有機肥氮替代部分化肥氮對馬鈴薯產量和水分利用效率的影響

何萬春，令 鵬，李鵬程，譚偉軍，楊榮洲，王景才，黃 凱

（定西市農業科學研究院，甘肅定西 743000）

馬鈴薯是糧菜兼用型作物，為保障中國糧食安全發揮了巨大作用[1-3]，特別是馬鈴薯作為定西地區主要的經濟作物，種植面積穩定在6.67萬hm2，為提高馬鈴薯塊莖產量，化肥的大量投入使用成為提高產量的關鍵因素，但化肥的過量投入使用，造成了土壤板結，水體污染等一系列嚴重問題[2-4]，為實現生態環境友好發展，構建綠色健康可持續的馬鈴薯發展體系，合理施用化肥成為當務之急[5-7]。研究表明，有機無機肥配施提高了作物產量和氮肥利用率[8-10]。研究表明，有機無機肥料配施能有效提高水稻產量[11-14]。但是，定西地區馬鈴薯生產的有機無機肥最佳比例鮮見報道，因此，特布置試驗來探討適合定西地區的有機無機肥配施比例。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗設在定西市農業科學院良種繁育基地，供試土壤理化性狀見表1。

表1 供試土壤理化性狀

1.2 供試品種

試驗品種為‘隴薯10號’原種，由甘肅省定西百泉馬鈴薯有限責任公司提供。

1.3 試驗設計

試驗共設6個處理：

T1：不施肥料（CK）；

T2：單施化肥氮，施氮量為純氮180 kg/hm2；

T3：10%有機肥氮替代10%化肥氮；

T4：20%有機肥氮替代20%化肥氮；

T5：30%有機肥氮替代30%化肥氮；

T6：40%有機肥氮替代40%化肥氮。

氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供試有機肥為生物有機肥（N + K2O + P2O5≥5%，有機質≥45%，有效活菌數≥0.2億/g，經檢測，N含量為2.05%，P2O5含量為1.45%，K2O含量為1.48%），由甘肅大行農業科技開發有限公司生產，化肥分別用尿素（N ≥ 46%）、過磷酸鈣（P2O5≥ 12%）和氯化鉀（K2O ≥ 24%）。各施肥處理分別扣除有機肥N、P2O5和K2O含量后用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀補充。有機肥和氮、磷、鉀肥作基肥一次性施入。各處理重復3次，隨機區組排列。小區面積5.5m×10m=55m2。在馬鈴薯生育期間，按照降雨情況進行灌溉，灌溉方式為滴管，年總灌溉量為115.3mm。試驗于2019年4月28日播種，9月27日收獲，田間管理同大田一致。

1.4 樣品采集與分析

在馬鈴薯生育期間，分別于盛花期（7月15日）、塊莖膨大期（8月20日）和成熟期（9月20日）取樣3次，每次5株，分不同器官稱鮮重，烘干后稱干重。

1.5 調查測定項目

在馬鈴薯苗期測定各處理出苗率、各生育期馬鈴薯生長指標、收獲時調查馬鈴薯塊莖產量及產量性狀和馬鈴薯商品薯率（≥100g為商品薯）。

用烘干法測定播前、關鍵生育期、收獲后土壤0-100 cm土壤含水量，計算水分利用效率（WUE）。

水分利用效率（WUE，kg/hm2.mm）=Y/ETa，Y為馬鈴薯產量（kg/hm2），Eta為全生育期實際蒸散量。

補灌量（mm）：作物生育期補充灌溉的水量。實際蒸散量（ETa，mm）= 播前土壤貯水量+降雨量+補灌量－收后土壤貯水量。

貯水量（mm）= 重量含水量×土壤容重×土壤層厚度（mm）。

水分利用效率（WUE，kg/hm2.mm）= Y/ETa，Y為馬鈴薯產量（kg/hm2），Eta為全生育期實際蒸散量。

1.6 數據處理

用Excel 2010進行數據統計，用SPSS 19對數據進行方差分析和最小顯著性檢驗（LSR法）。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響

表2是不同處理對馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響，馬鈴薯地上部和根鮮重隨著生育進程的推進呈先增后減的趨勢，在塊莖膨大期達到最大值。其中施用有機肥的地上部和根鮮重都要高于對照，同時，也明顯高于純施化肥的處理，隨著有機肥用量的增加，馬鈴薯地上部和根鮮重呈先增后減的趨勢變化，都以30%有機肥氮替代化肥氮最高，在成熟期10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理地上部鮮重與對照相比分別高17.82%、22.71%、31.80%和17.28%，與純施化肥相比分別高6.10%、10.51%、18.70%和5.62%，主要可能是由于有機無機肥配施能夠改善土壤氮素供應過程，從而更有利于馬鈴薯的生長發育。

表2 不同處理對馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響

2.2 不同處理對馬鈴薯生育期塊莖動態變化影響

馬鈴薯塊莖數和塊莖重都隨著生育進程的推進逐漸增加，在成熟期達到最大值（表3）。施用有機肥的單株塊莖重和平均單薯重量都要高于單施化肥的處理，隨著有機肥用量的增加，馬鈴薯塊莖數、單株塊莖重和平均單薯重量隨之增加，以30%有機肥氮替代化肥氮最高，隨后下降。在成熟期，與對照相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理單株塊莖重分別增加9.92%、14.41%、17.51%和10.00%，與純施化肥相比，分別高4.60%、8.88%、11.83%和4.69%。

2.3 不同處理對馬鈴薯塊莖產量和商品薯率的影響

由表4可以看出，施用有機肥增加了馬鈴薯的塊莖產量和商品薯率，與馬鈴薯地上部和根鮮重的變化趨勢一樣，隨著有機肥用量的增加馬鈴薯產量和商品薯率隨之增加，當30%有機肥氮替代化肥氮時馬鈴薯塊莖產量和商品薯率達到最大值，隨后減小，與對照相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理塊莖產量分別增加44.17%、50.28%、59.99%和45.94%，與純施化肥相比則分別高11.32%、16.04%、23.53%和12.69%，施用有機肥也明顯提高了馬鈴薯塊莖商品薯率。

表3 不同處理對馬鈴薯生育期塊莖數和塊莖重變化的影響

表4 不同處理對馬鈴薯產量的影響

2.4 不同處理對水分利用效率的影響

由表5可以看出，與對照相比，施用有機肥增加了馬鈴薯的水分利用效率，隨著有機肥用量的增加，馬鈴薯水分利用效率逐漸提高，以30%有機肥氮替代化肥氮水分利用效率最高，為86.81 kg/hm2·mm，而后隨著有機肥用量的增加水分利用效率減小，與對照相比，10%、20%、30%和40%有機肥氮替代化肥氮處理水分利用效率分別高50.62%、54.95%、62.22%和50.07%，與純施化肥相比則分別高12.80%、16.04%、21.49%和12.39%。這可能是因為有機無機肥配施提高土壤供氮能力，使土壤養分平衡施放，為作物生長提供了良好的氮素營養條件。

表5 不同處理對水分利用效率的影響

3 討論

有機無機配施能有效提高作物產量和品質[15-17]。本研究表明有機肥氮替代化肥氮能夠提高馬鈴薯地上地下生物量、塊莖產量以及塊莖商品薯率，而且都以30%有機肥氮替代化肥氮最高，塊莖產量比對照高59.99%，比純施化肥高23.53%，主要是由于有機無機肥配施提高土壤供氮能力，使土壤養分平衡施放，為作物生長提供了良好的氮素營養條件，從而獲得較單施化肥氮更高的塊莖產量，但施用更多有機肥馬鈴薯塊莖產量反而降低。

水分利用效率反映了作物利用水分生產干物質的能力，本試驗結果表明，施用有機肥提高了馬鈴薯水分利用效率，其中以30%有機肥氮代替化肥氮水分利用效率最高，可能主要是由于有機肥改善了土壤性狀，平衡了養分的釋放過程，從而更有利于植株的生長發育，提高了水分利用效率，這與前人的研究有許多相似之處，但還需進一步研究。因此，在施純氮180 kg/hm2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3的條件下，以30%有機肥氮替代化肥氮是適合干旱半干旱地區馬鈴薯生長的最佳施肥方式。在當前國家大力實施“生態優先、綠色發展”以及化肥農藥“雙減”的大背景下，有機無機配施是當前農業可持續發展的主要途徑，因而本研究對于目前定西地區馬鈴薯產業可持續發展具有重要意義。

4 結論

在干旱半干旱定西市，施氮量為純氮180kg.hm-2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有機肥氮替代化肥氮的比例為30%，可以有效增加馬鈴薯塊莖產量和商品薯率以及水分利用效率，因此30%有機肥氮替代化肥氮是最佳施肥方式。