氮、磷、鉀肥配比對馬鈴薯‘新大坪’產量、品質及其耐貯性的影響

田世龍，李守強，葛 霞，李 梅，程建新，田甲春

（甘肅省農業科學院農產品貯藏加工研究所，甘肅 蘭州 730070）

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥和玉米的第四大糧食作物[1]，具有適應性廣、豐產性好、營養豐富、經濟效益高等特點，對世界糧食安全及產業扶貧具有非常重要的作用。2016年中國馬鈴薯種植面積達568.4萬hm2，產量約9 500萬t，是世界上最大的馬鈴薯生產國，馬鈴薯總產量達到世界總產量的20%左右[2]。馬鈴薯是甘肅省種植面積僅次于小麥的第二大糧食作物，全省種植面積達66.7萬hm2，產量約1 100萬t，而甘肅省中東部地區是馬鈴薯生產的重點區域。定西市處于甘肅中部地區，素有“十年九旱”之稱，干旱少雨，年均降水量不足300 mm，且在時間分布上又很不均勻，春夏之交的干旱使許多高稈農作物不適宜生長。但是從這一特殊氣候條件出發，順應自然規律，種植耐旱的馬鈴薯就成為農業結構調整的必然選擇，不僅推動了當地經濟的發展，而且提高了農民的人均收入。目前，種植馬鈴薯已經成為定西市的一大經濟支柱產業，無論是馬鈴薯的種植面積還是其產后品質在甘肅省都具有一定的優勢，定西市也有“中國馬鈴薯之鄉”的美譽，產品銷往全國及世界各地。安定區馬鈴薯種植歷史悠久，常年種植面積在6.67萬hm2以上，產量超過130萬t，是定西市馬鈴薯的主產區。該地區年降水量偏少，春旱頻繁，降水主要集中在7～9月，降水分布與馬鈴薯生長需水規律相吻合，適宜于喜涼喜光、耐寒耐旱、抗逆抗災、優質高效的馬鈴薯作物生產，是國內重要的優質馬鈴薯產區之一。各地關于馬鈴薯平衡施肥的研究比較多，但因自然條件、土壤肥力、栽培管理方式等不同，各地氮、磷、鉀的施肥配比存在很大差異，主要集中在干旱半干旱地區以及其他氣候區，然而有關馬鈴薯施肥配比與耐貯性的研究鮮見報道[3-8]。試驗研究氮、磷、鉀施肥配比對馬鈴薯品種‘新大坪’產量、營養品質和貯藏損失的影響，為實現‘新大坪’的高產、優質、安全貯藏提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在定西市旱農中心農場試驗地，E 104°35'29.31''，N 35°33'26.16''，海拔1 932 m，年均太陽輻射591.9 kJ/cm2，日照時數2 476.6 h，年均氣溫6.4℃，≥0℃積溫2 933.5℃，≥10℃積溫2 239.1℃，無霜期140 d。

試驗地前茬作物為蕎麥，地勢平坦、地面平整、肥力中等、排灌方便；土壤類型為黃綿土，土質綿軟、土層深厚、質地疏松、耕性較好，保水性能良好。0～20 cm耕層土壤養分含量：全氮1.14 g/kg、堿解氮88 mg/kg、有效磷19.91 mg/kg、速效鉀269 mg/kg、有機質18.92 g/kg、pH 8.65。

1.2 試驗材料

供試馬鈴薯：‘新大坪’原種，由定西市旱農中心提供。

供試肥料：氮肥（尿素，N 46%）、磷肥（過磷酸鈣，P2O516%）、鉀肥（礦質鉀寶，K2O 20%）。

1.3 試驗設計與方法

田間試驗：采用單因素隨機區組設計，以不同的施肥配比為處理，以常規施肥為對照，試驗共設13個處理，施肥方案見表1。每個處理重復3次，小區面積3.5 m×8.1 m=28.35 m2，行距0.7 m，株距0.27 m，每個小區5行，每行30株，共計150株，露地種植，走道凈寬0.5 m，四周設保護行。氮素由尿素（N 46%）提供，磷素由過磷酸鈣（P2O516%）提供，鉀素由礦質鉀寶（K2O 20%）提供，全部肥料均作為基肥在馬鈴薯播種前施入。生育期間田間管理同當地一般大田，收獲后按小區進行考種并測定產量。

貯藏試驗：將每個小區收獲的馬鈴薯挑揀后裝袋，各小區裝馬鈴薯約30 kg，然后運往甘肅省農業科學院農產品貯藏加工研究所的小型恒溫庫開展貯藏試驗。試驗馬鈴薯在庫外預貯7 d后，于2012年10月10日分別稱重入庫貯藏，于2013年4月23日出庫統計貯藏情況，貯藏期共計160 d。在貯藏前后分別測定試驗馬鈴薯品質，貯藏160 d后，統計試驗馬鈴薯的貯藏損失情況。試驗馬鈴薯貯藏環境條件：溫度3～5℃，相對濕度80%～100%。

1.4 田間栽培管理

2012年5月6日播種，5月31日為出苗期，7月2～10日為現蕾期，7月16～24日為開花期，7月17日開始調查晚疫病病害，8月10日所有植株全部發病結束調查，10月2日考種收獲。

表1 氮磷鉀施肥方案Table 1 N,P and K fertilizers' application scheme

1.5 測定項目與方法

1.5.1 土壤養分測定

播種前取試驗地0～20 cm耕作層混合土樣化驗基礎養分，土壤養分的測定在甘肅省農業科學院農業測試中心進行。全氮采用半微量凱氏法[9]，堿解氮采用堿解擴散法[10]，有效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法[11]，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法[12]，有機質采用重鉻酸鉀硫酸氧化-外加熱法[13]，pH值采用電極法[14]。

1.5.2 病害測定

根據田間發病情況，詳細調查并統計各小區晚疫病的發病率，當單株馬鈴薯出現5～10個病斑時即認為該株馬鈴薯已發生晚疫病。

病株率（%）=發病株數/調查總株數×100

1.5.3 產量測定

收獲時按小區考種，測定各小區產量；商品薯是指單個馬鈴薯重量大于75 g的大中薯。

商品薯率（%）=商品薯重量/馬鈴薯總重量×100

1.5.4 馬鈴薯營養品質測定

馬鈴薯貯藏品質和元素的測定在甘肅省農業科學院農業測試中心進行，除干物質含量外，其余測定結果均以干基計。干物質采用烘干恒重法[15]，粗淀粉采用酸水解-旋光法[16]，粗纖維采用酸堿洗滌法[17]，全氮采用半微量凱氏法[9]，全磷采用酸溶-釩鉬黃比色法[18]，全鉀采用酸溶-火焰光度法[19]。

1.5.5 失重率、腐爛率及損失率的測定

失重率（%）=[（試驗前鮮重-觀察當日鮮重）/試驗前鮮重]×100

腐爛率（%）=腐爛馬鈴薯重量/馬鈴薯總重量×100

損失率（%）=失重率（%）+腐爛率（%）

1.6 統計分析

試驗結果采用Excel 2003和DPS 7.05軟件進行統計分析，各組合平均值多重比較采用鄧肯氏新復極差法（SSR）。

2 結果與分析

2.1 植株性狀與產量及構成因素

從表2可以看出，出苗率除組合3（18-10-8）和組合4（24-10-8）的略低于常規施肥組合13（12-10-8）外，其余各組合的出苗率均高于常規施肥，出苗率達95%以上，試驗馬鈴薯的出苗情況良好；株高以組合11（12-10-12）為最高，較常規施肥（12-10-8）高2.9 cm，組合10（12-10-4）和組合12（12-10-16）略高于常規施肥（12-10-8），其余各組合均低于常規施肥，以組合1（0-10-8）為最低，較常規施肥（12-10-8）低12.7 cm，說明當施氮量不足時，馬鈴薯的株高將會受到影響；單株薯重以組合8（12-20-8）為最高，較常規施肥（12-10-8）高41.6 g，其余組合均低于常規施肥，以組合2（6-10-8）為最低，較常規施肥（12-10-8）低73.5 g；商品薯率以組合8（12-20-8）為最高，較常規施肥（12-10-8）高2.67個百分點，其余組合均低于常規施肥，以組合5（12-0-8）為最低，較常規施肥（12-10-8）低9.51個百分點；小區產量以組合8（12-20-8）為最高，較常規施肥（12-10-8）高7.02 kg/28.35m2，其余組合均低于常規施肥，以組合3（18-10-8）為最低，較常規施肥（12-10-8）低14.12 kg/28.35m2。

表2 馬鈴薯田間試驗結果Table 2 Field test results of potato

2.2 馬鈴薯田間晚疫病調查

從表3可以看出，從馬鈴薯開花初期植株就開始感病，此時正是高溫多雨的季節，晚疫病的傳播非常快速，經過7 d時間，小區病株率就超過50%，經過14 d時間，小區病株率就達到80%以上，有些小區的病株率達到100%，經過24 d時間，所有植株均已感病，但從總體發病趨勢來看，組合8（12-20-8）的發病速度最為緩慢，病株率較其他組合要低；從感病初期的病株率可以看出，沒有施氮和施氮量少的小區植株感病最嚴重，病株率最高達20.0%，施磷量多的小區，病株率越低，而且植株感病的速度較慢，抗病性增強。試驗結果表明，施氮量不足，植株的抗病性降低，病株率上升，增施磷肥能夠增強植株的抗病性，降低病株率，增施鉀肥對植株的抗病性影響不明顯。從田間病害調查分析可知，由于試驗馬鈴薯在開花初期就開始感染晚疫病，發病后未能及時控制晚疫病的擴散，造成大面積的植株感染病害，馬鈴薯地上部分枯死，薯塊不能正常膨大，收獲薯塊的商品薯率最高僅為32.25%，因此，開展貯藏試驗的馬鈴薯以小薯居多。

2.3 馬鈴薯塊莖氮磷鉀含量、營養品質及其耐貯性

2.3.1 馬鈴薯貯藏前后氮、磷、鉀含量

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏前后全氮含量（以干基計）的影響如圖1所示。由圖1可以看出，在貯藏前，組合11（12-10-12）馬鈴薯中全氮含量最高，為17.7 g/kg，較常規施肥組合13（12-10-8）高10.7%，組合9（12-10-0）馬鈴薯中全氮含量最低，為15.4 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低2.5%，經方差分析可知，組合11與組合13的全氮含量差異性顯著；在貯藏160 d后，組合7（12-15-8）馬鈴薯中全氮含量最高，為21.8 g/kg，較常規施肥（12-10-8）高18.5%，組合3（18-10-8）馬鈴薯中全氮含量最低，為17.3 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低6.0%，經方差分析可知，組合7與組合13的全氮含量也是差異性顯著，而組合3與組合13的全氮含量差異性不顯著。

表3 晚疫病病害調查結果Table 3 Investigation results of late blight disease

圖1 施肥配比對馬鈴薯貯藏前后全氮含量的影響Figure 1 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on the total nitrogen contents of potato before and after storage

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏前后全磷含量（以干基計）的影響如圖2所示。由圖2可以看出，在貯藏前，組合9（12-10-0）馬鈴薯中全磷含量最高，為3.17 g/kg，較常規施肥組合13（12-10-8）高13.2%，組合6（12-5-8）馬鈴薯中全磷含量最低，為2.41 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低13.9%；經方差分析可知，組合9、組合6與組合13的全磷含量差異性顯著。在貯藏160 d后，組合5（12-0-8）馬鈴薯中全磷含量最高，為3.43 g/kg，較常規施肥（12-10-8）高21.6%，組合10（12-10-4）馬鈴薯中全磷含量最低，為2.66 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低5.7%；經方差分析可知，組合5與組合13的全磷含量差異性顯著，而組合10與組合13的全磷含量差異性不顯著。

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏前后全鉀含量（以干基計）的影響如圖3所示。由圖3可以看出，在貯藏前，組合10（12-10-4）馬鈴薯中全鉀含量最高，為22.95 g/kg，比常規施肥組合13（12-10-8）高8.4%，組合9（12-10-0）馬鈴薯中全鉀含量最低，為 18.4 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低13.1%；經方差分析可知，組合10、組合9與組合13的全鉀含量差異性顯著。在貯藏160 d后，組合9（12-10-0）馬鈴薯中全鉀含量最高，為26.78 g/kg，較常規施肥（12-10-8）高20.6%，組合12（12-10-16）馬鈴薯中全鉀含量最低，為20.98 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低5.5%；經方差分析可知，組合9與組合13的全鉀含量差異性顯著，而組合12與組合13的全鉀含量差異性不顯著。

由以上分析可知，馬鈴薯貯藏前后塊莖中氮、磷、鉀元素含量高低受氮肥施用量的影響較小，受磷鉀肥施用量的影響較大，并且與單一肥料施用量的多少不呈正相關；馬鈴薯中全氮、磷、鉀含量最高和最低的組合在貯藏前后并不是保持不變的，而是會發生變化的，影響馬鈴薯貯藏前后全氮、磷、鉀含量高低的主要因素不是氮肥用量，而是磷鉀肥的適宜配比。

圖2 施肥配比對馬鈴薯貯藏前后全磷含量的影響Figure 2 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on the total phosphorus contents of potato before and after storage

圖3 施肥配比對馬鈴薯貯藏前后全鉀含量的影響Figure 3 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on the total potassium contents of potato before and after storage

2.3.2 馬鈴薯貯藏前后營養品質

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏前后干物質含量的影響如圖4所示。由圖4可以看出，在貯藏前，組合7（12-15-8）馬鈴薯中干物質含量最高，為240 g/kg，較常規施肥組合13（12-10-8）高2.6%，組合11（12-10-12）馬鈴薯中干物質含量最低，為211 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低9.8%；經方差分析可知，組合7、組合11與組合13的干物質含量差異性顯著。在貯藏160 d后，組合10（12-10-4）馬鈴薯中干物質含量最高，為218 g/kg，較常規施肥（12-10-8）高2.3%，組合4（24-10-8）馬鈴薯中干物質含量最低，為203 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低4.7%；經方差分析可知，組合10、組合4與組合13的干物質含量差異性顯著。

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏前后粗淀粉含量（以干基計）的影響如圖5所示。由圖5可以看出，在貯藏前，組合7（12-15-8）馬鈴薯中粗淀粉含量最高，為632.7 g/kg，較常規施肥組合13（12-10-8）高3.1%，組合11（12-10-12）馬鈴薯中粗淀粉含量最低，為599.8 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低2.3%；經方差分析可知，組合7、組合11與組合13的粗淀粉含量差異性顯著。在貯藏160 d后，組合1（0-10-8）馬鈴薯中粗淀粉含量最高，為701.1 g/kg，較常規施肥（12-10-8）高5.2%，組合5（12-0-8）馬鈴薯中粗淀粉含量最低，為641.9 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低3.7%；經方差分析可知，組合1、組合5與組合13的粗淀粉含量差異性顯著。

圖4 施肥配比對馬鈴薯貯藏前后干物質含量的影響Figure 4 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on dry matter contents of potato before and after storage

圖5 施肥配比對馬鈴薯貯藏前后粗淀粉含量的影響Figure 5 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on crude starch contents of potato before and after storage

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏前后粗纖維含量（以干基計）的影響如圖6所示。由圖6可以看出，在貯藏前，組合2（6-10-8）馬鈴薯中粗纖維含量最高，為9.9 g/kg，較常規施肥組合13（12-10-8）高7.6%，組合1（0-10-8）馬鈴薯中粗纖維含量最低，為6.8 g/kg，比常規施肥（12-10-8）低26.1%；經方差分析可知，組合2、組合1與組合13的粗纖維含量差異性顯著。在貯藏160 d后，組合3（18-10-8）馬鈴薯中粗纖維含量最高，為20.3 g/kg，較常規施肥（12-10-8）高25.3%，組合11（12-10-12）馬鈴薯中粗纖維含量最低，為15.1 g/kg，較常規施肥（12-10-8）低6.8%；經方差分析可知，組合3與組合13的粗纖維含量差異性顯著，組合11與組合13的粗纖維含量差異性不顯著。

綜上分析可知，馬鈴薯貯藏前后塊莖中干物質、粗淀粉、粗纖維含量高低受氮肥施用量的影響較大，而受磷、鉀肥施用量的影響較小。若氮肥施用過量，則不利于塊莖干物質和粗淀粉含量的積累，但是合理施用磷鉀肥，則會促進淀粉含量的積累，而且氮肥施用量與塊莖中粗纖維含量具有明顯的正相關性，所以，適宜的氮、磷、鉀肥配比才能獲得塊莖較高的干物質和粗淀粉含量，有利于馬鈴薯產量的提高和品質的改善。

2.3.3 馬鈴薯貯藏損失

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏腐爛率的影響如圖7所示。由圖7可以看出，馬鈴薯貯藏160 d后，組合12（12-10-16）腐爛率最高，為6.78%，較常規施肥組合13（12-10-8）高374.1%，常規施肥（12-10-8）腐爛率最低為1.43%；經方差分析可知，組合12與組合13的腐爛率差異性顯著。

圖6 施肥配比對馬鈴薯貯藏前后粗纖維含量的影響Figure 6 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on crude fiber contents of potato before and after storage

圖7 施肥配比對馬鈴薯貯藏腐爛率的影響Figure 7 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on decay rates of potato after storage

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏失重率的影響如圖8所示。由圖8可以看出，馬鈴薯貯藏160 d后，組合10（12-10-4）失重率最高，為8.48%，較常規施肥組合13（12-10-8）高1.7%，組合12（12-10-16）失重率最低，為7.25%，較常規施肥（12-10-8）低13.1%；經方差分析可知，組合12與組合13的失重率差異性顯著，組合10與組合13的失重率差異性不顯著。

不同施肥配比對馬鈴薯貯藏損失率的影響如圖9所示。由圖9可以看出，馬鈴薯貯藏160 d后，組合12（12-10-16）損失率最高，為14.03%，較常規施肥組合13（12-10-8）高43.6%，組合3（18-10-8）損失率最低，為9.35%，較常規施肥（12-10-8）低4.3%；經方差分析可知，組合12與組合13的損失率差異性顯著，組合3與組合13的損失率差異性不顯著。

圖8 施肥配比對馬鈴薯貯藏失重率的影響Figure 8 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on weight loss rates of potato after storage

圖9 施肥配比對馬鈴薯貯藏損失率的影響Figure 9 Effect of nitrogen,phosphorus and potassium ratio on loss rates of potato after storage

3 討 論

馬鈴薯對氮磷鉀的需求同等重要，在產量形成過程中，氮素供應是基礎，可保證形成足夠的綠葉面積進行光合作用；磷素供應對塊莖的形成和淀粉的積累也是不可缺少的；在氮磷充足的基礎上，鉀素供應對于前期碳水化合物的同化和后期由地上向地下塊莖的運輸和淀粉積累都很必要[20]。從馬鈴薯單株產量、商品薯率和小區產量的測定結果可以看出，都以組合8為最高，從田間病害調查結果可知，以組合8的晚疫病發病率最低，因此，綜合分析田間試驗結果，以組合8的施肥配比為最優，其對應的氮、磷、鉀肥施肥配比為N 12 kg/667m2、P2O520 kg/667m2、K2O 8 kg/667m2。

從馬鈴薯貯藏前后元素含量和營養品質的變化可以看出，馬鈴薯塊莖中氮、磷、鉀元素含量高低與單一肥料施用量的多少不呈正相關，而與氮、磷、鉀肥的施肥配比有關，當氮、磷、鉀肥的施肥配比為 N 0～12 kg/667m2、P2O50～10 kg/667m2、K2O 0～12 kg/667m2時，產后馬鈴薯塊莖中氮、磷、鉀含量值達到最高；馬鈴薯塊莖中干物質、粗淀粉、粗纖維含量高低受氮肥施用量的影響較大，而受磷肥、鉀肥施用量的影響較小，當氮、磷、鉀肥的施肥配比為N 0～18 kg/667m2、P2O510～15 kg/667m2、K2O 4～8 kg/667m2時，馬鈴薯中干物質、粗淀粉、粗纖維含量最高；馬鈴薯貯藏160 d，當氮、磷、鉀的施肥配比為N 12～18 kg/667m2、 P2O510 kg/667m2、 K2O 8 kg/667m2時，馬鈴薯的貯藏腐爛率、失重率和損失率達到最低。

綜上所述，在該試驗地肥力條件下種植馬鈴薯‘新大坪’，氮、磷、鉀肥的適宜配比為N 12 kg/667m2、P2O510 kg/667m2、K2O 8 kg/667m2，該施肥配比與當地的常規施肥配比相一致。

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