灌水量與施肥水平對馬鈴薯生長和產量的影響

馮恩英，彭志良，孫長青，岳延濱，黎瑞君

（貴州省農業科技信息研究所 貴陽 550006）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）適應性強，分布范圍廣，是世界第三、中國第四大糧食作物[1]，塊莖營養豐富，含有人體必需的七大類營養物質，全球約10 億人將其作為主食[2]。馬鈴薯耐干旱、耐瘠薄[3]，是唯一能在全國各地大面積種植的農作物，在保障國家糧食安全、促進貧困地區農民增收方面具有不可替代的重要作用[4]。2018 年我國馬鈴薯收獲面積481.35 萬hm2，占世界的27.38%，成為馬鈴薯最大生產國，但是單產水平僅為18 764.0 kg?hm-2，低于世界平均水平的20 944.1 kg?hm-2，更遠低于美國、加拿大、法國、荷蘭、英國、德國等國[5]，我國馬鈴薯單產水平還有很大提升空間。目前我國馬鈴薯種植區過度和不合理施肥現象較普遍，不僅影響產量的提高，還會導致環境污染等問題[6]，在馬鈴薯傳統生產中一般采用溝灌[7]、大水漫灌[8]等灌溉方式，不僅勞動力投入大，灌水利用率較低，還會造成水資源嚴重浪費。因此，通過合理灌溉和施肥提高馬鈴薯產量，對提高我國馬鈴薯單產水平、保障國家糧食安全和促進馬鈴薯產業的可持續發展均有重要意義。

黃彩霞等[9]通過設置6 個灌溉定額，研究了不同灌水量對馬鈴薯產量的影響；李燕山等[10]通過田間試驗研究了4 個灌水量對膜下滴灌馬鈴薯生長、產量的影響；耿浩杰等[11]針對寧夏中部干旱區馬鈴薯節水增產問題，采用單因素試驗研究了不同灌水量對馬鈴薯生長、耗水及產量品質的影響；金建新等[12]為合理制定馬鈴薯在寧夏中部干旱帶的灌溉制度，采用單因素試驗研究了5 個灌水量對馬鈴薯生長、產量和品質的影響。王立為等[13]研究了施肥水平對旱地馬鈴薯耗水量、產量及水分利用效率的影響；陳華等[14]為探索關中地區菜用馬鈴薯的合理施肥量，研究了不同施肥水平對馬鈴薯生長、產量及品質的影響。

目前有關馬鈴薯適宜的灌水量和施肥水平大多是基于單因素試驗獲得的，而且研究結果各不相同，甚至有些差異較大，而馬鈴薯水肥調控相關研究[15-18]主要是針對陜北榆林地區開展的，貴州作為全國馬鈴薯主產區之一，迄今有關馬鈴薯灌水量與施肥水平及其互作效應的研究鮮有報道。針對貴州馬鈴薯單產水平低[19]及種植戶灌溉施肥不合理等現象，參考前人研究結果[9,14-15]，筆者設置不同灌水量與施肥水平互作處理，分析馬鈴薯生長、產量的變化規律，旨在探究馬鈴薯適宜的灌水量和施肥水平，以期為貴州馬鈴薯水肥一體化技術應用和高產栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試馬鈴薯品種為宣薯2 號，是貴州省馬鈴薯研究所從云南省宣威市農業技術推廣中心引進的馬鈴薯品種。供試土壤基礎理化性質為pH 值6.54，有機質含量（w，后同）37.28 g?kg-1，全氮含量2.31 g?kg-1，有效磷含量38.46 mg?kg-1，速效鉀含量151.43 mg?kg-1。供 試 肥 料 包 括 尿 素（N 質 量 分 數 為46.4%），貴州赤天化桐梓化工有限公司生產；過磷酸鈣（P2O5質量分數為12%），貴州省福泉市紅星化肥廠生產；硫酸鉀（K2O 質量分數為50%），青上化工（惠州）有限公司生產。灌水采用滴灌帶，滴孔流量為8 L?h-1，滴孔間距為25 cm。

1.2 設計與方法

試驗于2020 年2—6 月在惠水縣好花紅鎮貴州省農業科技信息研究所基地大棚進行。設灌水量和施肥水平2 個因素，采用裂區設計，主區為灌水量，分別設700 m3?hm-2（低水）、1000 m3?hm-2（中水）、1300 m3?hm-2（高水）等3 個水平；副區為施肥水平，N、P2O5、K2O 施肥量分別為84、42、168 kg?hm-2（低肥），120、60、240 kg?hm-2（中肥），156、78、312 kg?hm-2（高肥）等3 個水平。試驗共9 個處理，5次重復，共45 個小區，小區面積為14.4 m2。

全生育期灌水4 次，在苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期各灌水1 次，灌水量分別占全生育期灌水總量的20%、20%、40%、20%，在壟面上均鋪有1 根滴灌帶用于灌水，每個小區單獨安裝水表和閥門控制灌水量。70%氮、鉀肥作基肥，馬鈴薯播種時施入，30%氮、鉀肥作追肥，塊莖形成期追施；磷肥全部用作基肥播種時一次性施入。試驗采用起壟栽培，單壟雙行，行距40 cm，株距25 cm，其他大田管理措施同常規栽培。試驗于2020 年2 月18日整薯播種，6 月22 日收獲。

1.3 項目測定

1.3.1 馬鈴薯出苗率和農藝性狀 出苗期調查馬鈴薯出苗情況，齊苗后每個小區隨機選取3 株掛牌標記，定株觀測株高，7 d 測定1 次，調查主莖數時高度小于5 cm 的不計。

1.3.2 馬鈴薯產量及產量性狀 2020 年6 月22 日收獲馬鈴薯，按小區單收計產，計算塊莖產量。每小區隨機選取3 株，每個處理共15 株，分析產量構成性狀，測定大薯、中薯和小薯的質量及個數。質量大于100 g 為大薯，50～100 g 為中薯，小于50 g為小薯，商品薯包括大薯和中薯。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2010 進行整理，用SPSS 20.0 進行兩因素方差分析，交互作用顯著時簡單效應檢驗用GLM 語句。

2 結果與分析

2.1 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯生長的影響

2.1.1 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯出苗率和主莖數的影響 在馬鈴薯出苗期（3 月13 日）對出苗情況進行調查。由表1 可知，低水、中水、高水處理出苗率分別為80.49%、75.49%、74.86%，各灌水量間差異不顯著；低肥、中肥、高肥處理出苗率分別為76.53%、78.96%、75.35%，各施肥水平間差異不顯著；灌水量與施肥水平的交互作用對出苗率的影響也不顯著。

3 月22 日對馬鈴薯主莖數進行調查。由表1可知，低水、中水、高水處理主莖數分別為4.64、4.18、4.69 個，各灌水量間差異不顯著；低肥、中肥、高肥處理主莖數分別為4.33、4.47、4.71 個，各施肥水平間差異不顯著；灌水量與施肥水平的交互作用對主莖數的影響也不顯著。

表1 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯出苗率和主莖數的影響

2.1.2 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯株高的影響 在馬鈴薯生育期，對株高進行4 次調查。由表2 可知，灌水量對株高有顯著影響，低水處理的株高顯著高于中水、高水，與中水、高水相比，低水處理株高3 月22 日分別提高7.21%、12.34%，3月29 日分別提高12.49%、14.42%，4 月5 日分別提高9.33%、9.48%，4 月12 日分別提高4.36%、5.22%，中水、高水間株高無顯著差異。3 月22 日至4 月5 日期間，施肥水平對株高均無顯著影響，但株高均表現為中肥＆gt;高肥＆gt;低肥；4 月12 日，施肥水平對株高有顯著影響，中肥處理株高比低肥顯著提高5.43%，與高肥處理無顯著差異。

表2 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯株高的影響cm

3 月22 日，灌水量與施肥水平的交互作用對株高的影響不顯著。3 月29 日至4 月12 日，交互作用均顯著，簡單效應檢驗得出，在高水條件下，中肥、高肥處理的株高均顯著高于低肥，3 月29 日分別比低肥處理提高23.31%、23.08%，4 月5 日分別提高14.91%、13.19%，4 月12 日分別提高12.25%、11.26%；中肥、高肥處理間株高無顯著差異。4 月12 日在低水條件下，中肥處理的株高顯著高于高肥，提高7.57%，其他處理間無顯著差異。在低肥條件下，隨著灌水量增加，株高逐漸降低，3 月29 日低水、中水、高水處理間株高均有顯著差異，低水處理較中水、高水分別顯著提高11.45%、32.54%，中水處理較高水顯著提高18.93%；4 月5 日低水處理株高較中水、高水分別顯著提高11.24%、22.08%，中水、高水間無顯著差異；4 月12 日低水、中水處理較高水分別顯著提高13.79%、8.28%，低水、中水處理間無顯著差異。在中肥條件下，3 月29 日低水處理的株高較中水、高水分別顯著提高17.05%、11.42%，中水、高水間無顯著差異；4 月5 日和4 月12 日低水處理的株高均顯著高于中水，分別提高11.10%和6.94%，其他處理間無顯著差異。

2.2 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯產量性狀及產量的影響

2.2.1 灌水量與施肥水平及其互作對大薯、中薯、小薯的影響 由表3 可知，灌水量對單株大薯數、單株大薯質量均有顯著影響，隨著灌水量增加，單株大薯數、單株大薯質量逐漸增加，高水處理單株大薯數、單株大薯質量均顯著高于低水、中水，單株大薯數分別提高67.05%、44.50%，單株大薯質量分別提高85.94%、43.68%，低水、中水處理間單株大薯數、單株大薯質量均無顯著差異。施肥水平對單株大薯數、單株大薯質量均無顯著影響。

表3 灌水量與施肥水平及其互作對大薯的影響

交互作用對單株大薯數無顯著性影響，對單株大薯質量有顯著影響，簡單效應檢驗得出，在高水條件下，隨著施肥水平提高，單株大薯質量逐漸增加，高肥處理比低肥顯著提高51.95%，其他處理間無顯著差異；在中肥、高肥條件下，隨著灌水量增加，單株大薯質量均逐漸增加，高水處理均顯著高于低水、中水，中肥條件下分別提高122.51%、67.27%，高肥條件下分別提高117.30%、96.72%，低水、中水間無顯著差異。灌水量、施肥水平及其交互作用對馬鈴薯大薯單薯質量均無顯著影響。

由表4 可知，灌水量、施肥水平對馬鈴薯單株中薯數、單株中薯質量、中薯單薯質量均無顯著影響，各灌水量間差異不顯著，各施肥水平間差異也不顯著。交互作用對單株中薯數、單株中薯質量、中薯單薯質量也無顯著影響。

表4 灌水量與施肥水平及其互作對中薯的影響

由表5 可知，灌水量、施肥水平對馬鈴薯單株小薯數、單株小薯質量、小薯單薯質量均無顯著影響，各灌水量間差異不顯著，各施肥水平間差異也不顯著。交互作用對單株小薯數、單株小薯質量、小薯單薯質量也無顯著影響。

表5 灌水量與施肥水平及其互作對小薯的影響

2.2.2 灌水量與施肥水平及其互作對單株結薯數和產量的影響 由表6 可知，灌水量、施肥水平及其交互作用對馬鈴薯單株結薯數、單株商品薯數均無顯著影響。灌水量對單株薯產量、單株商品薯產量均有顯著影響，隨著灌水量增加，單株薯產量、單株商品薯產量均逐漸增加，中水、高水處理均顯著高于低水，單株薯產量分別提高20.29%、34.78%，單株商品薯產量分別提高25.51%、42.10%，中水、高水處理間無顯著差異。施肥水平對單株薯產量、單株商品薯產量均無顯著影響，交互作用對單株薯產量、單株商品薯產量也均無顯著影響。

表6 灌水量與施肥水平及其互作對單株結薯數和產量的影響

2.2.3 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯產量的影響 由表7 可知，灌水量對小區產量、小區商品薯產量均有顯著影響，隨著灌水量增加，小區產量、小區商品薯產量均逐漸增加，中水、高水處理均顯著高于低水，小區產量分別提高14.85%、19.01%，小區商品薯產量分別提高18.56%、23.39%，中水、高水處理間無顯著差異。施肥水平對小區產量、小區商品薯產量均無顯著影響，交互作用對小區產量、小區商品薯產量也均無顯著影響。灌水量、施肥水平及其交互作用對小區小薯產量均無顯著影響。

表7 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯小區實收產量的影響

由表8 可知，馬鈴薯產量最高的是高水高肥處理，為35 719.38 kg?hm-2，其次是高水中肥處理，為33 498.30 kg?hm-2，第三是中水低肥處理，為32 148.18 kg?hm-2。

表8 灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯產量的影響

3 討 論

在農業生產中，水、肥是影響馬鈴薯生長的兩個重要因素[20]，協調灌水量與施肥水平的關系，確定適宜的灌水施肥組合可實現馬鈴薯高產。筆者的試驗中，灌水量對馬鈴薯出苗率沒有顯著影響，主要是因為在調查出苗率時還未進行不同灌水量處理，施肥水平對出苗率沒有顯著影響，這與前人研究結果相似[21]。張小靜等[21]研究表明，磷肥、鉀肥的施用量對出苗率無顯著影響，施氮量在0～180 kg?hm-2對出苗率也無顯著影響，施氮量為270、360 kg?hm-2時，出苗率顯著降低。韋劍鋒等[22]研究也發現，施用氮肥過多會抑制馬鈴薯出苗，施氮量0～160 kg?hm-2對出苗率無顯著影響，施氮量240 kg?hm-2抑制作用顯著。在筆者的試驗中高肥處理的施氮量僅為156 kg?hm-2，根據前人研究結果，并未達到抑制馬鈴薯出苗的施氮量水平，所以對出苗率并無顯著影響。在筆者的研究中，灌水量對馬鈴薯主莖數沒有顯著影響，這與樊建英等[23]的研究結果相似；施肥水平對馬鈴薯主莖數影響不顯著，這與前人研究結果一致[21]。

株高是反映馬鈴薯生長狀況的重要指標，是衡量株型狀況是否合理的指標之一，合理調控馬鈴薯適宜的株高可以提高馬鈴薯的產量，植株過高反而會降低產量[15]。江俊燕等[24]研究發現，同一灌水周期下，馬鈴薯株高變化的趨勢是灌水量越大，植株越高；王英等[25]研究表明，增大灌水量，馬鈴薯株高呈增加的趨勢；張富倉等[15]研究也表明，灌水量對馬鈴薯的株高有顯著影響，株高隨著灌水量的增加而增高。另有研究表明[9，11，26]，馬鈴薯株高隨著灌水量增加呈先增后降的變化趨勢。筆者研究發現，灌水量對株高有顯著影響，株高隨灌水量增加而降低，中水、高水間無顯著差異，但均顯著低于低水，這與前人研究結果不同，可能是因為隨灌水量增加，馬鈴薯植株根部處于較適宜的土壤水分環境，有利于植株健壯生長，并防止徒長。筆者研究表明，株高隨施肥水平提高先增加后降低，4 月12 日中肥處理的株高顯著高于低肥，這與前人的研究結果相似[15，17]。YANG 等[27]研究認為，施肥過多會對馬鈴薯的生長產生抑制作用，而在筆者的研究中，中肥、高肥間株高差異并不顯著，說明高肥的施肥水平并不過高。

土壤水分狀況和施肥水平直接影響作物的生長發育和產量，馬鈴薯產量與滴灌定額成正比，適當增加灌水量有利于提高產量[28]。在筆者的試驗中，灌水量對馬鈴薯單株大薯數、單株大薯質量、單株薯產量、單株商品薯產量、小區產量、小區商品薯產量均有顯著性影響，均隨著灌水量增加而增加，由大到小依次表現為高水＞中水＞低水，這與前人研究結果一致[15，29]。可能是因為，灌溉定額越大，光合速率就越高，光合速率與產量呈極顯著相關，提高光合速率，將有利于馬鈴薯產量的提高[30]。另有研究表明，馬鈴薯產量隨灌水量的增加呈先增加后降低的變化趨勢[9-12，26]，單株塊莖質量、商品薯質量、大塊莖質量均隨灌水下限水平的增加先增加后減少[17]，筆者的研究結果與此不盡相同，可能是因為試驗設計的灌水量均在適宜范圍，并不過量，所以未出現先增后降現象。在筆者的研究中，施肥水平對馬鈴薯單株大薯質量、單株薯產量、單株商品薯產量及產量沒有顯著影響，這與前人研究結果不同[15,17]，可能是因為該研究的施肥水平整體不高，并且各施肥水平間差距不夠大。施肥水平提高，小區產量、小區商品薯產量逐漸增加，這與侯翔皓等[16]研究中產量隨施肥量的變化趨勢一致。筆者在本研究中發現，高水低肥處理的小區產量、小區商品薯產量均低于中水低肥處理，可能是水肥投入量比例失調，水分與肥料水平相距較大，水分利用效率較低，導致產量較低。

4 結 論

筆者通過研究不同灌水量與施肥水平及其互作對馬鈴薯生長和產量的影響，明確了適宜的灌水量與水肥組合。綜合來看，增加灌水量可以改善馬鈴薯的產量性狀，提高單株薯產量和小區產量，能夠實現馬鈴薯高產，中水、高水是較適宜的灌水量。從產量和節水節肥的角度考慮，中水低肥（灌水量1000 m3?hm-2，N、P2O5、K2O 施用量為84、42、168 kg?hm-2）和高水中肥（灌水量1300 m3?hm-2，N、P2O5、K2O 施用量為120、60、240 kg?hm-2）可作為貴州馬鈴薯栽培的適宜水肥組合。