壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥指標體系——以甘肅省張掖市山丹縣為例

魯天文， 劉祁峰， 張衛(wèi)峰， 王朝東

(1.甘肅省山丹縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 甘肅 山丹 734100;

2.中國農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院 中化化肥農(nóng)大研究中心， 北京 100094)

壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥指標體系——以甘肅省張掖市山丹縣為例

魯天文1， 劉祁峰1， 張衛(wèi)峰2， 王朝東2

(1.甘肅省山丹縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 甘肅 山丹 734100;

2.中國農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院 中化化肥農(nóng)大研究中心， 北京 100094)

摘要：[目的] 確定施肥指標體系，為壟膜溝灌馬鈴薯提供精確的施肥配方。[方法] 2007—2010年在甘肅省張掖市山丹縣進行馬鈴薯“3414”田間肥效試驗,分析不同土壤肥力水平下馬鈴薯土壤有效養(yǎng)分含量與相對產(chǎn)量的相關(guān)性,并依此確定土壤養(yǎng)分豐缺指標和推薦施肥量。[結(jié)果] 將山丹縣馬鈴薯田間土壤堿解氮、有效磷、速效鉀含量等級劃分為低、較低、中、較高、高5級,對應(yīng)推薦施氮量分別為>225.7，193.3~225.7，117.2~193.3，161.0~177.2，<161.0 kg/hm2;推薦施磷量分別為>164.3，146.5~164.3，137.6~146.5，128.6~137.6，<128.6 kg/hm2;推薦施鉀量分別為>166.8，149.7~166.8，141.1~149.7，132.5~141.1，<132.5 kg/hm2。經(jīng)過150個示范點的調(diào)研分析發(fā)現(xiàn),利用測土配方施肥技術(shù)增產(chǎn)率達9.8%,節(jié)約化肥67.5 kg/hm2,節(jié)本506.3元/hm2,節(jié)本增效3 286.5元/hm2。[結(jié)論] 壟膜溝灌馬鈴著測土配方施肥技術(shù)可以實現(xiàn)普遍增產(chǎn)和增效。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯; 豐缺指標; 推薦施肥; 山丹縣

馬鈴薯是繼小麥、水稻、玉米之后的世界第四大作物，既是糧食作物又可作蔬菜或休閑食品，在全球糧食安全問題日益突出的背景下成為新的增長點[1-2]。我國西北地區(qū)由于光照充足，病蟲害較少，土地規(guī)模大便于集約化生產(chǎn)而逐漸成為主產(chǎn)區(qū)。據(jù)國家統(tǒng)計年鑒顯示，2011年甘肅、內(nèi)蒙馬鈴薯種植面積已經(jīng)達到1.39×106hm2，占全國播種面積的比重為25.6%，總產(chǎn)達到4.25×106t，占全國總產(chǎn)的比重為24.1%[3]。解放初期，甘肅省馬鈴薯種植面積只有1.40×105hm2，20世紀90年代中后期進入快速發(fā)展階段，2009年為6.43×105hm2。自2003年以來，甘肅省馬鈴薯種植面積穩(wěn)居全國第二，總產(chǎn)穩(wěn)居全國第一[4]。山丹縣坐落在甘肅省河西走廊，屬于典型的大陸性高寒半干旱氣候，年均氣溫6.5 ℃，無霜期102~138 d。近年來，隨著山丹縣土地流轉(zhuǎn)規(guī)模的擴大，馬鈴薯在山丹縣的種植面積也逐年攀升，截至2012年，全縣壟膜溝灌馬鈴薯播種面積達8 300 hm2，產(chǎn)量3.14×105t，產(chǎn)值3.45×108元，種植馬鈴薯已經(jīng)成為山丹縣經(jīng)濟發(fā)展的新亮點[5]。

西北地區(qū)在水資源缺乏、無霜期短的自然條件下實現(xiàn)馬鈴薯大面積快速發(fā)展主要得益于覆膜和灌溉技術(shù)的發(fā)展。馬鈴薯覆膜灌溉種植方式大規(guī)模發(fā)展起始于本世紀初期，屬于研究與推廣同步進行的技術(shù)，此項技術(shù)可以有效緩解西北地區(qū)干旱缺水的生態(tài)環(huán)境壓力，是實現(xiàn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效的一項關(guān)鍵措施[6]。早在20世紀90年代末，山丹縣就開始推廣壟膜溝灌馬鈴薯生產(chǎn)節(jié)水技術(shù)，目前已經(jīng)普遍應(yīng)用，這種方式相對于傳統(tǒng)方法增加了覆膜和起壟環(huán)節(jié)，可以有效地提高地溫[7]，節(jié)約灌溉水1 800 m3/hm2，提高灌溉水利用效率33%，控制雜草，從而實現(xiàn)了馬鈴薯產(chǎn)量增加5 250 kg/hm2，增收6 540元/hm2的目標[8]。這一技術(shù)體系中的覆膜、起壟、種植、灌溉等綜合技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，然而施肥技術(shù)仍沿用20世紀80年代建立的大水大肥方法，肥料用量沒有根據(jù)地力條件確定，氮、磷、鉀肥施用比例不合理，肥效低，導致肥料浪費嚴重，增產(chǎn)受限[9]。

2005年以來全國測土配方施肥技術(shù)進入了快速發(fā)展期[10]。隨著馬鈴薯生產(chǎn)方式的快速轉(zhuǎn)變，基于土壤測試的馬鈴薯施肥指標也在逐漸建立[11-12]，然而針對壟膜溝灌生產(chǎn)體系的施肥指標體系仍是空白，制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。實踐表明，基于測試的土壤養(yǎng)分豐缺指標和推薦施肥技術(shù)體系，是作物高效施肥的重要技術(shù)[12]。因此，亟需建立壟膜溝灌馬鈴薯測土施肥和土壤豐缺指標技術(shù)體系，減少過量施肥造成的浪費和對環(huán)境的不良影響，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。這不僅是山丹縣馬鈴薯發(fā)展的需要，也是全國馬鈴薯測土配方施肥與現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要。

本研究于2007—2010年，依托國家測土配方施肥補貼項目的實施，采用農(nóng)業(yè)部統(tǒng)一的測土配方施肥“3414”試驗方案[14]，根據(jù)甘肅省張掖市山丹縣土壤地力和不同海拔區(qū)域小氣候特征，布置壟膜溝灌馬鈴薯田間肥效試驗，對全縣14個“3414”試驗結(jié)果進行分析，以期初步建立山丹縣馬鈴薯施肥指標體系。同時在主要地區(qū)進行示范驗證，用以確定施肥指標體系的可行性。

1試驗材料與方法

1.1　試驗點的選擇

14個試驗點選擇在山丹縣5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，11個村，覆蓋了4種土壤類型。從土壤基礎(chǔ)4項測定結(jié)果來看，14個試驗點的土壤有機質(zhì)為12.5～25.8 g/kg，堿解氮為48～129 mg/kg，速效磷為6.0～47.0 mg/kg，速效鉀為95～322 mg/kg。基本能夠代表全縣不同地力水平的土壤(表1)。

表1　“3414”試驗點概況

1.2　供試材料

供試品種為當?shù)刂髟云贩N大西洋。供試氮肥為尿素(含N≥46%)，中國石油寧夏石化公司生產(chǎn)；磷肥為重過磷酸鈣(含P2O5≥43%)，云南三環(huán)化工有限公司生產(chǎn)；鉀肥為硫酸鉀(含K2O≥33%)，山西鉀肥有限公司生產(chǎn)。

1.3　試驗方法

試驗采用“3414”設(shè)計，選氮、磷、鉀3個因素，4個水平，14個處理(N0P0K0，N0P2K2，N1P2K2，N2P0K2，N2P1K2，N2P2K2，N2P3K2，N2P2K0，N2P2K1，N2P2K3，N3P2K2，N1P1K2，N1P2K1，N2P1K1)。小區(qū)面積36 m2，試驗采取多點無重復設(shè)計，區(qū)組內(nèi)隨機排列。試驗因子水平見表2。0水平不施肥；2水平指當?shù)赝扑]施肥水平；1水平=2水平×0.5；3水平=2水平×1.5(該水平為過量施肥水平)[4]。試驗小區(qū)除施肥數(shù)量外，其他管理措施完全一致。

表2　試驗因子水平

1.4　土壤取樣及測試

春季播種前，在每一試驗點取0—20 cm的混合土樣，風干磨細，過1 mm篩孔，保存?zhèn)溆?。測定項目及方法為：堿解氮采用堿解擴散法；有效磷采用NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法；有效鉀采用NH4OAC浸提—火焰光度法。收獲時去除邊行，按小區(qū)單收計產(chǎn)。

1.5　示范效果調(diào)查方法

對采用測土配方施肥技術(shù)的示范戶進行調(diào)研，示范戶是指那些土地經(jīng)過取土化驗，并得到施肥指導的農(nóng)戶。采取隨機取點、對稱等距的抽樣方法，在目標村隨機抽取樣本農(nóng)戶10~12戶，為最終的調(diào)查農(nóng)戶。隨后收集農(nóng)戶地塊施肥的信息和數(shù)據(jù)。本次測土配方施肥采用面訪式問卷調(diào)查，即調(diào)查員與被調(diào)查者面對面，調(diào)查員提問、被調(diào)查者回答的方式，并對數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場核實，如化肥品種、數(shù)量、含量、種植作物產(chǎn)量等，確保數(shù)據(jù)的真實性和準確性，農(nóng)戶確認后簽名，2009—2013年共收集種植馬鈴薯的農(nóng)戶施肥情況與滿意度調(diào)查表150份，每年30份。

2結(jié)果與討論

2.1　產(chǎn)量回歸方程的建立

為了驗證試驗的成功與否，我們對各試驗點進行回歸分析，建立了自變量N，P，K與因變量產(chǎn)量(y)之間的回歸方程，其通用方程式為：

b7x1x2+b8x1x3+b9x2x3。

從對各試驗點方程進行顯著性測驗的結(jié)果(表3)可以看出，均達到顯著或極顯著水平。說明各個試驗是成功的。

表3　回歸方程參數(shù)及顯著性檢驗結(jié)果

注：F0.05=5.999，F(xiàn)0.01=14.659。

2.2　土壤養(yǎng)分豐缺指標的建立

將“3414”試驗方案中的無肥區(qū)產(chǎn)量與2水平的產(chǎn)量相比，獲得相對產(chǎn)量。將相對產(chǎn)量低于50%的土壤養(yǎng)分狀況定為低，相對產(chǎn)量在50%~70%，70%~80%，80%~90%之間的土壤分別定為較低、中和較高；相對產(chǎn)量高于90%的土壤養(yǎng)分狀況定為高。然后，以土壤養(yǎng)分測定值為自變量(X)，以相對產(chǎn)量為因變量(Y)，R2為相關(guān)系數(shù)，對土壤養(yǎng)分測定值和相對產(chǎn)量進行回歸分析，建立了對數(shù)回歸方程然后將該劃分等級的相對產(chǎn)量臨界值帶入回歸方程，即可計算出山丹縣種植馬鈴薯土壤養(yǎng)分豐缺指標范圍(結(jié)果見表4)。

表4　山丹縣土壤養(yǎng)分測定值與馬鈴薯產(chǎn)量的關(guān)系及養(yǎng)分豐缺指標(n=14)

2.3　推薦施肥量的確定

將每個試驗的產(chǎn)量與施肥量進行回歸分析，建立肥料效應(yīng)函數(shù)，通過邊際分析，計算每個試驗點的最佳施肥量。根據(jù)14個試驗，分別建立了馬鈴薯最佳施氮量與土壤堿解氮測定值、最佳施磷量與土壤有效磷測定值、最佳施鉀量與土壤速效鉀測定值的函數(shù)關(guān)系：

最佳施氮量(kg/hm2)：

y=-4.805 lnx+33.692 (R2=0.603 2，n=13)

最佳施磷量(kg/hm2)：

y=-0.976 lnx+12.025 (R2=0.742 7，n=6)

最佳施鉀量(kg/hm2)：

y=-1.624 lnx+15.903 (R2=0.801 9，n=6)

將土壤養(yǎng)分豐缺指標，即養(yǎng)分含量臨界值(表4)帶入上述函數(shù)關(guān)系式中(式中土壤養(yǎng)分測定值為自變量(x)，最佳施肥量為因變量(y)，得出山丹縣馬鈴薯生產(chǎn)不同土壤養(yǎng)分含量條件下的推薦施肥量(見表5)。

2.4　推薦施肥量示范驗證

如圖1所示，在土壤堿解氮含量由低到高各個豐缺范圍內(nèi)的示范戶氮肥用量均在表5推薦施肥量的范圍內(nèi)，推薦水平用量較為集中。在低地力水平，推薦施肥量平均239 kg/hm2，高于農(nóng)民習慣施肥量的75%，能夠較為有效地補充該地力水平；較低地力水平，推薦施肥量略高于農(nóng)民習慣施肥量；中地力水平，推薦施肥量平均180 kg/hm2，比農(nóng)民習慣施肥量217 kg/hm2高出37 kg/hm2；較高地力水平，推薦施肥量平均169 kg/hm2，比農(nóng)民習慣施肥量平均213 kg/hm2高出44 kg/hm2；高地力水平，推薦施肥量150 kg/hm2比農(nóng)民習慣施肥量207 kg/hm2高出57 kg/hm2。

表5　山丹縣壟膜溝灌馬鈴薯推薦施肥量

圖1　堿解氮各豐缺程度農(nóng)民習慣施肥量與測土配方施肥量差異

如圖2所示，土壤有效磷含量沒有低地力等級，在較低等級推薦施肥量143～165 kg/hm2除最小值與最大值兩點之外其他各點施肥量均在推薦范圍內(nèi)；由中到高各個豐缺范圍內(nèi)測土配方施磷肥量，均在表5推薦施肥量的范圍內(nèi)，推薦水平用量較為集中。從較低至高地力水平，分別比農(nóng)民習慣施肥量優(yōu)化施肥28，40，49，40 kg/hm2。

圖2　有效磷各豐缺程度農(nóng)民習慣施肥量與測土配方施肥量差異

從圖3可以看出，土壤速效鉀含量沒有低地力等級；在由較低到高各個豐缺范圍內(nèi)測土配方鉀肥量，均比表5推薦施肥量的范圍低，推薦水平用量較為集中。從較低至高地力水平，分別比農(nóng)民習慣施肥量優(yōu)化施肥2，16，17，35 kg/hm2。

圖3　速效鉀各豐缺程度農(nóng)民習慣施肥量與測土配方施肥量差異

由圖4可以看出，在相對產(chǎn)量由低到高各個豐缺范圍內(nèi)測土配方施肥產(chǎn)量沒有高級別。從低至較高地力水平，推薦施肥處理的產(chǎn)量分別比農(nóng)民習慣施肥量增產(chǎn)3 696，1 666，2 568，1 571 kg/hm2。

圖4　各相對產(chǎn)量級別農(nóng)民習慣與測土配方施肥處理的產(chǎn)量差異

全部示范點平均而言，習慣施肥平均產(chǎn)量為31 633.5 kg/hm2，測土配方施肥平均產(chǎn)量34 722.0 kg/hm2，增產(chǎn)3 088.5 kg/hm2，增產(chǎn)率達9.8%。習慣施肥平均施用純氮208.5 kg/hm2，純磷178.5 kg/hm2，純鉀127.5 kg/hm2，氮磷鉀比例為1∶0.86∶0.61，施用純養(yǎng)分514.5 kg/hm2。測土配方施肥平均施用純氮210.0 kg/hm2，純磷135.0 kg/hm2，純鉀102 kg/hm2，氮磷鉀比例為1∶0.64∶0.49，施用純養(yǎng)分447.0 kg/hm2，平均節(jié)約化肥67.5 kg/hm2，節(jié)本506.3元，節(jié)本增效3 286.5元。習慣施肥前產(chǎn)投比為3.74，測土配方施肥產(chǎn)投比為5.44。由此可見根據(jù)地力等級推薦施肥量可以更加有效的因地制宜，低增高減，均衡地力各營養(yǎng)元素，提高肥料利用率，并提高產(chǎn)量。

3結(jié) 論

通過14個田間試驗，不僅確定了山丹縣在0—20 cm土層中堿解氮、有效磷及速效鉀土測值的范圍，而且建立了山丹縣壟膜溝灌馬鈴薯土壤養(yǎng)分豐缺指標，并根據(jù)豐缺指標結(jié)果建立了該區(qū)域壟膜溝灌馬鈴薯的經(jīng)濟合理施肥量。

山丹縣4 a的壟膜溝灌馬鈴薯試驗和示范結(jié)果說明，在各種土壤肥力水平上開展“3414”試驗，利用試驗數(shù)據(jù)通過相對產(chǎn)量劃分土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的肥力等級，同時根據(jù)肥料效應(yīng)函數(shù)建立每個肥力等級的肥料用量方程，就可為各種土壤類型提供較為精確的施肥配方。大樣本示范數(shù)據(jù)說明這種測土配方施肥技術(shù)是可以實現(xiàn)普遍增產(chǎn)和增效的。

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Soil Testing and Fertilization Recommendation Index System for Mulched Potato in Shandan County of Zhangye City, Gansu Province

LU Tianwen1, LIU Qifeng1, ZHANG Weifeng2, WANG Chaodong2

(1.ShandanAgriculturalTechnologyExtensionCenter,Shandan,

Gansu734100,China; 2.SINOCHEM-CAUFertilizerR&DCenter,Collegeof

ResourcesandEnvironmentalScience,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094,China)

Abstract：[Objective] To determine the fertilization index system and provide the precision fertilization formula for mulched potato system in Shandan County of Zhangye City, Gansu Province. [Methods] Fourteen field experiments were conducted in mulched potato system in Shandan County of Zhangye City, Gansu Province from 2007 to 2010. The relationship between the soil available nutrient content and the corresponding crop yield was established. [Results] The soils in Shandan County was classified into 5 different categories such as the lowest, lower, medium, higher and the highest according to the content of alkali-ydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium. Fertilizer application rate was recommended for each soil categories, such as >225.7, 193.3~225.7, 117.2~193.3, 161.0~177.2 and<161.0 kg/hm2for nitrogen, >164.3, 146.5~164.3, 137.6~146.5, 128.6~137.6 and <128.6 kg/hm2for phosphorus, >166.8, 149.7~166.8, 141.1~149.7, 132.5~141.1 and <132.5 kg/hm2for potash. The new technologies can improve potato yield by 9.8%, save fertilizer by 67.5 kg/hm2, reduce cost by 506.3 yuan/hm2, and increase economic profit by 3 286.5 yuan/hm2. [Conclusion] The technologies of soil testing and fertilization formula can improve potato yield and increase economic profit generally.

Keywords:mulched potato; abundance index; fertilizer recommendation; Shandan County

文獻標識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)01-0291-06

中圖分類號：S512.1， S311

通信作者：劉祁峰(1986—)，女(漢族)，甘肅省山丹縣人，本科，助理農(nóng)藝師，主要土壤肥料技術(shù)推廣工作。E-mail:315941270@qq.com。

收稿日期：2014-03-21修回日期：2014-03-18

資助項目：農(nóng)業(yè)部測土配方施肥補貼項目(2007—2010)

第一作者：魯天文(1957—)，男(漢族)，甘肅省山丹縣人，大專，高級農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:shdnjzhx@163.com。