优化氮肥滴灌调控甘薯源库平衡与氮素利用的栽培策略研究

本研究针对中国甘薯种植中因不合理施氮与灌溉导致的徒长、减产及氮利用率低等问题，通过双品种（J26和X32）、三氮肥水平（0、75、150 kg N ha?1）和三灌溉梯度（0、300、600 m3 ha?1）的田间试验，揭示了氮肥与灌溉互作对叶片蔗糖合成酶（SPS）、块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）活性及土壤硝态氮（NO3?）淋溶的调控差异，并提出J26适宜低氮中水（N1I1）、X32适宜低氮高水（N1I2）的优化模式，为实现甘薯高产高效与环境保护提供理论依据。

　　

在中国甘薯主产区，农民长期依赖高氮肥和盲目灌溉追求高产，却导致蔓叶徒长、块根减产、氮肥利用率（Nitrogen Utilization Efficiency）低下，甚至加剧土壤硝态氮（NO₃^?）淋溶污染。更棘手的是，不同品种对氮肥和灌溉的响应差异显著，例如氮敏感型品种易出现营养生长过旺，而耐氮型品种可能在高氮条件下仍保持较高产量。这一矛盾不仅制约了甘薯产业的可持续发展，还迫使农户大量使用植物生长抑制剂，带来生态风险。针对这一问题，Wenxue Duan等人于《Journal of Agriculture and Food Research》发表研究，通过系统分析氮肥与滴灌互作对两个甘薯品种（J26和X32）的块根产量（RY）、氮素积累、关键酶活性及环境效益的影响，为精准栽培提供了科学方案。

本研究采用完全随机裂区设计，于2021–2022年开展田间试验，以品种为主区（J26为氮敏感型，X32为氮耐受型），氮肥水平（N0: 0 kg N ha^?1；N1: 75 kg N ha^?1；N2: 150 kg N ha^?1）和滴灌量（I0: 0 m³ ha^?1；I1: 300 m³ ha^?1；I2: 600 m³ ha^?1）为副区，测定叶片蔗糖合成酶（SPS）和块根腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）活性、土壤硝态氮残留、氮肥偏生产力（PFPN）、氮肥回收效率（REN）及经济效益。

氮肥与灌溉互作调控酶活性与氮积累

随着生育期推进，高氮（N2）或高灌溉（I2）处理降低了J26的叶片SPS和块根AGPase活性，却显著提高了X32的酶活性。氮肥速率对土壤硝态氮累积的影响强于灌溉，尤其在60–80 cm土层中硝态氮残留量随氮量增加而上升。

品种特异性产量与效益响应

对于J26，N1I1处理（75 kg N ha^?1 + 300 m³ ha^?1）使块根产量较其他处理提高6.96%–47.63%，并获得最高REN、PFPN和净收益。对于X32，2021年N2I1（150 kg N ha^?1 + 300 m³ ha^?1）产量最高，而2022年N1I2（75 kg N ha^?1 + 600 m³ ha^?1）与N2I1表现相当。相关性分析表明，产量差异主要源于氮肥对叶片蔗糖合成与块根淀粉积累的调控途径不同。

环境效益与经济可行性平衡

X32在N1I2模式下较N2I1提高REN 6.94%–12.60%，降低深层土壤硝态氮残留，且净收益无显著损失。这表明通过优化水氮管理可兼顾高产与环保。

研究结论强调，针对氮敏感型品种J26，推荐采用中水低氮（300 m³ ha^?1灌溉 + 75 kg N ha^?1）模式；而对耐氮型品种X32，高水低氮（600 m³ ha^?1灌溉 + 75 kg N ha^?1）更具优势。该成果不仅为甘薯栽培提供了品种特异性的水氮优化策略，显著减少硝酸盐淋溶风险，还为可持续农业中资源高效利用与环境保护的协同提供了实践范式。