滴灌條件下不同基追肥比例對馬鈴薯生長發(fā)育、產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

沈?qū)氃?，康小華，張宗雄，劉玉匯，張俊蓮*，王海龍，胡 靜，郭謀子，李志龍

（1.甘肅條山農(nóng)林科學(xué)研究所，甘肅 景泰 730400；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省國有條山農(nóng)場地處騰格里沙漠南緣，干旱少雨，晝夜溫差大，具有良好的種植加工型馬鈴薯的自然條件，是上海百事（食品）公司、上好佳（中國）公司、康利華貿(mào)易（泰國）有限公司等企業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料薯生產(chǎn)基地。近年來，隨著滴灌技術(shù)的推廣使用，水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用已成為趨勢。氮、鉀、磷是作物生長發(fā)育必需的礦質(zhì)營養(yǎng)元素[1,2]，為了優(yōu)化滴灌模式下氮鉀磷肥料的高效利用，使氮鉀磷肥料施用時間與馬鈴薯需肥規(guī)律吻合，發(fā)揮滴灌技術(shù)的節(jié)水節(jié)肥優(yōu)勢，本試驗設(shè)置等養(yǎng)分量基礎(chǔ)下的不同氮鉀磷基追肥處理，探討馬鈴薯生長及產(chǎn)量形成的適宜氮鉀磷基追肥比例，為提高馬鈴薯植株氮鉀磷肥料利用率、建立水肥高效同步管理方案奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為‘大西洋’原種，由甘肅省國有條山農(nóng)場馬鈴薯產(chǎn)業(yè)事業(yè)部提供。供試基肥為尿素（N≥46%）、過磷酸鈣（P2O5≥16%）、硫酸鉀（K2O≥50%），供試追肥為尿素（N≥46%）、液體磷酸（P2O5≥62%）、碳酸鉀（K2O≥68%）。

1.2 試驗地概況

試驗于2016年在甘肅條山農(nóng)林科學(xué)研究所試驗地進(jìn)行。試驗地地理位置 E 103°33′～104°43′，N36°43′～37°38′，多年平均降雨185.6mm，≥10 ℃有效積溫3 038.4℃。供試土壤為沙壤土，播前采集0～20 cm土壤，測定養(yǎng)分狀況：堿解氮27.20 mg/kg，有效磷17.24 mg/kg，速效鉀141.76 mg/kg[3]。試驗地前茬作物為藜麥（Chenopodium quinoa willd）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)7個處理（表1），隨機(jī)排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積20 m×11 m=220 m2，每個小區(qū)種植12壟，每壟142株，株距14 cm、行距90 cm，播種密度約77 500株/hm2。除T1處理外，各施肥處理的肥料總養(yǎng)分量一致，分別為N 180 kg/hm2，P2O5135 kg/hm2，K2O 270 kg/hm2?；试诓シN前均勻撒入，追肥均通過滴灌系統(tǒng)施入，生育期施用時間和施用比例見表2。灌溉水源為黃河水，全生育期滴水18次，滴水總量3 900 m3/hm2，各處理滴水時間和滴水量一致，滴水量分配見表3。

1.4 測定項目與方法

出苗率：播種后35 d統(tǒng)計出苗率，每個小區(qū)統(tǒng)計3壟。

物候期：記載播種、出苗、現(xiàn)蕾、開花、淀粉積累、成熟及收獲期，以植株總數(shù)中某一特征顯著變化達(dá)到群體數(shù)目60%以上時，為某物候期的記錄標(biāo)準(zhǔn)。

株高：每個小區(qū)測定10株，測定地上莖基部到植株最高生長點的距離，分別于出苗后第15，30，45，60和75 d測定。

莖粗：每個小區(qū)測定10株，測定近基部最粗處的莖的縱橫二項直徑，分別于出苗后第15，30，45，60和75 d測定。

主莖數(shù)：每個小區(qū)測定10株，測定種薯上芽眼中的芽直接長出地面形成的莖的數(shù)量，于出苗后第60 d測定。

分枝數(shù)：每個小區(qū)測定10株，測定主莖葉腋處葉芽生長10 cm以上的側(cè)枝數(shù)量，于出苗后第60 d測定。

干物質(zhì)含量：每個小區(qū)選取3株，出苗后第15，30，45，60和75 d，分器官稱取鮮重，105℃下殺青30 min，再在80℃下烘干至恒重，測定干物質(zhì)含量。

產(chǎn)量：收獲后統(tǒng)計每小區(qū)株數(shù)，剔除邊行，每個小區(qū)取2 m×1.8 m=3.6 m2的面積進(jìn)行測產(chǎn)并折算公頃產(chǎn)量，每個小區(qū)重復(fù)3次。

表1 不同處理施肥方式及說明Table 1 Method and instruction of different fertilizer application treatments

表2 不同處理N、P2O5、K2O追肥施用時期及施肥比例（%）Table 2 Application stage and proportion of topdressing of N,P2O5and K2O fertilizers in different treatments

表3 生育期滴灌量及滴灌次數(shù)Table 3 Amounts and frequencies of drip irrigation in different growth periods

大中小薯及商品薯率：按照＞10 cm，4～10 cm，＜4cm分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大中小薯區(qū)分，＞4 cm劃分為商品薯（大薯+中薯），＜4 cm劃分為次薯（小薯），每個小區(qū)重復(fù)3次。

葉柄營養(yǎng)診斷：選用日本HORIBA Advanced Techno Co.,Ltd.公司生產(chǎn)的LAQUAtwin B-743、B-731型NO3--N和K+速測儀，測定葉柄NO3--N和K+。全生育期取樣7次，取樣日期為6月29日、7月6日、7月14日、7月20日、7月27日、8月3日、8月10日。每個小區(qū)取樣30株，取植株生長點下方第4或第5片葉子（選取無病蟲害侵染的健康葉片），取樣位置在每個小區(qū)第3，6和9壟中間5 m。剪去葉片，留取葉柄，用小型榨汁機(jī)榨取汁液。速測儀操作過程（依據(jù)速測儀說明書）：分別將NO3--N速測儀和K+速測儀用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定（校準(zhǔn)），蒸餾水沖洗3遍，吸水紙輕輕拭干，滴入榨好的葉柄汁液，完全覆蓋電極，蓋好蓋子后讀數(shù)、記錄，重復(fù)3次。汁液濃度超過儀器測定范圍時，用蒸餾水對汁液稀釋后進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基追肥比例對馬鈴薯物候期和出苗率的影響

試驗于4月18日播種，發(fā)現(xiàn)不同處理的生育期進(jìn)程基本同步，且生育時期完全重疊交錯，表現(xiàn)為出苗期5月13日～5月28日、現(xiàn)蕾期5月23日～6月11日，開花期6月7日～7月25日，淀粉積累期7月23日～8月26日，成熟期8月25日～9月9日，收獲期9月10日開始（表4）；各處理的出苗率均達(dá)到92%以上，其中T4出苗率最低，為92.24%，T5出苗率最高，為94.53%，但處理間差異不顯著（P＞0.05）（表5）。

2.2 不同基追肥比例對馬鈴薯株高和莖粗的影響

各處理株高在開花期（7月20日）時均表現(xiàn)為快速增加，至成熟期（8月29日）時，株高增長緩慢，個別處理（T2和T6）的株高還略有降低（圖1）。苗期僅T7處理的株高顯著高于T1（CK1），其他處理間無顯著性差異（P＞0.05），此期地溫較低，植株主要完成根系下扎和蹲苗；現(xiàn)蕾期和開花期是株高增長最快階段，葉片數(shù)明顯增加，但現(xiàn)蕾期處理間的株高無顯著性差異（P＞0.05），而開花期T4～T7處理的株高顯著高于T3（P＜0.05）。株高至成熟期時增長緩慢，處理間表現(xiàn)出差異，其中T4和T5處理最高，且顯著高于T3（P＜0.05）。

表4 不同基追肥比例對馬鈴薯物候期的影響Table 4 Effects of different ratios of base fertilizer and topdressing on potato phenophase

表5 不同基追肥比例對馬鈴薯出苗率的影響Table 5 Effects of different ratios of base fertilizer and topdressing on emergence rate

各處理莖粗的變化表現(xiàn)為先增加、后降低的變化趨勢，且開花期達(dá)最高，但處理間無顯著性差異（P＞0.05）（圖2）。

2.3 不同基追肥比例對馬鈴薯植株主莖數(shù)和分枝數(shù)的影響

各處理間的單株主莖數(shù)無顯著性差異（P＞0.05）。單株分枝數(shù)除T1處理外，其他處理為5.00～5.89個，但處理間也無顯著性差異（P＞0.05）（表6）。

2.4 不同基追肥比例對馬鈴薯植株各器官干物質(zhì)重量的影響

圖1 不同基追肥比例對馬鈴薯株高的影響（cm）Figure 1 Effects of different treatments on plant height

圖2 不同基追肥比例對馬鈴薯莖粗的影響（mm）Figure 2 Effects of different treatments on stem diameter

表6 不同基追肥比例對馬鈴薯植株主莖數(shù)和分枝數(shù)的影響Table 6 Effects of different treatments on main stem numbers and branch numbers

表7 不同基追肥比例對馬鈴薯植株各器官干物質(zhì)重量的影響（g）Table 7 Effects of different treatments on dry matter weight of potato organs

馬鈴薯根、莖、葉干物質(zhì)重量均呈先增長后下降的變化趨勢，開花期（7月23日）達(dá)峰值，但塊莖干物質(zhì)重量的增長則與之不同，其呈直線增長，成熟期（8月30日）最高（表7）。植株根干物質(zhì)重量在整個生育期表現(xiàn)為快速增長、緩慢增長和下降3個階段，即苗期到現(xiàn)蕾期干物質(zhì)重量呈快速直線增加，現(xiàn)蕾期后增加緩慢，直至開花期（7月23日）后根干物質(zhì)重量出現(xiàn)下降，各處理根干物質(zhì)重量的峰值均出現(xiàn)在開花期，但全生育期處理間無顯著性差異（P＞0.05）；莖干物質(zhì)重量呈單峰曲線變化，開花期（7月23日）T4、T6和T7處理的干物質(zhì)重量顯著高于T1處理（P＜0.05），其他生育期處理間則差異不顯著（P＞0.05）；葉片干物質(zhì)重量的變化與莖相似，也呈單峰曲線變化，僅T6處理開花期（7月23日）顯著高于不施肥T1處理（P＜0.05），其他生育期處理間無顯著性差異（P＞0.05）；塊莖干物質(zhì)重量呈直線上升趨勢，自現(xiàn)蕾期開始，其干物重量持續(xù)增加，特別是在成熟期（8月30日），干物質(zhì)重量增加速度加快，最高的是T7和T5處理，且除T2外，各處理均顯著高于T1（P ＜0.05）。

2.5 不同基追肥比例對馬鈴薯植株葉柄NO3--N和K+含量的影響

不同施肥方式下NO3--N含量變化趨勢基本一致，均呈波浪形下降趨勢。T1處理在整個生育期的NO3--N含量最低，并在8月10日達(dá)最低值（276.67 mg/L）；NO3--N含量最高的為T4處理，在7月6日達(dá)最高值（1 733.33 mg/L），其他處理的NO3--N含量介于T1和T4處理間（圖3a）。不同處理植株葉柄的K+含量普遍較高，最高可達(dá)7 833.33 mg/L（7月6日），最低也有4 166.67 mg/L（8月10日），各處理K+含量整體變化趨勢也呈波浪式下降曲線（圖3b）。

圖3 不同基追肥比例對馬鈴薯植株葉柄NO3--N（a）和K+（b）含量的影響Figure 3 Effects of different treatments on NO3--N(a)and K+(b)contents in petiole of potato plant

圖4 T5植株葉柄NO3--N和K+含量的變化Figure 4 Changes in NO3--N and K+contents of treatment T5 in petiole of potato plant

進(jìn)一步分析T5處理的NO3--N和K+含量的平均值變化曲線，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮的高峰值分別對應(yīng)開花期和淀粉形成期的7月6日（1 333.33 mg/L）和7月27日（1 100.00 mg/L），低谷值分別對應(yīng)開花期的7月14日（990.00 mg/L）和淀粉積累期的8月10日（390.00 mg/L）；鉀離子的高峰值分別對應(yīng)開花期的7月6日（7 566.67 mg/L）、7月20日（6 700.00 mg/L）和淀粉積累期的8月3日（6 566.67 mg/L），低谷值分別對應(yīng)開花期的7月14日（5 500.00 mg/L）和淀粉積累期的7月27日（5 866.67 mg/L）、8月10日（5 033.33 mg/L）（圖4）。

2.6 不同基追肥比例對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

不同基追肥處理（T3～T7）下馬鈴薯折算公頃產(chǎn)量為 44 406～49 243 kg/hm2，較不施肥 T1（CK1）處理增產(chǎn)22 406～27 243 kg/hm2，增幅達(dá)101.85%～123.83%，較常規(guī)處理T2（CK2）增產(chǎn)1094～5931kg/hm2，增幅為2.53%～13.69%（表8），其中T5～T7處理產(chǎn)量最高，較T1處理增產(chǎn)114.30%～123.83%，較T2處理增產(chǎn)8.85%～13.69%，且T5產(chǎn)量最高，表明該試驗基地已經(jīng)建立的常規(guī)施肥方案（T2）盡管十分有效，但在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低氮肥和鉀肥的基施比例、提高磷肥基施比例，還可增產(chǎn)8.85%～13.69%。研究還發(fā)現(xiàn)，不同的基追肥方式對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小為：基追肥處理＞全追肥處理＞全基肥處理，全基肥（T3）和全追肥（T4）處理的產(chǎn)量相對較低，較T5處理減產(chǎn)9.82%（T3）和8.12%（T4）。由此可見，等養(yǎng)分量條件下，重視追肥的施用量和施用時期，是馬鈴薯高產(chǎn)的重要保障。

2.7 不同基追肥比例對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀和效益的影響

T5處理單株塊莖數(shù)最多（8.30個），較T1（CK1）處理多2.97個、較T2（CK2）處理多0.34個，但其僅與T1（CK1）差異顯著（P ＜ 0.05）。分析大中小薯率后發(fā)現(xiàn)，處理間大薯率無差異顯著性（P＞0.05），中薯率T5處理最高（88.51%），但其僅與全追肥處理（T4）有顯著性差異（P＜0.05），小薯率最高的為T4處理（14.63%），僅顯著高于T5處理（9.67%）（P ＜0.05）（表9）。各處理商品薯率（大薯+中薯）均較高，達(dá)85%以上，其中商品薯率最高的為T5處理（90.33%），最低的為T4（85.36%），其與T5的差異顯著（P ＜ 0.05）（表9）。

在非試驗因素完全一致的條件下，馬鈴薯純收益的高低與產(chǎn)量和肥料投入量間存在明顯相關(guān)。施肥處理的純收益均高于T1（CK1）處理，較其增加28 731.03～37 392.00元/hm2；不同基追肥處理（T3～T7）也均高于T2（CK2）處理，較其增加1 580.15～8 660.97元/hm2（表10），且T5處理經(jīng)濟(jì)效益最高，純收益為34 392.00元/hm2，產(chǎn)投比最高（1.87）。故從產(chǎn)量、商品薯率和經(jīng)濟(jì)效益綜合考慮，T5處理為最佳處理。

表8 不同基追肥比例對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 8 Effects of different treatments on potato yield

表9 不同基追肥比例對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響Table 9 Effects of different treatments on potato economic traits

表10 不同基追肥比例對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 10 Effects of different treatments on potato economic benefit

3討論

馬鈴薯生產(chǎn)過程中，合理施用氮磷鉀肥，能改善其經(jīng)濟(jì)性狀，提高鮮薯產(chǎn)量，但追肥比例偏低會導(dǎo)致馬鈴薯后期生長養(yǎng)分不足，地上部生長不良，影響薯塊產(chǎn)量[4,5]。本研究發(fā)現(xiàn)，在施用氮肥180 kg/hm2，磷肥135 kg/hm2，鉀肥270 kg/hm2等養(yǎng)分量的基礎(chǔ)上，不同基追肥比例對馬鈴薯出苗率、莖粗、主莖數(shù)、分枝數(shù)和生育期沒有明顯的影響，但對株高、塊莖干物質(zhì)重量、中薯率、單株塊莖數(shù)、產(chǎn)量和商品薯率有顯著影響，不同基追肥方式對馬鈴薯產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大小為基追肥處理＞全追肥處理＞全基肥處理。研究者提出，追肥應(yīng)該主要集中在開花期（初花、盛花和落花期）施入[6,7]，本研究也認(rèn)為，花期是馬鈴薯營養(yǎng)生長和生殖生長并存時期，是薯塊膨大的重要時期，所需養(yǎng)分量大，高比例的追肥施用，可滿足植株莖葉生長和塊莖膨大所需營養(yǎng)，從而保證塊莖的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。此外，從產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)性狀和經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)綜合考慮，本試驗條件下T5處理為最佳處理，說明應(yīng)重視追肥的施用時期和施肥量，降低氮肥和鉀肥基施比例、增加磷肥基施比例，馬鈴薯具有高的產(chǎn)量和商品薯率，這與一些學(xué)者關(guān)于氮肥施用時期的觀點是一致的[8-10]，但與張彬彬等[11]在甘薯上有關(guān)鉀肥的施用時期結(jié)論不同，即他們認(rèn)為鉀肥基施利于甘薯塊根產(chǎn)量的形成。

植物對氮鉀肥料的吸收能力多通過凱氏定氮儀和火焰光度計等設(shè)備檢測，其需對樣本進(jìn)行較為復(fù)雜的處理，且測定數(shù)據(jù)不能快速獲得。2005年，F(xiàn)olegatti等[12]發(fā)現(xiàn)，土壤溶液和植株汁液中的NO3-、K+和Na+濃度可以用LAQUAtwin便攜式設(shè)備檢測，該設(shè)備檢測結(jié)果與在實驗室中用標(biāo)準(zhǔn)方法檢測的土壤溶液和葉片干重中的數(shù)值具有很好的相關(guān)性。本研究利用LAQUAtwin series（NO3-、K+）設(shè)備測定了植株葉柄汁液的NO3--N和K+，發(fā)現(xiàn)T4處理的NO3--N含量始終最高，這與該處理將肥料全部做追肥致氮素含量高有關(guān)；由于馬鈴薯是喜鉀作物，K+含量也普遍較高，這與本地區(qū)石灰性土壤中鉀的含量豐富有一定關(guān)系，故該基地已成為重要加工企業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料薯基地。因此，本研究以T5處理在開花期和成熟期的葉柄NO3--N和K+含量變化范圍為標(biāo)準(zhǔn)，建立了本試驗基地‘大西洋’品種葉柄氮鉀養(yǎng)分快速評價指標(biāo)，即開花期和淀粉積累期確保植株體內(nèi)的NO3--N和K+含量維持在390.00～1 333.33 mg/L和5 033.33～7 566.67 mg/L，加之防病等措施到位，就可實現(xiàn)加工型馬鈴薯‘大西洋’品種45 000 kg/hm2以上的產(chǎn)量。該研究對大田馬鈴薯生產(chǎn)具有參考意義。