不同施肥處理對馬鈴薯產量和營養品質的影響

王 濤，何進智，何文壽*，王耀科，陳建國

(1.寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏西吉縣新營鄉政府，寧夏 西吉 756201)

不同施肥處理對馬鈴薯產量和營養品質的影響

王 濤1，何進智2，何文壽1*，王耀科1，陳建國1

(1.寧夏大學農學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏西吉縣新營鄉政府，寧夏 西吉 756201)

本試驗采用田間試驗和室內測定相結合的方法，運用二次回歸通用旋轉設計，研究了西吉縣氮、鉀肥用量對馬鈴薯產量及營養品質的影響。結果表明，氮、鉀肥用量在0～306、0～92 kg/hm2時隨施肥量的增加馬鈴薯產量增高，氮、鉀用量超過306、 92 kg/hm2時，產量隨施肥量增加而降低；得出西吉縣馬鈴薯氮、鉀肥用量與產量效應間的數學模型，經模型解析，建議目標產量30 000 kg/hm2時施肥用量范圍為氮286～306 kg/hm2、鉀63～92 kg/hm2，有機肥30 kg/hm2；不同施肥水平對馬鈴薯維生素C含量影響較大，變異系數為42.82 %，還原糖、硝酸鹽、粗蛋白和淀粉變異系數分別為28.28 %、18.36 %、13.54 %和11.52 %。合理的施肥用量和最佳配比配施有機肥能夠提高馬鈴薯的產量，改善其營養品質；試驗研究結果對西吉縣馬鈴薯生產和合理施肥具有指導意義。

施肥；馬鈴薯；氮鉀；產量；營養品質

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)又名土豆、山藥蛋、洋芋、荷蘭薯等，僅次于玉米、水稻、小麥是第四大糧食作物[1-3]。西吉縣是寧夏回族自治區馬鈴薯種植大縣，素有中國馬鈴薯之鄉的美稱，近幾年該地區的馬鈴薯也遠銷海外市場[4-5]，自2007年西吉縣被農業部確定為測土配方施肥補貼項目示范縣，對施肥提高馬鈴薯產量做了一定工作，取得了一定的研究成果[6]，但對于不同施肥水平下馬鈴薯品質的研究相關資料少，馬鈴薯產量的高低和營養品質好壞除受本身的遺傳和生理特性影響外, 還受栽培地區氣候、土壤和栽培條件的影響, 其中肥料的影響很大[7-9]，經過2013年對該地方在一定目標產量下馬鈴薯對磷肥用量的系統試驗研究，確定在統一施用磷肥(P2O5)90 kg/hm2和羊糞(有機肥)30 t/hm2的基礎上,展開試驗研究探究不同施氮、鉀肥用量水平下對馬鈴薯產量和營養品質的影響。

表1 供試土壤的基本理化性質

表2 自編量水平編碼

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試作物：寧夏南部山區大面積種植品種青薯9號。試驗肥料：羊糞，尿素，重過磷酸鈣，硫酸鉀。

1.2 試驗地概況

西吉縣新營鄉洞子溝村青土溝小組，侵蝕黑壚土。該試驗點海拔高度2061 m，地理坐標為北緯36°06′382″，東經105°31′795″，年降水量377 mm，無霜期136 d，年均氣溫5.4 ℃，≥10 ℃有效積溫2107 ℃。土壤基本理化性狀見表1。

1.3 試驗設計

試驗采用采用2因素5水平二次回歸通用旋轉設計，在統一施磷肥(P2O5)90 kg/hm2和羊糞(有機肥)30 t/hm2的基礎上，試驗因子上水平確定為N：360 (kg/hm2)，K2O：180 (kg/hm2)；下水平為0 (kg/hm2)，根據二次回歸通用旋轉設計要求，以自變量編碼值相應的施肥水平，擬定出13個處理組合，最后對產量和部分處理品質數據進行統計分析，具體方案見表2～3；增設2個處理：施用羊糞(有機肥)30 t/hm2，無肥處理(CK)各3次重復，對比不同施肥水平對馬鈴薯營養品質的影響。

1.4 種植方式與施肥

根據試驗設計要求，種植前1 d按照小區面積稱好各類肥料，所有磷肥、鉀肥、農家肥和70 %氮肥底=施。按照每小區種植行數與株數，在每行兩端定樁，拉線開溝種植，行距60 cm，株距40 cm，犁溝深度20～25 cm，將肥料撒于5 cm以下至犁溝的溝坡，施后按照拉線所標株距點種馬鈴薯種子于溝底，然后耱平地表，嚴密覆土。試驗于2014年5月2日播種，7月10日中耕培土，10月13日收獲。

1.5 測定項目與方法

馬鈴薯薯產量測定:收獲按照每小區實產實收試驗結果見表3。馬鈴薯品質測定:選取處理5～13和單施羊糞進行測定處理(9～13混合測定)；馬鈴薯淀粉含量的測定：高氯酸水解-蒽酮比色法[10-11]，粗蛋白量采用全氮含量換算法[12]， Vc、還原糖、硝酸鹽采用分別采用GB/T 6195-86；NY/T 1279-200；GB/T 5009.7-2008測定(表5)。

1.6 數據處理

運用Microsoft Excel 2007 軟件對數據進行處理及作表，用Origin7.0作圖，用DPS v7.05 軟件進行方差分析及LSR 差異顯著性檢驗。

1.7 多項式回歸方程的建立

用試驗小區的實收產量建立回歸方程，馬鈴薯產量(Y)與氮(N)、鉀(K2O)用量的關系屬非線性關系，故可用多項式回歸模型來表達：

其中，b0為常數項；bj：為一次項回歸系數，bij為交互項回歸系數；bjj為二次項回歸系數。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯產量與氮(N)、鉀(K2O)用量的關系

2.1.1 回歸方程的建立 根據試驗結果與二次回歸通用旋轉設計，建立氮(N)、鉀(K2O)各因子與馬鈴薯產量多項式回歸方程為：

表3 處理組合與產量

對方程的偏回歸系數采用t檢驗方法進行顯著性檢驗，各回歸系數P值均小于0.01，表明常數項、一次項、二次項和交互項對產量影響均極顯著，回歸系數可以應用到方程中。

2.1.2 試驗因子主效應分析 試驗設計各因子處理采用正交編碼，回歸方程中統計值相對獨立，把試驗各因子編碼值零水平對應的自然變量代入上述回歸方程，可得各試驗因子的單一效應方程：

當x1、x2、分別取-1.414、-1、0、l、1.414時所對應的自然變量，代入上述回歸方程分別得到馬鈴薯的產量(表4)。

由圖1可見，各試驗因子的單一效應回歸方程是一元二次模型，根據方程在x=-b/2a處取得極值，求得單一效應時馬鈴薯產量最高對應的各試驗因子的用量分別為氮(N)：315.41 kg/hm2；鉀(K2O)：122.12 kg/hm2。但從總的多項式回歸方程來看，各試驗因子間存在著大小、正負不同的交互作用，因此僅從各試驗因子的單一效應來求得最佳組合是不全面的，下面對各試驗因子間的交互作用進行剖析。

2.1.3 試驗因子間互作效應的分析 由圖2可以看出，在鉀肥用量固定的條件下，氮肥用量在0～300 kg/hm2時馬鈴薯產量隨氮肥施用量的增加而增高，用量在300 kg/hm2左右時達到最高產量，此后隨施肥用量的增加，馬鈴薯產量降低。氮肥用量固定，施鉀量在0～100 kg/hm2時產量隨施肥用量而增加，超過100 kg時表現為減產，整體鉀肥對產量的影響較氮肥小。氮施肥水平較低或過高，最佳鉀肥用量下馬鈴薯鈴薯也達不到最高產量，鉀肥也是如此，所以需通過解析回歸方程求解氮、鉀最佳配比。

2.1.4 最佳組合方案優選 由于試驗因子不僅存在主效應，還存在這試驗因子間的交互效應，因此簡難簡單的的主效應和交互效應分析中找到最佳的組合，應從回歸方程中求解最佳組合，即最高產量施肥量和最佳經濟施肥量。

表4 各因子單效應

圖1 單因素效應Fig.1 The single factor effect

最高產量施肥量：對回歸方程x1、x2、分別求偏導得以下方程組。

求解得最高產量施肥量：x1(氮)=306 kg/hm2，x2(鉀)=92 kg/hm2。

最佳經濟施肥量：

其中,P(x1)、P(x2)、代表氮(N)、鉀(K2O)肥的單位價格，分別位4.13，8.54元/kg。P(y)=1.00元/kg代表馬鈴薯的單位價格。求解方程組即得x1=286 kg/hm2,x2=63 kg/hm2。

圖2 馬鈴薯產量氮和鉀互作效應Fig.2 Nitrogen and potassium mutual effects of potato harvest

2.2 不同施肥處理對馬鈴薯品質的影響

2.2.1 淀粉含量 7個處理中馬鈴薯淀粉含量變化在10.08 %～14.77 %，變異系數11.52 %。測定結果表明各處理較對照均達到顯著水平，單施有機肥時馬鈴薯淀粉含量最高，表明單施有機肥較施用化肥有助于馬鈴薯淀粉含量提升，對比處理7、8、9～13 3個測定結果，在氮肥用量固定時，合理的鉀肥用量能夠提升淀粉含量，鉀肥用量過高不利于淀粉積累；處理5、6、9～13在鉀肥用量固定時施氮量對淀粉含量的影響與鉀肥一致(表5)。

2.2.2 粗蛋白 粗蛋白含量變化在1.38 %～2.09 %，變異系數13.54 %。經LSR多重比較各處理較對照均達到顯著水平，處理5和8不顯著，處理9～13粗蛋白含量最高，表明合理化肥用量及配比施有機肥能夠顯著提高馬鈴薯粗蛋白，用量太高粗蛋白含量降低。

表5 不同施肥處理對馬鈴薯塊莖品質的影響

注：LSR多重比較0.05檢測水平。

Note:LSR multiple comparison of detection at 0.05 level.

2.2.3 還原糖 還原糖含量變化在0.14 %～0.26 %，變異系數28.18 %。各處理較對照均達到顯著水平，處理6、7、8之間經LSR多重比較差異不顯著，處理9～13、有機肥處理間差異不顯著，結果表明單施有機肥和合理的化肥有機肥配施有助于還原糖含量增加。對比處理6、7、8測定結果說明單施氮肥或鉀肥(配施有機肥)還原糖含量較對照降低，從處理5、9～13，有機肥處理測定值可看出在統一施用有機肥的基礎上，化肥施用較低時對還原糖含量影響不顯著。

2.2.4 硝酸鹽 硝酸鹽含量變化在145.4 ～267.05 mg/kg，變異系數18.36 %。多重比較結果表明各處理較對照均達到顯著水平，處理6、7、8、9-13間差異不顯著。施用有機肥能夠使馬鈴薯硝酸鹽含量降低；高氮肥用量使硝酸鹽含量增加。

2.2.5 維生素C含量 維生素C含量變化在5.92 ～17.13 mg/100g，變異系數42.82 %。測定表明，各處理較對照均達到顯著水平，處理8和有機肥處理間差異不顯著。施用有機肥或化肥配施有機肥有助于馬鈴薯維生素C含量的增高，過高的氮肥、鉀肥或單一施用氮、鉀肥都不利于馬鈴薯維生素C的積累。

3 結論與討論

3.1 結論

本試驗研究得出的氮、鉀用量與馬鈴薯產量數學模型經檢驗達到了顯著水平，可以用于預報和指導生產。產量回歸方程：

在本試驗條件下，各因子影響馬鈴薯產量的順序為施氮量>施鉀量，在施肥用量較低時馬鈴薯產量隨施肥用量增加而增加，施用量超過一定的臨界值，追施肥料產量降低；各試驗因子不僅存在單因素效應，還存在交互效應，合理的氮鉀配施才能獲得高產，本試驗研究得出馬玲薯最高產量施肥用量為氮：306 kg/hm2，鉀：92 kg/hm2，按試驗實施所在地當年馬鈴薯商品價格和肥料價格，最佳經濟施肥用量為氮：286 kg/hm2，鉀：63 kg/hm2。

不同施肥處理較無肥處理(CK)對馬玲薯營養品質的影響經LSR多重比較均達到顯著水平；施肥對馬鈴薯品質指標影響順序為維生素C>還原糖>硝酸鹽>粗蛋白>淀粉，不同施肥處理下各品質指標的變異系數分別為，維生素C為42.82 %，還原糖變異系數為28.18 %，硝酸鹽、粗蛋白、淀粉含量為18.36 %、13.54 %和11.52 %。最佳氮、鉀配比與施肥用量能夠提高馬鈴薯的營養品質。

3.2 討論

合理施用氮、磷、鉀對于提高馬鈴薯馬鈴薯產量有了眾多研究[13-22]，具體因馬鈴薯品種和地域的不同有所差異。不同施肥水平對馬鈴薯產量及營養品質有著密切的關系，目前很多研究學者根據地區氣候及土壤特點對此做了大量研究。研究表明隨著馬鈴薯產量的提高，塊莖內淀粉含量呈下降趨勢[23]，楊麗輝[24]等則提出施肥可以顯著提高馬玲薯淀粉含量，有機肥配施化肥效果最佳。本試驗研究結果與此不同，結果表明，單施有機肥時淀粉含量最高，化肥配施有機肥時淀粉含量較單施有機肥有所降低，總體施用化肥和有機肥較對照淀粉含量都有所提高，即施肥對淀粉含量的影響為：有機肥>化肥+有機肥>無肥；董茜等[25]的研究結果表明：塊莖還原糖含量隨著施氮量的增加而增加，隨施鉀量的增加而降低。本試驗研究結果與董茜等研究結果不同，結果表明單施氮肥或鉀肥還原糖含量均比對照低，氮、鉀配施有機肥利于還原糖提高，與蘇小娟等[20]研究結果相似；氮、鉀配施有機肥在一定范圍內能夠提高粗蛋白、維生素C含量含量，施肥用量過高其含量降低,與楊德樺等[26]研究結果相似。單施有機肥或氮、鉀配施有機肥時硝酸鹽含量降低，氮肥用量過大硝酸鹽含量越高。這與楊麗輝, 何天久的研究結果相似[28,30]。

[1]Jackson S D. Multiple signaling pathways control tube induction in potato[J]. Plant Physiology,1999,119:1-8.

[2]John S. International cooperation and the role of potato in feeding the word[J]. American Journal of Potato Research,1993,70:385-404.

[3]屈冬玉，謝開云，金黎平，等. 中國馬鈴薯產業發展與食物安全[J]. 中國農業科學, 2005,38(2):358-362.

[4]鄧遠航. 西吉馬鈴薯出國了[J]. 農產品市場周刊, 2008(36):39.

[5]吳 迪, 李曉林. 西吉馬鈴薯[J]. 中國民族, 2012(6):117-119.

[6]王 霞, 馬仁彪, 王春燕, 等. 西吉縣馬鈴薯測土配方施肥技術示范和推廣模式初探[J]. 寧夏農林科技, 2008(6):76-76.

[7]穆俊祥, 曹興明, 弓建國, 等. 氮磷鉀和有機肥配合施用對馬鈴薯淀粉含量和產量的影響[J]. 土壤, 2009,41(5):844-848.

[8]馬玉爛, 馮 靜. 測土配方施肥技術在寧夏農業生產中的應用及成效[J]. 寧夏農林科技, 2008(6):49.

[9]李明月. 氮肥管理對馬鈴薯塊莖生長發育的影響[D]. 東北農業大學, 2014.

[10]郭冬生，彭小蘭. 蒽酮比色法和酶水解法兩種淀粉測定方法的比較研究[J]. 湖南文理學院學報:自然科學版, 2007,19(3):34-36.

[11]陸國權, 鄔建敏. 甘薯淀粉化學測定法的篩選與評價[J]. 浙江農業大學學報, 1999,25(2):161-164.

[12]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京:中國農業出版社,2008:264-268.

[13]Hoda A M, Shafeek M R, Zaki M F, et al. Response of potato plants(SolanumtuberousmL.) tofoliar application with different sources of potassium[J].International Journal of Academic Research,2011,3(3):129-132.

[14]孔令郁，彭啟雙，熊 艷，等. 平衡施肥對馬鈴薯產量及品質的影響[J]. 土壤肥料, 2004(3):17-19.

[15]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, 2005,18(6):326-329.

[16]Cucci G, Lacolla G. Effects of different fertilizing formulae on potato[J].Italian Journal of Agronomy, 2007, 2(3):275-280.

[17]高 翔，李成亮，張 民，等. 鉀肥種類及用量對馬鈴薯生長和品質的影響[J]. 水土保持學報, 2014, 28(2):143-148.

[18]Haase T, Schüler C, He β J. The effect of different N and Ksources on tuber nutrient uptake，total and graded yield of potatoes for processing[J]. European Journal of Agronomy,2007,26(3):187-197.

[19]牟東嶺, 鄭元紅, 王 慧, 等. 不同施肥量對馬鈴薯產量的影響[J]. 現代農業科技, 2011(3):122-123.

[20]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.

[21]陳百翠. 氮磷鉀配比對不同馬鈴薯品種產量及品質的影響[D]. 東北農業大學, 2014.

[22]楊德樺. 不同施肥量和不同施肥方式對襄陽地區馬鈴薯產量, 養分積累規律和品質的影響[D]. 華中農業大學, 2012.

[23]張美琴, 馬建華, 樊明壽. 氮素形態與馬鈴薯品質的關系[J]. 中國馬鈴薯,2009,22(6):321-324.

[24]楊麗輝, 蒙美蓮, 陳有君, 等. 肥料配施對馬鈴薯產量和品質的影響[J]. 中國農學通報, 2013, 12:136-140.

[25]董 茜, 鄭順林, 李國培, 等. 施氮量及追肥比例對冬馬鈴薯塊莖品質形成的影響[J]. 西南農業學報, 2010,23(5):1571-1574.

[26]何天久, 李其義, 吳巧玉, 等. 氮磷鉀對馬鈴薯產量和品質影響的研究進展[J]. 黑龍江農業科學, 2014(9):140-144.

(責任編輯 陳 虹)

Effects of Different Fertilization Treatments on Yield and Nutrientional Quality of Potato

WANG Tao1, HE Jin-zhi2, HE Wen-shou1*, WANG Yao-ke1, CHEN Jian-guo1

(1. Agricultural School, Ningxia University, Ningxia Yinchuan 750021, China; 2.People’s Government ofXinying Township, Ningxia Xiji 756201, China)

The field and indoor tests were designed with the method of quadratic regression general rotation, the effects of the fertilization on the yield and nutritional quality of potatoes in Xiji county of Ningxia province were studied. The result showed that the yield of potatoes was increased with the increase of dosages when nitrogen and potassium fertilizer dosages were 0-306 and 0-92 kg/hm2, and the yield of potatoes decreased with the increase of dosages when their dosages exceeded 306 and 92 kg/hm2; The mathematical model of the effects of the nitrogen and potassium fertilizers’ dosages on the yield of potatoes in Xiji county was established, and its economical analysis indicated that when the target yield was 30 000 kg/hm2, the ranges of fertilization dosages of 286-306 kg/hm2for nitrogen, 63-92 kg/hm2for potassium, 30 kg/hm2for organic fertilizer were reasonable; Different fertilizer levels had significant effect on the content of vitamin C in potatoes, the variation coefficient of fertilizer dosage was 42.82 %, and the variation coefficients of reducing sugar, nitrate, crude protein and starch were 28.28 %, 18.36 %, 13.54 % and 11.52 %, respectively. The reasonable fertilizer amount and optimal proportion of organic fertilizer could improve the yield and nutritional quality of potatoes; This results would guide the potato yield and reasonable fertilization in Xiji county.

Fertilization; Potato; Nitrogen and potassium; Yield; Nutritional quality

1001-4829(2016)10-2416-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.030

2015-08-20

寧夏大學研究生創新項目(GIP2015020)；公益性行業(農業)科研專項經費項目(201503120)；寧夏科技支撐計劃項目

王 濤(1987-)，男，碩士研究生，寧夏隆德人，主要從事植物營養與合理施肥研究，E-mail:nxwtao@126.com，*為通訊作者：何文壽(1960-)，男，寧夏西吉人，教授，碩士生導師，主要從事植物營養與合理施肥研究，E-mail:hews@nxu.edu.cn。

S532.062

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