山東省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)肥料利用效率研究

董道峰　陳廣俠　馬蕾　劉芳　楊元軍　王培倫

摘要：山東省屬馬鈴薯中原二季作地區(qū)，產(chǎn)量和效益居全國(guó)首位。為了實(shí)現(xiàn)合理的養(yǎng)分管理和馬鈴薯生產(chǎn)的高產(chǎn)、高效，調(diào)查了山東省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的土壤營(yíng)養(yǎng)狀況，在施肥與不施肥條件下分析了肥料利用效率和增產(chǎn)效果。結(jié)果表明：在長(zhǎng)期大量施肥的情況下，馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的土壤肥力以滕州最高，造成該地區(qū)施肥增產(chǎn)只有5%左右，抵消肥料投入后與不施肥相比較666.7m2收入反而減少187元，威海與肥城施肥增產(chǎn)20%以上，抵消肥料投入后與不施肥相比較666.7m2收入增加400～500元?？傮w來(lái)看，山東省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)施肥過(guò)量，肥料利用率低，而且導(dǎo)致土壤和水資源富營(yíng)養(yǎng)化。所以在馬鈴薯生產(chǎn)中，應(yīng)加強(qiáng)肥水管理，進(jìn)行科學(xué)施肥。

關(guān)鍵詞：山東省；馬鈴薯；肥料；利用率

中圖分類號(hào)：S532.062文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）12-0072-04

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.） 是世界上僅次于稻、麥、玉米的四大糧食作物之一。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2009 年，我國(guó)馬鈴薯種植面積達(dá)到508.30×104 hm2，平均單產(chǎn)14 420 kg/hm2，總產(chǎn)量達(dá)7 328.19×104 t，種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一位[1]。發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)農(nóng)民持續(xù)增收、保障糧食安全具有重要作用。

山東省作為馬鈴薯中原二季作的主要省份之一，播種面積在18×104 hm2左右，占全國(guó)總面積的3.5%，平均單產(chǎn)37 500 kg/hm2，總產(chǎn)超過(guò)700×104 t，占全國(guó)總產(chǎn)的9.5%，產(chǎn)值高達(dá)75 000 元/hm2以上[2]，最高產(chǎn)量達(dá)到98 010 kg/hm2。但長(zhǎng)期盲目過(guò)量施肥，造成氮、磷、鉀配比失調(diào)，是本地區(qū)制約馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)提升以及效益提高的重要因素。合理施肥是增產(chǎn)、增效的必要保證[3]，過(guò)量施肥不僅破壞土壤的養(yǎng)分平衡，降低生產(chǎn)效率和效益，還會(huì)造成環(huán)境污染[4]。平衡施肥可以顯著提高肥料利用率，同時(shí)提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)[5～7]。本文調(diào)查研究了山東省三個(gè)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的肥料利用效率及投入產(chǎn)出比，以期為馬鈴薯高產(chǎn)、高效生產(chǎn)及養(yǎng)分管理提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)

田間試驗(yàn)于2013 年分別設(shè)置在山東省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的滕州市界河鎮(zhèn)、肥城市桃園鎮(zhèn)和威海市高新區(qū)初村鎮(zhèn)。試驗(yàn)前按五點(diǎn)取樣法取土樣，土壤深度20 cm，按常規(guī)法測(cè)定土壤基本理化性質(zhì)[8]：pH值用pH 計(jì)測(cè)定，水土比為2.5∶1；有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法；全氮用半微量凱氏定氮法；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀用1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰光度法。

1.2試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用種子為魯引一號(hào)G1代脫毒種薯。

1.3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)施肥（按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)的施肥量和施肥方法）和不施肥兩個(gè)處理，重復(fù)3次。各試驗(yàn)區(qū)施肥量見(jiàn)表1，施肥方法為溝施。播種前開(kāi)10 cm深溝，將肥料均勻撒到溝中，用鉤子將肥料與土壤混合，然后播種。采用一壟雙行栽培，壟距90 cm，小行距15 cm，株距30 cm。播種后培土、覆膜。對(duì)照區(qū)不施肥，其它措施與處理區(qū)相同。

1.4數(shù)據(jù)調(diào)查

收獲時(shí)各小區(qū)隨機(jī)調(diào)查10株馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、植株產(chǎn)量，測(cè)定塊莖和植株N、P、K含量。植物全氮測(cè)定采用H2SO4-H2O2消煮法，植物全磷測(cè)定采用釩鉬黃吸光光度法，植物全鉀測(cè)定采用火焰光度法[9]。同時(shí)調(diào)查各小區(qū)實(shí)際收獲總植株重量、薯塊產(chǎn)量、商品薯重量和非商品薯重量。換算出各小區(qū)收獲時(shí)塊莖和植株總N、P、K含量。

1.5計(jì)算參數(shù)與方法

氮肥表觀利用率（Apparent recovery efficiency of applied N，REN ）：REN（%）=（U-U0 ）/F×100， U為施肥后作物收獲時(shí)地上部的吸氮總量，U0為未施肥時(shí)作物收獲期地上部的吸氮總量，F(xiàn)代表氮的投入量。

氮肥偏生產(chǎn)力（ Partial factor productivity from applied N，PFPN）：PFPN = Y/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量，F(xiàn)代表化肥的投入量。

氮肥農(nóng)學(xué)效率（Agronomic efficiency of applied N，AEN ）：AEN=（Y-Y0 ）/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量，Y0為不施肥條件下作物的產(chǎn)量，F(xiàn)代表化肥的投入量。

氮肥生理利用率（Physiological efficiency of applied N，PEN ）：PEN=（Y-Y0）/（U-U0）。

磷肥和鉀肥利用率的計(jì)算方法同氮肥。

2結(jié)果與分析

2.1山東省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)肥力狀況

從所調(diào)查的山東省三個(gè)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)土壤肥力狀況（表2）來(lái)看，滕州地區(qū)土壤水解氮、有效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)含量最高，威海地區(qū)土壤有效磷和有機(jī)質(zhì)含量最低，而肥城地區(qū)土壤水解氮和速效鉀含量最低。滕州地區(qū)土壤pH值最低，只有4.62，酸度最強(qiáng)，威海和肥城地區(qū)土壤酸堿度類似。

2.2施肥對(duì)產(chǎn)量的影響

從表3可以看出，肥城和威海地區(qū)施肥后增產(chǎn)達(dá)到20%以上，增產(chǎn)效果明顯，同時(shí)商品薯率分別提高1.6和1.1個(gè)百分點(diǎn)。滕州地區(qū)施肥比不施肥666.7m2增產(chǎn)224.70 kg，增產(chǎn)5.03%，商品薯率僅提高0.8個(gè)百分點(diǎn)。

2.3肥料利用效率

肥料利用效率主要取決于作物的營(yíng)養(yǎng)需求和土壤、肥料能提供的養(yǎng)分供給量。氮肥表觀利用率（REN）指單位投入的肥料氮所獲得的作物氮積累量的增加量，能很好地反映作物對(duì)化肥養(yǎng)分的吸收狀況，是目前國(guó)內(nèi)外比較通用的肥料利用率指標(biāo)。氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物籽粒產(chǎn)量，在一定程度上反映了生產(chǎn)一定產(chǎn)品需要付出的化肥代價(jià)，對(duì)施肥的宏觀決策有一定指導(dǎo)意義。氮肥農(nóng)學(xué)利用率（AEN）指單位施氮量所增加的作物籽粒產(chǎn)量，是評(píng)價(jià)氮肥增產(chǎn)效應(yīng)較為準(zhǔn)確的指標(biāo)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最為關(guān)心的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。氮肥生理利用率（PEN）是作物地上部每吸收單位肥料中的氮所獲得的籽粒產(chǎn)量的增加量，它說(shuō)明的是植物體內(nèi)氮素的利用效率。

從三個(gè)地區(qū)肥料表現(xiàn)利用率（RE）來(lái)看，鉀肥的肥料利用率最高，氮肥次之，磷肥最低（表4）。其中肥城和威海的鉀肥、氮肥利用率明顯高于滕州。三個(gè)地區(qū)的磷肥利用率都很低，只有10%左右。

磷肥偏生產(chǎn)力（PFPP）明顯高于氮肥和鉀肥。威海和肥城的磷肥、氮肥偏生產(chǎn)力低于滕州，而鉀肥偏生產(chǎn)力高于滕州。

磷肥的農(nóng)學(xué)利用效率（AEP）明顯高于氮肥和鉀肥。滕州的肥料農(nóng)學(xué)利用效率（AE）明顯低于威海和肥城。

從肥料生理利用率（PE）來(lái)看，磷肥最高，氮肥次之，鉀肥最低。肥城和威海的肥料生理利用率明顯高于滕州。

2.4投入產(chǎn)出比

所調(diào)查的三個(gè)地區(qū)每666.7m2肥料投入都在600元左右，其中滕州最高，其他投入如種子、農(nóng)藥、灌溉、人工費(fèi)等都在1 000元以上。肥城施肥增收最為明顯，每666.7m2為1 102.80元；威海略低，為982.77元；滕州只有436.87元。但滕州施肥產(chǎn)投比最高，為4.19，不施肥產(chǎn)投比為5.82。

3討論

肥料利用率是指導(dǎo)施肥和評(píng)價(jià)施肥效果的重要指標(biāo)之一。目前我國(guó)肥料利用率普遍不高， 氮肥為30%～35%， 磷肥為10%～25%， 鉀肥為40%～50%[10，11]，原因主要是施肥過(guò)量、施肥方法不合理、NPK比例失調(diào)等。肥料利用率低不僅使生產(chǎn)成本偏高， 而且是環(huán)境污染特別是水體富營(yíng)養(yǎng)化的直接原因之一。

由于山東省馬鈴薯效益好，農(nóng)民為增加產(chǎn)量，盲目大量增施化肥。過(guò)量的肥料長(zhǎng)期連年在土壤中積累，使得所調(diào)查馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的土壤肥力遠(yuǎn)高于糧食生產(chǎn)田[12]。在這樣的土壤肥力下仍然大量使用化肥，則使得大量肥料隨著灌溉水流失到地下，污染地下水源，嚴(yán)重危害人民的飲用水安全[13～15]。根據(jù)段玉對(duì)內(nèi)蒙地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)肥料利用率的研究，每生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯，N、P2O5、K2O的吸收量分別為6.15、1.36、6.17 kg[16]?？琢钣簦?004）[7]對(duì)云南馬鈴薯最佳經(jīng)濟(jì)施肥量研究表明，N、P2O5、K2O 最佳施肥量分別為141.15、104.55、198.90 kg/hm2， 其施用比例1∶0.74∶1.41?？茖W(xué)合理施肥是提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的有效途徑[17]。

根據(jù)土壤營(yíng)養(yǎng)狀況和馬鈴薯需肥規(guī)律平衡施肥是提高肥料利用率和產(chǎn)量的最佳方式。根據(jù)山東省馬鈴薯生產(chǎn)的現(xiàn)狀，建議采取以下肥水管理措施：第一，根據(jù)不同地區(qū)的土壤肥力，測(cè)土配方施肥；第二，改變一次性集中施肥的習(xí)慣，根據(jù)馬鈴薯的需肥規(guī)律施肥，生育前期植株對(duì)N肥需求量大，中后期增加K肥的供應(yīng)，減少磷肥的使用量；第三，增加有機(jī)肥的使用量，可以保持土壤的持續(xù)肥料，減少肥料流失； 第四，大力推廣膜下滴灌系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化施肥，提高肥水利用率。

參考文獻(xiàn)：

[1]屈冬玉， 金黎平， 謝開(kāi)云，等. 中國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)10年回顧[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社，2010.

[2]王培倫， 董道峰， 楊元軍，等. 2012年山東省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、存在問(wèn)題及發(fā)展建議[C]//馬鈴薯產(chǎn)業(yè)與農(nóng)村區(qū)域發(fā)展.2013：125-126.

[3]張福鎖， 崔振嶺， 王激清，等. 中國(guó)土壤和植物營(yíng)養(yǎng)管理現(xiàn)狀與改進(jìn)策略[J]. 植物學(xué)通報(bào)， 2007，24（6）：687-694.

[4]張?jiān)瀑F，劉宏斌，李志宏，等. 長(zhǎng)期施肥條件下華北平原農(nóng)田硝態(tài)氮淋失風(fēng)險(xiǎn)分析的研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2005， 11（6）：711-716.

[5]侯彥林. “生態(tài)平衡施肥”的理論基礎(chǔ)和技術(shù)體系[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2000， 20（4）：263-258.

[6]尹迪信，曹文才，肖桂蘭，等. 貴州高海拔地區(qū)馬鈴薯平衡施肥效益研究[J]. 土壤通報(bào)， 2004， 35（1）：48-51.

[7]孔令郁， 彭啟雙， 熊艷， 等. 平衡施肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J]. 土壤肥料， 2004（3）：17-19.

[8]鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[9]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[10]曾憲坤. 中國(guó)化肥工業(yè)的現(xiàn)狀與展望[J]. 土壤學(xué)報(bào)， 1995，32（2）：117-124.

[11]張福鎖， 王激清， 張衛(wèi)峰， 等. 中國(guó)主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2008，45（5）：915-922.

[12]孟慶華，賀明榮，王琪貞，等. 山東省主要土類高產(chǎn)農(nóng)田土壤狀況及其限制性養(yǎng)分因子的研究[J]. 土壤通報(bào)， 1996，27（6）：256-258.

[13]張維理， 田哲旭， 張寧，等. 我國(guó)北方農(nóng)用氮肥造成地下水硝酸鹽污染的調(diào)查[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1995，1（2）：80-87.

[14]肖軍， 秦志偉， 趙景波.農(nóng)田土壤化肥污染及對(duì)策[J]. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)， 2005，31（5）：32-34.

[15]汪仁， 解占軍， 華利民，等.遼寧省糧菜主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村飲用水硝酸鹽污染狀況研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009， 28（9）：1932-1935.

[16]段玉， 妥德寶， 趙沛義，等. 馬鈴薯施肥肥效及養(yǎng)分利用率的研究[J]. 中國(guó)馬鈴薯，2008，22（4）：197-200.

[17]馬偉清， 王培倫， 楊元軍，等. 不同類型肥料對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及塊莖品質(zhì)的影響[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（3）：59-60.