高寒地區不同施肥量和密度對馬鈴薯產量的影響

馬福榮，張永成，田豐，張鳳軍

（1.青海大學，青海西寧，810016；2.青海省農林科學院）

高寒地區不同施肥量和密度對馬鈴薯產量的影響

馬福榮1，張永成2，田豐1，張鳳軍2

（1.青海大學，青海西寧，810016；2.青海省農林科學院）

以青薯6號為試驗材料，氮肥、磷肥、鉀肥、密度為試驗因素，利用二次通用旋轉組合設計，研究了不同施肥量和密度對馬鈴薯產量的影響。研究結果表明，對馬鈴薯產量影響程度大小依次為密度>磷肥>鉀肥>氮肥，磷肥與氮肥、鉀肥均為正互作，氮肥、鉀肥之間是負互作。青薯6號在青海西寧的最佳農藝措施為，氮肥：329.6～372.7kg/hm2，磷肥：229.0～253.4kg/hm2，鉀肥：84.2～101.6 kg/hm2，密度64 950～69 375株/hm2，此條件下目標產量可達到39 000 kg/hm2。

馬鈴薯產量；施肥量；密度；高寒地區

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥、玉米的第四大糧食作物，原產于南美洲，廣泛分布于許多國家和地區，全世界種植面積達2 000萬hm2。青海地處高寒地區，氣候涼爽，雨熱同季，日照時間長，晝夜溫差大，非常適合馬鈴薯的生長，青海省馬鈴薯種植面積僅次于小麥、油菜，位居第三，是當地的傳統農作物。近年來，人們逐漸重視將資源和生產優勢轉變為商品經濟優勢，提高馬鈴薯的產量和品質，增加馬鈴薯的生產效益。合理施肥有利于土壤養分協調供應，保持較高土壤肥力[1]，對提高馬鈴薯的產量和品質具有重要作用[2，3]。氮、磷、鉀配施可顯著提高馬鈴薯產量，但施肥過量將造成減產。通過比較不同肥料和密度的隨機組合對馬鈴薯產量的影響，確定高寒地區馬鈴薯高產的最佳施肥措施和密度因子，從而提高肥效和馬鈴薯的種植效益，促進馬鈴薯的產業化水平[4]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試的馬鈴薯品種為青薯6號，由青海省農科院作物所提供。試驗地在青海省農科院試驗田，該地土壤屬于栗鈣土，前茬作物為小麥，0～20 cm耕層土壤有機質含量1.73%，速效氮147.6 mg/kg，速效磷21.4mg/kg，速效鉀159.6 mg/kg。供試化肥為尿素（N：46%）、三料磷肥（P2O5：46%）、氯化鉀（K2O：60%）。

1.2 試驗方法

采用4因素5水平二次通用旋轉設計方法進行設計，設N，P，K，密度4個因素（肥料單位為kg/hm2，密度單位為株/hm2），每個因素5水平，各水平編碼值見表1。

根據當地馬鈴薯生產實踐經驗確定施肥量，具體見表2。試驗共設31個處理，各處理組合隨機排列，3次重復，在馬鈴薯培土時1/3尿素用作追肥，其余肥料均作為基肥一次性施入[5]。小區面積為21.6 m2，長5.5 m，行距0.7 m，每小區種植5行。試驗期間主要靠自然降水，其他管理措施同常規大田。

1.3 數據分析

收獲時對每小區中間3行馬鈴薯產量進行統計，計算平均值。采用Excel、DPSv6.55軟件對數據進行處理和回歸分析[6]。

表1 4個因子的不同水平及其編碼

2 結果與分析

2.1 試驗結果以及模型的建立與檢驗

N、P、K及密度4個因素對產量的影響見表2。根據多項式回歸方程：，按試驗結果計算出擬合方程的各項系數，從而得到馬鈴薯產量（Y）與N、P、K及密度的回歸數學模型：Y= 39 898.81+273.73X1+527.20X2+439.32X3+630.25X4-445.13X-577.65X-53.14X-762.90X+588.84X1X2-375.17X1X3+144.96X1X4+373.67X2X3+175.05X2X4-195.43X3X4。

方差結果顯示（表3），方程整體回歸達到顯著水平（P=0.015 3），說明本試驗設計及結果良好，所得產量回歸方程能反映馬鈴薯施肥過程中N、P、K及密度之間的關系。按照α=0.05剔除不顯著項，得到簡化的回歸方程：Y=39 898.81+273.73X1+ 527.20X2+439.32X3+630.25X4-445.13X-577.65X-537.14X-762.90X+588.84X1X2-375.17X1X3+ 373.67X2X3。

表2 試驗設計方案及產量結果

由上述方程可知，產量（Y）在一定范圍內與N，P，K，密度呈正相關。根據模型一次項所得，各因子對馬鈴薯產量的影響大小順序為密度>P>K>N，且二次項系數均為負值，說明不同影響因子都有最佳值，各因子量不足或過量都會影響馬鈴薯產量。

表3 試驗結果方差分析

表4 單因素對馬鈴薯產量的影響

2.2 回歸模型分析

①單因素分析 根據試驗結果對單因素進行效益分析，結果見表4。

二次通用旋轉組合試驗設計對平方項實行了中心化線性代換，可滿足試驗的正交性，模型中各項效應線性可加，偏回歸系數間彼此獨立[7]。因此將兩因子固定為0，尋求單因子與產量的關系，得以下偏回歸模型。

氮肥：Y1=39 898.81+273.73X1-445.13X

磷肥：Y2=39 898.81+527.20X2-577.65X

鉀肥：Y3=39 898.81+439.32X3-537.14X

密度：Y4=39 898.81+630.25X4-762.90X

由表4可知，在單因素情況下，密度對馬鈴薯產量影響最大，其次是P，K，N。產量隨著4個因子的增加先升后降，當各因子均為0.5水平時，產量出現最大值（大于39 900 kg/hm2）。

②互作效應分析 分析了N，P，K之間的互作效應對馬鈴薯產量的影響（表5～7）。

由表5可知，隨著氮肥和磷肥的增加，馬鈴薯產量先增加后降低，但氮磷肥水平不同，最高值出現的點不一樣。當（N，P）水平為（-1，-2）、（-0.5，-1.5）、 （-0.5， -1）、（0，-0.5）、（0.5，0）、（0.5，1）、（1，1）、 （1.5，1.5）、 （1.5，2）時，馬鈴薯產量最高。由此可見，低氮低磷時產量低，高氮高磷時產量高，當氮磷均為1水平時產量達到最大值。

由表6可知，無論在低鉀（-2～-1.5）、中鉀（-0.5～ 0.5）、高鉀（1～2）的情況下，隨著氮肥的增加馬鈴薯塊莖產量逐漸增加，到達某一氮肥水平后馬鈴薯塊莖產量達到最高，之后隨著氮肥施肥量的增加馬鈴薯塊莖產量逐漸下降。但在低鉀情況下，最高產量時氮肥水平為 1，中鉀情況下，最高產量時的氮肥水平為0.5，高鉀情況下最高產量時的氮肥水平為-0.5，表現出高氮低鉀或者低氮高鉀組合塊莖產量高，氮鉀最高產量組合為鉀0水平，氮0.5水平。

由表7可知，在低鉀、中鉀、高鉀的情況下，隨著磷肥的增加馬鈴薯塊莖產量逐漸增加，分別在磷肥為0水平、0.5水平和1水平時產量出現最大值，之后隨著磷肥施肥量的增加馬鈴薯塊莖產量逐漸下降，表現出低磷低鉀產量低，高磷高鉀產量高，當磷、鉀均為0.5水平時產量達到最大值。

2.3 農藝措施優化與驗證

由試驗結果分析可知，在試驗中不但有單因素效應，而且還有因素間的交互作用，因此需對回歸模型進行再解析，本試驗采用頻率分析法分析回歸模型以找到最佳農藝措施，結果見表8。

3 小結與討論

表5 氮肥、磷肥互作效應對馬鈴薯產量的影響

表6 氮肥、鉀肥互作效應對馬鈴薯產量的影響

①采用二次通用旋轉組合設計，以青薯6號為原料，N，P，K，密度為試驗因素設計安排試驗，得到了馬鈴薯產量對4個試驗因素的四元二次數學回歸模型。對回歸模型的分析可知，4個因素對馬鈴薯產量影響程度大小依次為：密度、磷肥、鉀肥、氮肥，其中磷肥與氮肥、鉀肥為正互作效應，氮肥、鉀肥之間為負互作效應。

②對數學模型進行優化，當氮肥為329.6～372.7 kg/hm2，磷肥229.0～253.4 kg/hm2， 鉀 肥 為84.2～101.6 kg/hm2，密度為64 950～69 375株/hm2時，馬鈴薯產量大于目標產量39 000 kg/hm2。

[1]蘇小娟，王平，劉淑英，等.施肥對定西地區馬鈴薯養分吸收動態、產量和品質的影響[J].西北農業學報，2010，19（1）：86-91

[2]李成軍.不同肥料的組配施用對馬鈴薯產量的影響試驗 [J].中國馬鈴薯，2002，16（5）：294-296.

[3]王祥珍.鉀肥和專用肥對馬鈴薯產量及品質的影響[J].雜糧作物，2003（6）：359-361.

[4]鄭若良.氮鉀肥比例對馬鈴薯生長發育、產量及品質的影響[J].江西農業學報，2004，16（4）：39-42.

[5]張中原.回歸設計肥料試驗設置重復與小區排列的研究[J].沈陽農業大學學報，1990，2（4）：301-304.

[6]唐啟義，馮明光.DPS數據處理系統[M].北京：科學出版社，2006.

[7]唐啟義，馮明光.實用統計分析及其計算機處理平臺[M].北京：中國農業出版社，1997.

Effect of Different Fertilizer Amount and Density on Potato Yield in Alpine-cold Region

MA Furong1,ZHANG Yongcheng2,TIAN Feng1,ZHANG Fengjun2
(1.Qinghai University,Xining 810016;2.Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Science)

Using quadratic general rotation design,selecting nitrogen,phosphorus,potassium,density experimental factors to Qingshu-6 as test material,the effect of different fertilizer amount and density on potato yield were studied.The results showed that impact on potato yield in proper order of Density>P>K>N.There are positive interactions between phosphate and nitrogen,potassium.It's negative interaction between nitrogen and potassium.The best agronomic measures of Qingshu No.6 in local were nitrogen 329.6-372.7 kg/hm2,phosphorus 229.0-253.4 kg/hm2,potassium 84.2-101.6 kg/hm2,density 64 950-69 375 plants/hm2,under these conditions,can achieve the target yield of 39 000 kg/hm2.

Potato yield;Fertilizer amount;Density;Alpine-cold region

表7 磷肥、鉀肥互作效應對馬鈴薯產量的影響

表8 各變量取值的頻率分布

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.02.020

國家科技支撐項目（2006BAD01A06-1-10），青海省重點科技攻關項目（2006-N-129），國家馬鈴薯產業技術體系西寧綜合試驗站基金（zhsyz-27）

馬福榮（1985-），男，碩士研究生，研究方向為馬鈴薯高產栽培

張永成，通信作者，電話：0971-5311170，E-mail：yongchengzhangzy@tom.com

2010-08-13