紫甘薯氮素营养特性的研究

摘要

紫甘薯富含花青素等营养物质，具有食用与保健功能而备受人们青睐。近年来，随着消费者对紫甘薯需求量的增加，紫甘薯的种植面积逐年扩大，紫甘薯高产优质栽培技术已成为农业生产中亟待解决的问题。氮肥是调控紫甘薯生长发育、产量与品质形成的重要农业措施，明确紫甘薯氮素营养特性及其调控机理，对于紫甘薯的高产优质具有重要意义。本文采用田间试验、盆栽试验与室内分析相结合的方法，比较了6个紫甘薯品种的氮素营养效率，研究了不同施氮量对紫甘薯生长及生理指标的影响;结合15N示踪技术，研究了紫甘薯的氮素积累与分配特征。主要研究结论如下:
　　1.紫甘薯生育前期是茎叶形态建成和氮素吸收的关键时期，营养器官对肥料氮素的调运能力强;而紫甘薯生育后期（100d-收获）植株对氮素的吸收量很少，且吸收的氮素约80％分配到营养器官中。栽插100d时，宁紫2号叶片、叶柄、块根中15N的分配比例分别为45.1％、38.8％和16.2％;140d时分别为28.7％、25.0％和46.3％，表明生育后期叶部的氮素向块根转移量增加。在紫甘薯生育前期供应适宜的氮素、并在薯块膨大期加速地上部氮素的转运，有利于甘薯氮素的分配与积累。
　　2.增施氮肥可提高紫甘薯根系活力、优化根系形态，从而促进根系对矿质元素的高效吸收和转化。施氮处理(N1、N2)下根系鲜重、根系体积、总吸收面积和活跃吸收面积均不同程度地增大，但根系比表面积降低。施用氮肥后紫甘薯叶片的叶绿素含量、NR活性、PSⅡ反应中心活性、反应中心数目及最大量子产额(Fv/Fm)均不同程度地提高，从而提高叶片的光合速率和碳水化合物的合成量。功能叶片NR活性随着施氮量的增加不同程度地提高，济黑1号N1、N2处理分别较N0处理提高51.09％和108.62％。
　　3.施用氮肥可不同程度地提高紫甘薯的分枝数和主蔓长度，从而导致紫甘薯茎蔓的干物质累积量显著提高。紫甘薯产量对施氮量的响应因品种而异，其中，济黑1号和青紫1号为耐氮品种，施氮量（150kg/hm2）时产量最高;紫菁2号和绫紫为不耐氮性品种，随施氮量的增加块根产量降低且差异显著;宁紫2号是氮素敏感型品种，施氮量存在适宜范围。生产上应针对紫甘薯品种的耐氮性确定合理的氮肥用量。宁紫2号、济黑1号的鲜薯产量与施氮量之间呈极显著的二次曲线关系，两者鲜薯产量均在施氮量为112.5kg/hm2时达到最高值，过高的氮肥将导致紫甘薯产量降低。
　　4.采用大田试验方法，比较了6个紫甘薯品种的氮素效率。结果表明，施用氮肥后紫甘薯吸收的氮素较多的分配到营养器官中，从而导致氮素利用效率和氮肥偏生产力均显著降低，N2处理下氮肥偏生产力平均较N1处理降低2.14％-58.19％。相关分析也表明，茎蔓生物量与氮素利用效率呈负相关关系。其中，宁紫2号和济黑1号的氮素利用效率、氮素收获指数、氮肥偏生产力显著高于其他品种，并且随着施氮量的增加其变化较小;宁紫2号、济黑1号对氮素的吸收效率低于其它品种，与二者蔓长较短有关。
　　5.氮肥对紫甘薯块根品质的影响存在品种间差异。高施氮量（150kg/hm2）条件下，紫甘薯块根的可溶性糖含量显著提高，提高幅度达20.5％～43.6％;浙紫、宁紫2号和紫菁2号等品种块根中淀粉和可溶性蛋白等含量显著提高;适量施氮（75kg/hm2）可提高济黑1号、绫紫和青紫1号块根中的花青素、淀粉及必需氨基酸含量，其中，赖氨酸含量的增幅为5.8-43.6％。施用氮肥有利于增加部分紫甘薯品种块根中的Ca、Mg、Fe、Zn含量，提高其营养价值。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 立题依据

1．1．1 我国甘薯产业发展现状

1．1．2 紫甘薯的特性

1．1．3 氮肥对紫甘薯的重要性

1．2 甘薯氮素营养研究进展

1．2．1 甘薯对氮素的吸收、累积和分配

1．2．2 氮肥对甘薯产量和品质的影响

1．2．3 甘薯的氮肥效率

1．2．4 氮肥对作物叶绿素荧光参数的影响

1．3 研究内容及意义

1．4 技术路线

2 材料与方法

2．1 大田试验

2．1．1 试验设计

2．1．2 测定项目与方法

2．1．3 数据处理与分析

2．2 砂培试验

2．2．1 试验设计及供试材料

2．2．2 测定项目与方法

2．2．3 数据处理与分析

2．3 土培试验

2．3．1 试验设计

2．3．2 样品采集与测定项目

2．3．3 数据分析与计算公式

3 结果与分析

3．1 不同品种紫甘薯对15N的吸收和分配

3．1．1 不同品种紫甘薯各器官Ndff(％)的动态变化

3．1．2 不同品种紫甘薯各器官15N分配率变化

3．1．3 不同品种紫甘薯生育后期的15N转运再分配

3．1．4 收获期各器官15N利用率

3．1．6 紫甘薯生育后期15N的吸收、分配

3．1．7 小结

3．2 施氮量对紫甘薯的生理特性的影响

3．2．1 施氮量对紫甘薯功能叶片叶绿素荧光特性的影响

3．2．2 施氮量对紫甘薯功能叶片硝酸还原酶活性的影响

3．2．3 施氮量对紫甘薯根系生理特性的影响

3．2．4 小结

3．3 施氮量对不同品种紫甘薯产量和氮素效率的影响

3．3．1 不同品种紫甘薯产量的聚类分析

3．3．2 施氮量对不同品种紫甘薯茎叶形态建成的影响

3．3．3 施氮量对不同品种紫甘薯氮素效率的影响

3．3．4 施氮量对紫甘薯块根产量的影响

3．3．5 小结

3．4 施氮量对紫甘薯块根营养品质的影响

3．4．1 施氮量对紫甘薯块根淀粉含量的影响

3．4．2 施氮量对紫甘薯块根可溶性糖含量的影响

3．4．3 施氮量对紫甘薯块根花青素含量的影响

3．4．4 施氮量对紫甘薯块根可溶性蛋白质含量的影响

3．4．5 施氮量对紫甘薯块根必需氨基酸含量的影响

3．4．6 施氮量对紫甘薯块根矿质元素含量的影响

3．6 小结

4 讨论

4．1 紫甘薯对氮素的吸收、分配及利用

4．2 施氮量随紫甘薯功能叶片生理参数的影响

4．2．1 施氮量对功能叶片叶绿素荧光参数的影响

4．2．2 施氮量对功能叶片硝态氮和叶绿素含量的影响

4．2．3 施氮量对纤维根生理指标的影响

4．3 施氮量对紫甘薯生长发育和氮素效率的影响

4．3．1 施氮量对紫甘薯生长发育的影响

4．3．2 施氮量对紫甘薯氮素效率的影响

4．4 施氮量对紫甘著块根产量和品质的影响

4．4．1 施氮量对紫甘薯块根产量的影响

4．4．2 施氮量对紫甘薯块根营养品质的影响

5 结论

6 创新点

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况