不同生物有機復(fù)合肥施肥量對半干旱區(qū)馬鈴薯水分利用、產(chǎn)量及經(jīng)濟收益的影響

張悅，馬一凡

（1.甘肅省定西市安定區(qū)園藝工作站，甘肅定西743000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730000）

土壤肥料

不同生物有機復(fù)合肥施肥量對半干旱區(qū)馬鈴薯水分利用、產(chǎn)量及經(jīng)濟收益的影響

張悅1，馬一凡2*

（1.甘肅省定西市安定區(qū)園藝工作站，甘肅定西743000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州730000）

生物有機復(fù)合肥是解決馬鈴薯連作障礙、提高產(chǎn)量品質(zhì)和保護農(nóng)田環(huán)境的有效措施。半干旱區(qū)大田條件下，以傳統(tǒng)肥料為對照，于2015和2016年研究不同生物有機復(fù)合肥施肥量對半干旱區(qū)馬鈴薯水分利用、產(chǎn)量及經(jīng)濟收益的影響。結(jié)果表明，與常規(guī)肥料相比，2015～2016年當(dāng)亞環(huán)生物多元有機復(fù)合肥施肥量達到1 800 kg/hm2時，馬鈴薯總耗水量略有下降，但促進了花后耗水，導(dǎo)致花期地上地下生物量提高，使收獲期單株結(jié)薯數(shù)和大中薯率顯著增加，產(chǎn)量分別達到29 244和24 684 kg/hm2，分別較對照增產(chǎn)1 775和6 115 kg/hm2，水分利用效率提高8.6和20.2 kg/hm2·mm，增收1 468和7 978元/hm2。因此，在半干旱區(qū)的亞環(huán)生物多元有機復(fù)合肥施肥量為1 800 kg/hm2，能夠顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率，并獲得最高的經(jīng)濟收益，為該區(qū)域的適宜施肥量。

半干旱區(qū)；馬鈴薯；生物有機復(fù)合肥；產(chǎn)量；水分利用效率；經(jīng)濟收益

馬鈴薯具有抗旱、高產(chǎn)、耐瘠薄等優(yōu)勢，需水規(guī)律和西北半干旱區(qū)降水格局基本吻合，是該區(qū)著力發(fā)展的特色優(yōu)勢作物之一[1]。近年來，馬鈴薯的播種面積迅速增加，以西北旱作馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)—甘肅省定西市為例，2012年超過21.3萬hm2，占總耕地面積的19%以上，占糧食作物播種面積的47.2%[2]，成為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收的重點產(chǎn)業(yè)[2,3]。馬鈴薯播種面積的擴大導(dǎo)致連作面積和年限逐年增加，使馬鈴薯病害大面積發(fā)生[4-6]，加之大量施用化肥，導(dǎo)致土壤性狀惡化，產(chǎn)品品質(zhì)下降[7]。生物有機復(fù)合肥能夠改善土壤微生物結(jié)構(gòu)，降低病害發(fā)生幾率，并能促進馬鈴薯對養(yǎng)分和水分的利用效率，增強抗旱性和提高塊莖品質(zhì)[8,9]。亞環(huán)多元生物有機復(fù)合肥添加了生物保水保肥劑和活性腐植酸，對于提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改良土壤理化性狀、提高農(nóng)產(chǎn)品的等級和質(zhì)量、保護生態(tài)環(huán)境有顯著效果[10]。為了進一步確定亞環(huán)多元生物有機復(fù)合肥的適宜施肥量及其對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用的影響，于2015和2016年進行田間試驗，以傳統(tǒng)施肥為對照，設(shè)4個生物有機肥復(fù)合肥施肥量，測定馬鈴薯關(guān)鍵生育期土壤含水量、生物量、產(chǎn)量等指標(biāo)，計算水分利用效率、經(jīng)濟收益，以明確資源和經(jīng)濟高效的施肥量，為半干旱區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種：‘新大坪’，中晚熟品種，由甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心選育。

供試肥料：亞環(huán)生物多元有機復(fù)合肥（根莖類專用）（N+P2O5+K2O≥10%，有機質(zhì)≥30%），安徽亞環(huán)生物科技有限公司。

1.2 試驗地概況

試驗地設(shè)于安定區(qū)青嵐鄉(xiāng)大坪村，位于甘肅中部的低山丘陵區(qū)，屬中溫帶干旱半干旱氣候，雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，年平均氣溫7.7℃，無霜期約141 d，年平均降雨量400 mm，海拔1 900 m，太陽輻射量141.4 kcal/cm2，年平均日照2 500 h。試驗田前茬作物玉米，土壤為黃綿土，pH 6.8，有機質(zhì)含量10.37 g/kg，全氮0.78 g/kg，全磷0.69 g/kg，全鉀22.40 g/kg，水解氮48 mg/kg，速效磷13.35 mg/kg，速效鉀204 mg/kg，緩效鉀1 232 g/kg，陽離子代換量5.14 cmol(+)/kg土，鐵4.68 mg/kg，錳5.34 mg/kg，銅1 mg/kg，鋅0.7 mg/kg，硼0.51 mg/kg。

1.3 試驗方法

試驗于2015～2016年進行，設(shè)5個處理：CK為常規(guī)肥料（CK），尿素345 kg/hm2（N 46.00%）、過磷酸鈣870 kg/hm2（P2O518%）、硫酸鉀255 kg/ hm2（K2O 33%），生物有機復(fù)合肥設(shè)4個水平，即600 kg/hm2（Low rate，處理代號為LR），1 200 kg/ hm2（Middle rate，處理代號為MR），1 800 kg/hm2（High rate，處理代號為HR），2 400 kg/hm2（Over rate，處理代號為OR），3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。小區(qū)面積25.92 m2（3.6 m×7.2 m），區(qū)間距、走道均為40 cm，試驗地四周設(shè)2 m寬保護行。起壟覆膜前，結(jié)合整地1次性作為基肥均勻施入。按大壟寬70 cm、高20 cm、小壟寬50 cm、高15 cm劃行起壟，用厚0.008 mm、寬140 cm的黑色膜全膜雙壟面膜側(cè)種植，株距36 cm，行距60 cm，每小區(qū)播種6行，每行20株，小區(qū)保苗120株，46 296株/ hm2。在播前、花期和收獲期測定0～120 cm土層的土壤貯水量，以及地上地下生物量。

土壤貯水量用土鉆法，每20 cm為一個層次，土壤貯水量計算公式：SWS（mm）=WS×γb×d/100式中，WS為土壤重量含水量（g/kg）；γb為土壤容重（g/cm3）；d為土壤深度（cm）。收獲后選擇長勢均一的20株進行考種；將整個小區(qū)收獲后稱重計產(chǎn)，并計算大中薯率。

耗水量和水分利用效率按以下公式計算：

階段耗水量（ETi）ETi=SWSi－SWSi+1+P，式中，SWSi為某個生育時期初始時的土壤貯水量；SWSi+1為該生育時期結(jié)束時的土壤貯水量；P為生育期降雨量。

水分利用效率（WUE）WUE=Yd/ET，Yd為馬鈴薯單位面積產(chǎn)量（kg/hm2）；ET=SWSBFSWSHA+P，式中SWSBF為播種前土壤貯水量；SWSHA為收獲后土壤貯水量；P為馬鈴薯全生育期降雨量。

大中薯率（%）=單薯重大于100 g的重量/總重量×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對馬鈴薯不同生育期土壤貯水量的影響

在降水較多的2015年，不同施肥處理對土壤貯水量無顯著影響，但在干旱的2016年，馬鈴薯花期生物有機肥施肥量為600和1 200 kg/hm2的土壤貯水量顯著高于傳統(tǒng)化肥、HR和OR處理，而且HR處理的土壤貯水量顯著高于OR（圖1）。在收獲期，2015年各處理間的土壤貯水量無顯著差異，但2016年OR處理的土壤貯水量最低，其次為HR處理，二者間差異不顯著，但均顯著低于其余3個處理，這主要是由于OR和HR處理馬鈴薯前期耗水較大，并且在2016年遭遇嚴(yán)重伏旱，導(dǎo)致收獲期土壤貯水量降低。因此，不同肥料類型和施肥量對馬鈴薯不同生育期的土壤貯水量有較為明顯的影響，尤其在干旱年份達到顯著差異。

圖1 不同施肥處理對土壤貯水量的影響Figure 1 Effects of different fertilizer treatments on soil water storage

2.2 不同施肥處理對馬鈴薯花前花后耗水量的影響

不同施肥處理對馬鈴薯花前花后耗水量有明顯影響（圖2）。OR處理的花前耗水量最高，2015和2016年分別較CK和HR增加了6.5、15.5 mm和42.0、42.5 mm，其中2016年達到顯著水平；花后耗水量以HR最高，2015和2016年分別較CK和OR增加了17.0、8.2 mm和21.5、27.0 mm。因此，不同施肥量對馬鈴薯花前花后耗水量有顯著影響，這可能對塊莖發(fā)育有一定影響。

2.3 不同施肥處理對馬鈴薯生物性狀的影響

2015年HR和OR的出苗率最高，達到96.8%，但處理間無顯著性差異（表1）；LR和MR的株高較CK降低，HR和OR較CK均有升高，OR的株高最高，2015年達到78.8 cm，2016年達到76.9 cm，但2年處理間差異均不顯著。單株結(jié)薯數(shù)2年以O(shè)R最高，但OR和HR在2015年的差異不顯著，顯著高于LR和MR。HR和OR的大中薯率在2年間無顯著差異，其中2015年OR高于HR，2016年HR高于OR，且高于CK。由此可見，施肥量對馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)和大中薯率有顯著的影響，隨生態(tài)有機復(fù)合肥施肥量增加，各產(chǎn)量構(gòu)成因素均呈增加的趨勢。2016年由于遭遇特大伏旱，6月下旬至8月上旬無有效降雨，使得塊莖發(fā)育和膨大受到嚴(yán)重干旱脅迫，所以大中薯率較2015年顯著下降。

圖2 不同施肥處理對馬鈴薯花前花后耗水量的影響Figure 2 Effects of different fertilizer treatments on evapotranspiration of pre-flowering and post-flowering stage of potato

表1 不同施肥處理對馬鈴薯生物性狀的影響Table 1 Effects of different fertilizer treatments on biological traits of potato

2.4 不同施肥處理對馬鈴薯生物量的影響

不同施肥處理對馬鈴薯產(chǎn)量有顯著影響（圖3）。花期的地上生物量以O(shè)R處理最高，LR最低；OR和HR間差異不顯著，但顯著高于其他處理。收獲期地上生物量以O(shè)R和HR最高，二者無顯著差異，但顯著高于其他3個處理，2015和2016年OR的單株生物量分別較CK、LR和MR增加了63.3、161.1、80.0 g和39.4、102.3、50.1 g。花期HR的地下生物量最高，但與OR間無顯著差異，而高于其他3個處理，2015和2016年HR的單株生物量分別較CK、LR和MR增加了39.0、80.6、55.6 g和30.2、102.1、54.8 g；收獲期HR的地下生物量最高，與OR間差異不顯著，但顯著高于CK和LR，2015和2016年分別增加了52.5、93.3 g和53.5、99.0 g。2015和2016年表現(xiàn)相同的變化趨勢，但各處理間的地下生物量變化幅度在2016年更大。

2.5 不同施肥處理對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響

不同施肥處理對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量有顯著影響（表2）。HR和OR產(chǎn)量最高，且與其他3個處理差異達顯著水平，2015和2016年HR較CK分別增產(chǎn)1 775和6 115 kg/hm2。2015年各處理之間的總耗水量無顯著差異，但2016年CK顯著高于LR和MR處理，增加了36.4和32.9 mm。HR的水分利用效率最高，2015和2016年分別達到83.3和69.9 kg/hm2·mm，分別較CK增加了8.6和20.2 kg/hm2·mm，達顯著差異。

圖3 不同施肥處理對馬鈴薯生物量的影響Figure 3 Effects of different fertilizer treatments on biomass of potato

表2 不同施肥處理對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響Table 2 Influence of different fertilizer treatments on potato yield and water use efficiency

2.6 不同施肥處理對馬鈴薯經(jīng)濟收益的影響

不同處理的產(chǎn)值與產(chǎn)量變化一致（表3）。HR在2年期間的純收入最高，2015年高于OR，但無顯著差異。HR的純收益在2015年與CK無顯著差異，2016年則增加了7 978元/hm2，達到顯著差異。LR和MR在2015年均較CK減收，2016年MR較CK增收706元/hm2，但LR下降了3 155元/hm2，差異顯著。

3 討論

近年來，無公害蔬菜越來越受到消費者的重視。鄧接樓等[10]研究結(jié)果表明，施用有機肥與單施化肥相比，小白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)有較大的提高和改善。徐文暢等[11]研究結(jié)果表明，施足量有機肥，馬鈴薯生育時間明顯縮短、抗逆能力明顯增強、產(chǎn)量極顯著提高。調(diào)控作物花前花后耗水，對于優(yōu)化作物冠層和提高水分利用效率有重要作用，張緒成等[3]研究表明，適度減少花前耗水，增加花后耗水，對提高馬鈴薯產(chǎn)量有積極作用。本試驗結(jié)果表明，施用亞環(huán)生物多元有機復(fù)合肥施肥量達到1 800 kg/hm2時，促進馬鈴薯花后耗水量增加，促進地上地下部分生長，尤其是地下部分生物量較其他處理明顯增加，提高了單株結(jié)薯數(shù)和大中薯率，在消耗較少水分的情況下獲得較高的產(chǎn)量和水分利用效率。雖然生物有機復(fù)合肥施用量為2 400 kg/hm2時，產(chǎn)量同樣較CK有顯著增加，但由于成本增加，所以其經(jīng)濟收益較1 800 kg/hm2呈下降趨勢，并在干旱的2016年達到顯著差異。因此，綜合馬鈴薯產(chǎn)量，水分利用效率和經(jīng)濟收益結(jié)果，認為1 800 kg/hm2是半干旱區(qū)生物有機復(fù)合肥在馬鈴薯生產(chǎn)中的適宜施肥量，可用于指導(dǎo)具體生產(chǎn)實踐。

表3 不同施肥處理對馬鈴薯經(jīng)濟收益的影響Table 3 Effects of different fertilizer treatments on economic benefit of potato

[1]張世福.定西市發(fā)展馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的綜合優(yōu)勢分析[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報, 2011(7):44-49.

[2]甘肅省統(tǒng)計局.甘肅統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2012.

[3]張緒成,王紅麗,于顯楓,等.半干旱區(qū)全膜覆蓋壟溝間作種植馬鈴薯和豆科作物的水熱及產(chǎn)量效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2016, 49(3):468-481.

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[11]徐文暢,余貴先,陳振華,等.不同施肥種類和水平對稻田免耕稻草全程覆蓋秋馬鈴薯的效果[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,50(6): 1114-1116.

Effects of Different Biological-organic Synthetic Fertilizer Application Rates on Water Use Efficiency,Yield,and Economic Benefits of Potato in Semi-arid Area

ZHANG Yue1,MA Yifan2＊
(1.Anding Horticultural Crop Station,Dingxi,Gansu 743000,China; 2.Institute of Dryland Farming,Gansu Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou,Gansu 730000,China)

The application of biological organic synthetic fertilizer is an efficient method to solve the continuous cropping inhibition,improve yield and quality of potato and protect farmland environments.Compared with traditional fertilizer application,the effects of different biological organic synthetic fertilizer application rates on water use efficiency (WUE),yield and economic benefits of potato were studied under field conditions from 2015 to 2016.The results showed that when the application rate of Yahuan biological organic synthetic fertilizer reached to 1 800 kg/ha,the total evapotranspiration of potato decreased slightly,but the evapotranspiration after flowering was promoted,resulting in the increasing in biomass,tuber number and percentage of large-and medium-sized potato in both 2015 and 2016,compared with traditional fertilizer application.The yield reached to 29 244 and 24 684 kg/ha,increased by 1 775 and 6 115 kg/ha, respectively.Also,when the biological organic synthetic fertilizer was applied at the rate of 1 800 kg/ha,WUE was increased by 8.6 and 20.2 kg/ha·mm,and the economic benefit was increased by 1 468 and 7 978 Yuan/ha in 2015 and 2016,respectively,compared with traditional fertilizer application.So the suitable application rate of Yahuan biological organic synthetic fertilizer is 1 800 kg/ha in semi-arid area.At this application rate,yield,WUE and economic benefit of potato could be increased significantly.

semi-arid area;potato;biological organic synthetic fertilizer;yield;water use efficiency;economic benefit

S532

B

1672－3635（2017）04-0221-06

2017-01-09

國家科技支撐計劃課題（2015BAD22B04）；甘肅省科技重大專項（1502NKDA003）。

張悅（1972-），女，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。

馬一凡，農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作，E-mail:954884956@qq.com。