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甘薯[Ipomoea batatas (L.) Lam.]是全球重要的粮食、饲料、蔬菜、加工原料和生物能源用作物[1]，在我国国民经济中占有重要地位. 菜用甘薯是以鲜嫩茎叶作为主要食用部位的新型专用甘薯，具有茎叶再生能力强、口感滑嫩、营养丰富等特点[2]. 菜用甘薯是一种绿色保健型蔬菜，在多个国家被誉为“蔬菜皇后”“长寿菜”，因其营养丰富、保健作用强、口感风味好深受消费者青睐[3].
随着蔬菜栽培模式向多元化的方向发展，基质土壤作用日益凸显. 基质土壤栽培作为根域限制栽培，相比大田栽培，更有利于提高养分利用率、改善果实品质[4]. 土壤长期高强度耕作及过量施肥对土壤的生态环境造成了破坏[5]，致使土壤出现酸化、盐渍化及有害元素积累等问题[6]. 氮钾施用不平衡不仅造成严重的生态环境污染，也是影响作物产量和品质的重要因素. 有研究表明，合理氮钾供应可提高火龙果的产量和品质[7]，缓解甘薯茎叶旺长的趋势[8]. 菜用甘薯茎尖的长短与叶片质量支撑植株获取更多光合产物[9]，采收后及时追肥满足其生长尤为重要. 已有研究表明，菜用甘薯采收后追施氮肥11 d左右硝酸盐质量分数下降到未施用氮肥水平[10]. 不同施氮量[11]、不同氮素形态[12]对菜用甘薯产量和品质具有显著影响.
可溶性总糖、总黄酮、总酚等指标是衡量菜用甘薯食味品质的重要指标[13]. 目前菜用甘薯生产上关于氮肥施用以及基质栽培配方上的研究较多，对于基质栽培中氮钾施用量的研究报道较少. 分析在不同基质土壤中合理追施氮钾肥对菜用甘薯品质的效应，促进菜用甘薯高效绿色生产具有重要意义. 本研究以菜用甘薯品种“鄂菜薯10号”为供试材料，通过在泥炭土、有机基质栽培土、田间土中施用不同氮钾配比肥料，考察对主要品质指标的影响，为有效改善菜用甘薯茎尖品质、平衡施肥提供科学依据.
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试验设在湖北省农业科学院粮食作物研究所试验基地(30°29′N，114°18′E)，位于长江中游，属亚热带季风气候. 全省平均气温为15~17 ℃，最冷月(1月)平均气温为2~4 ℃，最热月(7月)为27~29 ℃，无霜期230~300 d. 降雨分布具有明显的季节性，夏季的降雨量为300~700 mm，冬季的降雨量为30~190 mm. 土壤类型包括3种不同基质土壤：泥炭土、有机基质栽培土、田间土，基础地力见表 1.
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采用两因素裂区试验设计，主区为3种不同基质土壤，分别为泥炭土、有机基质栽培土、田间土，副区为9个不同氮钾肥组合(表 2)，共设置27个处理. 试验材料为湖北主要生产种植的菜用甘薯“鄂菜薯10号”(E10)，于2021年5月选取健康且大小均一的甘薯幼苗植入直径为38 cm的盆钵中，每盆种植4株，每个处理3盆. 定植2周后打顶，第30 d开始取茎尖样(生长点10~15 cm)，采收完成后追施肥料，间隔15 d采收测定品质指标，全生长期共追肥9次. 试验所用氮钾肥料分别为尿素(46% N)和氯化钾(60% P2O3)，施肥过程肥料溶于水中(1 L/盆)，其他同常规管理措施.
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可溶性总糖测定采用蒽酮比色法[14]，总酚测定采用福林酚法[15]，总黄酮测定采用硝酸铝显色法[16]，硝态氮测定采用比色法.
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利用Microsoft Excel 2016进行数据处理，并用SPSS 22.0对试验数据进行差异显著性分析和相关性分析.
1.1. 试验材料
1.2. 试验设计
1.3. 指标测定
1.4. 数据分析
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试验结果显示，菜用甘薯可溶性总糖、蔗糖和硝酸盐在3种不同基质土壤中固定钾肥施用氮肥或是固定氮肥施用钾肥差异明显且各有不同.
固定钾肥增施氮肥时，泥炭土中大多可溶性总糖和蔗糖随着施氮量的增加而增加而后略有降低，氮肥追施量在3.22 g/m2(N2K2)时质量分数最高，有机基质栽培土中菜用甘薯可溶性总糖随着施氮量的增加呈下降趋势，而蔗糖呈先降低再升高趋势，施氮量在1.61 g/m2(N1K2)时蔗糖质量分数最小，之后随着施氮量的增加而增大. 田间土种植菜用甘薯可溶性总糖和蔗糖随着施氮量的增加先降低再升高，施氮量在4.83 g/m2(N3K2)时可溶性总糖和蔗糖质量分数较高，硝酸盐在3种基质土壤中随着氮肥的增加均呈现出先降低再升高的趋势，有机基质栽培土和田间土施氮量在1.61 g/m2(N1K2)时硝酸盐质量分数最低，泥炭土中施氮量在3.22 g/m2(N2K2)时硝酸盐质量分数最低(表 3).
氮肥固定随着钾肥的增加可溶性总糖在3种基质土壤中均呈现出降低的趋势，蔗糖和硝酸盐在有机基质栽培土和田间土中随着钾肥施用量的增加而降低，在泥炭土中则是先降低再升高，其中泥炭土中蔗糖质量分数在追施钾肥量0.69 g/m2(N2K2)时达到最高，与未施钾肥处理差异无统计学意义；硝酸盐质量分数在追施钾肥量0.35 g/m2(N2K1)时达到最低. 有机基质栽培土中追施钾肥量0.69 g/m2(N2K2)时可溶性总糖和蔗糖变化无统计学意义，但在追施钾肥量0.93 g/m2(N2K3)时质量分数会显著降低. 田间土中钾肥追施量0.35 g/m2(N2K1)时可溶性总糖和蔗糖质量分数显著下降(表 4).
氮钾在不同基质土壤中互作对糖和硝酸盐影响明显(表 5). 不同追施肥料处理可溶性总糖和蔗糖质量分数由大到小依次为田间土、泥炭土、有机基质栽培土. 硝酸盐质量分数由大到小依次为田间土、有机基质栽培土、泥炭土. 泥炭土中菜用甘薯可溶性总糖质量分数最大值在单施氮肥3.22 g/m2(N2K0)，与未施肥相比增加了12%，硝酸盐质量分数在追施氮肥3.22 g/m2、钾肥0.35 g/m2(N2K1)时最低. 有机基质栽培土中可溶性总糖和蔗糖质量分数在追施钾肥0.69 g/m2(N0K2)时较大，与未施肥相比各增加5%，18%；硝酸盐质量分数在单施氮肥3.22 g/m2(N2K0)时最高，追施氮肥1.61 g/m2、钾肥0.35 g/m2(N1K1)时最低. 田间土中可溶性总糖和蔗糖质量分数氮钾肥追施量在4.83 g/m2，0.69 g/m2(N3K2)时较大，但与未施肥相比差异无统计学意义；硝酸盐质量分数氮钾肥追施量在1.61 g/m2，0.69 g/m2(N1K2)时积累最低，追施氮肥1.61 g/m2和钾肥0.35 g/m2(N1K1)时最高.
试验结果表明，甘薯茎尖氮肥对蔗糖和硝酸盐呈显著正相关(表 6)，而氮肥对可溶性总糖相关性为0，这种结果可能与土壤环境等因素有关；钾肥对可溶性总糖呈显著负相关；基质土壤因子对硝酸盐呈显著正相关.
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多酚类物质被称为“第七类营养素”，总黄酮、绿原酸是其主要成员. 本研究结果表明，泥炭土中固定钾增施氮肥时总酚、总黄酮和绿原酸均呈现出先下降后上升再下降的趋势，在氮施用量3.22 g/m2(N2K2)时质量分数达到最高. 总酚和总黄酮在有机基质栽培土和田间土中随着氮肥施用量的增加大幅度降低，其中总酚在有机基质栽培土和田间土降幅都在13%左右. 绿原酸在有机基质栽培土中施氮量在1.61 g/m2(N1K2)时达到最高值后随着施氮量的增加而降低，而在田间土中绿原酸质量分数随着施氮量的增加持续下降(表 7).
固定氮肥增施钾肥时，总酚、总黄酮、绿原酸在泥炭土和有机基质栽培土中随着钾肥增加呈先升后降的趋势. 泥炭土和有机基质栽培土中钾肥追施量在0.35 g/m2(N2K1)时总酚、总黄酮质量分数达到最高；泥炭土中钾肥追施量在0.35 g/m2(N2K1)时绿原酸质量分数最高，有机基质栽培土中钾肥追施量在0.69 g/m2(N2K2)时绿原酸质量分数最高. 田间土中总酚和绿原酸质量分数随着钾肥增加先降低后升高再降低，总黄酮质量分数随着钾肥增加先升高后降低(表 8).
氮钾在不同基质土壤中互作对总酚、总黄酮、绿原酸影响明显. 未施肥时总酚类物质积累量在田间土中最多，泥炭土和有机基质栽培土变化不大. 泥炭土中氮钾互作菜用甘薯总酚、总黄酮、绿原酸质量分数在氮追施量3.22 g/m2、钾追施量0.35 g/m2(N2K1)时最大. 有机基质栽培土中菜用甘薯总酚、总黄酮质量分数在仅追施钾肥0.69 g/m2(N0K2)时最高，与未施肥相比各增加15%和34%；绿原酸氮钾肥追施量分别在1.61 g/m2，0.69 g/m2(N1K2)时最高. 田间土中总酚、总黄酮、绿原酸质量分数最大值出现在未施肥处理组，施肥后反而降低，降幅分别为19%，32%，31%(表 9).
相关性分析结果表明，施氮量对甘薯多酚类物质呈显著负相关，施钾量与总酚类物质呈负相关关系，但未达到显著水平. 基质土壤对总黄酮、总酚、绿原酸呈正相关关系，亦未达到显著水平(表 10).
2.1. 3种土壤基质不同施肥水平对菜用甘薯茎尖可溶性总糖、蔗糖、硝酸盐的影响
2.2. 3种基质土壤中不同施肥水平对菜用甘薯茎尖总酚、总黄酮、绿原酸的影响
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可溶性总糖是甘薯甜度的重要来源，是甘薯食味的重要指标[17-18]. 研究表明增施氮钾肥可以提高鲜食性甘薯葡萄糖和蔗糖的积累[11]，促进叶片光合产物的输出[19]，调节作物其他矿质营养[20]. 甘薯生长中后期施用钾肥降低了甘薯茎基部蔗糖和淀粉质量分数，显著提高了功能叶蔗糖的积累[21]. 本试验氮追施量对菜用甘薯茎尖品质影响蔗糖和硝酸盐质量积累与前人研究一致，但在不同土壤中总糖积累存在差异. 泥炭土中氮肥增加有利于糖类物质的增加，有机基质栽培土中氮肥增加可溶性总糖呈现出下降的趋势，可能是有机基质栽培土壤肥力高增施氮肥对糖分积累没有明显效用，甚至起到负效用，这与王萌等[22]观点相符. 在相同氮素条件下，钾肥增加降低茎尖可溶性总糖的积累，这可能是因为甘薯品种类型的差异，因此对不同类型甘薯品种进行施钾效用研究具有重要的实践意义.
酚类化合物是植物体内最丰富且具有抗氧化、清除自由基功能的次生代谢产物. 氮肥供应影响黄酮类物质在多种植物上得到验证. 缺氮诱导黄酮类合成相关基因上调表达，促进相关物质合成[23]. 付立忠等[24-25]表明降低氮钾水平，三叶青茎叶总黄酮、总酚质量分数和抗氧化活性均呈稳定上升趋势. Kováĉik等[26]发现氮素可以降低洋甘菊叶片中总黄酮的积累. 葛芳杰等[27]通过不同的氮磷胁迫诱导了PAL酶活性的增强，初生代谢物在植物体多种代谢途径的参与下合成其他次生代谢物. 本研究中3种基质土壤甘薯茎尖随着氮肥的增加，总黄酮、总酚、绿原酸质量分数积累降低，进一步证明缺氮对植物总酚、总黄酮和绿原酸的合成有促进作用. 前人对施用钾肥对不同植物或不同组织总酚、总黄酮、绿原酸类物质的影响研究报道并不一致. Awad等[28]指出苹果皮中钾素施用量与绿原酸量成反比，而对黄酮类物质无影响. 王小龙等[29]发现葡萄皮中总黄酮质量分数在末花期与土壤钾呈正相关，而在成熟期与土壤钾呈负相关. 本研究中氮肥追施量在3.22 g/m2以内时增施一定量的钾肥，其总酚、总黄酮和绿原酸质量分数在除田间土外呈上升趋势，说明在一定范围内钾素可促进菜用甘薯茎尖合成总酚、总黄酮和绿原酸. 未施肥处理田间土总黄酮、总酚、绿原酸积累最多，这可能与田间土理化性状有关，当植物缺乏营养时，光合产物受到限制[30]，更多的碳被用于次生代谢物的生成[31-32].
关注肥料之间的相互作用、施肥以及土壤之间的交互作用，有利于植物体内营养平衡[33]. 后猛等[34]研究认为高肥力土壤中施用单一肥料会对甘薯产生不利影响. 本研究表明增施氮钾肥在3种基质土壤中对茎尖品质的影响各不相同，只有根据不同土壤合理配施氮钾肥才能提高肥效，进一步提高菜用甘薯的薯尖品质. 该试验仅仅探讨施肥对品质的影响并未将产量的影响考虑进来，为了菜用甘薯高产优质，建议在制定菜用甘薯施肥技术时根据土壤地力合理减施氮钾肥.
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追施氮肥能显著调节菜用甘薯茎尖蔗糖、硝酸盐、总酚、总黄酮和绿原酸质量分数，追施钾肥可调节菜用甘薯茎尖可溶性总糖的积累，基质土壤类型影响茎尖硝酸盐质量分数. 泥炭土中氮钾肥每次追施量在3.22 g/m2，0.69 g/m2，有机基质栽培土每次追施钾肥在0.69 g/m2，田间土不追肥时可溶性总糖、蔗糖、总黄酮、总酚、绿原酸等品质积累效果最好.