挚的谢意！在试验的设计中，得到了农学院张胜老师的指导；在试验的实施过程中得到了内蒙古农业大学生物工程学院陈有君老师的指导和帮助，在此向他们深表谢意！感谢研究生秦军红、张静、王颖慧、王朝霞，本科生杨智伟、杨华光、邵凯、宋健、石涵、庞传奇、庞世晨等对本试验给予的帮助，是你们的大力支持和无私帮助才使得本试验顺利完成，我将永远怀念和你们一起奋斗的日子！同时，还要感谢我所有的老师和同学，感谢你们让我的研究生生活丰富多彩！永远感谢我含辛茹苦的父母，是你们的理解与支持才使得我有了拼搏的勇气，才成就了我的今天。永远祝福你们身体健康，我会通过自己的努力来回报你们多年的养育、栽培之恩！最后，还要感谢我的亲人和所有关心和帮助过我的人，你们的恩情我终生难忘，谢谢你们！ 内蒙古农业大学硕士学位论文39参考文献1JacksonS.D.Mutiplesignalingpathwaycontroltuberinductioninpotato[J].PlantPhysiol,1999,2(119):1～102屈冬玉,谢开云,金黎平,等.中国马铃薯产业发展与技术需求[C].段兴祥,中国(昆明)第五届世界马铃薯大会文集.昆明:云南美术出版社,2004,84～863龙晓辉,周卫军,郝吟菊,等.我国水资源现状及高效节水型农业发展对策[J].现代农业科技,2010,(11):303～3044李生秀.中国旱地农业[M].北京:中国农业出版社,2004.5(8):1～595孟慧芳.内蒙古水资源现状及对策初探[J].内蒙古水利,2006,(3):68～706冯素珍,文恒,李晓丽.从水资源现状看内蒙古的节水灌溉[J].内蒙古科技与经济,1999,(S1):231～2327张岁岐.作物水分关系[C].山仑,旱地农业生理生态基础.科学出版社,1998:50～678李广敏,关军锋.作物抗旱生理与节水技术研究[M].气象出版社,20019谢林毅.植物氮素营养与氮肥施用[J].农村实用技术,2004,12:3710张维理,田哲旭.我国北方农用氮肥造成地下水硝酸盐污染的调查[J].植物营养与肥料学报,1995⑵:80～8711朱兆良.稻田土壤中氮素的转化与氮肥的合理施用[J].化学通报,1994,9:15～1712孙传范,曹卫星,戴廷波.土壤-作物系统中氮肥利用率的研究进展[J].土壤,2001,2:64～6913门福义,刘梦芸.马铃薯栽培生理[M].北京:中国农业出版社,1995,54～8714陈润政,黄上志,宋松泉,等.植物生理学[M].中山大学出版社,1993,152～18615山仑,邓西平,苏佩,等.挖掘作物抗旱节水潜力[J].中国农业科技导报,2000,2(2):66～7016Abams,M.D.Ecophysiologicalandmorphologicalresponsetoshadeanddroughtintwocontrastinecotypesofprunesserotina[J].Treephysiology,1992,10(4):343～35517荆家海.植物生理学[M].陕西科学技术出版社,1994,27,309～31118Makcимob,H.A.(周小民泽).关于植物的抗寒与抗旱[C].马克西莫夫院士选集(上卷).北京:科学出版社,1959,367～44019上官周平.干旱逆境对作物光合作用的影响[C].山仑,陈培元.旱地农业的生理生态基础.北京:科学出版社,1995,68～7720RhoadsF.M.Nitrogenorwaterstress:theirinterrelationships[C].In:R.D.Huack(ed),Nitrogenincropproduction[J].Am.SocofAgron.Madison.Wis.,1984,307～31721RegoTJ.Comparisonoftheeffectofcontinuousandrelievedwaterstressonnitrogennutritionofgrainsorghum[J].Aust.J.Agric.Res.,1988,39:773～78222StrongWMandBarryG.Theavailabilityofsoilandfertilizerphosphorustowheatandrepeatdifferentwaterregimes[J].Aust.J.SoilRes.,1980,18:353～362 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内蒙古农业大学硕士学位论文45作者简介陈瑞英，女，汉族，中共党员，1986年6月出生于内蒙古乌兰察布市四子王旗，2004年考入内蒙古农业大学农学院种子科学与工程专业，2008年获农学学士学位，同年，通过全国硕士研究生统一入学考试，考入内蒙古农业大学农学院作物栽培学与耕作学专业攻读硕士学位，师从蒙美莲教授。发表论文情况：1.陈瑞英,蒙美莲,秦军红,杨智伟.水肥耦合条件下马铃薯氮素吸收分配规律的研究[J].中国马铃薯,2011,52.陈瑞英,蒙美莲,梁海强,张静,王颖慧,王朝霞.不同水氮条件对马铃薯氮肥利用特性的影响[J].中国农学通报，已修回。