保山市冬馬鈴薯氮磷鉀肥料效應(yīng)研究

濮永賽，尹勝鑫，周 祺，陳進(jìn)廳

（保山市土壤肥料工作站，云南 保山 678000）

馬鈴薯具有高產(chǎn)、早熟、糧蔬兼用的特點(diǎn)，是保山市重要的糧食作物之一，種植面積呈逐年增加趨勢。2014年保山市馬鈴薯種植面積為15 000 hm2，年產(chǎn)量5.8萬t，產(chǎn)值達(dá)1.5億元。該市馬鈴薯生產(chǎn)在快速發(fā)展的同時，也面臨著一些問題，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在偏施氮肥、磷鉀肥用量不足的現(xiàn)象，嚴(yán)重制約著馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的提升。前人對保山市的馬鈴薯生產(chǎn)進(jìn)行了研究，但多集中在種薯繁育及現(xiàn)狀分析方面[1～3]，而對氮磷鉀的肥料效應(yīng)研究尚未見報道。采用二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，通過建立肥料效應(yīng)函數(shù)模型，對氮、磷和鉀的肥料主效應(yīng)以及高產(chǎn)施肥方案進(jìn)行解析，以期為保山市馬鈴薯科學(xué)施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

參試馬鈴薯品種為合作88脫毒薯；肥料種類有尿素（N含量≥46.4%）、普通過磷酸鈣（P2O5含量≥16.0%）和硫酸鉀（K2O含量≥50.0%）。

試驗(yàn)于2015年在保山市隆陽區(qū)板橋鎮(zhèn)小永村（北緯 25°12′24″、東經(jīng) 99°13′21″，海拔 1 662 m） 進(jìn)行。土壤類型為沖積湖積母質(zhì)發(fā)育的潴育型水稻土，砂壤土，肥力中等（土壤養(yǎng)分含量及評級[4]：有機(jī)質(zhì)33g/kg，Ⅱ級；全氮2.3 g/kg，Ⅰ級；堿解氮 189 mg/kg，Ⅰ級；有效磷9.0 mg/kg，Ⅳ級；速效鉀72 mg/kg，Ⅳ級），pH值7.47。前茬作物為水稻，施肥量為尿素600 kg/hm2、普通過磷酸鈣 750 kg/hm2和硫酸鉀105 kg/hm2，產(chǎn)量11 400 kg/hm2。

采用三因素五水平二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計（表1），共24個處理，無重復(fù)。其中，三因素指氮、磷、鉀3個肥料因素；五水平指每個肥料因素的施用量，設(shè)-r（下限）、-1、0、+1和+r（上限） 5個水平，±r水平為當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值，0水平=（下限水平+上限水平）/2，±1水平=0水平±變化區(qū)間（△j），△j=（上限水平-0水平）/1.682。小區(qū)面積20 m2（5.0 m×4.0 m），隨機(jī)排列，中心試驗(yàn)點(diǎn)均勻分布在區(qū)組內(nèi)。

表1 不同處理的試驗(yàn)因素及其水平Table 1 Experiment design

田間試驗(yàn)遵循農(nóng)業(yè)部《肥料效應(yīng)鑒定田間試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》[5]實(shí)施。馬鈴薯采用等行距塘播，行距18 cm，株距10 cm，每小區(qū)種植130塘。播種前2 d劃定試驗(yàn)小區(qū)，挖種植塘；1月3日播種，播前整地撒施優(yōu)質(zhì)腐熟農(nóng)家肥（廄肥）1.2萬kg/hm2、70%的氮肥和全部的磷鉀肥做基肥，剩余氮肥于3月25日中耕除草后追施；5月24日收獲。各小區(qū)實(shí)收測產(chǎn)。采用Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[6，7]，采用頻率分析法[8]確定最佳施肥方案。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯氮磷鉀肥料效應(yīng)函數(shù)模型的建立與檢驗(yàn)

2.1.1 肥料效應(yīng)函數(shù)模型建立 為了有效控制非試驗(yàn)因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響，首先對模型的二次項(xiàng)編碼值進(jìn)行中心化處理[9]，再將一次項(xiàng)、交互項(xiàng)和二次項(xiàng)的編碼值換算成施肥量，應(yīng)用Excel數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能擬合得到以氮（X1）、磷（X2）和鉀（X3） 施肥量為自變量，以產(chǎn)量（Y）為因變量的函數(shù)模型：

模型（1）中自變量為各因素經(jīng)過線性變化后的值，將 X1= （N-0 水平）/Δj、X2=（P-0水平）/Δj、X3=（K-0水平）/Δj代入模型（1），得到以N（以N表示）、P2O5（以P表示）和K2O（以K表示）純養(yǎng)分施用量為自變量，以產(chǎn)量（Y）為因變量的函數(shù)模型：

2.1.2 肥料效應(yīng)函數(shù)模型的顯著性檢驗(yàn) 由回歸F值（表2）可知，施肥對產(chǎn)量的影響達(dá)到了極顯著水平。模型系數(shù)經(jīng)偏回歸檢驗(yàn)，氮、磷和鉀的一次項(xiàng)系數(shù)差異均達(dá)到極顯著水平，其余項(xiàng)系數(shù)均差異不顯著。采用降維法刪除差異不顯著的項(xiàng)次，得到新的回歸模型：

表2 肥料效應(yīng)函數(shù)模型與系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)Table 2 The significance test of fertilizer effect functional model and the coefficients

2.2 肥料效應(yīng)函數(shù)模型的主效應(yīng)分析

從模型（1）和（2）可以看出，一次項(xiàng)的偏回歸系數(shù)均為正值，二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，符合報酬遞減率，屬于典型模型。由一次項(xiàng)系數(shù)絕對值的大小可以判別氮肥、磷肥和鉀肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響程度，結(jié)果顯示，順序?yàn)榈剩?8.136）＞磷肥（25.759）＞鉀肥（13.841）。將氮磷鉀三因素中的2個因素固定在0水平，采用降維法可得到下列單因素肥料效應(yīng)函數(shù)模型：

對模型（4）、（5）和（6）求解，得到邊際產(chǎn)量為0時（dy/dx=0）的N、P2O5和K2O施用量分別為318.7、143.2和550.1kg/hm2。當(dāng)施氮量取值［0，318.7］、施磷量取值［0，143.2］、施鉀量取值 ［0，550.1］時，邊際產(chǎn)量均為正值，產(chǎn)量均隨施肥量的增加而逐漸增加。當(dāng)N、P2O5和K2O施肥量分別高于318.7、143.2和550.1 kg/hm2時，邊際產(chǎn)量均為負(fù)值，產(chǎn)量均隨施肥量的增加而逐漸降低。

2.3 優(yōu)化施肥方案的建立

將各處理組合的氮、磷、鉀施肥量分別代入函數(shù)模型（3），得到125個預(yù)報產(chǎn)量。對產(chǎn)量＞30000kg/hm2的31個處理組合進(jìn)行頻數(shù)分析，結(jié)果（表3）表明，保持其他農(nóng)藝措施不變，馬鈴薯的優(yōu)化施肥組合為N 376.4 ～422.5 kg/hm2、 P2O5122.8 ～177.5 kg/hm2、 K2O 407.3～514.3 kg/hm2。按照該組合施肥，有95%的幾率獲得30 000kg/hm2以上的產(chǎn)量。取其加權(quán)平均值N 399.5 kg/hm2、P2O5150.2 kg/hm2、K2O 460.8 kg/hm2代入函數(shù)模型（3），可得到預(yù)報產(chǎn)量為32 994 kg/hm2，N、P2O5、K2O 施肥量比例為 1∶0.38∶1.15。

表3 馬鈴薯產(chǎn)量大于30 000 kg/hm2處理的氮、磷、鉀取值分布Table 3 The value of N，P and K fertilizer with the potato yield of more than 30 000 kg/hm2

3 結(jié)論與討論

在保山市中等肥力條件下，氮磷鉀肥配合施用能顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量，且對馬鈴薯產(chǎn)量的影響均達(dá)到了極顯著水平，影響順序?yàn)榈剩玖追剩锯浄省?/p>

在保持其他農(nóng)藝措施不變的情況下，目標(biāo)產(chǎn)量高于30 000 kg/hm2的施肥方案為N 376.4～422.5 kg/hm2、P2O5122.8 ～177.5 kg/hm2、 K2O 407.3 ～514.3 kg/hm2，與當(dāng)?shù)貙?shí)際生產(chǎn)中的高產(chǎn)施肥量一致；推薦施肥量的加權(quán)平均值為N 399.5 kg/hm2、P2O5150.2 kg/hm2、K2O 460.8 kg/hm2，N、P2O5、K2O的施肥比例為1∶0.38∶1.15。

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