全程液體配方肥追肥對膜下滴灌馬鈴薯的減肥增效作用

邢 杰，陳煜林，丘智晃，賴忠明，李慧成，姬靜華，鄧蘭生*

（1.內蒙古烏蘭察布市農業技術推廣站，內蒙古 烏蘭察布 012000；2.華南農業大學資源環境學院，廣東 廣州 510642；3.內蒙古鄉喜液體肥料有限公司，內蒙古 烏蘭察布 012000；4.東莞一翔液體肥料有限公司，廣東 東莞 523135）

馬鈴薯富含碳水化合物，營養成分全面，具有較高的營養價值，是為人類提供能量和營養的良好食物來源[1]。馬鈴薯具有較強的抗旱抗災能力且產量相對穩定，同時也是中國第四大糧食作物[2,3]。內蒙古自治區中部是中國馬鈴薯集中種植的熱點區域之一[4]。烏蘭察布市被譽為“中國馬鈴薯之都”，馬鈴薯播種面積和產量均位居全國前列[5]。據調查，烏蘭察布市當地馬鈴薯種植戶均過分依賴基肥，輕視追肥的重要性，常把60%~70%的肥料作基肥施用，而當地絕大部分土壤均為砂質土，保水保肥能力弱，大量的基肥施入土壤中會導致肥效前勁大而后勁不足[6,7]。實際生產中，馬鈴薯在塊莖形成階段需要大量的養分，若追肥不到位就會令其產量下降[8]。本試驗針對基肥濫用與液體肥運輸不便的問題，探究在田間液體配肥站模式[9]下，不同的施肥方式（底肥+ 追肥結合，不施底肥全程追肥）對馬鈴薯生長與產量的影響，從而在馬鈴薯生產中確定減肥增效、增產增益的方案。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗于 2020 年 4 月 30 日至 9 月 5 日在內蒙古自治區烏蘭察布市察哈爾右翼后旗烏蘭哈達牛明村（N 41°38′1.88′′，E 113°7′22.16′′）進行。該區平均海拔1 900 m，屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，日照充分，年平均日照時數2 986.2 h，年平均無霜期70~102 d，春季干旱多風，夏季雨量集中，年平均降雨量292 mm。試驗田的土壤質地為砂壤土，堿解氮113 mg/kg、有效磷14.5 mg/kg、速效鉀84.7 mg/kg、pH 8.09、EC 值0.260 dS/m（土水比為1∶5）、有機質1.51%。

1.2 試驗材料

供試品種：試驗品種為‘黃心226’，種薯級別為原種。該品種為中晚熟品種，生育期100 d左右，株型直立，薯形橢圓，黃皮黃肉，芽眼中等，抗病性好。

供試肥料：撒可富高磷高鉀復合肥（N∶P2O5∶K2O = 12∶18∶15）、液體尿素（N∶P2O5∶K2O = 32∶0∶0）、農用硝酸鉀（N∶P2O5∶K2O = 13∶0∶46）、硫酸鉀（N∶P2O5∶K2O = 0∶0∶50）、由內蒙古鄉喜液體肥料有限公司配制提供的馬鈴薯專用液體配方肥，包含苗期配方肥（N∶P2O5∶K2O = 5∶5∶5）、中期配方肥（N∶P2O5∶K2O = 6∶3∶6）、后期配方肥（N∶P2O5∶K2O = 4∶3∶7）。

1.3 試驗設計

試驗在水肥一體化的基礎上探究不同的施肥方式和用量對馬鈴薯生長發育、產量及其組成和經濟效益的影響。設置3 個處理，處理1（T1）為不施任何底肥，全程通過滴灌追肥為馬鈴薯提供養分，追肥總養分為398.3 kg/hm2，分12 次追施；處理2（T2）為不施任何底肥，全部通過滴灌追肥為馬鈴薯提供養分，追肥總養分為531.0 kg/hm2，分12 次追施；對照組（CK）為當地農戶總養分投入1 200.5 kg/hm2，馬鈴薯在傳統底肥和中耕肥投入情況下，追肥采用液體配方肥加液體尿素和硝酸鉀，共8 次液體肥追肥，4 次清水滴施，根據目前當地的主要追肥習慣方案設置。每個處理分別設3 個重復，共9 個種植小區，每個小區面積666 m2。試驗地于2020 年4 月30 日播種，小區采用一壟雙行種植，壟距1.8 m，壟寬1.2 m，同行株距0.16 m，每個小區10 壟，壟長37 m，播種密度為 67 500 株/hm2，5 月 30 日出苗，6 月 1 日第 1次中耕，6 月 26 日第 2 次中耕，9 月 5 日收獲。 底肥和中耕肥通過機械施入，除中耕肥外的其他追肥隨滴灌水施入，每個處理單獨安裝施肥機（由內蒙古鄉喜液體肥料有限公司提供），每個處理同步進行施肥或灌水，每次滴灌各處理的灌水量均保持一致。其他農藝措施，如病蟲害管理和雜草控制，按照內蒙古自治區烏蘭察布市農業技術推廣站建議的指導方針和標準，在所有處理中都是相同的。各處理的施肥方案如表1 所示。

表1 不同處理施肥方案Table 1 Fertilization schemes of different treatments

1.4 測定指標與測定方法

耕種前（施底肥前）在試驗地通過“之”字形布點法[10]采集25 個樣點混合成一個土壤樣品，自然風干后分別過10 目和100 目篩，用于測定試驗地土壤的本底值。在出苗后23，38，53 和68 d 在每個小區取3 點，每個點隨機挑選長勢均勻的馬鈴薯植株1 株。在田間通過卷尺測量馬鈴薯植株地上部分的高度記為株高，通過數顯游標卡尺測量馬鈴薯主莖基部最粗處莖的縱橫二向的直徑的平均值記為莖粗，通過卷尺測量植株冠層水平方向和垂直方向的距離并取其平均值記為冠幅，通過計數法統計馬鈴薯植株的莖節數、匍匐莖數和單株結薯數[11]。用SPAD-502 便攜式葉綠素儀測定第4 片葉子3 個位點的SPAD 值，取平均值。而后將馬鈴薯植株挖出，用清水清洗干凈并吸干表面水分后，分部位測定馬鈴薯植株的鮮重，將各部位樣品放入牛皮紙袋，置于105℃烘箱殺青30 min 后，調至75℃烘至恒重，測量植株各部位生物量。測產時，在各小區隨機選取1 個點，挖取長3 m，寬1.8 m 地塊中的所有馬鈴薯，對每一個馬鈴薯塊莖進行單獨稱重，記錄馬鈴薯單薯重并進行馬鈴薯塊莖重量分級（≤50 g 為小薯、50 g ＜中薯＜ 150 g、≥150 g 為大薯），并計算各小區馬鈴薯的總產量和大薯率。

1.5 數據分析

采用Excel 2016 軟件進行數據整理，試驗數據用IBM SPSS Statistics 26.0 軟件進行方差分析和Duncan's 多重比較，并用字母法標記，使用Origin 2019 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對馬鈴薯農藝性狀的影響

不同施肥處理對馬鈴薯的農藝性狀存在一定的影響（圖1）。在出苗后23 d，T2 處理株高達到42.83 cm，明顯高于CK 處理和T1 處理；出苗后38 和53 d，T1 處理的株高明顯矮于另兩組；出苗后68 d，3 個處理的株高差異消失。在前3 次采樣中，除了出苗后第53 d 的莖粗指標，T1 處理的莖粗、莖節數和冠幅均較CK 處理和T2 處理??；出苗后68 d，3 個處理的莖粗和冠幅均無明顯差異。綜合來看，株高和莖節數均表現為先升后穩定的趨勢，而莖粗和冠幅均表現出先升后降的趨勢，可能是因為植株在塊莖膨大期，地上部將大部分養分往塊莖運移，從而造成莖粗和冠幅的衰敗。T2處理和CK處理的長勢在前期均相對優于T1處理，但隨著時間的推移，該趨勢逐漸消失。

圖1 不同施肥處理對馬鈴薯農藝性狀的影響Figure 1 Effects of different fertilization treatments on agronomic characteristics of potato

2.2 不同施肥處理對馬鈴薯相對葉綠素含量的影響

T2 處理的相對葉綠素含量在出苗后23，38和68 d 這3 個取樣時期均顯著高于CK 處理和T1處理（圖2）。但隨著時間的推移，T2 處理與CK處理的相對葉綠素含量的差距在逐漸縮小。從整體上看，出苗后第23 d，不施底肥只進行液體配方肥追肥的T1 和T2 處理，其肥料用量足夠馬鈴薯的正常生長所需，但在出苗后第38 和68 d，相對于CK 處理，T1 處理的肥料投入量不足。另外，3 個處理的相對葉綠素含量隨著時間的推移均表現出下降的趨勢（T1 處理出苗后第53 d 的數值除外）。若將前期肥料投入適當后移可能更有利于提高馬鈴薯葉片中后期的相對葉綠素含量，而光合能力、積累有機物能力的提高，更有利于馬鈴薯塊莖的形成。

圖2 不同施肥處理對馬鈴薯相對葉綠素含量的影響Figure 2 Effect of different fertilization treatments on the relative chlorophyll content of potato

2.3 不同施肥處理對馬鈴薯匍匐莖與塊莖數的影響

不同處理的馬鈴薯的匍匐莖數量大致呈現出先增后穩的趨勢，在出苗后第38 d 開始趨于穩定，說明出苗后38 d 內是馬鈴薯匍匐莖形成的關鍵時期（圖3）。在出苗后第38 d，T1處理的匍匐莖數量最高，并與CK處理存在顯著性差異，所以匍匐莖的數量可能與肥料的投入量存在一定的關系，相對高的肥料投入量可能會抑制匍匐莖的形成，但該影響在出苗后第68 d 并不顯著。而在出苗后第23~38 d 是馬鈴薯的單株塊莖數形成的關鍵時間段，并在第53 d 開始趨于穩定。在出苗第38 d，馬鈴薯的單株塊莖數表現為T1 ＞T2 ＞CK，這與該時期各處理之間的匍匐莖數量的趨勢基本一致，說明馬鈴薯的單株塊莖數可能與匍匐莖的數量存在一定的相關關系。另外，在出苗后第68 d，各處理的馬鈴薯的單株塊莖數之間的顯著性差異消失，這與匍匐莖數量的趨勢表現一致。

圖3 不同施肥處理對馬鈴薯匍匐莖與塊莖數的影響Figure 3 Effects of different fertilization treatments on the number of stolons and tubers of potato

2.4 不同施肥處理對馬鈴薯生物量的影響

3 個處理之間的葉干重、莖干重、地下部干重和塊莖干重在4 個取樣時期均不存在顯著差異（表2）。但在出苗后68 d，T1處理的葉干重、莖干重和地下部干重僅為CK 處理的58.39%、41.87%和60.00%，為T2 處理的58.66%、39.56%和61.22%。從生物量上看，T1處理始終小于T2處理和CK 處理，但僅在出苗后68 d 與T2 處理存在顯著性差異。隨著馬鈴薯植株的生長發育，3 個處理下馬鈴薯的葉、莖、地下部干重都表現出先增后減的趨勢，而3 個處理在出苗后38~53 d，塊莖干重以4.45 g/d 的平均速率增長，在出苗后53~68 d，則以4.91 g/d 的平均速率增長，可能是因為肥料投入的量不足以滿足塊莖干物質量的快速積累，地上部和地下部的營養大量往塊莖運移，導致了地上部和地下部的衰敗，且這也可能是T1處理的地上部和地下部衰敗程度大于CK 處理和T2 處理的原因。

表2 不同處理不同時期馬鈴薯的生物量Table 2 Potato biomass in different treatments and different periods

2.5 不同施肥處理下馬鈴薯的產量構成

T2處理的鮮薯產量達到56 499 kg/hm2，顯著高于CK處理的46 307 kg/hm2與T1處理的47 853 kg/hm2，T1與T2 處理產量分別較對照提高3.34%、22.01%。T2處理的大薯產量為43 638 kg/hm2，較CK處理高12.29%，較T1處理高11.90%。另外，T2處理的中薯產量顯著高于CK 處理和T1 處理，分別提高83.87%和47.31%。T1處理的大薯、中薯、小薯的產量與CK處理之間均無顯著差異，因此，不施底肥只進行液體配方肥追肥在減肥66.82%的情況下，并不會對馬鈴薯造成減產（圖4）。與CK 處理相比，T1、T2 處理均表現為小薯率減小、中薯率增加、大薯率減少。與CK 處理相比，T2 處理顯著增產，但大薯率降低，中薯率偏高。未來可以適當提高T2 處理后期的肥料投入量，有望進一步提高大薯率及大薯產量（表3）。

表3 馬鈴薯大、中、小薯占比Table 3 Proportion of large,medium and small potatoes

圖4 不同處理馬鈴薯產量與產量構成Figure 4 Potato yield and yield composition under different treatments

2.6 不同處理肥料養分用量與經濟效益分析

T1、T2 處理與常規施底肥的CK 處理相比，N、P2O5、K2O 的用量均大幅度減少。T1 處理較CK 處理減肥802.2 kg/hm2，即減少了66.82%的肥料用量，T2 處理較CK 處理減肥669.5 kg/hm2，即減少了55.77%的肥料用量（表4）。CK、T1和T2處理產值分別為 68 880，70 366 和 81 396 元/hm2，減去肥料成本后，凈收益分別為58 582，61 726 和69 876 元/hm2。與 CK 處理相比，T1 處理產值增加3 144 元/hm2，增益5.37%，T2 處理產值增加11 294 元/hm2增益19.28%（表5）。

表4 不同施肥處理肥料純養分投入Table 4 Nutrient input of fertilizers in different fertilization treatments

表5 不同施肥處理經濟效益比較Table 5 Economic benefits of different fertilization treatments

3 討 論

馬鈴薯出苗后23 d 與出苗后38 d，不施底肥全程液體配方肥追肥的T1 處理（追肥總養分為398.3 kg/hm2）和T2處理（追肥總養分為531.0 kg/hm2）與當地重底肥輕追肥的CK 處理（總養分用量為1 200.5 kg/hm2）相比，植株的莖粗、莖節數、生物量均相差不大。T1 處理的株高與冠幅明顯小于CK 與T2 處理，有研究表明，相對較高的氮素水平會使植物生長旺盛[12]。在試驗中，T1 處理馬鈴薯的苗期肥料總養分投入量（指6 月1 日至6 月22日肥料的總養分投入量）僅為101.3 kg/hm2，遠低于 CK 的 593.4 kg/hm2與 T2 的 135.0 kg/hm2。因此在馬鈴薯生長前期，T1處理馬鈴薯的株高與冠幅不如CK 與T2 處理；T2 處理肥料施用量較CK 處理少，但出苗后23 d T2 處理的株高達到42.83 cm，明顯高于CK 處理，說明在不施底肥的情況下，苗期階段追施純養分135.0 kg/hm2的液體配方肥已經足以滿足馬鈴薯植株苗期的生長所需，但由于前期植株還較小，追施液體配方肥時需遵循少量多次的原則。

馬鈴薯出苗后68 d，T1 和T2 處理的株高、莖粗、莖節數、冠幅、生物量、匍匐莖數、塊莖數均與CK 處理無明顯差異。這表明以少量多次的滴灌追肥代替常規底肥和中耕肥+ 追肥的處理并不影響馬鈴薯植株的正常生長發育，與沈寶云等[13]對馬鈴薯的研究結果一致，且可以大幅度提高肥料的利用率，這與鄧蘭生等[14]關于馬鈴薯滴灌施肥技術的研究結果一致。但是，T2 處理的農藝性狀優勢在出苗后53 和68 d，與CK 處理逐漸縮小，而這可能是因為前期T2 處理的生長較旺盛，而中后期施肥頻次與前期基本一致且追肥用量并沒有隨其長勢適當提高，造成肥料投入不足以支撐T2 處理以前期的生長狀態繼續生長發育。

葉片的SPAD 值除了能夠反映植株的葉綠素含量外，還能很好地反映植株的營養狀況[15]。前3 次采樣時期，T1 處理的相對葉綠素含量均與CK處理相近且不存在顯著性差異，而T2 處理的相對葉綠素含量均高于CK 處理，說明與CK 處理的施肥方式相比，T1、T2 處理在分別減肥66.82%、55.77%的情況下仍能保證馬鈴薯前中期的正常營養需求，但在后期（出苗后68 d），T1 處理的相對葉綠素含量顯著低于CK 處理和T2 處理，說明T1處理后期的肥料投入不足。童淑媛等[16]研究表明功能葉片的SPAD 值與單株生物量呈顯著正相關，這與本試驗的研究結果一致，本試驗中相對葉綠素含量在4 個取樣時期均最高的T2 處理，其單株生物量也是最大的。

李成晨等[17]研究表明，在總養分肥料用量相同的前提下以滴灌追肥的施肥方式更能促進馬鈴薯提高產量，而本試驗結果表明，即使總養分用量減少66.82%（T1）、55.77%（T2）的條件下，以滴灌追肥代替重底肥輕追肥的施肥方式在砂壤土種植馬鈴薯，產量分別提高3.34%、22.01%，經濟效益分別提高了3 144 和11 294 元/hm2。內蒙古自治區烏蘭察布市的砂壤耕地通氣透水性好而保水保肥能力較弱，種植戶在種植馬鈴薯時習慣將大部分的肥料當作底肥使用，而有研究表明，肥料施用量越高，土壤滲漏量就越大[18,19]，這樣氮磷鉀養分均容易被淋失而浪費，且磷在土壤中的移動性小，容易被土壤固定，會進一步降低底肥中磷的利用率[20,21]。而采用T1、T2 處理少量多次滴灌追肥的施肥方式能夠很好地避免肥料淋失的現象，并且可以大大提高氮磷鉀的有效性[22]。因此T1、T2 處理的肥料用量雖比CK 處理要少得多，但其馬鈴薯的產量可以不造成減產甚至能超過CK 處理。

本田間試驗表明，單從肥料方面考慮，T1 施肥方式在保證產量的同時肥料的投入量（總養分用量較常規施肥減少66.82%）和成本投入都最??；而綜合考慮，通過T2 施肥方式，肥料養分投入量減少（總養分用量較常規施肥減少55.77%）的同時，有利于降低小薯率，又能保證獲得高產量（增產10 192 kg/hm2）高效益（除去肥料成本凈收入11 294 元/hm2）。因此，馬鈴薯生產上應該選用T2 施肥方式，即不施底肥，總養分用量為531.0 kg/hm2，全程分12 次滴灌追肥，以達到減肥、增產、增效的效果。但是，本試驗中T2 處理的中薯率較高，大薯率較CK 處理低，而且T2 處理在中后期與CK 處理的各項指標的差異逐漸縮小，因此未來可以在T2 處理的基礎上，根據T2的長勢，適當提高中后期的肥料投入量[23]，有望降低中薯率，提高大薯率及大薯產量，并進一步提高經濟效益。