氮磷鉀配施對馬鈴薯產(chǎn)量及耐貯性的影響

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土壤肥料

氮磷鉀配施對馬鈴薯產(chǎn)量及耐貯性的影響

許愛霞1*，鞏明明2，逄蕾3

（1.定西市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)督管理站，甘肅定西743000；2.定西市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護管理站，甘肅定西743000；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，甘肅蘭州730070 )

摘要：采用二次回歸三因子五水平飽和D-最優(yōu)設計方法，研究了氮肥（N x1）、磷肥（P2O5x2）、鉀肥（K2O x3）對馬鈴薯品種‘大西洋’產(chǎn)量及耐貯性的影響。氮、磷、鉀肥與產(chǎn)量和耐貯性的回歸模型方程分別為Y產(chǎn)量= 5 120.36 + 2167.19x1+ 478.94x2+ 1213.65x3+ 716.24x1x2+ 1450.95x1x3- 237.30x2x3- 2840.03+ 1013.08- 1363.52(-1≤xj≤1)，Y耐貯性= 102.95 + 35.27x1+ 12.11x2+ 12.69x3+ 17.34x1x2+ 17.93x1x3- 5.24x2x3- 65.18- 1.01- 6.72(-1≤xj≤1)；從產(chǎn)量效益來看，最高產(chǎn)量的施肥量為：N = 204.07 kg/hm2，P2O5= 90.58 kg/hm2，K2O = 211.28 kg/ hm2，三種肥料的養(yǎng)分配比為N : P2O5: K2O = 1?0.44?1.04，最佳施用量為：N = 110.40 kg/hm2，P2O5= 90.58 kg/ hm2，K2O = 105.64 kg/hm2，最優(yōu)產(chǎn)量將出現(xiàn)在7 040.45～8 893.21 kg/hm2范圍內(nèi)；從耐貯性效益來看，最高耐貯性的施肥量為：N =198.00 kg/hm2，P2O5= 157.93 kg/hm2，K2O = 151.95 kg/hm2，三種肥料的養(yǎng)分配比為N : P2O5: K2O = 1 : 0.80：0.77，最佳施肥量為：N = 127.57 kg/hm2，P2O5= 78.97 kg/hm2，K2O = 75.97 kg/hm2。提高馬鈴薯的耐貯性，就應適當降低氮肥和鉀肥的比例。

關鍵詞：馬鈴薯；氮肥；磷肥；鉀肥；產(chǎn)量；耐貯性

馬鈴薯是新世紀中國最有發(fā)展前景的高產(chǎn)經(jīng)濟作物之一，同時也是十大熱門營養(yǎng)健康食品之一。中國是馬鈴薯生產(chǎn)大國，常年種植面積達到500萬hm2，年總產(chǎn)量近8 000萬t，居世界第一位。近年來，隨著農(nóng)田基本建設條件的改善、政府的大力扶持以及高產(chǎn)栽培技術的推廣應用，馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)有了很大的提高。但施肥不科學，施肥量偏高，氮、磷、鉀配比失調(diào)，仍然是制約馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)、耐貯性提升以及效益提高的重要因素。

氮、磷、鉀是植株生長過程中必需的營養(yǎng)物質(zhì)，施用氮、磷、鉀肥對馬鈴薯生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)形成具有重要的作用[1]，但氮、磷、鉀肥施用量并不是越多越好，適合的施肥量既能節(jié)省成本又可增產(chǎn)增效[2]，過量施肥不僅造成植株對養(yǎng)分的奢侈吸收，降低生產(chǎn)效益，還會造成環(huán)境污染[3]，另外，肥料施用量過多（尤其是氮肥）會使馬鈴薯的腐爛率增加，耐貯性降低[4]。鑒此，本研究設置了氮肥、磷肥、鉀肥配施對馬鈴薯產(chǎn)量和耐貯性影響的試驗，探索影響馬鈴薯產(chǎn)量和耐貯性與肥料三個因子之間的內(nèi)在聯(lián)系，找出最佳的施肥方案，為獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)耐貯藏的馬鈴薯提供理論和技術依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試區(qū)概況

試驗所選馬鈴薯栽培地及窖藏地均設在被稱為“中國馬鈴薯之鄉(xiāng)”的定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)位于甘肅省中部偏南，屬中溫帶半干旱區(qū)，有種植馬鈴薯的良好條件。該區(qū)海拔2 000 m左右，平均太陽輻射141.6 kcal/cm2，日照時數(shù)2 476.6 h，平均氣溫6.4℃，≥0℃的積溫為2 239.1℃，≥10℃積溫為2 239.1℃，無霜期為140 d。多年平均降水量415.2 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm，干燥度2.53，80%保證率的降水量為365 mm。

1.2試驗材料

供試馬鈴薯選用脫毒原種‘大西洋’，以減少肥料效應和窖藏效應的影響。該品種為當?shù)刂髟云贩N，是美國以Wauseon×B5141-6雜交后代中選育的，塊莖圓形，大中薯率高且整齊，薯皮淺黃，有麻點網(wǎng)紋，薯肉白色，芽眼較淺，結薯集中[5]。氮肥選用硝酸銨（含純N 34%）；磷肥選用普通過磷酸鈣（含P2O513%）；鉀肥選用以色列鉀寶（含K2O 93.07%）。

1.3試驗設計

試驗采用二次回歸三因子五水平飽和D-最優(yōu)設計，在影響馬鈴薯貯藏的諸因素中，選擇與馬鈴薯生長關系密切的氮肥（N x1）、磷肥（P2O5x2）、鉀肥（K2O x3）三項農(nóng)藝措施為決策變量進行設計。設計水平編碼列于表1。

表1　變量設計水平及編碼Table 1 Designed level of variable and code

肥料對產(chǎn)量影響試驗共設10個處理，3次重復，共30個小區(qū)。每小區(qū)3行，每行15株，行距60 cm，株距33.3 cm，小區(qū)面積9 m2，走道寬80 cm，保護行2行。供試肥料均按設計標準分區(qū)稱量，一次性集中施于種溝，覆土5 cm左右，田間管理除測定因素外，其它栽培管理措施均與當?shù)厣a(chǎn)水平一致，收獲時按小區(qū)面積全部計產(chǎn)。

窖藏試驗按每處理3次重復，待收獲后隨機取樣，裝入網(wǎng)袋，放入土窖中。半年后測定該馬鈴薯的耐貯性、腐爛率及發(fā)芽等情況。

2　結果與分析

2.1氮磷鉀三因子對馬鈴薯產(chǎn)量影響及回歸模型的確定

試驗目標函數(shù)的結果見表2。本試驗所選擇的回歸數(shù)學模型為：

將獲得的產(chǎn)量結果代入上述數(shù)學模型，求得氮、磷、鉀與產(chǎn)量的三元二次回歸方程：

Y = 5120.36 + 2167.19x1+478.94x2+1213.65x3+ 716.24x1x2+ 1450.95x1x3- 237.30x2x3-2840.03+ 1013.08- 1363.52(-1≤xj≤1)

表2　試驗編碼值、實際值、產(chǎn)量及耐貯性結果Table 2 Coded values, actual values, yield and storability in experiment

2.1.1各因素獨立效應分析

分別將x1、x2和x3三個變量因子作為獨立因子，將其他兩個因子固定在零水平，對上述產(chǎn)量擬合方程進行降維，做獨立效應分析。降維后的一元二次方程如下：

從以上三個方程可以看出，x1和x3兩個因子所得方程的二次項系數(shù)為負值，所以均有極大值。另外，x1、x3兩因子取值在設計的上下界限內(nèi)，當前生產(chǎn)條件下均有最佳值。x2因子的二次項系數(shù)為正值，較佳值即為最佳值，為6 612.38 kg。

2.1.2模擬尋優(yōu)和頻次分析

對產(chǎn)量回歸模型進行尋優(yōu)，結果（表3）表明，最優(yōu)產(chǎn)量將出現(xiàn)在7 040.45~8 893.21 kg/hm2范圍內(nèi)，其把握性在95%左右，與試驗的實際值基本相符。另外，主效因子優(yōu)化水平均在設計的編碼水平范圍內(nèi)，與試驗設計也相吻合。從因子的優(yōu)化值還可看出，氮肥在下限水平至0.69水平范圍內(nèi)取值越大或在上限水平至0.69水平范圍內(nèi)取值越小、磷肥在上限水平、鉀肥在下限水平至0.73水平范圍內(nèi)取值越大或在上限水平至0.73水平范圍內(nèi)取值越小時，可能出現(xiàn)最優(yōu)產(chǎn)量。

表3　模擬尋優(yōu)分析結果Table 3 Analysis of simulation and optimization

對產(chǎn)量回歸模型進行頻次分析，尋求優(yōu)化農(nóng)藝措施，其中選取產(chǎn)量大于2 778 kg/hm2的高產(chǎn)組合75個。各水平出現(xiàn)的次數(shù)、頻率和農(nóng)藝措施分析結果（表4）表明：氮肥（x1）在-0.29～0.00水平時，頻率達53.33%、磷肥（x2）在-0.29～0.00水平時，頻率達36%、鉀肥（x3）在-0.29～0.00水平時，頻率達46.67%是馬鈴薯高產(chǎn)增收的關鍵施肥點。

2.2氮磷鉀三因子對馬鈴薯耐貯性影響及回歸模型的確定

將獲得的耐貯性結果（表2）代入2.1中的數(shù)學模型，求得氮、磷、鉀與耐貯性的三元二次回歸方程為：

Y = 102.95 + 35.27x1+ 12.11x2+ 12.69x3+ 17.34x1x2+ 17.93x1x3- 5.24x2x3-65.18- 1.01-6.72(-1≤xj≤1)

表4　各主效因子的頻次分布Table 4 Frequency distribution of main factors

2.2.1各因素獨立效應分析

同2.1.1分析方法一樣將上述耐貯性擬合方程降維，進行獨立效應分析，降維后的一元二次方程為：

可以看出，三個方程的二次項均為負值，所以均有極大值。x1和x3的取值均在設計的上下界內(nèi)，是當前生產(chǎn)條件時的最佳值。x2的取值超出設計的上界，在設計范圍內(nèi)只有較佳值，就是試驗上界值。

2.2.2模擬尋優(yōu)和頻次分析

對耐貯性回歸模型進行尋優(yōu)，結果（表5）表明：主效因子優(yōu)化水平均在設計的編碼水平范圍內(nèi)，與試驗設計相吻合；從因子的優(yōu)化值可以看出，氮肥在下限水平至0.54水平范圍內(nèi)取值越大或在上限水平至0.54水平范圍內(nèi)取值越小、磷肥在上限水平、鉀肥在上限水平時，可能出現(xiàn)最優(yōu)耐貯性。

對耐貯性回歸模型進行頻次分析，尋求優(yōu)化農(nóng)藝措施，其中選取耐貯性大于76的組合12個。各水平頻率、次數(shù)和農(nóng)藝措施分析結果（表6）表明：氮肥（x1）在0.00~1.00水平時，頻率達100%；磷肥（x2）在-0.29~0.00水平時，頻率達50%、鉀肥（x3）在-0.29~0.00水平時，頻率達66.67%為馬鈴薯耐貯性的關鍵施肥點。

表5　模擬尋優(yōu)分析結果Table 5 Analysis of simulation and optimization

表6　各主效因子的頻次分布Table 6 Frequency distribution of main factors

3　討論

本試驗在對馬鈴薯高產(chǎn)栽培及耐貯性模型研究中得出：以加工型品種‘大西洋’為指示作物時，氮、磷、鉀與產(chǎn)量和耐貯性的回歸模型方程分別為：Y產(chǎn)量= 5120.36 + 2167.19x1+ 478.94x2+ 1213.65x3+ 716.24x1x2+ 1450.95x1x3- 237.30x2x3- 2840.03+ 1013.08- 1363.52(-1≤xj≤1)，Y耐貯性= 102.95 +35.27x1+ 12.11x2+ 12.69x3+ 17.34 x1x2+ 17.93x1x3-5.24x2x3- 65.18- 1.01- 6.72(-1≤xj≤1)。可用該模型預測在本試驗范圍內(nèi)任何施肥水平的指標值和相應施肥水平的馬鈴薯產(chǎn)量和耐貯性值。

從產(chǎn)量效益來看，得出的結論與張朝春等[6]研究的結論基本一致，最高產(chǎn)量的施肥量為：N = 204.07 kg/ hm2，P2O5= 90.58 kg/hm2，K2O = 211.28 kg/hm2，三種肥料的養(yǎng)分配比為N : P2O5: K2O = 1?0.44?1.04；用95%相對產(chǎn)量作為推薦肥料的產(chǎn)量指標，得出肥料的最佳施用量為：N = 110.40 kg/hm2，P2O5= 90.58 kg/hm2，K2O = 105.64 kg/hm2，最優(yōu)產(chǎn)量將出現(xiàn)在7 040.45~8 893.21 kg/hm2范圍內(nèi)；從耐貯性效益來看，最高施肥量為：N =198.00 kg/hm2，P2O5= 157.93 kg/hm2，K2O = 151.95 kg/hm2，三種肥料的養(yǎng)分配比為N : P2O5: K2O = 1 : 0.80：0.77；用95%相對耐貯性作為推薦肥料的耐貯性指標，得出肥料的最佳施用量為：N = 127.57 kg/hm2，P2O5= 78.97 kg/hm2，K2O = 75.97 kg/hm2；提高馬鈴薯的耐貯性，應適當降低氮肥和鉀肥的比例。

應用計算機模擬求得的數(shù)學模型比較真實的反映了定西市馬鈴薯栽培及窖藏中幾個主要因素的內(nèi)在關系，為馬鈴薯施肥技術提供了非常重要的科學依據(jù)，并在同類地區(qū)具有借鑒作用，但該試驗結果僅是在特定區(qū)域試驗得出的，還應進一步在生產(chǎn)中進行示范和推廣。

[參考文獻]

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[5]劉樹鳳.優(yōu)質(zhì)馬鈴薯大西洋高產(chǎn)栽培技術[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2009(13) : 111-112.

[6]張朝春,江榮風,張福鎖,等.馬鈴薯氮、磷、鉀肥料效應的研究[J].中國馬鈴薯, 2004, 18(6): 326-329.

病蟲防治

Effects of Nitrogenous, Phosphorus and Kalium Fertilizers on Potato Yield and Storability

XU Aixia1*, GONG Mingming2，PANG Lei3

( 1.Dingxi Agricultural Products Quality and Safety Supervision Management Station, Dingxi, Gansu 743000, China; 2. Dingxi Agricultural Ecological Environment Protection Management Station, Dingxi, Gansu 743000, China; 3. Department of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou, Gansu 730070, China )

Abstract:Influence of various NPK combinations on yield and storability of the potato variety 'Atlantic' was studied using quadratic regression of three factors and five levels of saturated D-optimal design. The regression model was created between the fertilizer application and yield and storability as following:Yyield=5120.36 + 2167.19x1+ 478.94 x2+ 1213.65 x3+ 716.24 x1x2+1450.95x1x3-237.30x2x3-2840.03+1013.08-1363.52(-1≤xj≤1)，Ystorability=102.95+35.27x1+12.11x2+ 12.69x3+ 17.34x1x2+ 17.93x1x3- 5.24x2x3- 65.18- 1.01- 6.72(-1≤xj≤1). As for the yield benefit, the fertilizer application of high yield was N =204.07kg/ha，P2O5=90.58kg/ha，andK2O=211.28kg/ha,whoseratiowasN:P2O5:K2O=1? 0.44?1.04;theoptimumfertilizerratewasN=110.40kg/ha，P2O5=90.58kg/ha，andK2O=105.64kg/ha;theoptimumoutput wouldvarybetween 7 040.45- 8 893.21 kg/ha.As for the storability benefit, the fertilizer application of high storability was N = 198.00 kg/ha，P2O5= 157.93 kg/ha，and K2O = 151.95 kg/ha, whose ratio was N: P2O5: K2O = 1 : 0.80 : 0.77; the optimum fertilizer rate was N = 127.57 kg/ha, and P2O5= 78.97 kg/ha, K2O = 75.97 kg/ha. Improvement of potato storability could be realized by decreasing the ratio of nitrogen and phosphorus.

Key Words:: potato; nitrogenous fertilizer; phosphorus fertilizer; kalium fertilizer; yield; storability

*通信作者（Corresponding author）：許愛霞，E-mail: 38059673@qq.com。

作者簡介：許愛霞（1981-），女，農(nóng)藝師，碩士，主要從事馬鈴薯品質(zhì)及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗檢測工作。

基金項目：國家科技支撐計劃“黃土高原丘陵溝壑區(qū)保護性耕作技術集成研究與示范”（2006BAD15B06）。

收稿日期：2014-10-17

文章編號：1672－3635（2015）01-0023-05

文獻標識碼：B

中圖分類號：S532