不同減肥技術對馬鈴薯養分高效利用的影響

梁玲玲，周 霞，李志強，張海清，聶碧華，宋波濤，趙竹青，劉新偉*

（1. 農業農村部馬鈴薯生物學與生物技術重點實驗室，湖北 武漢 430070；2.華中農業大學微量元素研究中心，湖北 武漢430070；3.曾都區耕地質量與肥料管理站，湖北 隨州 441300）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物，僅次于水稻、小麥、玉米[1]。隨著2015年馬鈴薯主糧化戰略的提出，作為糧菜兼用和工業原料作物，馬鈴薯在保障糧食供給和經濟發展中發揮著越來越重要的作用[2]。中國是全球馬鈴薯生產第一大國，種植面積和總產量居世界首位，但單產水平遠低于發達國家[3,4]。中國馬鈴薯栽培遍及全國，主產區在西北、西南和東北[5]。馬鈴薯是湖北省重要的糧食作物，在開發利用冬閑田、調整糧食種植結構、增加糧食產量和提高農民收入中發揮巨大作用[6]。同時，也是一種對肥料較敏感的高產作物，合理的肥料配比對提高產量具有重要作用[7,8]。有研究表明，青海省每生產1 000 kg塊莖需要吸收N、P2O5、K2O養分分別為2.97，1.15和3.73 kg，三者比例為1∶0.39∶1.26[9]；甘肅省馬鈴薯最佳施肥方案為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2[10]；沈陽地區氮、磷、鉀肥用量分別為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2和K2O 180 kg/hm2時馬鈴薯產量最高[11]；湖北襄陽氮、磷、鉀肥施用量分別在180，90 和210 kg/hm2時馬鈴薯產量達到最高[12]。由此可知，不同地區馬鈴薯的需肥量及適宜的養分配比不同。因此，在湖北省不同地區通過大量的肥效梯度試驗，用一元二次方程擬合曲線最終確定了適宜的肥料配比，但其實際應用效果有待進一步驗證。

新型肥料是指采用新的技術或者新的工藝而制備的新功能、新效果的肥料。在施用化學肥料的同時，配施新型肥料能夠提高作物產量，提高肥料利用率。腐植酸類水溶肥作物吸收快，可滿足高產作物快速生長期的營養需求，不僅能促進作物根系的生長，還能與氮結合，提高肥料利用率和產量[13,14]。研究表明在常規施肥的基礎上，增施腐植酸水溶肥料可以在一定程度上增加馬鈴薯株高和莖粗，增加各部位氮磷鉀含量，提高馬鈴薯商品率和產量[15,16]。中微量元素也是作物生長所必需的營養元素，雖然需求量少，但中微量元素的施用不僅會影響產量和品質，提高植物抗性和酶活性，還會對養分吸收產生一定的影響[17]。相關研究表明，在馬鈴薯生育過程中適量施入Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、B、Mo等中微量元素，對提高其產量和品質具有十分重要的意義[18-22]。有機肥料和無機肥料配合施用是中國現代化農業生產中提倡的重要的科學施肥技術。一方面，有機肥合理配施化肥，結合了有機肥的肥效持久性和化學肥料的速效性，可以使養分較為快速地結合，并且持續穩定地為作物生長發育提供養分，以滿足作物需求；另一方面，有機肥不僅可以減少氮素損失和磷素固定，而且為土壤中的微生物提供充足的碳、氮養分，因而使土壤的供肥能力有所提升[23,24]。有機肥還增加了作物根系生物量和根系的分泌物等，改善土壤微生物活性和群落結構[25]，提高土壤肥力，提高作物產量。多種新型肥料分別在馬鈴薯上的應用效果均有所研究，但是缺少專用肥及其與各種新型肥料配施進行對比的研究結果。

因此，本試驗研究專用肥對馬鈴薯產量、養分累積分配及肥料利用率的影響，研究在專用肥減量的基礎上配施幾種新型肥料的應用效果，旨在明確本地區化學肥料的適宜減施量，以及配施新型肥料的施用效果，提高肥料利用率，提高馬鈴薯產量和品質，為馬鈴薯減肥增效提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年在湖北省隨州市萬店鎮先覺廟村（N 31°48′37.8′′；E 113°30′49.3′′；海拔88 m）進行。供試土壤：黃潮土，pH 7.11，有機質11.59 g/kg，堿解氮34.30 mg/kg，速效磷21.79 mg/kg，速效鉀80.95 mg/kg。

1.2 供試材料

供試馬鈴薯品種為‘華薯1號’。供試肥料：51%復合肥（N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17）、40%塊莖專用肥（N∶P2O5∶K2O=14∶8∶18）、腐植酸水溶肥（腐植酸≥30 g/L，N+K2O ≥200 g/L，武漢皓達農業科技有限公司提供）、中微量元素肥（主要成分為Ca 0.5%、Mg 8%、B 3%、Zn 2%，武漢飛喜樂農業科技有限公司提供）、生物有機肥（有機質≥45%，總養分≥6%，宜昌市匯豐生物科技有限公司提供）。

1.3 試驗設計

試驗共設7 個處理。T1：不施肥（CK）；T2：習慣施肥，51%復合肥1 500 kg/hm2；T3：推薦施肥，40%專用肥1 500 kg/hm2；T4：專用肥減施15%，40%專用肥1 275 kg/hm2+ 0.4%腐植酸水溶肥（5 400 mL/hm2，拌肥）；T5：專用肥減施15%，40%專用肥1 275 kg/hm2+ 0.4%腐植酸水溶肥（5 400 mL/hm2，噴施）；T6：專用肥減施15%，40%專用肥1 275 kg/hm2+中微量元素肥（150 kg/hm2）；T7：專用肥減施30%，40%專用肥1 050 kg/hm2+生物有機肥（2 250 kg/hm2）。各處理具體施肥量如表1所示。試驗采取完全隨機區組設計，3次重復，共21個小區。小區面積20 m2，種植密度67 500 穴/hm2，覆膜起壟種植。所有肥料作為基肥于播種前一次性施入，T5腐植酸水溶肥除外，于塊莖形成初期噴施。所有田間種植管理、灌溉及病蟲害防治均按照當地習慣統一管理。2018年1月22日種植，5月24日收獲。

表1 不同處理具體施肥量Table 1 Fertilization rates of different treatments

1.4 測定指標

收獲時測定各小區馬鈴薯塊莖產量，調查大、中、小薯（＜50 g為小薯，50～100 g為中薯，＞100 g為大薯）率、單株塊莖重及最大塊莖重。于5月24日收獲時各小區隨機取3株植株樣（植株開始衰老，未全部死亡），用蒸餾水沖洗干凈，分為根、莖、葉3部分，然后在105 ℃下殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，測各部位干物質重。各小區隨機取大、中、小薯若干，洗凈擦干后稱鮮重，烘干后測定干重，計算其干物質率[26]。

根、莖、葉、塊莖的烘干樣品用H2SO4-H2O2消煮，全自動定氮儀測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量[27]。

1.5 計算公式

養分累積量=∑各部位干物質重×各部位養分含量

肥料利用率（%）=（施肥區養分吸收量-不施肥區養分吸收量/肥料施用量×肥料中養分含量）×100

1.6 數據處理

利用Excel 2010和SPSS 20.0對數據進行統計分析（P ＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同減肥技術對馬鈴薯產量的影響

與T1不施肥相比，施肥顯著提高了馬鈴薯塊莖產量。與T2習慣施肥相比，T3～T7處理均不同程度的提高塊莖產量，其中，T3推薦施肥相比T2習慣施肥增產6 075 kg/hm2，增產率為13.8%，說明合理的氮磷鉀配比對提高馬鈴薯產量具有重要作用。T4～T7專用肥減施的同時配施新型肥料與T3推薦施肥（單施專用肥）相比達到減肥穩產的效果，T7專用肥減施30%的基礎上配施生物有機肥的馬鈴薯產量最高，與T3相比增產1 913 kg/hm2，增產率為3.8%（圖1）。由此可知，在化學肥料減量施用的情況下，生物有機肥的配施能夠顯著提高產量。

2.2 不同減肥技術對馬鈴薯產量構成的影響

與TI 不施肥相比，施肥提高了馬鈴薯大中薯率，增長率為2.8%～6.3%。與T2 習慣施肥相比，T3～T7減肥處理大薯率無顯著差異，但中薯率均高于T2，T3推薦施肥的單株塊莖重顯著高于T2習慣施肥。與T3相比，T4～T7在專用肥減施的條件下配施新型肥料的馬鈴薯大中薯率、單株塊莖重無顯著差異，配施生物有機肥的單株塊莖重最大。不同的施肥處理對最大塊莖重也有一定的影響，與T1不施肥相比，施肥可提高馬鈴薯最大塊莖重，T3和T7處理的最大塊莖重高于T2習慣施肥（表2）。

2.3 不同減肥技術對馬鈴薯氮、磷、鉀累積量的影響

2.3.1 不同減肥技術對馬鈴薯氮累積量的影響

與T1相比，施肥提高了馬鈴薯各部位的氮累積量。相比T2 習慣施肥，T3 的總累積量提高了15.3%，塊莖累積量提高了22.9%，分配比例增加4.2%，說明專用肥的施用不僅能促進植株對氮的吸收，也可提高氮素在塊莖中的積累量和分配比例。T4～T7在專用肥減量配施新型肥料的情況下，總累積量、塊莖中氮累積量及分配比例與T3相比差異不大。7 個處理各部位的氮累積量均表現為：塊莖＞葉＞莖＞根（圖2）。

2.3.2 不同減肥技術對馬鈴薯磷累積量的影響

與T1 不施肥相比，施肥提高了馬鈴薯磷累積量，T3～T7的總累積量、塊莖累積量及分配比例均高于T2習慣施肥。相比T2習慣施肥，T3的總累積量提高了8.0%，塊莖累積量提高了10.1%，分配比例增加1.6%。與T3相比，T4～T7在專用肥減量配施新型肥料的情況下，總累積量、塊莖中磷累積量及分配比例差異不大。成熟期，馬鈴薯的磷累積量主要集中在塊莖，占總累積量的84.62%～88.14%。其次是葉片、莖稈、根，分別占總累積量的6.67%～8.92%、4.14%～5.44%、1.03%～1.60%（圖3）。

表2 不同減肥技術對馬鈴薯產量及產量構成的影響Table 2 Effects of different fertilizer reduction techniques on potato yields and yield components

2.3.3 不同減肥技術對馬鈴薯鉀累積量的影響

不同減肥技術對馬鈴薯鉀累積量的影響如圖4所示。相比T2 習慣施肥，T3 的鉀總累積量提高了11.5%，塊莖累積量提高16.4%，分配比例增加2.8%。T4～T7 在專用肥減量配施新型肥料的情況下，塊莖中鉀累積量的分配比例要高于T3，達到70.01%～71.88%。7 個處理各部分的鉀累積量表現為：塊莖＞莖＞葉＞根（圖4）。

2.4 不同減肥技術對馬鈴薯肥料利用率的影響

與T2習慣施肥相比，T3～T7處理均提高了馬鈴薯的氮、磷利用率，T3處理與T2處理相比，鉀利用率沒有顯著差異，T3專用肥的施用相比習慣施肥氮肥利用率提高13.93%，磷肥利用率提高13.43%，表明合理的氮磷鉀配比能夠促進馬鈴薯對養分的吸收利用。T7在減肥配施生物有機肥的條件下，肥料利用率顯著高于T3，氮肥利用率提高4.83個百分點，磷肥利用率提高7.70 個百分點，鉀肥利用率提高14.17個百分點（表3）。這些數據說明，新型肥料的配施能夠有效提高肥料利用率，且配施生物有機肥的肥料利用率最高。

表3 不同減肥技術對馬鈴薯肥料利用率的影響Table 3 Effects of different fertilizer reduction techniques on potato fertilizer utilization rates

3 討 論

馬鈴薯專用肥的施用能夠使養分供應滿足作物吸收，減少肥料損失，增加塊莖產量，提高大中薯率，提高肥料利用率。李勇等[28]試驗發現合理的氮磷鉀配比可以顯著提高莖粗和增加分枝數，進而增加馬鈴薯的產量，且施N 14.4 kg/667m2、P2O59.6 kg/667m2、K2O 17.6 kg/667m2，可以獲得較高的馬鈴薯產量。李昊駿[10]試驗表明馬鈴薯最佳施肥方案為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，此方案獲得的馬鈴薯塊莖的大薯率、單株薯重及產量最高。陳華[29]試驗表明合理的氮、磷、鉀施肥量有利于提高菜用馬鈴薯塊莖的產量、大中薯率、最大塊莖重、單株結薯數和單株塊莖重。本研究結果與以上結論一致，表明合理的氮磷鉀配比能夠提高馬鈴薯塊莖產量，增加養分累積，提高肥料利用率。

在專用肥的基礎上配施各種新型肥料能夠有效增加馬鈴薯產量，提高肥料利用率。王秀娟等[21]研究了施用中微量元素對馬鈴薯產量和養分吸收的影響，結果表明，增施鎂肥馬鈴薯對氮素的吸收較常規施肥增加8%，磷的吸收增加8.33%，增施硼肥和鋅肥馬鈴薯對氮、磷、鉀的吸收略有增加，馬鈴薯產量提高。王學忠[30]研究表明，無論是基施還是追施硼肥，都能提高植株對氮肥和鉀肥的吸收。由此可見，中微量元素肥料均不同程度地促進了馬鈴薯對氮、磷、鉀養分的吸收，有利于提高肥料的利用效率。李鳴鳳等[31]試驗表明配施有機水溶肥料后馬鈴薯氮、磷、鉀養分積累量分別增加1.29～9.55 kg/hm2、0.03～0.32 kg/hm2、1.70～5.83 kg/hm2。本研究結果表明，專用肥減施15%的同時配施中微量元素肥和腐植酸水溶肥均能達到減肥穩產的效果，塊莖的養分累積量提高，肥料利用率提高。

專用肥配施生物有機肥在減肥的基礎上能夠增加馬鈴薯產量。有機無機肥料配施可以改善根際土壤微生物區系，提高土壤酶活性，達到改良土壤、提高土壤肥力、提高作物產量的目的[24]。高怡安[32]試驗表明以3 000 kg/hm2普通有機肥替代10%的化肥相比單施化肥增產率為12.6%，氮肥利用率提高19.1%，磷肥利用率提高15.6%，鉀肥利用率提高30.7%。岳超等[33]試驗表明在化肥減少20%增施生物有機肥的條件下，相比只施用化肥馬鈴薯的產量增加6 825 kg/hm2，增產率為16%。史書強等[34]認為75%化肥配施生物有機肥相比單施化肥增產率為11.16%。本試驗在專用肥減施30%的同時配施生物有機肥相比單施專用肥增產1 913 kg/hm2，增產率為3.8%，氮肥利用率提高4.83%，磷肥利用率提高7.70%，鉀肥利用率提高14.17%。因此表明，生物有機肥的配施使得養分釋放趨勢能滿足作物生長對養分的需求，對有效提高馬鈴薯塊莖產量、提高肥料利用率具有潛在的促進作用。

綜上所述，相比習慣施肥，專用肥的施用能夠有效提高馬鈴薯產量，增加養分累積量，提高肥料利用率；專用肥配施其他新型肥料可在減肥的基礎上進一步增加馬鈴薯產量，提高肥料利用率，其中配施生物有機肥效果最優。