馬鈴薯新品種興佳2號優化施肥研究

陳孝賞 陳偉強 張中熙 蔡東升

摘要?研究興佳2號的需肥規律，為合理施肥、減少和避免不合理施肥所造成的浪費和環境污染提供理論依據。采用“3414”最優回歸設計，研究氮、磷、鉀施用量對馬鈴薯塊莖產量的影響，建立相應的肥料效應函數模型。對于馬鈴薯高產栽培種，鉀肥用量對產量的影響最大，其次是磷肥用量和氮肥用量。由此可見，增鉀、控氮、適磷的施肥措施是馬鈴薯獲得高產的有效措施。產量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的優化施肥方案為氮肥用量116.42～156.13?kg/hm2，磷肥用量85.45～119.75?kg/hm2，鉀肥用量229.69～318.25?kg/hm2。為了高產不能偏面增加肥料用量，需要將氮肥、磷肥、鉀肥配施，同時應做好土壤培肥工作。馬鈴薯栽培中的優化施肥技術研究可采用“3414”最優回歸設計。

關鍵詞?馬鈴薯;肥料效應;最佳用量;興佳2號;“3414”最優設計

中圖分類號?S532文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）07-0176-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.050

Study?on?Fertilization?Optimization?in?Potato?（cv.Xingjia?No.2）

CHEN?Xiaoshang，CHEN?Weiqiang，ZHANG?Zhongxi?et?al

（Taizhou?Academy?of?Agricultural?Sciences，Linhai，?Zhejiang?317000）

Abstract?To?provide?a?scientific?basis?for?rational?fertilization，as?well?as?to?avoid?and?reduce?the?waste?pollution?caused?by?irrational?fertilization，the?nutrient?requirement?law?of?potato?（cv.Xingjia?No.2）?was?studied.The?effect?of?nitrogen，phosphorus，and?potassium?fertilizer?supplies?on?potato?tuber?yield?was?tested?by?employing?“3414”?optimum?regression?design?method.Corresponding?mathematical?models?were?established.In?highyielding?cultivation?of?potato，the?application?amount?of?K?fertilizer?had?the?greatest?effect?on?potato?yield，while?N?and?P?fertilizer?had?a?minor?effect.Thus，to?control?N，increase?K?and?properly?use?P?fertilizer?was?the?effective?measure?to?obtain?high?yield?in?potato.The?optimum?fertilizer?combination?for?potato?yield?more?than?25.0?t/hm2?and?profits?more?than?20?000?yuan/hm2?was?nitrogen?116.42-156.13?kg/hm2，phosphorus?85.45-119.75?kg/hm2，potassium?229.69-318.25?kg/hm2.Overuse?of?fertilizer?to?increase?yield?was?not?desirable.Instead，NPK?fertilizers?should?be?combined?and?soil?fertility?should?be?well?managed.The?“3414”?optimum?regression?design?could?be?applied?to?optimization?techniques?in?potato?cultivation.

Key?words?Potato;Fertilizer?effect;Optimum?amount;Xingjia?No.2;“3414”?optimum?design

基金項目?臺州市科技計劃項目（15ny08）。

作者簡介?陳孝賞（1976—），男，浙江天臺人，高級農藝師，農業推廣碩士，從事農作物高產栽培技術及新品種推廣工作。

收稿日期?2019-10-08

馬鈴薯（Solanum?tuberosum）是世界上四大主要作物之一，其種植面積廣泛、適應性強、產量高且營養豐富，是一種糧蔬兼用及工業原料等多用途的作物。2013年浙江省《關于加快發展旱糧生產的意見》出臺和2015年國家馬鈴薯主糧化戰略啟動[1]，浙江省馬鈴薯的種植面積不斷擴大。馬鈴薯品種良種化和先進適用栽培技術也逐漸得到重視。農戶耕作粗放，偏面追求產量而大量施用化肥，導致環境污染，且經濟效益不高。

“3414”最優回歸設計是目前國內應用比較廣泛的肥料效應田間試驗方案[2]。一些學者應用“3414”試驗設計對馬鈴薯、玉米（Zea?mays）、棉花（Gossypium?spp）、大豆（Glycine?max）、芋（Colocasia?esculenta）、水稻（Oryza?sativa）、大麥（Hordeum?vulgare）、花生（Arachis?hypogaea）、茄子（Solanum?melongena）和甘薯（Dioscorea?esculenta）等作物進行肥料效應試驗，建立氮磷鉀與產量的肥料效應函數模型，求得最佳施肥方案?[3-18]。筆者開展了馬鈴薯“3414”肥料試驗，提出最佳施肥方案，這對提高肥料利用率、降低生產成本具有十分重要的現實意義。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?供試材料為黑龍江省大興安嶺地區農業林業科學研究院選育的馬鈴薯新品種“興佳2號”，系脫毒種薯，由仙居縣種子公司提供。

供試肥料均選用單質肥料，氮素為46%的尿素，磷素為12%的過磷酸鈣，鉀素為51%硫酸鉀。

1.2?試驗地概況

試驗地設在仙居縣白塔鎮下崔上宅村，地勢平坦，地力均衡，排灌條件較好。前茬作物為水稻，土壤為砂泥田。翻耕前多點取樣風干化驗，土壤測試值：有機質33.4?g/kg、堿解氮240.0?mg/kg、速效磷24.0?mg/kg、速效鉀225.0?mg/kg、pH?5.81。

1.3?試驗方法?采用“3414”最優回歸設計，設氮、磷和鉀3個因素，4個水平，14個處理，3個因素及其設計水平列于表1。采用隨機區組排列，3次重復，共42個小區，小區面積20?m2。

除處理因素外，其他栽培措施與大田生產相同。

1.4?數據分析

試驗數據采用DPS軟件[19]進行統計分析。

2?結果與分析

2.1?不同肥料處理的產量分析?把肥料處理①～B14試驗小區的產量折算成1?hm2產量，列于表2。從表2可以看出，處理⑥的產量最高，為26.35?t/hm2，其次為處理③，處理①的產量最低，僅為處理⑥的31.2%。同時處理⑥的利潤最高，達21?985元/hm2，其次為處理③，處理①的利潤為-10?533元/hm2。方差分析結果表明，處理間的P=0<0.01，差異達極顯著水平，說明不同處理間的產量差異達極顯著水平。

2.2?土壤缺素分析?試驗方案中處理①（N0P0K0）為空白區，處理②（N0P2K2）為缺氮區，處理④（N2P0K2）為缺磷區，

處理⑧（N2P2K0）為缺鉀區，處理⑥（N2P2K2）施肥區。缺素區的相對產量采用缺素區產量占施肥區產量的百分比[2]。經統計，馬鈴

薯的基礎肥力產量8.23?t/hm2，其相對產量31.2%，也就是馬鈴薯產量對土壤的依存率為31.2%。缺氮、缺磷和缺鉀的相對產量分別為78.0%、72.5%和66.6%，即氮、磷、鉀對馬鈴薯產量的貢獻率為22.0%、27.5%和33.4%，說明3種肥料對產量的影響大小為鉀>磷>氮（表3）。

2.3?一元二次肥料效應函數模型的建立?以處理②、③、⑥、B11進行N肥料效應擬合，以處理④、⑤、⑥、⑦對P肥料效應進行擬合，;以處理⑥、⑧、⑨、⑩進行K肥料效應擬合，得出3個一元肥料效應函數模型：

Y=-2.270?8N2+7.422?8N+20.517?8?R2=0.980?5??（1）

Y=-1.801?7P2+7.201?0P+19.089?3?R2=0.987?5（2）

Y=-2.208?3K2+8.866?3K+17.621?3?R2=0.990?8?（3）

通過求導法得出最大施肥量和最佳施肥量（表4）。

2.4?二元二次肥料效應函數模型的建立?以處理②、③、④、⑤、⑥、⑦、B11、B12進行NP肥料效應擬合，以處理②、③、⑥、⑧、⑨、⑩、B11、B13對NK肥料效應進行擬合，以處理④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩、B14進行PK肥料效應擬合，得出3個一元肥料效應函數模型：

Y=3.986?8+12.076?5N+11.847?7P-2.260?8N2-1.789?6P2-2.343?9NP?R2=0.982?6??（4）

Y=10.687?0+8.150?3N+9.222?1K-2.334?8N2-2.162?9K2-0.255?1NK??R2=0.984?2??（5）

Y=13.293?1+5.907?2P+7.207?8K-1.865?0P2-2.164?4K2+0.754?5?PK?R2=0.989??0?（6）

通過邊際效益分析得出最大施肥量和最佳施肥量（表4）。

2.5?三元二次肥料效應函數模型的建立?通過二次多項式回歸分析，得到氮、磷、鉀與馬鈴薯產量的三元二次肥料效應函數方程：

Y=8.127?3+8.779?5N+6.527?7P+3.443?5K-2.108?2N2-1.637?0P2-1.936?4K2-1.536?5NP+0.655?9NK+1.667?5PK?R=0.989?9????F=445.336?3?（7）

此方程中R2、F反映出該三元二次肥料效應函數方程擬合成功，說明模型真實可靠，能較準確地反映客觀實際，可用建立的數學模型進行各項指標的分析。通過邊際效益分析得出，當N、P2O5、K2O?為1.557、2.370、2.173時，馬鈴薯的產量達到最大，為26.437?t/hm2，其相對的農藝措施為140.09、106.65、293.38?kg/hm2，N∶P2O5∶K2O≈1∶0.7∶2。當N、P2O5、K2O?為1.512、2.248、1.970時，馬鈴薯的最佳經濟產量為26.368?t/hm2，其相對的農藝措施為136.08?、101.15?、265.96?kg/hm2（表4）。

2.6?頻數統計分析?各因素在馬鈴薯產量大于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2時的取值頻率分布見表5。

設定氮、磷、鉀的水平步長為0.3，水平值為0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7和3.0這11級，3個參試因素11個處理水平共有1?331套方案。通過計算機模擬尋優，得到表5。馬鈴薯的產量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的施肥方案有85套，占所有組合方案的6.39?%，其中氮、磷和鉀的高產頻數峰值分別集中在1.2～1.8、2.1～2.7和1.8～2.4。統計分析得出，產量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的農藝措施優化組合方案為氮肥用量116.42～156.13?kg/hm2，磷肥用量85.45～119.75?kg/hm2，鉀肥用量229.69～318.25?kg/hm2，3因素的平均取值分別為136.28、102.60?和273.97?kg/hm2，N∶P2O5∶K2O?≈1.0∶0.75∶2.0。

3?結論

“3414”最優回歸設計是目前國內應用比較廣泛的肥料效應田間試驗方案。該方案除能構建1個三元二次肥料效應函數模型外，也可以構建3個二元二次肥料效應函數模型和3個一元一次肥料效應函數模型[20]。該試驗構建的7個肥料效應函數模型中的理論值與實測值之間的相關系數R2達極顯著水平，說明該數學模型具有較強的實用性，可用來指導試驗和應用于農業生產。

研究表明，氮、磷、鉀對馬鈴薯產量的貢獻率為22.0%、27.5%和33.4%，說明3種肥料對產量的影響為鉀>磷>氮。通過頻數統計分析，得出產量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的優化施肥方案為氮肥用量116.42～156.13?kg/hm2，磷肥用量85.45～119.75?kg/hm2，鉀肥用量229.69～318.25?kg/hm2。該方案包含了7個肥料效應函數模型，得到最大施肥量和最佳施肥量，說明該方案是可行的。

吳艷秋等[21]指出，“3414”最優回歸設計能夠通過模擬尋優找到目標產量以上的所有方案，得出各因子的取值區間、平均值和頻數分布，特別是頻數分布，能檢驗水平2設置的準確性。該試驗中氮、磷和鉀的高產頻數峰值分別集中在1.2～1.8、2.1～2.7和1.8～2.4，說明該試驗水平2中氮肥施用量偏高，磷肥施用量偏低，鉀肥施用量比較恰當。

該試驗雖然成功構建了三元二次肥料效應函數模型，但只有一年一點的數據，代表性有所欠缺，有待在實際生產中進一步驗證。

參考文獻

[1]?谷悅.馬鈴薯主糧化為國家糧食安全戰略重要一步——農業部公開解答關于馬鈴薯主糧化的問題[J].中國食品，2015（3）：36-39.

[2]?陳新平，張福鎖.通過“3414”試驗建立測土配方施肥技術指標體系[J].中國農技推廣，2006，22（4）：36-39.

[3]?戴樹榮.應用“3414”試驗設計建立二次肥料效應函數尋求馬鈴薯氮磷鉀適宜施肥量的研究[J].中國農學通報，2010，26（12）：154-159.

[4]?彭華.“3414”配方施肥對馬鈴薯經濟性狀和產量的影響[J].安徽農業科學，2015，43（9）：73-74.

[5]?畢生斌，張國云，楊平芬，等.“3414”試驗對山地玉米產量影響及推薦施肥探索[J].熱帶農業科學，2015，35（3）：7-11.

[6]?趙樹琪，閆振華，張華崇，等.基于“3414”模型的‘岡雜棉0623肥料效應研究[J].中國農學通報，2019，35（16）：15-20.

[7]?何志華，夏燕，李清超，等.主成分分析在大豆“3414”最佳施肥配比試驗中的應用[J].湖北農業科學，2016，55（17）：4447-4450.

[8]?何志華，夏燕，李清超，等.聚類分析在大豆“3414”試驗設計中的應用[J].中國農學通報，2015，31（30）：96-100.

[9]?黃立強，王必武，吳惠生，等.芋“3414”肥效試驗與配方施肥推薦研究初報[J].湖北農業科學，2017，56（16）：3034-3036.

[10]?董作珍，吳良歡，柴婕，等.不同氮磷鉀處理對中浙優1號水稻產量、品質、養分吸收利用及經濟效益的影響[J].中國水稻科學，2015，29（4）：399-407.

[11]?劉巧珍，孫克增，劉金波.中熟中粳水稻品種陽光800肥料效應研究[J].安徽農業科學，2018，46（36）：128-130.

[12]?韓峰，高雪，彭志良，等.貴州水稻3414肥料試驗模型擬合探討[J].貴州農業科學，2009，37（6）：235-238.

[13]?魯澤剛，周龍，楊麗梅.不同施肥水平對大麥產量的影響及肥料效應[J].山東農業大學學報（自然科學版），2018，49（5）：744-749.

[14]?欒波波，趙波，趙凱，等.安丘大姜施用微量元素肥料試驗初探[J].中國農學通報，2018，34（6）：65-69.

[15]?朱炫，高貴林，提布，等.滇南冬播亞麻氮磷鉀肥料效應研究[J].中國農學通報，2018，34（23）：92-98.

[16]?張燕燕，唐懋華，繆其松，等.不同施肥處理對秋植茄子生長及產量的影響[J].中國土壤與肥料，2015（1）：33-37.

[17]?王紅軍，張靜，皇甫自起，等.豫東平原高產花生施用氮磷鉀肥增產效應研究[J].中國農學通報，2017，33（13）：1-5.

[18]?陳鋒.新昌本地甘薯“3414”肥效試驗初報[J].浙江農業科學，2016，57（4）：474-475.

[19]?唐啟義，馮明光.實用統計分析及其DPS數據處理系統[M].北京：科學出版社，2007.

[20]?朱濤，張中原，李金鳳，等.應用二次回歸肥料試驗“3414”設計配置多種肥料效應函數功能的研究[J].沈陽農業大學學報，2004，35（3）：211-215.

[21]?吳艷秋，羅家傳.“3414”肥料試驗分析方法探討[J].山東農業科學，2010（8）：90-94.