不同施肥配比對秦嶺北麓馬鈴薯產量、養分及肥料利用率的影響

王永朝， 宋民斗， 孟 延， 馬歡歡

(1.渭南市農業科學研究所，陜西渭南 714000； 2.陜西省大荔縣果業發展中心，陜西大荔 715100；3.陜西省渭南市農產品質量安全檢驗檢測中心，陜西渭南 714000)

馬鈴薯是世界第四大糧食作物、陜西省第三大糧食作物，僅次于小麥和玉米，主要分布在陜北黃土高原的榆林市、延安市及陜南秦巴山區的漢中市、安康市、商洛市，關中地區渭南、寶雞也有部分種植。截至2019年全省種植面積穩定在 38萬hm左右，其中陜北地區的種植面積達23.4萬hm，陜南 13.5萬hm，關中地區1.2萬hm。

自國家實施馬鈴薯主糧化戰略以來，陜西省馬鈴薯品種結構不斷優化，傳統種植品種克新1號、費烏瑞它、夏波蒂的種植面積有所下降，冀張薯12、秦芋32等新品種逐漸增加。早大白雖然作為20世紀末遼寧本溪馬鈴薯研究所選育的國審品種，但由于其產量較高，極早熟，對病毒病耐性較強，在陜西省的種植面積依然比較穩定。以渭南市華州區為例，整區位于秦嶺北麓，氣候適宜，水分充足，使得早大白馬鈴薯在當地廣泛種植，并以“地膜洋芋”的稱號被評為省級“一村一品”示范區。

我國在使用有機肥方面有著悠久的歷史，但傳統的農家肥速效養分含量低，腐熟過程長，加之容易攜帶病原菌和蟲卵，改革開放后逐漸被工業化肥所取代。隨著化肥的大量使用，在如今增產效益越來越不明顯的情況下，更多的是造成土壤板結、肥力下降、氮磷盈余風險以及農產品質量安全等多方問題。因此本研究以商品有機肥和不同氮磷鉀化肥配施為對象，探索有機無機配施對當地馬鈴薯生長及養分利用的影響，為當地馬鈴薯的合理施肥提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年2—6月在陜西省渭南市華州區赤水鎮遇仙村(110°02′45″E、34°12′24″N)進行。該地區屬渭河流域，四季分明，日照充足，年平均氣溫17.2 ℃，無霜期210～230 d，年降水量593.1 mm，土壤類型為新積土。試驗開始前，測定了耕層0～20 cm土壤的基本指標：有機質含量18.33 g/kg，全氮含量1.57 g/kg，速效磷含量25.02 mg/kg，速效鉀含量117.27 mg/kg，pH值7.89。

根據中國馬鈴薯田塊養分分級指標，試驗地的土壤有機質比較缺乏，全氮、速效磷、速效鉀含量中等。由于馬鈴薯適宜生長的土壤pH值通常為5.5～6.5，試驗地土壤偏堿性，因此試驗使用磷酸二銨、硫酸鉀等生理酸性肥料進行改良。

1.2 試驗方法

1.2.1 供試品種 選用早大白馬鈴薯作為供試作物，該品種由遼寧省本溪市農業科學研究所選育而成，屬早熟品種，品質較好，用于鮮薯食用，在我國廣泛種植。

1.2.2 試驗設計 按照每生產1 000 kg薯塊，植株需吸收氮3.5～5.0 kg，PO2.0 kg，KCl 10.6～12.0 kg，以當地馬鈴薯平均產量45 000～52 500 kg/hm為參考，結合土壤基礎養分測定情況，設置以下7個不同處理：(1)單施有機肥；(2)有機肥+當地農戶常規化肥用量；(3)有機肥+配方施肥1；(4)有機肥+配方施肥2；(5)有機肥+配方施肥3；(6)有機肥+配方施肥4；(7)對照(不施肥)。有機肥選用湖北綠旺生物科技有限公司生產的商品有機肥(有機質含量>45%，N+PO+KO≥5%)，氮、磷選用二元復合肥磷酸二銨(N、PO含量分別為18%、46%)，用尿素(N≥46%)補充剩余的氮素，鉀肥用硫酸鉀(KO≥51%)，每種處理具體用量見表1。

表1 馬鈴薯不同施肥配比養分用量

采用隨機區組排列，每個處理3個重復，由北向南共3個區組，每個小區面積12 m×1.9 m=22.8 m。每小區2壟，每壟壟上種植2行，采用寬窄行種植，寬行距60 cm，窄行距35 cm。播種時株距26 cm，每行種薯量46個，每小區184個。2017年2月16日施肥，所有肥料作為底肥一次性施入，2月19日播種，6月16日收獲。

1.3 測定項目

1.3.1 產量構成因素的計算 馬鈴薯成熟后按照每小區全收折算產量，同時每小區選擇具有代表性的植株8株，分別計算以下指標：

單株結薯數=樣株結薯總數/樣株個數；

單株薯質量=樣株總薯質量/樣株個數；

大中小薯統計：按照小薯<75 g、75 g≤中薯≤150 g、大薯>150 g統計。

1.3.2 養分含量的測定 樣品帶回室內后，按照根、莖稈、塊莖、葉進行分離，測定全氮、全磷、全鉀含量。植株樣品放入烘箱于105 ℃ 條件下殺青 30 min，再經70 ℃ 烘干至恒質量，粉碎過篩后采用HSO-HO消煮法進行前處理，半微量凱氏法-全自動定氮儀測定全氮含量，鉬銻抗顯色-紫外分光光度計測定全磷含量，火焰光度計測定全鉀含量。

1.3.3 肥料利用率的計算 肥料農學效率表示單位施肥量與不施肥相比對農作物產量增加的反映，也是評價化肥增產效益較為適宜的指標，計算公式：肥料農學效率(kg/kg)=(施肥區作物產量-對照區作物產量)/施肥量。

肥料偏生產力則反映單位投入的肥料量對作物產量的貢獻值，計算公式：肥料偏生產力(kg/kg)=施肥區作物產量/施肥量。

1.4 數據分析

采用Excel 2010 和 SAS 8.0分別進行統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯產量因素結果

2.1.1 不同施肥處理對馬鈴薯產量的影響 成熟期將每小區馬鈴薯收獲后計算產量，結果顯示產量最高的為MF處理(圖1)，達到58 464.85 kg/hm；產量最低的為CK處理，為44 524.22 kg/hm，二者相差13 940.63 kg/hm，差異達到顯著水平(<0.05)。所有施肥處理產量均高于對照，相比對照增幅分別為1.7%、21.6%、31.3%、5.0%、10.8%、5.4%，平均增幅12.6%。與單施有機肥(M)相比，所有有機肥+化肥處理的產量均高于單施有機肥(M)，平均增幅12.9%，MF處理與M處理差異也達到顯著水平。

2.1.2 不同施肥處理對馬鈴薯產量構成因素的影響 由表2可以看出，通過對采樣植株的調查，結薯總數及大、中、小薯數不同處理間均沒有表現出顯著差異，但CK處理的結薯總數低于其他處理。MF處理的結薯總數僅次于MC處理，并且大、中薯數的值最高。從大、中薯率來看，MF處理最高，其次是CK處理，比MF處理低4.15百分點，這與CK結薯總數和小薯數較低有關。從單株薯數和單株薯質量2個構成因素來看，仍表現為CK處理最低，單株薯質量最高的MF處理比CK高0.203 kg，所有施肥處理比CK平均高0.082 kg。與單施有機肥(M)相比，有機肥+化肥處理的單株薯質量均高于M，平均高0.085 kg，并且MF處理與M、CK處理均達到顯著差異，這與馬鈴薯產量的結果相一致。

表2 不同施肥處理對馬鈴薯樣株產量構成因素的影響

2.2 馬鈴薯養分含量結果

由圖2可知，全氮除葉片外，其余器官不同處理的含氮量均沒有顯著差異，莖稈、塊莖、根的含氮量總體接近，范圍在3.66～5.88 g/kg。葉片的含氮量整體高于其他器官，不同施肥處理的葉片含氮量范圍在8.13～11.73 g/kg，平均9.61 g/kg，是對照(4.40 g/kg)的2.18倍。除MF處理外，其余處理葉片的含氮量均顯著高于CK。從全磷結果來看，除莖稈外其余器官不同處理間均沒有顯著差異，葉片、莖稈、塊莖、根的平均含磷量分別為0.86、0.70、0.60、0.79 g/kg。葉片和根的含磷量表現為M(單施有機肥)處理最高，但不同器官的含磷量沒有表現出明顯規律。全鉀的結果表現為莖稈含量最高，平均為49.08 g/kg，葉片略低于莖稈。塊莖和根的全鉀量明顯低于葉片和莖稈，平均值分別為15.01、6.67 g/kg，葉片和根的全鉀量均為CK最低。

2.3 馬鈴薯肥料利用率結果

單施有機肥處理(M)由于N+PO+KO總量僅有5%，故不計算肥料農學效率。由表3可知，其他不同施肥處理肥料農學效率各有差異，總體表現為MC處理(有機肥+當地常規化肥用量)的農學效率較高，其次為MF處理，2種處理明顯高于其他配方施肥。氮肥的農學效率MF處理最高，磷和鉀MC處理最高。肥料偏生產力表現為氮肥中MF處理最高，其次為MC、MF、MF、MF；磷、鉀肥的偏生產力仍表現為MC處理最高。無論是肥料農學效率還是偏生產力，MF的結果都相對偏低。

表3 不同施肥處理馬鈴薯的肥料農學效率和偏生產力

3 討論與結論

本研究表明，與不施肥相比，所有施肥處理的馬鈴薯產量均高于不施肥，最大增幅31.3%，平均增幅12.6%，說明施肥對馬鈴薯的產量起到了促進作用；與單施有機肥相比，所有有機肥+化肥處理的產量也均高于單施有機肥，平均增幅12.9%，說明僅僅依靠有機肥提供的養分還是難以滿足馬鈴薯的生長需要，應更加注重有機無機配施的方式。馬鈴薯的產量構成因素中，單株薯質量的差異性結果與產量相一致，結薯總數雖然沒有顯著差異性，但也表現為對照最低。

從馬鈴薯不同器官的氮磷鉀總量來看，不同施肥處理葉片全氮含量顯著高于對照。有研究表明，與磷鉀或其他中微量元素相比，氮的供應對作物生長的限制更強，葉片中50%以上的氮素會分配到葉綠體中參與光合作用，用以光合作用的氮素越多，后期作物積累的有機物也越多，產量因此也更高，這也是本試驗不同處理馬鈴薯產量變化與葉片含氮量結果相似的原因。作為喜鉀作物，不同學者關于馬鈴薯各器官含鉀量的研究有一定差異，梁玲玲等對比不同施肥量對馬鈴薯的影響后發現，馬鈴薯不同器官含鉀量從高到低依次為塊莖>葉片>莖稈>根；張鐘等研究發現，馬鈴薯塊莖的吸鉀量是根莖葉總和的2.15倍；任珂等對比了有機肥和無機肥對馬鈴薯養分吸收的影響后發現，葉片和莖稈的全鉀量整體高于塊莖，含量在25～38 g/kg，塊莖含量在15～22 g/kg，這與本試驗的結果相近；王小英等在西北農林科技大學測試中心測定的10組不同施肥量的馬鈴薯塊莖含鉀量范圍在11.1～20.5 g/kg，莖稈和葉在25.6～36.2 g/kg(未發表)。不同的結果可能與試驗地本身的土壤養分含量以及馬鈴薯的品種特性有關。

20世紀七八十年代，由于我國化肥資源緊缺，加上土壤肥力普遍低下，所以化肥的增產效應比較顯著，用肥料養分利用率能直觀地反映作物對養分的吸收狀況。而當前無論是化肥產量還是土壤肥力都發生了很大的變化，很多學者已經不單用肥料養分利用率來說明問題。一方面，養分利用率并不能證明施肥后作物所吸收的養分完全來源于肥料，除非采用同位素法才能精確判斷，因此養分利用率在理論上可能存在數值偏高的問題；另一方面，養分利用率低也可能是土壤基礎養分含量高所致的，所以不能僅憑利用率的高低來衡量試驗的好壞。國際上目前常用的是肥料偏生產力，不需要測定對照區產量和養分吸收量，計算簡單。張福鎖等研究認為，肥料偏生產力是當下比較適合評價我國肥料效應的指標。本試驗結果中，MF處理的氮磷鉀肥料偏生產力整體較低，但養分投入量在各處理中最高，這也符合肥料報酬遞減律的規律。綜合各項結果來看，MF處理，即600 kg/hm有機肥 +300 kg/hmN+300 kg/hmPO+450 kg/hmKO的施肥配比較為理想，可以在當地推廣。