內蒙古灌溉馬鈴薯施肥現狀及肥料利用效率

秦永林 于 靜 陳 楊 賈立國 蘇亞拉其其格 樊明壽

（1 內蒙古農業大學農學院，內蒙古呼和浩特 010019；2 內蒙古農業大學草原與資源環境學院，內蒙古呼和浩特 010011）

內蒙古是我國重要的馬鈴薯產區，馬鈴薯種植面積及總產量均居全國前列，但是內蒙古馬鈴薯的單產水平非常低，僅為全國平均水平的80%，不足發達國家的1/3（國家統計局，2018；李文華 等，2018）。除品種、氣候、種薯質量、病害等因素外，養分管理水平上的參次不齊是限制馬鈴薯產量的重要因素（Hu et al.，2012；于靜 等，2013；Jia et al.，2018）。

要提高馬鈴薯的產量水平，加速馬鈴薯產業的發展，需要充分了解馬鈴薯生產中存在的問題，特別是養分管理水平及養分利用現狀（秦永林和樊明壽，2011；Ribeiro et al.，2018）。內蒙古灌溉馬鈴薯的面積雖僅為馬鈴薯總播種面積的1/3左右，但其對總產量的貢獻較大，肥料消耗巨大。為此，筆者及所在團隊對內蒙古主產區灌溉馬鈴薯的生產狀況進行了走訪調查，從肥料用量、養分比例、施肥方式等方面對灌溉馬鈴薯施肥現狀進行評價，分析影響馬鈴薯肥料利用效率提高的限制因子，旨在為內蒙古馬鈴薯生產中養分優化管理提供理論依據。

1 調研方法

1.1 調查范圍及方法

調查于2013～2016年在內蒙古9個主要種植馬鈴薯的旗（縣）進行，調查區域位于陰山丘陵區，該區域屬于半干旱大陸性氣候，土壤為栗鈣土，馬鈴薯種植區的氣候和土壤特點基本相似。每個旗（縣）隨機選取10個村，每個村對2個農戶進行入戶調查，剔除數據缺失問卷，調查有效樣本數為749。

1.2 調查內容

調查內容包括農田基本性質、前茬作物情況、馬鈴薯播種時間及收獲情況、種植過程中的水肥管理及病蟲害防治、產量等。

1.3 指標及計算方法

養分含量：單質肥料按各肥料標準含量計算，復合肥與專用肥按肥料包裝標識值計算，有機肥按公開發表的各種有機肥料的養分含量折算（張福鎖等，2010）。

氮肥偏生產力（PFPN，kg·kg-1）=馬鈴薯產量（kg ·hm-2）/馬鈴薯氮肥施用量（N，kg·hm-2）

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 24.0和Excel 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 內蒙古灌溉馬鈴薯的肥料施用現狀

2.1.1 農戶肥料施用量 表1為農戶肥料投入狀況，肥料推薦用量是內蒙古馬鈴薯高產高效理論與技術創新團隊結合測土配方及近15 a 多點試驗得出的結論（段玉 等，2008；樊明壽 等，2008；聶向榮，2009；井濤，2012；秦永林，2013；于靜，2014；何丹丹，2018）。從表1中可以看出，農戶氮肥用量比推薦用量高26.0%；磷肥的平均用量與推薦用量基本吻合，鉀肥的用量還存在投入不足的現象。從極差數據可以看出，農戶間肥料用量差異較大，氮、磷、鉀肥的極差分別為815、552、780 kg·hm-2，可見當地的肥料投入兩級分化十分明顯。2.1.2農戶肥料施用量合理程度評價 從圖1可以看出，61.2%的農戶氮肥用量集中在150～450 kg ·hm-2，72.0%的農戶磷肥用量集中在1～135 kg ·hm-2，68.1%的農戶鉀肥用量集中在1～135 kg ·hm-2，剩余的農戶肥料用量分布在不同的水平，施用量差異較大。以推薦施肥用量上下浮動25%確定施肥偏低、施肥適中、施肥偏高3個等級，可以看出，農戶氮肥用量合理的僅占32.7%，偏高的農戶占45.1%；磷肥投入適中的農戶僅占15.4%；鉀肥投入適中的農戶僅占7.1%。

表1 農戶肥料投入狀況及差異 kg·hm-2

圖1 農戶施肥量頻率分布

2.2 內蒙古灌溉馬鈴薯的肥料利用效率

作物肥料利用效率的表示方法很多，本文獲得的是農戶調研數據，沒有無肥區馬鈴薯產量，因此肥料利用效率以肥料偏生產力表示，而且由于氮肥施用量較大，所以重點分析評價馬鈴薯的氮肥偏生產力（PFPN）。

圖2 不同種植規模氮肥利用效率的差異

2.2.1 種植規模對氮肥利用效率的影響 將調研數據按種植規模進行分組，以13.3 hm2（200畝）劃分農戶的種植規模，≥13.3 hm2的農戶認定為種植大戶，＜13.3 hm2的認定為小農戶。結果表明（圖2），小農戶的氮肥偏生產力較低，種植大戶的氮肥偏生產力相對較高（P＜0.01）。以氮肥偏生產力100、150 kg·kg-1劃分氮肥利用效率的高低，其中100 kg·kg-1是當地馬鈴薯平均氮肥偏生產力，150 kg·kg-1是合理養分管理能達到的氮肥偏生產力，可以看出，PFPN≤100 kg·kg-1的小農戶占57.3%，而種植大戶所占的比例為43.8%；PFPN＞150 kg·kg-1的小農戶僅占18.6%，而種植大戶所占比例為26.8%。

2.2.2 氮肥施用量對氮肥利用效率的影響 調查結果顯示（圖3），氮肥用量與PFPN呈顯著的冪函數關系，在氮肥用量較低的區域，高PFPN農戶和低PFPN農戶共存，但是在氮肥高投入的區域，不存在氮肥利用效率高的農戶。可見，氮肥用量大是目前馬鈴薯氮肥利用效率低的重要因素。在調查的749個農戶中，PFPN＜100 kg·kg-1的農戶占全部農戶的58%，這個區域是未來肥料減施增效工作的對象。

圖3 不同氮肥用量與PFPN的關系

圖4 不同產量的馬鈴薯氮肥偏生產力的差異

2.2.3 馬鈴薯產量水平對氮肥利用效率的影響 調查區域馬鈴薯的平均產量為30 000 kg·hm-2，將749個農戶以30 000 kg·hm-2為標準劃分為高產農戶（產量≥30 000 kg·hm-2）、低產農戶（＜30 000 kg·hm-2）。在低產農戶中，PFPN≤100 kg·kg-1的農戶占全部農戶的66.7%，PFPN＞150 kg·kg-1的農戶僅占14.5%；而高產農戶中PFPN≤100 kg ·kg-1的農戶占全部農戶的40.7%，PFPN＞150 kg ·kg-1的農戶占29.1%（圖4）。可見馬鈴薯氮肥利用效率與馬鈴薯產量是呈正相關的。

2.2.4 各因素與氮肥利用效率的相關性分析 農戶種植規模、產量、氮肥施用量與氮肥偏生產力都存在顯著相關關系，氮肥偏生產力與農戶種植規模呈顯著正相關（P=0.127），與產量呈極顯著正相關（P=0.334），與氮肥施用量呈極顯著負相關（P=-0.689）。

3 討論

內蒙古馬鈴薯的產量低于全國水平，不足發達國家的1/3（國家統計局，2018；李文華 等，2018），其中除品種、氣候、種薯質量、病害等因素外，養分管理的不合理、肥料投入的隨機性、粗放性是主要的限制因素（鄭海春 等，2010；秦永林 等，2013；馮志文 等，2017）。但是內蒙古馬鈴薯的種植模式多樣，有旱作與灌溉的區別，而這兩種種植模式的資源投入及產量相差極大，不能一概而論，為此，課題組開展了內蒙古灌溉馬鈴薯施肥現狀的調研。對內蒙古馬鈴薯主產區的749戶農戶調查表明，該區域氮肥的投入量比推薦用量高26.0%。如果將農戶施肥情況按照推薦用量進行分級，合理施氮的農戶僅為32.7%，合理施磷的農戶僅為15.4%，合理施鉀的農戶僅為7.1%，大部分農戶肥料用量不合理。這種不合理的現象一方面制約馬鈴薯產量的提高，另一方面造成肥料利用效率低，環境風險大，而且長期的不合理施肥會嚴重損害土壤的生產能力，使得高效率的農業生產難以為繼；此外，高投入低產出成為馬鈴薯生產效益下滑的重要因素，制約產業的可持續發展。有研究報道，在內蒙古馬鈴薯主產區，20世紀50年代馬鈴薯的氮肥利用效率為59.4%（戴慶林 等，2000），而現在僅為20%左右，氮肥利用效率顯著下降。與10 a 前該地區馬鈴薯施肥狀況相比較，區域氮肥、磷肥、鉀肥的投入都有明顯增加，氮肥投入合理的農戶所占比例降低，投入偏高的農戶增加；對于磷肥和鉀肥而言，不施肥的農戶大大減少（陳楊 等，2012），尤其是鉀肥，現在92.5%的農戶都施用鉀肥，這些鉀肥一方面是以復合肥的形式施入，另一方面是農戶了解到馬鈴薯是需鉀較多的作物而自行投入的。王圣瑞等（2003）對陜西省馬鈴薯施肥狀況進行調查，表明施肥不足與過量現象共存，施肥不合理、不平衡是制約產量提高的主要因素，與內蒙古馬鈴薯養分管理存在的問題相似。

調查結果表明，種植大戶獲得高PFPN的比例較高，PFPN＞150 kg·kg-1的種植大戶所占比例比小農戶增加了8.2個百分點，而PFPN≤100 kg ·kg-1的種植大戶所占比例比小農戶降低了13.5個百分點（圖2）。這可能是由于種植大戶管理方式較先進，對新技術、新信息的接受程度較高。因此，獲得最大肥料利用效率的適宜種植單元面積值得研究，而且在農戶中盡快普及先進的管理方式，推廣新技術、新模式是非常必要和迫切的。

調查結果還表明，氮肥投入量低的農戶，獲得高PFPN的比例占1/3，而氮肥投入量高的農戶中，71.1%的農戶是不能獲得高氮肥利用效率的（圖3）。另外，高產農戶中PFPN＞100 kg·kg-1的比例大大增加，占全部農戶的59.3%，而低產農戶中，PFPN＞100 kg·kg-1的比例僅占全部農戶的33.3%，高產農戶比低產農戶增加了26.0個百分點（圖4）。降低氮肥施用量、增加產量可以顯著提高氮肥利用效率。在生產中，應通過選用優良品種、做好病蟲害防治、確定適宜的栽培模式、合理養分管理等綜合措施，提高馬鈴薯的產量進而提高肥料利用效率。

4 結論

內蒙古灌溉馬鈴薯肥料施用量存在不合理的現象，氮肥投入過高，磷、鉀肥投入過量與不足并存。58%的農戶馬鈴薯氮肥偏生產力低于100 kg ·kg-1，種植規模、氮肥施用量、產量水平與其密切相關。