楊春菊 唐道彬 張 凱 杜 康 黃 紅 喬歡歡 王季春,* 呂長文,*

研究簡報

氮鉀減量配施對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

楊春菊1,2唐道彬1,2張 凱1,2杜 康1,2黃 紅1,2喬歡歡1,2王季春1,2,*呂長文1,2,*

1西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院, 重慶 400715;2薯類生物學(xué)與遺傳育種重慶市重點實驗室, 重慶 400715

基于重慶地區(qū)土壤肥力及施肥水平, 在保證作物穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的情況下, 探討氮鉀減量配施對甘薯產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分利用和土壤肥力的影響, 以期確定本地區(qū)甘薯是否存在減肥空間以及適宜的減量配施策略。2021—2022年連續(xù)2年在重慶市北碚區(qū)歇馬街道西南大學(xué)薯類作物研究所開展田間試驗, 采用雙因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計, 氮、鉀各三水平, 分別以常規(guī)施N量為126.00 kg hm–2(A1), 減施10% (A2)和20% (A3); 常規(guī)施K2O量96.00 kg hm–2(B1), 減施5% (B2)和10% (B3)。試驗結(jié)果表明, 一定程度的氮鉀減量配施不會造成甘薯產(chǎn)量的顯著下降, 氮肥減施達到20% (A3)甘薯單株結(jié)薯數(shù)顯著降低, A3較A1顯著減產(chǎn)9.25%。氮肥減施10%和20%分別較A1的塊根可溶性糖含量顯著增加了0.25%和0.36%, 鉀肥減施10%則較B1的可溶性糖含量顯著增加了0.47%。但氮鉀減量配施對甘薯塊根淀粉率和可溶性蛋白含量存在不利影響。綜上所述, 相較于本地常規(guī)施氮鉀量, 減氮10% (A2)配合減鉀5% (B2), 即施氮量為119.70 kg hm–2、施鉀量為86.40 kg hm–2, 不會降低渝薯198產(chǎn)量和土壤酶活性, 可作為本區(qū)域甘薯生產(chǎn)中的推薦施肥量?

甘薯; 氮鉀肥減量配施; 產(chǎn)量品質(zhì); 土壤肥力

甘薯, 又名紅薯、紅苕、地瓜等, 是旋花科甘薯屬、多年生或一年生草本植物。起源于中南美洲熱帶地區(qū), 具有栽培簡單、適應(yīng)性廣、繁殖力強和產(chǎn)量高等特點[1]。在我國分布廣泛, 其中僅四川和重慶就超過90萬公頃, 是成渝地區(qū)主要糧食作物之一。

氮(N)和鉀(K)作為作物生長必需的營養(yǎng)元素, 適量的施加氮肥對甘薯莖葉生物量和葉面積指數(shù)的提高有積極影響, 并且可以延緩葉片衰老, 提高甘薯葉片的葉綠素含量, 有效提高甘薯平均單薯重和薯塊產(chǎn)量[2]; 適量施鉀可提高甘薯的凈同化率, 提高甘薯光合產(chǎn)物向塊根的分配, 最終增加甘薯的干物質(zhì)產(chǎn)量, 鮮薯產(chǎn)量增加[3]。因此, 施用氮鉀肥已成為甘薯實際生產(chǎn)中的必然措施。然而由于受近年來高投入高產(chǎn)出的生產(chǎn)模式影響, 我國化肥實際施用量遠高于作物需求量, 甘薯生產(chǎn)也不例外。這導(dǎo)致我國化肥利用效率僅為33%, 其中氮肥為30%～50%, 鉀肥為35%～50%[4]。而且，氮肥的大量不合理施用將造成氮肥偏生產(chǎn)力下降[5], 植株奢侈吸氮, 貪青遲熟, 同時加重作物病蟲害, 降低作物產(chǎn)量、品質(zhì), 還會對土壤及周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重的影響[6-9]。

前人關(guān)于氮肥或鉀肥單一減量對作物生長生理、產(chǎn)量和品質(zhì)形成影響機理和施用技術(shù)已有大量研究, 基于高施肥量的適度氮肥或鉀肥減量不但不會造成作物產(chǎn)量的顯著減低, 甚至?xí)兴岣? 而且對作物品質(zhì)、養(yǎng)分吸收利用、土壤肥力等等有很大的提升。但對于不同地區(qū)的土壤及施肥水平的甘薯生產(chǎn), 針對氮鉀肥減量配施的研究較少。如何在“節(jié)肥高效”生產(chǎn)要求下, 進行氮鉀肥減量配施以實現(xiàn)甘薯豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、提質(zhì)增效栽培, 還需根據(jù)具體生態(tài)和生產(chǎn)條件進行研究明確[10]。因此, 本研究基于重慶區(qū)域當(dāng)前甘薯常規(guī)氮鉀施用水平, 在保證產(chǎn)量品質(zhì)不顯著下降的前提下, 通過研究氮鉀肥的減量空間與配施比例, 尋求甘薯氮鉀減施技術(shù)與模式, 不僅契合國家“雙減”戰(zhàn)略目標(biāo), 也為本地區(qū)甘薯綠色高效栽培提供了重要的理論參考與現(xiàn)實途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021—2022年在重慶市北碚區(qū)西南大學(xué)薯類作物研究所歇馬基地(29°46'N, 106°21'E)開展, 供試土壤為沙壤土, 土壤肥力均勻, 偏堿性, 栽插前0～20 cm土層混合土樣基礎(chǔ)養(yǎng)分含量見表1。

表1 2021-2022年歇馬試驗點土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量

北碚區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候, 年均降雨量1156.8 mm, 年均日照時數(shù)1316 h, 全年無霜期331 d。2021—2022年甘薯生長季氣候數(shù)據(jù)(5月至11月)通過安裝于距地面2 m的田間小型農(nóng)業(yè)氣象站記錄(圖1)。

1.2 試驗設(shè)計

供試品種為淀粉型甘薯品種渝薯198, 由西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院薯類作物研究所選育。采用雙因素完全隨機區(qū)組試驗設(shè)計, 以重慶地區(qū)常規(guī)施氮量(A1)為對照、減氮10% (A2)和減氮20% (A3); 以常規(guī)施鉀量(B1)為對照、減鉀5% (B2)和減鉀10% (B3), 不同氮鉀減施配比組合詳見表2, 共9個處理, 各處理移栽前氮、磷、鉀肥均作底肥一次性施入, 其中氮肥為尿素(四川天華有限責(zé)任公司, 含N不少于46.4%), 磷肥為過磷酸鈣30 kg hm-2(四川省奧施沃爾有限責(zé)任公司, ≥12.0%), 鉀肥為硫酸鉀(國投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司, K2O≥52.0%)。每處理3次重復(fù), 每小區(qū)面積9.6 m2(2.0 m′4.8 m), 甘薯起壟種植, 壟高0.35 m, 壟寬0.80 m, 栽插密度為56,250株hm-2, 2021、2022年度分別于5月25日和5月20日栽插, 11月15日和11月10日收獲, 田間管理同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)管理水平。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 產(chǎn)量及品質(zhì)測定 于收獲時記錄每小區(qū)總薯數(shù)并折算單株結(jié)薯數(shù), 同時稱取各小區(qū)甘薯鮮薯重量并折算產(chǎn)量(kg hm–2), 每處理進行3次生物學(xué)重復(fù)。另于每小區(qū)選取3個形態(tài)一致的200～300 g的完好薯塊, 洗凈后將其進行橫剖和縱剖, 對稱取樣切成1 cm3小塊混勻稱重, 并于105℃下殺青30 min, 然后于80℃下烘干至恒重, 并采用烘干法計算干率(%); 根據(jù)吳春紅提供的方法[11]計算淀粉率(%); 另一半于液氮速凍后置于超低溫冰箱作為鮮樣保存, 分別采用考馬斯亮藍染色法[12]和蒽酮比色法[13]測定塊根可溶性蛋白和可溶性糖含量。

圖1 2021–2022年歇馬試驗點甘薯生長季溫度和降雨量

表2 氮鉀減量配施處理組合

1.3.2 養(yǎng)分含量測定 于收獲時每小區(qū)另取3株長勢一致的樣品, 將塊根、莖和葉分開稱重后于105℃殺青30 min并于80℃下烘干至恒重, 粉碎后過篩測定植株的養(yǎng)分含量。采用硫酸-雙氧水-凱氏定氮法測定全氮含量; 采用硫酸-雙氧水-火焰光度計法[14]測定全鉀含量。

1.3.3 土壤速效養(yǎng)分含量測定 采用堿解氮擴散法測定[15]土壤堿解氮含量; 使用托普養(yǎng)分測定儀(托普云農(nóng)科技股份有限公司, 浙江)測定土壤有效磷和速效鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

采用Microsoft Excel 2013軟件對數(shù)據(jù)進行處理和計算, SPSS 26.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及方差分析, 用Duncan’s新復(fù)極差法進行差異顯著性分析(<0.05)。Origin 2020軟件進行繪圖分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮鉀減量配施對甘薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

通過對不同氮鉀減量配施下甘薯產(chǎn)量變異來源分析可知(表3), 年際間(Y)、年度與氮肥減施(Y′A)、年度與鉀肥減施(Y′B)的互作效應(yīng)對產(chǎn)量性狀的影響均不顯著; 氮肥減施(A)對單株結(jié)薯數(shù)和薯塊產(chǎn)量的影響達到極顯著水平(0.01), 鉀肥減施(B)對單株結(jié)薯數(shù)和薯塊產(chǎn)量的影響達顯著水平(<0.05); 氮鉀減施互作(A′B)效應(yīng)顯著影響薯塊產(chǎn)量。

與A1B1相比, A3B1、A3B2和A3B3單株結(jié)薯數(shù)在2021年分別減少9.7%、14.9%和12.4%; 在2022年分別減少12.8%、15.5%和12.6%。不同氮鉀減量配施處理下的單薯重差異不顯著。與A1B1下的薯塊產(chǎn)量相比, 僅A3B2和A3B3處理下薯塊產(chǎn)量差異顯著, 薯塊產(chǎn)量在2021和2022年分別降低9.6%、15.3%和8.9%、11.8%。此外與A1B1相比, A1B2處理下單株結(jié)薯數(shù)、單薯重和薯塊產(chǎn)量均有最大值, 分別為每株4.41個、176.85 g和43,448.77 kg hm–2。同時, 分別從減氮、減鉀的效果看, 減氮20%導(dǎo)致單薯重和總產(chǎn)量顯著下降, 減鉀有利于單株結(jié)薯數(shù)的顯著提升, 但對單薯重和薯塊產(chǎn)量無顯著影響。說明氮、鉀肥過度減施不利于單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量的形成, 但適度減施(A1B2)有利于甘薯產(chǎn)量的形成。

2.2 氮鉀減量配施對甘薯品質(zhì)的影響

由表4可知, 年際間(Y)、年度與氮肥減施(Y′A)、年度與鉀肥減施(Y′B)的互作效應(yīng)對甘薯淀粉率、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響不顯著。氮肥減施(A)、鉀肥減施(B)對甘薯淀粉率、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響均達到極顯著差異水平(<0.01), 而二者互作僅對淀粉率和可溶性糖的影響達到極顯著差異水平。

從單一因素的平均值看, 減氮對甘薯淀粉率無顯著影響, 但隨著減施量的增加, 可溶性糖和可溶性蛋白含量有顯著增加的趨勢; 減施鉀肥顯著降低了淀粉率和可溶性蛋白含量, 但減鉀10% (B2)的處理下, 薯塊可溶性糖含量反而顯著上升。但從減量配施效果而言, 與常規(guī)氮鉀施用(A1B1)相比, 除A2B1和A2B2處理外, 其余氮鉀減量處理下的淀粉率均達到顯著差異水平, 2年淀粉率最多降低了13.0%和13.1%; 可溶性蛋白則僅在2021年的A3B3處理和2022年的A2B3、A3B3處理下顯著降低, 2年最多分別降低9.8%和10.2%。但A1B3、A2B3、A3B1、A3B3處理下可溶性糖含量反而顯著高于對照, 在A3B3處理時塊根可溶性糖含量在2021年和2022年分別增加了9.2%和8.7%。可見, 氮鉀減量配施有利于塊根可溶性糖含量增加, 但不利于淀粉率和可溶性蛋白含量的升高, 總體降低了塊根品質(zhì)。

同一年度同一列中不同小寫字母表示在0.05概率水平差異顯著。*和**分別表示在0.05和0.01概率水平差異顯著。處理同表2。

Different lowercase in the single column indicates significant difference at the 0.05 probability level in the same year.*and**mean significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

表4 氮鉀減量配施對塊根品質(zhì)的影響

(續(xù)表4)

同一年同一列中不同小寫字母表示在0.05概率水平差異顯著。*和**分別表示在0.05和0.01概率水平差異顯著。處理同表2。

Different lowercase in the single column indicates significant difference at the 0.05 probability level in the same year.*and**mean significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

2.3 氮鉀減量配施對土壤酶活及養(yǎng)分的影響

2.3.1 土壤脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶 年際間(Y)、鉀肥減施(B)以及兩者的互作對土壤酶活性均無顯著影響(表5), 而氮肥減施極顯著影響土壤的脲酶、蔗糖酶和過氧化氫酶活性, 且氮肥減施與年際間的互作效應(yīng)對脲酶影響也達到極顯著水平; 氮肥和鉀肥減量配施(A′B)對土壤脲酶和過氧化氫酶活性的影響存在顯著的交互效應(yīng)。

同時由表5單因素平均值可知, 隨著施氮水平的下降,土壤脲酶活性無顯著變化, 減氮20%導(dǎo)致土壤蔗糖酶活性顯著下降, 但顯著提高了過氧化氫酶的活性; 3種酶活性在不同鉀素水平下差異均不顯著。從配施效果看, 脲酶在不同處理組合下的活性變化無明顯規(guī)律, 如2021年A1B3組合土壤脲酶顯著低于A1B1, 降幅為28.53%, 但在2022年時兩者就無顯著差異; 對于蔗糖酶而言, 盡管2022年A3B1、A3B2組合土壤蔗糖酶顯著低于A1B1, 但在同一年度內(nèi)的相同氮肥水平下, 不同減鉀處理差異不顯著; A2B1組合下土壤過氧化氫酶活性也顯著低于對照。

2.3.2 土壤速效養(yǎng)分含量 氮肥減量對土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量變化有顯著影響, 而鉀肥減量僅對土壤的有效磷含量有顯著影響, 且兩者的互作效應(yīng)不顯著(表6)。從單因素均值來看, 隨著施氮量的下降, 土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量均呈顯著下降趨勢, 當(dāng)鉀肥減施10% (B3)時, 有效磷含量顯著下降, 但對其他2類養(yǎng)分無顯著影響。從配施效果看, 與常規(guī)氮鉀施用相比, 氮鉀減施總體減少土壤堿解氮的含量, 2021年A3B2和2022年A3B3處理土壤堿解氮含量分別減少42.4%和53.8%; 就有效磷含量變化而言, 僅2021年A2B3和A3B3處理與A1B1間存在顯著差異, 分別降低了13.4%和21.4%; 而速效鉀含量受氮鉀減量的影響僅在2022年的A3B1和A3B3處理下達到顯著差異水平, 與A1B1相比分別減少35.6%和40.4%。

表5 氮鉀減量配施處理對土壤酶活性的影響

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示同一年度不同處理差異顯著(< 0.05)。*和**分別表示在0.05和0.01概率水平差異顯著。處理同表2。

Different letters after the data indicate significant differences between different treatments in the same year (< 0.05).*and**indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

表6 氮鉀減量配施處理對土壤速效養(yǎng)分的影響

(續(xù)表6)

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示同一年度不同處理差異顯著(< 0.05)。*和**分別表示在0.05和0.01概率水平差異顯著。處理同表2。

Different letters after the data indicate significant differences between different treatments in the same year (< 0.05).*and**indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. Treatments are the same as those given in Table 2.

2.4 相關(guān)性分析

相關(guān)分析發(fā)現(xiàn), 甘薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)與土壤蔗糖酶活性、堿解氮、有效磷均呈極顯著正相關(guān); 淀粉率與可溶性糖為極顯著負相關(guān)關(guān)系, 與可溶性蛋白、速效鉀為極顯著正相關(guān)關(guān)系; 土壤蔗糖酶活性與有效磷呈極顯著正相關(guān)(表7)。此外, 速效鉀與產(chǎn)量和單株結(jié)薯數(shù)呈顯著正相關(guān), 與單薯重呈顯著負相關(guān); 可溶性蛋白與堿解氮、有效磷均為顯著正相關(guān), 與單薯重為顯著負相關(guān)。

3 討論

3.1 氮鉀肥減量配施對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

氮鉀肥用量與減量水平對產(chǎn)量品質(zhì)的影響并無定論, 在小麥、馬鈴薯習(xí)慣氮肥施用量基礎(chǔ)上, 減氮10%～20%對其產(chǎn)量和構(gòu)成因素影響不大[17-18], 但超過20%馬鈴薯產(chǎn)量將顯著下降[19]。同時也有研究發(fā)現(xiàn)施氮量210 kg hm-2(減氮12.5%)能顯著提高小麥產(chǎn)量10.30%[20]。這些結(jié)果不僅與上述研究所在地的土壤肥力水平有關(guān), 同時也因為產(chǎn)量與施肥量之間并不是簡單的直線關(guān)系, 甚至是二次曲線關(guān)系, 即不同作物在不同栽培環(huán)境條件下均存在一個最合理施肥區(qū)間, 在高于合理施肥區(qū)間上限減量有利于作物增產(chǎn), 反之會導(dǎo)致減產(chǎn)。本試驗結(jié)果表明, 基于本地常規(guī)施肥量基礎(chǔ)上, 適當(dāng)?shù)牡洔p量配施不會造成甘薯塊根產(chǎn)量的顯著降低, 減氮超過20%甘薯就顯著減產(chǎn)。在保證產(chǎn)量不顯著降低的前提下, 最多可減氮10%, 同時減鉀10%, 即氮鉀施用量分別為119.70 kg hm-2和76.80 kg hm-2。同時, 從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看, 過量氮鉀減量顯著降低了甘薯單株結(jié)薯數(shù), 進而導(dǎo)致了甘薯產(chǎn)量的顯著下降。這與前人大量的甘薯試驗結(jié)果一致, 即施肥可顯著影響單薯的質(zhì)量, 從而影響甘薯產(chǎn)量[21]。

塊根干物質(zhì)的增加主要靠塊根淀粉量的積累, 適宜的氮鉀配比可提高塊根淀粉、可溶性糖與蛋白含量[22-23]。這是因為適宜的施鉀量可以促進葉片中的碳水化合物向塊根運輸, 顯著提高甘薯塊根可溶性糖含量[24-26], 為其淀粉合成提供充足的原料[27]。但從本試驗結(jié)果來看, 氮鉀減量反而有利于甘薯可溶性糖含量的提升, 且對甘薯淀粉率和可溶性蛋白含量存在不利影響。減氮10%不會顯著降低甘薯淀粉率, 但可顯著提高甘薯可溶性糖含量, 減鉀10%導(dǎo)致甘薯淀粉率較對照降低6.74%, 可溶性糖含量較對照提高了3.44%。從塊根中的淀粉與可溶性糖等糖類物質(zhì)代謝平衡的來說, 這是否是因為氮鉀施用水平的下降, 淀粉合成受阻, 進而引起可溶性糖的積累, 導(dǎo)致其含量上升, 還有待于進一步研究。從氮鉀減量配施對品質(zhì)的綜合影響看, 品質(zhì)性狀不同, 影響規(guī)律不同, 最優(yōu)水平也有差異。可見, 在生產(chǎn)實踐中需根據(jù)不同的產(chǎn)量或品質(zhì)的具體要求和目標(biāo), 選擇不同的氮鉀肥減量配施方案。

表7 甘薯產(chǎn)量品質(zhì)與肥效及土壤肥力性狀的相關(guān)性

*和**分別表示在0.05和0.01概率水平差異顯著。SRY: 產(chǎn)量; SRNSP: 單株結(jié)薯數(shù); STRW: 單薯重; SC: 淀粉率; SSC: 可溶性糖; SPC: 可溶性蛋白; Ua: 脲酶; Sa: 蔗糖酶; Ca: 過氧化氫酶; AN: 堿解氮; APh: 速效鉀; APo: 有效磷。

*and**indicate significant differences at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. SRY: storage root yield; SRNSP: storage root number of single plant; STRW: single storage root weight; SC: starch content; SSC: soluble sugar content; SPC: soluble protein content; Ua: urease; Sa: saccharase; Ca: catalase; AN: alkaline nitrogen; APh: available phosphorus; APo: available potassium.

3.2 氮鉀肥減量配施對土壤速效養(yǎng)分和相關(guān)酶的影響

土壤酶參與土壤中的生物化學(xué)反應(yīng), 是土壤生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑, 為土壤肥力形成和演化過程中不可缺少的一部分, 腐殖質(zhì)的形成和養(yǎng)分的釋放都與其密切相關(guān)[28], 能有效反映土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力的強弱及土壤供應(yīng)植物根系營養(yǎng)量的潛在能力[29]。本試驗結(jié)果表明, 隨氮肥施用量的減少, 土壤速效養(yǎng)分含量逐漸減少; 隨鉀肥施用量的減少, 土壤有效磷含量逐漸降低; 不同土壤酶活在不同的氮鉀減量水平下無明顯規(guī)律, 這也進一步說明土壤養(yǎng)分水平高低并非土壤酶活性高低的決定因素。這一點在小麥-水稻輪作系統(tǒng)中也有發(fā)現(xiàn), 較常規(guī)施氮量減施20%后, 作物產(chǎn)量與氮素養(yǎng)分吸收量及土壤酶活性等并沒有出現(xiàn)明顯變化[30]。但若減氮量過大(N由225 kg hm-2減至120 kg hm–2), 土壤脲酶和蔗糖酶活性均會顯著下降[31]。可見, 在不同區(qū)域能否減量、減量多少, 不僅與作物有關(guān), 還需確保適宜的土壤肥力水平, 以保證土地的可持續(xù)利用和作物高產(chǎn)。

[1] 段文學(xué), 張海燕, 解備濤, 汪寶卿, 張立明. 甘薯氮素營養(yǎng)研究進展. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2015, 24(12): 14–23. Duan W X, Zhang H Y, Xie B T, Wang B Q, Zhang L M. Research progress on nitrogen nutrition of sweet potatoes., 2015, 24(12): 14–23 (in Chinese with English abstract).

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Effect of reducing nitrogen and potassium application on yield and quality in sweet potato

YANG Chun-Ju1,2, TANG Dao-Bin1,2, ZHANG Kai1,2, DU Kang1,2, HUANG Hong1,2, QIAO Huan-Huan1,2, WANG Ji-Chun1,2,*, and LYU Chang-Wen1,2,*

1College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400715, China;2Key Laboratory of Biology and Genetic Breeding for Tuber and Root Crops in Chongqing, Chongqing 400715, China

Based on the soil fertility and fertilization level in the Chongqing region, to ensure the stable and high-quality crop yields, we explored the effects of reducing nitrogen and potassium application on sweet potato yield, quality, nutrient utilization, and soil fertility, in order to determine whether there is any space for reducing fertilizer application in sweet potatoes in this area and propose the appropriate reduction application strategy. Field experiments were conducted in two consecutive years from 2021 to 2022 at the base of the Potato Crops Research Institute of Southwest University in Xiema Street, Beibei District, Chongqing. Double factor randomized block experimental design was adopted with three levels of nitrogen and potassium applied in this study. The conventional N application rate was 126.00 kg hm-2(A1), the N application rate was reduced by 10% (A2) and 20% (A3), respectively. The conventional application amount of K2O was 96.00 kg hm-2(B1), the application amount of K2O was reduced by 5% (B2) and 10% (B3), respectively. The results showed that moderate N and K2O reduction combined application would not significantly reduce the yield of sweet potato, but reducing N by 20% significantly reduced the number of sweet potato per plant, and the yield of A3 significantly reduced by 9.25% compared to A1. Compared to the control, the soluble sugar content of A2 and A3 significantly increased by 0.25% and 0.36%, respectively, while B3 significantly increased by 0.47% compared to B1. However, it was unfavorable to the starch content and soluble protein content of sweet potato. Therefore, compared with local conventional N and K2O fertilizer application, both reducing N by 10% (A2, 119.70 kg hm-2) and K2O by 5% (B2, 86.40 kg hm-2) did not significantly decrease the yield of Yushu-198 and soil enzyme activity, which could be recommended as the appropriate fertilization recommendation for sweet potato production in this region.

sweet potato; reducing nitrogen and potassium fertilizer application; yield and quality; soil fertility

10.3724/SP.J.1006.2024.34147

本研究由重慶市創(chuàng)新與應(yīng)用研發(fā)重點項目(cstc2021jscx-gksbX0022), 中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)專項(XDJK2020B032, XDJK2021 F001)和重慶市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)新團隊項目(CQMAITS202303)資助。

This study was supported by the Technology Innovation and Application Development Key Project of Chongqing (cstc2021 jscx-gksbX0022), the Fundamental Research Funds for the Central Universities (XDJK2020B032; XDJK2021 F001), and the Chongqing Modern Agricultural Industry Technology System (CQMAITS202303).

呂長文, E-mail: lvcgwn@163.com; 王季春, E-mail: wjchun@swu.edu.cn

E-mail: 2270316165@qq.com

2023-08-31;

2024-01-12;

2024-02-09.

URL: https://link.cnki.net/urlid/11.1809.S.20240207.1447.003

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