壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥指標體系——以甘肅省張掖市山丹縣為例

魯天文， 劉祁峰， 張衛峰， 王朝東

(1.甘肅省山丹縣農業技術推廣中心， 甘肅 山丹 734100;

2.中國農業大學 資源與環境學院 中化化肥農大研究中心， 北京 100094)

壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥指標體系——以甘肅省張掖市山丹縣為例

魯天文1， 劉祁峰1， 張衛峰2， 王朝東2

(1.甘肅省山丹縣農業技術推廣中心， 甘肅 山丹 734100;

2.中國農業大學 資源與環境學院 中化化肥農大研究中心， 北京 100094)

摘要：[目的] 確定施肥指標體系，為壟膜溝灌馬鈴薯提供精確的施肥配方。[方法] 2007—2010年在甘肅省張掖市山丹縣進行馬鈴薯“3414”田間肥效試驗,分析不同土壤肥力水平下馬鈴薯土壤有效養分含量與相對產量的相關性,并依此確定土壤養分豐缺指標和推薦施肥量。[結果] 將山丹縣馬鈴薯田間土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量等級劃分為低、較低、中、較高、高5級,對應推薦施氮量分別為>225.7，193.3~225.7，117.2~193.3，161.0~177.2，<161.0 kg/hm2;推薦施磷量分別為>164.3，146.5~164.3，137.6~146.5，128.6~137.6，<128.6 kg/hm2;推薦施鉀量分別為>166.8，149.7~166.8，141.1~149.7，132.5~141.1，<132.5 kg/hm2。經過150個示范點的調研分析發現,利用測土配方施肥技術增產率達9.8%,節約化肥67.5 kg/hm2,節本506.3元/hm2,節本增效3 286.5元/hm2。[結論] 壟膜溝灌馬鈴著測土配方施肥技術可以實現普遍增產和增效。

關鍵詞：馬鈴薯; 豐缺指標; 推薦施肥; 山丹縣

馬鈴薯是繼小麥、水稻、玉米之后的世界第四大作物，既是糧食作物又可作蔬菜或休閑食品，在全球糧食安全問題日益突出的背景下成為新的增長點[1-2]。我國西北地區由于光照充足，病蟲害較少，土地規模大便于集約化生產而逐漸成為主產區。據國家統計年鑒顯示，2011年甘肅、內蒙馬鈴薯種植面積已經達到1.39×106hm2，占全國播種面積的比重為25.6%，總產達到4.25×106t，占全國總產的比重為24.1%[3]。解放初期，甘肅省馬鈴薯種植面積只有1.40×105hm2，20世紀90年代中后期進入快速發展階段，2009年為6.43×105hm2。自2003年以來，甘肅省馬鈴薯種植面積穩居全國第二，總產穩居全國第一[4]。山丹縣坐落在甘肅省河西走廊，屬于典型的大陸性高寒半干旱氣候，年均氣溫6.5 ℃，無霜期102~138 d。近年來，隨著山丹縣土地流轉規模的擴大，馬鈴薯在山丹縣的種植面積也逐年攀升，截至2012年，全縣壟膜溝灌馬鈴薯播種面積達8 300 hm2，產量3.14×105t，產值3.45×108元，種植馬鈴薯已經成為山丹縣經濟發展的新亮點[5]。

西北地區在水資源缺乏、無霜期短的自然條件下實現馬鈴薯大面積快速發展主要得益于覆膜和灌溉技術的發展。馬鈴薯覆膜灌溉種植方式大規模發展起始于本世紀初期，屬于研究與推廣同步進行的技術，此項技術可以有效緩解西北地區干旱缺水的生態環境壓力，是實現農民增收、農業增效的一項關鍵措施[6]。早在20世紀90年代末，山丹縣就開始推廣壟膜溝灌馬鈴薯生產節水技術，目前已經普遍應用，這種方式相對于傳統方法增加了覆膜和起壟環節，可以有效地提高地溫[7]，節約灌溉水1 800 m3/hm2，提高灌溉水利用效率33%，控制雜草，從而實現了馬鈴薯產量增加5 250 kg/hm2，增收6 540元/hm2的目標[8]。這一技術體系中的覆膜、起壟、種植、灌溉等綜合技術已經日趨成熟，然而施肥技術仍沿用20世紀80年代建立的大水大肥方法，肥料用量沒有根據地力條件確定，氮、磷、鉀肥施用比例不合理，肥效低，導致肥料浪費嚴重，增產受限[9]。

2005年以來全國測土配方施肥技術進入了快速發展期[10]。隨著馬鈴薯生產方式的快速轉變，基于土壤測試的馬鈴薯施肥指標也在逐漸建立[11-12]，然而針對壟膜溝灌生產體系的施肥指標體系仍是空白，制約了馬鈴薯產業的發展。實踐表明，基于測試的土壤養分豐缺指標和推薦施肥技術體系，是作物高效施肥的重要技術[12]。因此，亟需建立壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥和土壤豐缺指標技術體系，減少過量施肥造成的浪費和對環境的不良影響，提高作物產量和品質[13]。這不僅是山丹縣馬鈴薯發展的需要，也是全國馬鈴薯測土配方施肥與現代生產發展的需要。

本研究于2007—2010年，依托國家測土配方施肥補貼項目的實施，采用農業部統一的測土配方施肥“3414”試驗方案[14]，根據甘肅省張掖市山丹縣土壤地力和不同海拔區域小氣候特征，布置壟膜溝灌馬鈴薯田間肥效試驗，對全縣14個“3414”試驗結果進行分析，以期初步建立山丹縣馬鈴薯施肥指標體系。同時在主要地區進行示范驗證，用以確定施肥指標體系的可行性。

1試驗材料與方法

1.1　試驗點的選擇

14個試驗點選擇在山丹縣5個鄉鎮，11個村，覆蓋了4種土壤類型。從土壤基礎4項測定結果來看，14個試驗點的土壤有機質為12.5～25.8 g/kg，堿解氮為48～129 mg/kg，速效磷為6.0～47.0 mg/kg，速效鉀為95～322 mg/kg。基本能夠代表全縣不同地力水平的土壤(表1)。

表1　“3414”試驗點概況

1.2　供試材料

供試品種為當地主栽品種大西洋。供試氮肥為尿素(含N≥46%)，中國石油寧夏石化公司生產；磷肥為重過磷酸鈣(含P2O5≥43%)，云南三環化工有限公司生產；鉀肥為硫酸鉀(含K2O≥33%)，山西鉀肥有限公司生產。

1.3　試驗方法

試驗采用“3414”設計，選氮、磷、鉀3個因素，4個水平，14個處理(N0P0K0，N0P2K2，N1P2K2，N2P0K2，N2P1K2，N2P2K2，N2P3K2，N2P2K0，N2P2K1，N2P2K3，N3P2K2，N1P1K2，N1P2K1，N2P1K1)。小區面積36 m2，試驗采取多點無重復設計，區組內隨機排列。試驗因子水平見表2。0水平不施肥；2水平指當地推薦施肥水平；1水平=2水平×0.5；3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)[4]。試驗小區除施肥數量外，其他管理措施完全一致。

表2　試驗因子水平

1.4　土壤取樣及測試

春季播種前，在每一試驗點取0—20 cm的混合土樣，風干磨細，過1 mm篩孔，保存備用。測定項目及方法為：堿解氮采用堿解擴散法；有效磷采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；有效鉀采用NH4OAC浸提—火焰光度法。收獲時去除邊行，按小區單收計產。

1.5　示范效果調查方法

對采用測土配方施肥技術的示范戶進行調研，示范戶是指那些土地經過取土化驗，并得到施肥指導的農戶。采取隨機取點、對稱等距的抽樣方法，在目標村隨機抽取樣本農戶10~12戶，為最終的調查農戶。隨后收集農戶地塊施肥的信息和數據。本次測土配方施肥采用面訪式問卷調查，即調查員與被調查者面對面，調查員提問、被調查者回答的方式，并對數據進行現場核實，如化肥品種、數量、含量、種植作物產量等，確保數據的真實性和準確性，農戶確認后簽名，2009—2013年共收集種植馬鈴薯的農戶施肥情況與滿意度調查表150份，每年30份。

2結果與討論

2.1　產量回歸方程的建立

為了驗證試驗的成功與否，我們對各試驗點進行回歸分析，建立了自變量N，P，K與因變量產量(y)之間的回歸方程，其通用方程式為：

b7x1x2+b8x1x3+b9x2x3。

從對各試驗點方程進行顯著性測驗的結果(表3)可以看出，均達到顯著或極顯著水平。說明各個試驗是成功的。

表3　回歸方程參數及顯著性檢驗結果

注：F0.05=5.999，F0.01=14.659。

2.2　土壤養分豐缺指標的建立

將“3414”試驗方案中的無肥區產量與2水平的產量相比，獲得相對產量。將相對產量低于50%的土壤養分狀況定為低，相對產量在50%~70%，70%~80%，80%~90%之間的土壤分別定為較低、中和較高；相對產量高于90%的土壤養分狀況定為高。然后，以土壤養分測定值為自變量(X)，以相對產量為因變量(Y)，R2為相關系數，對土壤養分測定值和相對產量進行回歸分析，建立了對數回歸方程然后將該劃分等級的相對產量臨界值帶入回歸方程，即可計算出山丹縣種植馬鈴薯土壤養分豐缺指標范圍(結果見表4)。

表4　山丹縣土壤養分測定值與馬鈴薯產量的關系及養分豐缺指標(n=14)

2.3　推薦施肥量的確定

將每個試驗的產量與施肥量進行回歸分析，建立肥料效應函數，通過邊際分析，計算每個試驗點的最佳施肥量。根據14個試驗，分別建立了馬鈴薯最佳施氮量與土壤堿解氮測定值、最佳施磷量與土壤有效磷測定值、最佳施鉀量與土壤速效鉀測定值的函數關系：

最佳施氮量(kg/hm2)：

y=-4.805 lnx+33.692 (R2=0.603 2，n=13)

最佳施磷量(kg/hm2)：

y=-0.976 lnx+12.025 (R2=0.742 7，n=6)

最佳施鉀量(kg/hm2)：

y=-1.624 lnx+15.903 (R2=0.801 9，n=6)

將土壤養分豐缺指標，即養分含量臨界值(表4)帶入上述函數關系式中(式中土壤養分測定值為自變量(x)，最佳施肥量為因變量(y)，得出山丹縣馬鈴薯生產不同土壤養分含量條件下的推薦施肥量(見表5)。

2.4　推薦施肥量示范驗證

如圖1所示，在土壤堿解氮含量由低到高各個豐缺范圍內的示范戶氮肥用量均在表5推薦施肥量的范圍內，推薦水平用量較為集中。在低地力水平，推薦施肥量平均239 kg/hm2，高于農民習慣施肥量的75%，能夠較為有效地補充該地力水平；較低地力水平，推薦施肥量略高于農民習慣施肥量；中地力水平，推薦施肥量平均180 kg/hm2，比農民習慣施肥量217 kg/hm2高出37 kg/hm2；較高地力水平，推薦施肥量平均169 kg/hm2，比農民習慣施肥量平均213 kg/hm2高出44 kg/hm2；高地力水平，推薦施肥量150 kg/hm2比農民習慣施肥量207 kg/hm2高出57 kg/hm2。

表5　山丹縣壟膜溝灌馬鈴薯推薦施肥量

圖1　堿解氮各豐缺程度農民習慣施肥量與測土配方施肥量差異

如圖2所示，土壤有效磷含量沒有低地力等級，在較低等級推薦施肥量143～165 kg/hm2除最小值與最大值兩點之外其他各點施肥量均在推薦范圍內；由中到高各個豐缺范圍內測土配方施磷肥量，均在表5推薦施肥量的范圍內，推薦水平用量較為集中。從較低至高地力水平，分別比農民習慣施肥量優化施肥28，40，49，40 kg/hm2。

圖2　有效磷各豐缺程度農民習慣施肥量與測土配方施肥量差異

從圖3可以看出，土壤速效鉀含量沒有低地力等級；在由較低到高各個豐缺范圍內測土配方鉀肥量，均比表5推薦施肥量的范圍低，推薦水平用量較為集中。從較低至高地力水平，分別比農民習慣施肥量優化施肥2，16，17，35 kg/hm2。

圖3　速效鉀各豐缺程度農民習慣施肥量與測土配方施肥量差異

由圖4可以看出，在相對產量由低到高各個豐缺范圍內測土配方施肥產量沒有高級別。從低至較高地力水平，推薦施肥處理的產量分別比農民習慣施肥量增產3 696，1 666，2 568，1 571 kg/hm2。

圖4　各相對產量級別農民習慣與測土配方施肥處理的產量差異

全部示范點平均而言，習慣施肥平均產量為31 633.5 kg/hm2，測土配方施肥平均產量34 722.0 kg/hm2，增產3 088.5 kg/hm2，增產率達9.8%。習慣施肥平均施用純氮208.5 kg/hm2，純磷178.5 kg/hm2，純鉀127.5 kg/hm2，氮磷鉀比例為1∶0.86∶0.61，施用純養分514.5 kg/hm2。測土配方施肥平均施用純氮210.0 kg/hm2，純磷135.0 kg/hm2，純鉀102 kg/hm2，氮磷鉀比例為1∶0.64∶0.49，施用純養分447.0 kg/hm2，平均節約化肥67.5 kg/hm2，節本506.3元，節本增效3 286.5元。習慣施肥前產投比為3.74，測土配方施肥產投比為5.44。由此可見根據地力等級推薦施肥量可以更加有效的因地制宜，低增高減，均衡地力各營養元素，提高肥料利用率，并提高產量。

3結 論

通過14個田間試驗，不僅確定了山丹縣在0—20 cm土層中堿解氮、有效磷及速效鉀土測值的范圍，而且建立了山丹縣壟膜溝灌馬鈴薯土壤養分豐缺指標，并根據豐缺指標結果建立了該區域壟膜溝灌馬鈴薯的經濟合理施肥量。

山丹縣4 a的壟膜溝灌馬鈴薯試驗和示范結果說明，在各種土壤肥力水平上開展“3414”試驗，利用試驗數據通過相對產量劃分土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的肥力等級，同時根據肥料效應函數建立每個肥力等級的肥料用量方程，就可為各種土壤類型提供較為精確的施肥配方。大樣本示范數據說明這種測土配方施肥技術是可以實現普遍增產和增效的。

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Soil Testing and Fertilization Recommendation Index System for Mulched Potato in Shandan County of Zhangye City, Gansu Province

LU Tianwen1, LIU Qifeng1, ZHANG Weifeng2, WANG Chaodong2

(1.ShandanAgriculturalTechnologyExtensionCenter,Shandan,

Gansu734100,China; 2.SINOCHEM-CAUFertilizerR&DCenter,Collegeof

ResourcesandEnvironmentalScience,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094,China)

Abstract：[Objective] To determine the fertilization index system and provide the precision fertilization formula for mulched potato system in Shandan County of Zhangye City, Gansu Province. [Methods] Fourteen field experiments were conducted in mulched potato system in Shandan County of Zhangye City, Gansu Province from 2007 to 2010. The relationship between the soil available nutrient content and the corresponding crop yield was established. [Results] The soils in Shandan County was classified into 5 different categories such as the lowest, lower, medium, higher and the highest according to the content of alkali-ydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium. Fertilizer application rate was recommended for each soil categories, such as >225.7, 193.3~225.7, 117.2~193.3, 161.0~177.2 and<161.0 kg/hm2for nitrogen, >164.3, 146.5~164.3, 137.6~146.5, 128.6~137.6 and <128.6 kg/hm2for phosphorus, >166.8, 149.7~166.8, 141.1~149.7, 132.5~141.1 and <132.5 kg/hm2for potash. The new technologies can improve potato yield by 9.8%, save fertilizer by 67.5 kg/hm2, reduce cost by 506.3 yuan/hm2, and increase economic profit by 3 286.5 yuan/hm2. [Conclusion] The technologies of soil testing and fertilization formula can improve potato yield and increase economic profit generally.

Keywords:mulched potato; abundance index; fertilizer recommendation; Shandan County

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)01-0291-06

中圖分類號：S512.1， S311

通信作者：劉祁峰(1986—)，女(漢族)，甘肅省山丹縣人，本科，助理農藝師，主要土壤肥料技術推廣工作。E-mail:315941270@qq.com。

收稿日期：2014-03-21修回日期：2014-03-18

資助項目：農業部測土配方施肥補貼項目(2007—2010)

第一作者：魯天文(1957—)，男(漢族)，甘肅省山丹縣人，大專，高級農藝師，主要從事農業技術推廣工作。E-mail:shdnjzhx@163.com。