不同氮磷鉀肥施用量對甘薯產量及養分利用率的影響

王凌云，賈崢嶸，李江輝，解曉紅，解紅娥，武宗信，李 波

（山西省農業科學院棉花研究所，山西運城044000）

不同氮磷鉀肥施用量對甘薯產量及養分利用率的影響

王凌云，賈崢嶸，李江輝，解曉紅，解紅娥，武宗信，李 波

（山西省農業科學院棉花研究所，山西運城044000）

采用田間小區試驗，研究不同施肥處理對甘薯產量及養分吸收利用率的影響。結果表明，平衡施肥（N2P2K2）增產效果明顯；甘薯氮磷鉀素的偏因子生產力隨養分施用量的提高而降低，且從高到低依次為磷素、氮素和鉀素。甘薯氮磷鉀素的農學效率隨著養分施用量的提高呈先增大后減小的趨勢；氮、磷素的養分回收利用率隨著氮、磷肥施用量的提高呈先增后降的趨勢，鉀素養分回收利用率隨著養分施用量的提高而降低。平衡施肥（N2P2K2）的氮磷鉀素農學利用率與氮磷素的養分回收利用率顯著高于其他處理，且差異顯著。

甘薯；產量；養分利用率

近年來，隨著我國農業產業結構的調整、農業產業化的迅猛發展，我國薯類產業已進入了以高新技術為基礎、以企業為主體的科技產業創新階段。甘薯作為山西省發展雜糧的優勢作物之一，伴隨著薯類作物上升為主要糧食作物[1]，甘薯產業的發展也備受人們重視。近年來，甘薯種植面積在山西省增長明顯，已從20世紀80年代的4萬hm2增加到現在的7萬余hm2，甘薯的經濟產值與附加值也逐年攀升。但是在甘薯產業的不斷發展壯大中，一些問題也隨之而來，由于農民多年形成的種植習慣，缺乏科學的施肥方案，在甘薯的肥料施用上存在嚴重的誤區，常常導致肥料投入成本較大而經濟效益低下[2-5]。

隨著糧食安全和環境保護意識的逐步提高，化學肥料的施用效率越來越受到人們的關注，其中，基于生產中肥料養分的利用效率研究尤為得到關注[6]。多年來，科研工作者對水稻、小麥、玉米等大宗糧食作物的需肥規律以及肥料養分利用效率的研究較多，使人們了解到了平衡施肥的重要性，然而，針對甘薯等雜糧作物的養分利用率的研究報道比較少[7]，使得農民在甘薯的種植施肥上缺乏科學的指導依據，常常造成產值、資源、環境的多重損失[8-9]。

本研究通過設置不同氮磷鉀肥的施用量試驗，分析甘薯產量及養分吸收利用率等指標，旨在提出山西省甘薯種植合理的氮磷鉀肥施用量，為運城地區沙壤質地、中低肥力地塊中甘薯氮磷鉀肥料效應以及適宜的施用量提供可靠的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗內容與試驗地點

2014年5—10月在山西省農業科學院棉花研究所牛家凹基地開展甘薯氮、磷、鉀施肥參數試驗。試驗土壤質地為砂質土壤，肥力水平中等。在試驗開始前采集土樣，測定其養分含量，并確定試驗方案[8]。在試驗布置前采用蛇形取樣法在該地塊選取5～10個耕層土樣，獲得該地塊基礎土壤肥力列于表1。

表1 供試土壤理化性狀

1.2 供試材料

供試甘薯作物品種為商薯19，種植密度為6.525萬株/hm2。

1.3 試驗設計

試驗設氮磷鉀3因子4水平和空白對照共11個處理。采用隨機區組設計，每處理重復3次，施肥方案列于表2。處理1（N0P2K2），2（N1P2K2），3（N2P2K2），4（N3P2K2）均是以P2K2為基礎，進行氮肥的效應分析。處理3（N2P2K2），5（N2P0K2），6（N2P1K2），7（N2P3K2）均是以N2K2為基礎，進行磷肥的效應分析。處理3（N2P2K2），8（N2P2K0），9（N2P2K1），10（N2P2K3）均是以N2P2為基礎，進行鉀肥的效應分析。供試肥料品種：氮肥品種選用尿素（含N 46%），磷肥品種選用普通過磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥品種選用硫酸鉀（含K2O50%）。所有肥料均一次性基施，在小區劃好起壟前撒施。甘薯苗定植日期為2014年5月4日，收獲日期為2014年10月12日，其他管理同一般大田。

表2 氮磷鉀肥施用方案

1.4 測定項目及方法

試驗地塊按小區全部一次性采收，測定公頃產量。每小區隨機選取10株作為樣本來測定植株中的氮磷鉀含量，植株全量氮、磷、鉀的測定[10]采用濃硫酸-雙氧水消煮，其中，采用凱氏定氮法測定氮素含量，釩鉬黃酸比色法測定磷素含量，火焰光度計法測定鉀素含量[10]。

1.5 數據分析

采用DPS統計軟件對試驗結果進行方差分析和多重比較。

偏因子生產力（PFP）（kg/kg）＝施肥區塊根產量/施肥量；農學利用率（AE）（kg/kg）＝（施肥區塊根產量－空白區塊根產量）/施肥量；養分回收率利用率（RE）＝（施肥區塊根養分吸收量－空白區塊根養分吸收量）/施肥量×100%。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對甘薯產量的影響

表3 不同氮磷鉀施用量對甘薯產量的影響

由表3可知，施用甘薯氮磷鉀肥均可提高甘薯產量，且增產效果與對照間差異顯著。其中，處理3（N2P2K2）、處理4（N3P2K2）比CK處理11（N0P0K0）分別增產47.2%，40.01%。從氮磷鉀不同施用量處理的最終產量來看，處理3（N2P2K2）、處理4（N3P2K2）位于前2位，處理1（N0P2K2）、處理2（N1P2K2）位于末尾。由此可得，該地塊種植甘薯在能夠保證氮磷肥合理施用的前提下，鉀肥施用量的多少對甘薯產量影響較小。這可能是由于試驗地是富鉀土壤的原因，土壤鉀素含量已經基本能滿足甘薯生長的需要。由處理1（N0P2K2）和處理2（N1P2K2）可知，如果缺少氮肥，即使在磷鉀2元素合理施用的前提下仍不能獲得高產，由李比希最小養分律可得，在該地塊中氮素是限制高產的重要因子。通過氮磷鉀各自效應處理比較，甘薯的增產效果大小依次為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

2.2 不同氮磷鉀施用量對偏因子生產力的影響

肥料偏生產力[11]（PFP）是指施加某種特定肥料下的作物產量與所施入的該種肥料量的比值，其是用來反映土壤的基礎養分水平和化肥施入量綜合效應的重要參考指標。從表4可以看出，試驗地塊中氮磷鉀3因子的偏因子生產力從高到低依次為磷素、氮素和鉀素，且甘薯氮磷鉀肥的偏因子生產力隨著養分施加量的加大而降低。經方差分析可知，各因子間的偏因子生產力差異顯著；在相關性檢驗分析中也得出，氮磷鉀3因素的肥料施用量和對應的偏因子生產力間呈高度負相關。

表4 不同肥料施用量對偏因子生產力的影響 kg/kg

2.3 不同氮磷鉀施用量對農學利用率的影響

農學利用率是指作物施用肥料所增加產量與所施肥料用量的比值[12]，可用來評價所施肥料的肥效，然而，肥效又是農業生產中最為關心的經濟指標之一，它反映肥料的生產效率[13]。由表5可知，氮磷鉀3因子的農學效率表現為隨著養分施用量的提高呈先增大后減小的趨勢，且平衡施肥處理3（N2P2K2）農學利用率相比各因子的其他處理差異顯著。在試驗地塊中，處理3（N2P2K2）的氮素、磷素和鉀素的農學利用率均最高，可以看出，平衡施肥能較好地保證氮磷鉀肥的農學利用率，處理4（N3P2K2）、處理7（N2P3K2）和處理10（N2P2K3）的各農學利用率最低，說明在生產中過量施肥會大大降低該種肥料的農學利用率。

表5 不同肥料施用量對農學利用率的影響 kg/kg

2.4 不同氮磷鉀施用量對養分回收利用率的影響

養分回收利用率的高低是衡量肥料施用是否合理的一項重要指標[14]。從表6可以看出，氮磷肥的養分回收利用率隨著氮磷肥施入量的增加表現為先增后降的趨勢，鉀素的養分回收利用率隨養分施用量的提高而降低。在處理3（N2P2K2）的平衡施肥下，氮素和磷素的養分回收利用率顯著高于其他各個處理。鉀素養分回收利用率處理9（N2P2K1）大于其他處理，經方差分析多重比較，其差異不顯著。綜合考慮氮磷鉀3種養分元素的養分利用率，可以得出，在平衡施肥條件下，甘薯氮磷鉀素的養分回收利用率最好。

表6 不同肥料施用量對養分回收利用率的影響 %

3 討論與結論

戴樹榮[15]對比了不同土壤類型上甘薯施用氮、磷、鉀肥的增產效果，結果表明，氮磷鉀肥的施用對甘薯增產作用明顯，且其增產效果表現為NPK肥平衡施加＞N肥＞K肥＞P肥的各自處理，施加磷肥的增產幅度較小，甚至還出現了小幅度減產。盛錦壽[16]通過研究氮磷鉀配施對甘薯的增產效果結果表明，甘薯每公頃施N150～225kg，N∶P2O5∶K2O比例以1∶（0.3～0.5）∶（0.8～1.2）為宜。增產效果N＞K＞P，旱地明顯高出水旱輪作地。陳金英[17]研究也證實，在甘薯氮磷鉀肥綜合作用方面，根據作物需肥規律合理配施肥料，對提高甘薯產量極其重要，不足或過量施肥均會降低甘薯產量。解曉紅等[18]在富鉀土壤研究不同氮磷水平對甘薯生長及產量的影響，結果表明，在氮水平75kg/hm2、磷水平135kg/hm2時可獲得高產，且氮水平大于等于75 kg/hm2與磷水平高于135 kg/hm2時，隨著氮、磷用量的提高，薯塊鮮質量和莖葉鮮質量均隨施加水平的升高急劇下降。本研究也得出，在富鉀區土壤中配合施用氮磷鉀肥可顯著提高甘薯的產量。其中，處理3（N2P2K2）產量最高，相比處理4（N3P2K2）產量差異明顯。說明氮素過量對地下部器官的形成不利，會造成植株莖葉徒長。綜合全部處理來看，在氮磷較高水平條件下，都能獲得高產，同時在氮磷肥合理施用的前提下，鉀素施用量的多少對甘薯產量影響較小，這在鉀素的回收利用率中也得到了證實。試驗數據分析得出，氮磷鉀3種肥料對甘薯的增產效果大小依次為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

當前，對甘薯養分利用率的研究較少，劉唯一[8]針對不同氮磷鉀施用量對甘薯養分偏因子生產力、農學利用率等進行了研究，結果表明，在沙壤質、沙質中低肥力地塊，氮磷鉀的偏因子生產力為磷素＞氮素＞鉀素，氮素、磷素和鉀素的農學利用率呈先增大后減小的趨勢，而養分回收利用率則為氮素＞鉀素＞磷素。劉潤梅等[6]在研究馬鈴薯施肥量與化肥偏因子生產力中也得出了類似的結論。本試驗結果與劉唯一的結論基本相同。本研究結果表明，偏因子生產力為磷素＞氮素＞鉀素，偏因子生產力均隨著肥料施入量的加大而降低，且經相關性檢驗可知，二者之間呈負相關。說明試驗地塊肥力不足時，化肥偏因子生產力相對較高，施肥過量時化肥偏因子生產力相對較低，合理施肥的化肥偏因子生產力介于二者之間，因此也得出，在平衡施肥下，處理3（N2P2K2）能夠獲得高產。同時，肥料的偏因子生產力包含地力的貢獻，磷氮肥的偏因子生產力相對較高，能夠說明一定程度上土壤中存在磷氮肥因子缺乏和鉀素富足。

本研究結果表明，氮素、磷素、鉀素的農學利用率表現為氮素＞磷素＞鉀素，隨著施肥量的增加，農學利用率表現為先增大后降低的趨勢，說明氮肥對甘薯產量的貢獻大于磷素、鉀素，這與實際情況相符。通過對不同氮磷鉀素的回收利用率表現可得出，氮、磷素的養分回收利用率均隨著氮、磷肥施加量的增加呈先增加后降低的趨勢，鉀素的養分回收利用率逐漸降低，在處理3（N2P2K2）中，氮磷的回收利用率最大，與其他處理間差異達顯著水平。因此，綜合考慮氮磷鉀3元素的養分利用率，得出平衡施肥的處理下氮磷鉀素的養分回收利用率最高。綜上所述，即使在富鉀區沙壤土中，要保證甘薯的高產同時兼顧生態效益，平衡施肥處理3（N2P2K2）也是最好的施肥方案。

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Effects of Different Fertilization of Nitrogen,Phosphorus and Potassium on the Yield and Nutrient Use Efficiency in Sweet Potato

WANGLingyun，JIAZhengrong，LI Jianghui，XIE Xiaohong，XIE Honge，WUZongxin，LI Bo
（Institute ofCotton，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Yuncheng044000，China）

A field plot experiment was conducted to study the effects`of different fertilization treatments on the yield and nutrient use efficiencyin sweet potato.The results showed that the effect was obvious and significant difference ofincreased production in the balanced fertilization（N2P2K2）.The partial factor productivity of NPK in sweet potato reduced as the increase of applying nutrient content, and removal from high to lowin turn was phosphorus,nitrogen and potassium.The agronomic efficiency of NPK in sweet potato with the increase ofapplyingnutrient content,the trend offirst increases and then decreases.The nutrient recoveryefficiencyofNP with the fertilization first increased and then droped.The nutrient recovery efficiency of K reduced as the increase of applying nutrient content.The balanced fertilization（N2P2K2）could significantlyimprove the yield,agronomic use efficiencyand nutrient recoveryefficiencyofNPK in sweet potato,and the difference was significant with other treatments.

sweet potato;yield;nutrient use efficiency

S531.062

A

1002-2481（2016）06-0790-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.17

2016-01-14

國家甘薯產業技術體系建設專項（CARS-11-C-02）；山西省科技攻關項目（20130311015-3）

王凌云（1974-），女，山西運城人，助理研究員，主要從事甘薯栽培研究工作。武宗信為通信作者。