水肥一體化減氮對定西旱區馬鈴薯產量和水分利用效率的影響

中國作為世界上最大的馬鈴薯生產國，種植面積超過481萬 hm^2[1-2] 。這種大規模生產確保了馬鈴薯的穩定供應，有助于糧食安全。甘肅省定西市地處黃土高原，氣候涼爽，光照充足，晝夜溫差大，良好的自然環境為馬鈴薯種植造就了天然的場所[3-4]

然而，近年來隨著種植面積的擴大，北方馬鈴薯年化肥施用量巨大，造成較低的肥料利用率和較高的生產成本[5-。在定西寒旱區，馬鈴薯種植一直受到傳統的雨養農業、大水漫灌以及集約農業“高投入，高回報\"觀點影響，干旱頻發、肥料利用效率低、種植成本過高以及農田土壤肥力退化等問題嚴重限制了定西馬鈴薯產業的發展。

近年來，有不少學者在不同作物節水減氮方面做了研究。研究發現，冬小麥減氮 25%（180kg/hm² 灌水量 75mm 較常規施肥 （240kg/hm² ，灌水量 150mm^? 相比，其產量顯著增加 4.5% ，水分利用效率提高 2.3%^[8] 通過水肥一體化配合減氮處理，探究其對定西馬鈴薯產量、經濟效益、水分利用率及氮肥農學利用率的影響，以期為定西寒旱區馬鈴薯節水減肥生產提供技術參考。

1材料與方法

1.1試驗材料試驗于定西市進行，分別于2023年4月15日播種，10月15日收獲，2024年4月20日播種，10月20日收獲。試材為當地主栽品種“隴薯3號\"（種苗購自甘肅省農科院）。馬鈴薯種植季氣候狀況見表1，試驗地土壤理化性質見表2。

efficiency of applied nitrogen，AEN）。

1.2主要指標測定及方法

1.2.1干物質積累量各處理小區分別隨機挖取9株長勢一致的馬鈴薯，用超純水洗去表面土壤，用濾紙擦拭表面水分后，分別對馬鈴薯根、莖、葉、塊莖器官進行鮮物質稱重并記錄，再將各器官放置烘箱內（ 105‰ 殺青 30min 75^°C 至恒干）烘至恒干后進行干物質稱重。

1.2.2葉面積指數不同處理小區分別選取9株長勢一致的馬鈴薯，每個植株選取40個葉片，使用1cm² 打孔器采用打孔稱重法計算馬鈴薯葉面積指數。

1.2.3 氮肥農學效率計算公式如下：

氮肥農學效率 （kg/kg）= （施肥處理下收獲馬鈴薯的 產量-不施肥處理下收獲馬鈴薯的產量）/氮肥施用量q

1.2.4水分利用效率計算公式如下：

水分利用效率 （kg/mm³）= 馬鈴薯產量 （kg/hm² ）馬鈴薯生產期蒸散量 τ（mm）

1.3統計與分析使用MicrosoftExcel2021對數據進行整理及繪圖，使用SPSS26進行處理間顯著性檢驗 （Plt;0.05） 。

2結果與分析

2.1不同處理對馬鈴薯干物質積累及其分配的影響整個生育期根、莖和葉干物質積累量呈現出先上升后降低的趨勢，塊莖干物質積累量呈現出上升趨勢（圖1）。在成熟期，處理 ^12，13，T4 與T1相比，其葉片干物質積累量分別顯著提高了 52.11% ！196.14% 和 124.47% ，根系干物質積累量分別顯著提高了 72.6%.147.78% 和 99.5% ，莖稈干物質積累量分別顯著提高了 47.71% 、 179.59% 和 113.96% ，塊莖干物質積累量分別顯著提高了 78.04%.151.78% 和145.54% 。綜合各處理結果，T3處理表現最佳。

由表4可知，灌水促進了馬鈴薯總干物質積累量，T3處理總干物質積累量最高，但其向葉和莖稈的分配比率較高，塊莖干物質分配比率顯著低于其他處理。

2.2不同處理對馬鈴薯葉面積指數的影響由圖2可知，葉面積指數隨馬鈴薯生長呈先增長后降低趨勢，在塊莖膨大期各處理葉面積均達到最大值。T1在整個發育期葉面積指數均最低，塊莖膨大期較T2、T3和T4分別顯著降低了 19.35% ） 43.75% 和 39.69% ，成熟期較T2、T3和T4分別顯著降低了 23.54%.40.85% 和 27.94% 。綜合各處理，T3表現最優。

2.3不同處理對馬鈴薯產量的影響由表5可知，各處理對馬鈴薯產量有顯著影響。2023年，處理T2、T3、T4馬鈴薯單株塊莖質量較T1相比，分別顯著增加了 14.56%，54.17% 和 44.39% ，單株結薯數分別增加了 1.78%.31.91% 和 25.26% ，產量分別顯著增加了 56.3%.130.16% 和 119.81% ，商品薯率分別增加了 4.66%，15.88% 和 14.35% 。單株結薯數、商品薯率T1、T2差異不顯著。

2024年，處理 ^12，13，T4 的馬鈴薯單株塊莖質量較T1相比，分別顯著增加了 31.33% ） 86.29% 和 78.07% ，單株結薯數分別增加了 1.53% ！27.36% 和 21.66% ，產量分別顯著增加了 84.61% ！163.43% 和 149.13% ，商品薯率分別增加了3.74% F 13.8% 和 13.03% 。單株結薯數、商品薯率T1、T2差異不顯著。

2.4不同處理對水分蒸散量、水分利用率及氮肥農學效率的影響如表6所示，不同處理對馬鈴薯生育期水分蒸散量、水分利用效率和氮肥農學效率均有顯著影響。2023年，處理T2、T3和T4生育期蒸散量較T1相比，分別提高了 46.66% ，29.53% 和28.26% ，水分利用效率分別提高了 15.11% 、 105.91% 和 95.98% ，氮肥農學效率分別提高了 81.7% ！162.56% 和 295.07% 。2024年，處理T2、T3和T4生育期水分蒸散量較T1相比，分別提高了 40.6% 、26.91% 和 27.6% ，水分利用效率分別提高了80.83%.243% 和 222.02% ，氮肥農學效率分別提高了128.98%.208.97% 和 248.78% 。

2.5不同處理對馬鈴薯經濟效益的影響連續2年種植過程中，總投入除氮肥和灌溉投入不同，其他方面均相同。由表7可知，利潤表現為 T3gt; T4gt;T2gt;T1 ，其中T1處理2年內利潤均為負值，這可能是當地農戶對馬鈴薯種植積極性較弱的主要原因。

3討論

水肥一體化對促進馬鈴薯生長和干物質累計有積極促進作用。蘇泰民[1研究發現，水肥一體化不同處理下，馬鈴薯塊莖干物質分配比例持續上升，葉面積指數也呈現相同變化趨勢。本研究發現，馬鈴薯葉、根及莖稈干物質累計量在生育期內均呈現出先上升后降低趨勢，T3處理下莖和葉干物質分配比例較高，這可能是因為T3處理下水肥的協同補充，延長了功能葉片的生長周期，致使馬鈴薯在塊莖膨大期以后地上部分還能持續生長。

灌溉水的短缺是干旱和半干旱地區馬鈴薯生產的重要制約因素，缺水影響馬鈴薯的生長。在盆栽番茄產量研究中發現，在 450mL 盆灌溉水平下，施氮 0.16g/kg 較 0.08g/kg 和 0.32g/kg 產量分別顯著提高 20.89% 和 1.62% 。本研究也有相似發現，在相同灌溉量（ 90mm ）下T3較T4處理產量增加。在不同施氮水平對馬鈴薯[13-14產量影響時發現，在施氮量189.24kg/hm² 出現最大產量，過量施用氮肥會抑制產量的增加。本研究結果相似，T1和T2（施氮量均為240kg/hm²） 處理的產量遠低于T3（施氮量 198kg/hm² ）和T4（施氮量 138kg/hm² ）處理，這可能是因為水肥一體化后期追施氮肥使得馬鈴薯在整個生育期均有氮肥供應，促進了塊莖膨大，單株結薯量和單株薯重增加，商品薯率提高，前期減少基施氮肥，后期隨水追施可有效實現節水減肥增效的作用。

與常規旱作高肥（T1）和農業合作社（T2）模式相比，水肥一體化（T3和T4）增加了馬鈴薯葉面積指數和根、莖、葉干物質積累量，對提高馬鈴薯單株結薯量、單株塊莖質量及商品薯率有顯著作用，結合各處理表現T3處理表現最佳。因此，在定西旱區采用基施氮肥120kg/hm²+ 灌溉量 90mm+ 追施氮肥 78kg/hm² 水肥一體化種植模式，可實現馬鈴薯節水減肥提質的目的。

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【基金項目】：甘肅省農業農村廳科技計劃項目“馬鈴薯脫毒種薯繁育及綠色防控關鍵技術集成創新與示范推廣”（GNKJ-2024-55）；定西市科技計劃項目“馬鈴薯智能水肥一體化技術模式集成與應用\"（DX2023BZ82）。

收稿日期：2024-12-31