氮肥施用量對馬鈴薯養分吸收、產量和品質的影響

范向斌，白小東，杜培兵，王宏庭

(1.山西省農業科學院高寒區作物研究所，山西 大同 037008；2.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，太原 030006)

山西省地處黃土高原，日照充足，氣候冷涼，是我國重要的馬鈴薯產區。馬鈴薯作為山西主要的經濟作物[1]，近年來出現產量低而不穩的局面，產量低于全國平均產量。除了品種自身原因和管理粗放等因素外，化肥施用不科學也是影響馬鈴薯和品質產量的重要因素。氮肥施用是否合理，直接影響馬鈴薯的產量、品質。如果氮肥用量不足，馬鈴薯植株營養不足，生長緩慢，產量降低; 如果氮肥施用過多，則地上部莖葉徒長，地下部結薯延遲甚至不結薯，造成馬鈴薯產量降低，品質變差，過量的化肥還會破壞土壤結構，污染環境[2-4]。由于產區農民缺乏合理配方的肥料和科學的施肥指導，憑經驗施肥，馬鈴薯生產中經常發生施肥不合理現象[5]。山西馬鈴薯生產中關于合理使用氮肥的相關研究較少，開展基于本地區生產狀況的馬鈴薯氮肥養分推薦標準與施肥合理范圍研究，非常必要。本試驗通過開展馬鈴薯氮肥施用對養分吸收、產量、品質等方面的研究，提出氮肥的合理施用范圍標準，對指導馬鈴薯生產科學施肥具有重要意義[6]。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2017—2018年在山西省朔州市懷仁毛皂試驗基地進行，試驗田肥力均勻一致。地理位置為 北緯39.82°，東經113.1°，海拔1 085.7 m。試驗區地勢平坦，土壤類型為栗鈣土，質地為壤土。土壤pH值及養分含量如表1。

表1 土壤養分含量

供試作物為馬鈴薯品種大同里外黃和同薯29號一級種。

1.2 試驗方法

研究采用田間肥料定位小區試驗，裂區設計。主區設計為馬鈴薯品種(大同里外黃、同薯29號)，副區為氮肥(純N)不同用量，試驗在施用磷肥P2O590 kg/hm2、鉀肥K2O 90 kg/hm2的基礎上進行，設0、90、135、180、225、270 kg/hm2共6個水平，處理隨機排列，重復3次，小區面積為10 m×3 m=30 m2，種植行距為50 cm，株距為45 cm。氮肥品種選用尿素(N 46%)、磷肥品種選用粒狀過磷酸鈣(P2O512%)、鉀肥選用氯化鉀(K2O 60%)。氮肥底施60%、追施40%，磷、鉀肥全部底施。

分別于苗期和成熟期每小區隨機取樣品3株(穴)，測莖葉重(盡量收集全葉片)、塊莖鮮重；莖葉和塊莖切碎，105 ℃ 殺青 30 min 后，70 ℃烘至恒重，測定莖葉和塊莖干重，并測定氮磷鉀養分含量。收獲時測產，按實收計產。

植物樣品粉碎后，采用H2SO4-H2O2消煮，全N含量采用凱氏法測定，全P含量采用釩鉬黃比色法，全K含量采用火焰光度計法測定。

2 結果與分析

2.1 不同施肥量對植株養分的影響

2年的試驗結果(表2)表明，同薯29號植株N的含量隨著施肥量的增加而增加。高氮處理植株N含量明顯高于低氮處理，N 225、N 270處理與N 0處理相比，差異達到顯著水平(N 225處理和N 270處理之間2017年差異顯著，2018年沒有達到顯著)。植株P含量2年結果都是先增后減，以N 135處理水平最高，N 180處理次之，2017年N 135、N 180處理和N 0差異顯著，N 135和N 180處理之間差異不顯著，2018年處理間差異都不顯著，2年增長趨勢一致；植株K含量2017年在1.827%～1.913%之間，2018年在1.228%～1.414%之間，隨施氮量的增加而增加，2017年處理間差異都不顯著，2018年施氮處理(N 90、N 135、N 180、N 225和N 270)顯著高于不施氮處理(N 0處理)。對同薯29號植株N含量進行回歸分析，得出施氮量與植株N含量的回歸方程為：y=0.036 5x+1.263，決定系數R2=0.977 5;施氮量與植株含P量的回歸方程為：y=-0.002 9x2+0.022 7x+0.219 8，由方程得出，施氮量176 kg/hm2, P含量理論值最高，為0.264%，R2=0.863 9；施氮量與植株K含量的回歸方程為y=0.025x+1.520 1，R2=0.942 2(圖1)。

表2 同薯29號植株N、P、K含量 (單位：%)

大同里外黃和同薯29號植株N、P、K含量變化趨勢相同(表3)。植株含N量隨著施N肥量的增加而增加，2017年N 180以上處理和N 135以下處理差異達到顯著水平，2018年N 135以上處理和N 90以下處理差異達到顯著水平；植株P含量以N 135處理含量最高、N 180處理次之，2017年P含量各處理差異不顯著，2018年N 135處理和其他處理差異都達到顯著水平；K含量都是隨施N量的增加而增加，2017年在2.129%～2.363%之間，N 270處理和其他處理差異顯著，2018年在1.204%～1.690%之間，N 180以上處理和N 90以下處理差異顯著。對大同里外黃植株N含量進行回歸分析，得出植株N含量與施氮量的回歸方程為：y=0.081 5x+1.163 4，決定系數R2=0.941 8;植株含P量與施氮量的回歸方程為：y=-0.006x2+0.044 3x+0.212 9，由方程得出，施氮量166 kg/hm2, 含P量理論值最高，為0.295%，R2=0.700 7；植株K含量與施氮量的回歸方程為:y=0.067 2x+1.648 7，R2=0.935 9(圖2)。

表3 大同里外黃植株N、P、K含量 (單位：%)

2.2 不同施肥量對產量的影響

2年的試驗結果表明，同薯29號和大同里外黃產量都先隨著施N量的增加而增加，之后又隨施N量增加產量降低(表4)。2017年同薯29號N 180產量最高，N 180與N 225、N 270差異達到顯著水平，N 0、N 90、N 135和N 180差異不顯著；大同里外黃產量也以N 180處理最高，各處理間差異不顯著。2018年同薯29號產量變化趨勢與2017相同，N 180處理最高，但差異不顯著。大同里外黃同樣以N 180處理最高，和N 0、N 90、N 225、N 270處理差異都達到顯著水平。對馬鈴薯產量進行回歸分析，得出同薯29號產量與施氮量的回歸方程為：y=-465.53x2+3 172.5x+16 609，由方程得出，施氮量198 kg/hm2,同薯29號產量理論值最高，為22 014 kg/hm2，決定系數R2=0.754 9;大同里外黃產量產量與施氮量的回歸方程為：y=-458.68x2+3 472.8x+15 170，施氮量為215 kg/hm2,同薯29號產量理論值最高，為21 743 kg/hm2，R2=0.812 2(圖3)。

表4 產量表現 (單位：kg)

2.3 不同施肥量對干物質的影響

馬鈴薯的品質主要以干物質為主，從2年干物質含量結果看(表5)，同薯29號和大同里外黃干物質含量都是隨著施N量的增加而增加，N 180處理干物質含量最高，之后又隨施N量增加逐漸降低。2017年同薯29號和大同里外黃干物質含量變化趨勢一致，都是N 180處理和N 0、N 90、N 135、N 270差異顯著，與N 225差異不顯著；2018年同薯29號N 180處理和N 0、N 90、N 135差異顯著，與N 225、N 270差異不顯著，大同里外黃N 180處理和N 0、N 90、N 135、N 270處理差異顯著，與N 225差異不顯著。對馬鈴薯干物質含量進行回歸分析，得出施氮量與同薯29號干物質含量的回歸方程為y=-0.362 0x2+2.944 5x+17.12，由方程得出，施氮量為183 kg/hm2時,同薯29號干物質含量理論值最高，為23.11%，R2=0.821 3;施氮量與大同里外黃干物質含量的回歸方程為y=-0.284 6x2+2.617 8x+14.944，由方程得出，施氮量為207 kg/hm2時,大同里外黃干物質含量理論值最高，為20.96%，R2=0.806 4(圖4)。

表5 干物質含量 (單位：%)

2.4 經濟效益分析

同薯29號經濟效益分析：N 90、N 135、N 180、N 225和N 270處理分別比不施氮(N 0處理)增施尿素196 kg、293 kg、391 kg、489 kg和587 kg，尿素2.6元/kg，投入分別比對照高508元/hm2、763元/hm2、1 017元/hm2、1 271元/hm2和1 526元/hm2，產量分別比N 0處理增產791 kg/hm2、2 576 kg/hm2、3 204 kg/hm2、221 kg/hm2、-387 kg/hm2，鮮薯按1.5元/kg計算，分別比N 0處理實際增收679元、3 101元、3 789元、-940元和-2 107元，可以看出，隨施氮量增加效益增加，N 180經濟效益最高，N 225處理效益開始大幅下降。大同里外黃經濟效益分析：投入和同薯29號相同，產量分別比N 0處理增產1 361 kg/hm2、3 262 kg/hm2、4 180 kg/hm2、1 724 kg/hm2、1 433kg/hm2，鮮薯按1.5元/kg計算，分別比N 0處理實際增收1 534元、4 130元、5 253元、1 315元和624元，同樣先增后減，以N 180處理效益最高(表6)。

表6 經濟效益分析

3 結 論

氮是影響馬鈴薯塊莖形成的重要可控條件之一[7]，塊莖形成與氮素的施用量、施用時期及肥料形態等密切相關[8]。綜合2年的試驗結果，氮能促進馬鈴薯養分的吸收，提高馬鈴薯產量和品質。植株養分(氮磷鉀)含量隨施氮量的增加而增長，施氮量達到180 kg/hm2時，植株對磷的吸收下降；產量和干物質含量也隨施氮量的增加而增加，本試驗在施氮量180 kg/hm2時產量和干物質含量都最高，施氮量達到225 kg/hm2時，產量和干物質含量開始下降。經濟效益也是N 180處理效益最高。因此，在本地區，合理的施氮量應該在180～225 kg/hm2之間為宜，實踐中可以作為山西北部地區馬鈴薯高產高效的推薦施肥方法。

馬鈴薯是山西的第四大糧食作物和重要的經濟作物[9]，實際生產中，由于缺乏合理配方的肥料和科學的施肥指導，肥料用量粗放且養分投入不平衡，引起馬鈴薯生產成本増加、品質下降、肥料養分利用率低、環境污染等問題[10]。因此，明確馬鈴薯養分吸收規律，對于發揮馬鈴薯的增產增效優勢，具有積極的指導意義[11-12]。

本試驗只考慮了氮肥的施用，由于磷肥、鉀肥及其他中微量元素對馬鈴薯產量品質都會產生影響[13]，氮肥的吸收還與土壤含水量、酸堿度等有關，所以氮肥用量對馬鈴薯產量和品質的影響還需要進一步綜合驗證研究。