常德市馬鈴薯測土配方施肥研究

王素華，楊 丹，萬國安，李樹舉，段 慧

（常德市農林科學研究院，湖南 常德415000）

2005年國家測土配方施肥補貼項目啟動，常德市桃源縣、澧縣成為首批測土配方施肥補貼資金項目縣，建立了水稻、棉花、油菜、茶葉、柑橘、蔬菜、苧麻等優勢農作物為主的施肥指標體系[1,2]。常德市馬鈴薯種植面積穩定在0.73萬～0.80萬hm2，平均產量為20 250 kg/hm2，主要分布在武陵山區一帶，其次是稻田馬鈴薯，集中在洞庭湖平原。武陵山區土壤有機質含量平均為25.8 g/kg，處于中等水平，且縣域間差異不顯著，土壤pH平均為5.3，90%集中在4.5～6.5，pH低于5.0的占43%[3]。洞庭湖區90%土壤為水稻土，土壤pH平均為5.93，有機質含量平均為34.0 g/kg，堿解氮含量平均為165.95 mg/kg，速效磷含量平均為22.4 mg/kg，速效鉀含量平均為102.84 mg/kg[4]。洞庭湖區土壤綜合肥力較高，近70%達優良水平[5]。由此可見常德的土壤整體偏酸，有利于減少土傳病害的發生；土壤肥力中等或優良，能滿足馬鈴薯生長發育所需。目前還沒有常德地區馬鈴薯生產施肥情況的相關報道，為填補這一空白，滿足常德市馬鈴薯產業不斷發展的需求，以當地主推品種‘興佳2號’為試驗材料，在坪湖區率先開展‘3414’肥料效應試驗，旨在逐步完善常德地區馬鈴薯施肥指標體系，為指導馬鈴薯大面積測土配方施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況

試驗設在湖南省常德市農林科學研究院試驗基地，N 29°2'13''，E 111°37'40''，海拔35 m。前茬作物水稻，土壤類型為粘壤土，機械翻耕，人工耙細。耕作層深度30～40 cm，土壤有機質含量2.22%，堿解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效鉀100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，土壤pH 5.3。

1.2試驗材料

供試肥料：尿素（N 46%）；磷酸鈣（P2O516%）；氯化鉀（K2O 50%）。供試馬鈴薯品種‘興佳2號’。

1.3試驗設計

試驗按‘3414’方案設計[6]，即3個因素4個水平14個處理。2水平是推薦施肥量（CK），即施尿素21.74 kg/667m2（N 10 kg）、磷酸鈣31.25 kg/667m2（P2O55 kg）、氯化鉀30 kg/667m2（K2O 15 kg），0水平不施肥，1水平＝2水平×0.5，3水平＝2水平×1.5。

小區面積16.5 m2，共120株，隨機區組排列，單壟雙行種植，行距55 cm，株距22.5 cm，走道外設1 m保護行。

1.4試驗方法

試驗于2016年1月8日切塊播種，用種量約225 kg/667m2；氮磷鉀肥作基肥在播種時一次施入，并在播種溝內鋪稻草，用量約1 000 kg/667m2，其他管理與大田相同。雨后覆膜，苗后破膜。4月22日調查株高，4月27日調查莖粗，收獲時考查各處理塊莖經濟性狀及產量表現，調查方法參考《馬鈴薯品種試驗調查記載項目及依據》[7]。采用比重法測定塊莖淀粉含量。結薯期（5月5日）用SPAD-502便攜式葉綠素測定儀測定各處理倒4葉[8]頂端小葉無葉脈處的SPAD值，每小區隨機挑選連續10株，每株測定3片葉，每片3次重復。2016年5月17日收獲。

1.5數據處理及方法

原始數據用Excel 2010整理并進行回歸分析及作圖，用DPS 6.5進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1不同施肥處理對植株田間性狀的影響

不同施肥處理對植株葉色、株高、莖粗均有較明顯的影響（表1）。處理N0P2K2的葉色黃綠，SPAD值最低，只有28.3，無施肥處理N0P0K0葉色淺綠，SPAD值為34.7，高于N1P2K2（31.9）、N1P1K2（32.3）2個低氮處理；N2P1K1（46.1）、N3P2K2（45.0）、N2P2K1（44.7）、N2P2K0（44.5）、N2P2K2（44.4）、N2P3K2（44.3）葉色深綠或綠色，SPAD值較高。處理N0P2K2株高最矮，為25.6 cm，其次是處理N0P0K0，株高為28.8 cm；處理N2P1K2株高最高，為63.3 cm。處理N0P2K2莖粗最細，為8.1 cm，其次是處理N0P0K0，莖粗為8.2 cm，處理N2P3K2、N2P2K1、N2P2K3、N1P2K1莖粗最粗，均為11.9 cm。在14個處理中N0P2K2綜合表現最差，可見在當前地力條件下，單施磷鉀肥不但不會促進馬鈴薯生長，反而會對植株生理產生負面影響。

SPAD值與施氮量顯著正相關，與施磷量、施鉀量相關性未達到顯著水平。株高與施氮量顯著正相關，與施磷量、施鉀量相關性未達到顯著水平。莖粗與施氮量、施磷量、施鉀量相關性均未達到顯著水平（表2）。

2.2不同施肥處理對塊莖性狀和產量的影響

處理N0P2K2單株塊莖重最輕，為178.5 g/株，其次是處理N0P0K0，單株塊莖重為275.0 g/株，處理N2P0K2單株塊莖重最重，為472.0 g/株。處理N0P2K2單薯重最輕，為68.7 g，其次是處理N0P0K0，單薯重為74.3 g，處理N2P0K2單薯重最重，為104.9 g。處理N0P2K2小區平均產量最低，為17.9 kg/16.5m2，較2水平處理N2P2K2（CK）減產57.5%，其次是處理N0P0K0，小區平均產量為23.2 kg/16.5m2，較CK減產45.0%，處理N2P2K0小區平均產量最高，為48.5 kg/16.5m2，較CK增產15.0%。處理N0P0K0商品薯率最低，為90.0%，處理N2P3K2商品薯率最高，為97.9%，但差異不大（表3）。

表1不同處理植株田間性狀Table 1 Field plant morphological traits under different treatments

表2氮磷鉀施用量與馬鈴薯田間性狀、塊莖經濟性狀、品質性狀的相關性分析Table 2 Correlation analyses of field characters,economic characters,quality characters of potato under different N,P and K application rates

單株塊莖重與施氮量極顯著正相關，與施磷量相關性未達到顯著水平，與施鉀量顯著負相關。單薯重與施氮量極顯著正相關，與施磷量、施鉀量相關性未達到顯著水平。商品薯率和塊莖淀粉含量與施氮量、施磷量、施鉀量相關性未達到顯著水平（表2）。

表3不同處理塊莖性狀、產量和淀粉含量Table 3 Tuber traits,yields and starch contents of potato under different treatments

2.3氮磷鉀用量對基礎地力和肥效的影響

無施肥區相對產量=N0P0K0產量/N2P2K2產量×100%＝55.0%

無施氮區相對產量=N0P2K2產量/N2P2K2產量×100%＝42.5%

無施磷區相對產量=N2P0K2產量/N2P2K2產量×100%＝109.8%

無施鉀區相對產量=N2P2K0產量/N2P2K2產量×100%＝115.0%

該試點當季土壤基礎地力貢獻率s為55.0%，氮、磷、鉀缺素區相對產量分別為42.5%、109.8%、115.0%，證明在該土壤條件下馬鈴薯磷、鉀供應相對充足，氮素相對缺乏。

2.4氮磷鉀推薦施肥量的確定

對常德市坪湖區馬鈴薯‘3414’試驗數據分別采用三元二次和一元二次肥料效應模型進行擬合。N、P、K分別為氮、磷、鉀用量，Y為塊莖產量。Np、Pp、Kp和Yp分別代表氮、磷、鉀肥和馬鈴薯當季價格，分別為4.1，3.1，5.6和2.0元/kg。

選擇三元二次肥料效應模型進行擬合，方程為：Y=938.7+69.2N-6.0N2+79.6P-2.9P2+47.4K-1.0K2+12.1NP+2.4NK-12.9PK，R2＝

0.98，F值＝20.50＞F0.05＝0.005，方程具有極高的擬合度。根據邊際收益等于邊際成本，即dY·Yp=dx·xp的原則計算最佳產量施肥量，式中以N、P、K為變量，求得氮、磷、鉀的最佳施用量分別為12.0，3.2和15.9 kg/667m2，最佳產量為1 880 kg/667m2（表4）。

選擇一元二次肥料效應模型進行擬合（表4），在平衡施磷鉀的情況下，氮肥與產量關系模型擬合方程為：Y=-6.05N2+166.88N+765.71，R2=0.96，F值＝11.50＞F0.05＝0.204，方程具有較高的擬合度，求得氮最佳施肥量為13.6 kg/667m2，產量為1 916 kg/667m2；同理在平衡施氮鉀的情況下，施磷量與產量的關系函數模型：Y=3.40P2-45.58P+1 882.4，R2=0.83，F值＝2.48＞F0.05＝0.409，方程具有可靠擬合度，求得磷最佳施肥量為6.9 kg/667m2，產量為1 730 kg/667m2；同理在平衡施氮磷的情況下，施鉀量與產量的關系函數模型：Y=-0.49K2-7.42K+1 976.9，R2=0.94，F值＝7.77＞F0.05＝0.246，方程具有可靠擬合度，求得鉀最佳施肥量為-10.5 kg/667m2，因施肥量不能為負值，將最佳施肥量定為0 kg/667m2，因此產量為1 977 kg/667m2（圖1）。

表4肥料效應方程的方差分析及施肥策略Table 4 Analyses of variance and fertilization strategies for fertilizer effect equations

以不施肥為對照，根據最佳施肥量和最佳產量計算產投比，在推薦氮磷施用量下，施鉀量為0 kg/667m2時產值最高，肥料成本最低，產投比最高（表4）。

通過三元二次和一元二次肥料效應模型擬合的方程所推算出的結果有所不同，但都能通過F檢驗。三元二次方程擬合度最好，R2＝0.98，產投比為12.7；以鉀為變量的一元二次方程擬合度較好，R2=0.94，產投比為36.8，遠高于其他模型，但考慮到其缺少因素間互作效應的解釋，因此最后根據兩套結果的平均值作為決策施肥量，既考慮到效益也減少了誤差，因此該試點在當前地力條件下馬鈴薯氮磷鉀推薦施肥量分別是11.0，4.1和8.0 kg/667m2，氮磷鉀最佳施肥配比為1∶0.37∶0.73。

3 討論

在土壤有機質2.22%，堿解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效鉀100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，土壤pH 5.3的條件下，土壤基礎地力貢獻率為55.0%，肥力中等。其中無施氮區相對產量小于50%，無施磷區和無施鉀區相對產量超過100%，證明在該土壤條件下馬鈴薯磷、鉀供應相對充足，氮素相對缺乏。從試驗結果可以看出，處理N0P2K2植株長勢最弱、SPAD值最低、株高最矮、莖粗最小、單株塊莖重最輕、單薯重最輕、塊莖淀粉含量較少，其次是處理N0P0K0，證明在當前地力條件下氮肥對植株生長起決定作用，這與朱志軍等[9]缺氮或氮不足時偏施磷鉀肥不但不會增產還可能減產的結論吻合。

通過相關性分析發現，施氮量與葉片SPAD值、株高顯著正相關，與單株塊莖重、單薯重極顯著正相關，與莖粗、商品薯率、塊莖淀粉含量相關性未達到顯著水平；施磷量與SPAD值、株高、莖粗、單株塊莖重、單薯重、商品薯率、塊莖淀粉含量相關性未達到顯著水平；施鉀量與SPAD值、株高、莖粗、單薯重、商品薯率、塊莖淀粉含量相關性未達到顯著水平，與單株塊莖重顯著負相關；再次證明氮肥在當前地力下對馬鈴薯生長起決定作用。國內外眾多研究表明，SPAD值與馬鈴薯葉片全氮含量顯著正相關[10]，SPAD值對馬鈴薯氮肥管理具有重要指導意義。氮素營養的缺乏會導致馬鈴薯莖稈細弱，植株矮小[11]。陳瑞英等[12]研究表明，增施氮肥可增加馬鈴薯的單株產量，對單株結薯數無規律性影響。王敬洋[13]的研究表明，馬鈴薯的產量隨著氮肥用量的增加而增加，其淀粉含量也隨之增加。但也有研究表明，隨著施氮量的增加淀粉含量呈降低趨勢[14]。鄭若良[15]研究了不同氮鉀肥比例對馬鈴薯品質的影響，結果表明，當N∶K2O降低時，馬鈴薯塊莖的干物質、淀粉含量有增加趨勢。殷文等[16]的研究表明，適量施鉀可提高馬鈴薯淀粉含量。本研究中施氮量、施鉀量與塊莖淀粉含量相關性不大，這可能是因為收獲時植株未完全成熟，塊莖淀粉積累仍處于較低水平。在本研究中N2P0K2、N2P1K2、N2P2K0、N2P2K1、N3P2K2是產量最高的5個處理，差異不顯著，證明在當前地力條件下高氮、中低磷、中低鉀的施肥配比更利于產量形成。

以‘3414’試驗結果為基礎建立三元二次及一元二次肥效模型，結果三元二次肥效模型擬合度最高（R2=0.98），其氮磷鉀肥配施最佳產量施肥量分別是12.0，3.2和15.9 kg/667m2，最佳產量是1 880 kg/667m2，產投比為12.7；在推薦氮磷施用量下，對‘興佳2號’選擇一元二次肥效模型進行擬合（R2=0.94），結果鉀肥最佳施鉀量為0 kg/667m2，其產量最高，為1 977 kg/667m2，產投比最高，為36.8。但馬鈴薯是喜鉀作物，而該試驗地氮磷鉀含量均處于中等水平，不施鉀肥較為不妥，李紅梅等[17]建議，對增產效果不明顯的試點，設定最佳施肥量為0或根據當地實際情況僅施少量“啟動肥”。一般認為馬鈴薯對鉀的需求量較大，但在本研究中，平衡施肥與不施鉀肥處理相比，產量更低，而且差異顯著，這可能是因為稻草包芯有效提高馬鈴薯根系活力（30%以上），促進植株/塊莖對鉀的吸收[18]，而且秸稈還田也增加了土壤中的鉀源。

通過三元二次和一元二次肥料效應模型擬合的方程所推算出的結果有所不同，但都能通過F檢驗。三元二次方程擬合度最好，R2＝0.98，產投比為12.7；以鉀為變量的一元二次方程擬合度較好，R2=0.94，產投比為36.8，遠高于其他模型，但考慮到其缺少因素間互作效應的解釋，因此最后根據兩套結果的平均值作為決策施肥量，既考慮到效益也減少了誤差[9]，因此該試點在當前地力條件下馬鈴薯氮磷鉀推薦施肥量分別是11.0，4.1和8.0 kg/667m2，氮磷鉀最佳施肥配比為1∶0.37∶0.73。