常德市馬鈴薯測土配方施肥研究

王素華，楊 丹，萬國安，李樹舉，段 慧

（常德市農(nóng)林科學(xué)研究院，湖南 常德415000）

2005年國家測土配方施肥補(bǔ)貼項(xiàng)目啟動(dòng)，常德市桃源縣、澧縣成為首批測土配方施肥補(bǔ)貼資金項(xiàng)目縣，建立了水稻、棉花、油菜、茶葉、柑橘、蔬菜、苧麻等優(yōu)勢(shì)農(nóng)作物為主的施肥指標(biāo)體系[1,2]。常德市馬鈴薯種植面積穩(wěn)定在0.73萬～0.80萬hm2，平均產(chǎn)量為20 250 kg/hm2，主要分布在武陵山區(qū)一帶，其次是稻田馬鈴薯，集中在洞庭湖平原。武陵山區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量平均為25.8 g/kg，處于中等水平，且縣域間差異不顯著，土壤pH平均為5.3，90%集中在4.5～6.5，pH低于5.0的占43%[3]。洞庭湖區(qū)90%土壤為水稻土，土壤pH平均為5.93，有機(jī)質(zhì)含量平均為34.0 g/kg，堿解氮含量平均為165.95 mg/kg，速效磷含量平均為22.4 mg/kg，速效鉀含量平均為102.84 mg/kg[4]。洞庭湖區(qū)土壤綜合肥力較高，近70%達(dá)優(yōu)良水平[5]。由此可見常德的土壤整體偏酸，有利于減少土傳病害的發(fā)生；土壤肥力中等或優(yōu)良，能滿足馬鈴薯生長發(fā)育所需。目前還沒有常德地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)施肥情況的相關(guān)報(bào)道，為填補(bǔ)這一空白，滿足常德市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的需求，以當(dāng)?shù)刂魍破贩N‘興佳2號(hào)’為試驗(yàn)材料，在坪湖區(qū)率先開展‘3414’肥料效應(yīng)試驗(yàn)，旨在逐步完善常德地區(qū)馬鈴薯施肥指標(biāo)體系，為指導(dǎo)馬鈴薯大面積測土配方施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在湖南省常德市農(nóng)林科學(xué)研究院試驗(yàn)基地，N 29°2'13''，E 111°37'40''，海拔35 m。前茬作物水稻，土壤類型為粘壤土，機(jī)械翻耕，人工耙細(xì)。耕作層深度30～40 cm，土壤有機(jī)質(zhì)含量2.22%，堿解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效鉀100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，土壤pH 5.3。

1.2試驗(yàn)材料

供試肥料：尿素（N 46%）；磷酸鈣（P2O516%）；氯化鉀（K2O 50%）。供試馬鈴薯品種‘興佳2號(hào)’。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)按‘3414’方案設(shè)計(jì)[6]，即3個(gè)因素4個(gè)水平14個(gè)處理。2水平是推薦施肥量（CK），即施尿素21.74 kg/667m2（N 10 kg）、磷酸鈣31.25 kg/667m2（P2O55 kg）、氯化鉀30 kg/667m2（K2O 15 kg），0水平不施肥，1水平＝2水平×0.5，3水平＝2水平×1.5。

小區(qū)面積16.5 m2，共120株，隨機(jī)區(qū)組排列，單壟雙行種植，行距55 cm，株距22.5 cm，走道外設(shè)1 m保護(hù)行。

1.4試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年1月8日切塊播種，用種量約225 kg/667m2；氮磷鉀肥作基肥在播種時(shí)一次施入，并在播種溝內(nèi)鋪稻草，用量約1 000 kg/667m2，其他管理與大田相同。雨后覆膜，苗后破膜。4月22日調(diào)查株高，4月27日調(diào)查莖粗，收獲時(shí)考查各處理塊莖經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)，調(diào)查方法參考《馬鈴薯品種試驗(yàn)調(diào)查記載項(xiàng)目及依據(jù)》[7]。采用比重法測定塊莖淀粉含量。結(jié)薯期（5月5日）用SPAD-502便攜式葉綠素測定儀測定各處理倒4葉[8]頂端小葉無葉脈處的SPAD值，每小區(qū)隨機(jī)挑選連續(xù)10株，每株測定3片葉，每片3次重復(fù)。2016年5月17日收獲。

1.5數(shù)據(jù)處理及方法

原始數(shù)據(jù)用Excel 2010整理并進(jìn)行回歸分析及作圖，用DPS 6.5進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)植株田間性狀的影響

不同施肥處理對(duì)植株葉色、株高、莖粗均有較明顯的影響（表1）。處理N0P2K2的葉色黃綠，SPAD值最低，只有28.3，無施肥處理N0P0K0葉色淺綠，SPAD值為34.7，高于N1P2K2（31.9）、N1P1K2（32.3）2個(gè)低氮處理；N2P1K1（46.1）、N3P2K2（45.0）、N2P2K1（44.7）、N2P2K0（44.5）、N2P2K2（44.4）、N2P3K2（44.3）葉色深綠或綠色，SPAD值較高。處理N0P2K2株高最矮，為25.6 cm，其次是處理N0P0K0，株高為28.8 cm；處理N2P1K2株高最高，為63.3 cm。處理N0P2K2莖粗最細(xì)，為8.1 cm，其次是處理N0P0K0，莖粗為8.2 cm，處理N2P3K2、N2P2K1、N2P2K3、N1P2K1莖粗最粗，均為11.9 cm。在14個(gè)處理中N0P2K2綜合表現(xiàn)最差，可見在當(dāng)前地力條件下，單施磷鉀肥不但不會(huì)促進(jìn)馬鈴薯生長，反而會(huì)對(duì)植株生理產(chǎn)生負(fù)面影響。

SPAD值與施氮量顯著正相關(guān)，與施磷量、施鉀量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。株高與施氮量顯著正相關(guān)，與施磷量、施鉀量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。莖粗與施氮量、施磷量、施鉀量相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平（表2）。

2.2不同施肥處理對(duì)塊莖性狀和產(chǎn)量的影響

處理N0P2K2單株塊莖重最輕，為178.5 g/株，其次是處理N0P0K0，單株塊莖重為275.0 g/株，處理N2P0K2單株塊莖重最重，為472.0 g/株。處理N0P2K2單薯重最輕，為68.7 g，其次是處理N0P0K0，單薯重為74.3 g，處理N2P0K2單薯重最重，為104.9 g。處理N0P2K2小區(qū)平均產(chǎn)量最低，為17.9 kg/16.5m2，較2水平處理N2P2K2（CK）減產(chǎn)57.5%，其次是處理N0P0K0，小區(qū)平均產(chǎn)量為23.2 kg/16.5m2，較CK減產(chǎn)45.0%，處理N2P2K0小區(qū)平均產(chǎn)量最高，為48.5 kg/16.5m2，較CK增產(chǎn)15.0%。處理N0P0K0商品薯率最低，為90.0%，處理N2P3K2商品薯率最高，為97.9%，但差異不大（表3）。

表1不同處理植株田間性狀Table 1 Field plant morphological traits under different treatments

表2氮磷鉀施用量與馬鈴薯田間性狀、塊莖經(jīng)濟(jì)性狀、品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analyses of field characters,economic characters,quality characters of potato under different N,P and K application rates

單株塊莖重與施氮量極顯著正相關(guān)，與施磷量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平，與施鉀量顯著負(fù)相關(guān)。單薯重與施氮量極顯著正相關(guān)，與施磷量、施鉀量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平。商品薯率和塊莖淀粉含量與施氮量、施磷量、施鉀量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平（表2）。

表3不同處理塊莖性狀、產(chǎn)量和淀粉含量Table 3 Tuber traits,yields and starch contents of potato under different treatments

2.3氮磷鉀用量對(duì)基礎(chǔ)地力和肥效的影響

無施肥區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=N0P0K0產(chǎn)量/N2P2K2產(chǎn)量×100%＝55.0%

無施氮區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=N0P2K2產(chǎn)量/N2P2K2產(chǎn)量×100%＝42.5%

無施磷區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=N2P0K2產(chǎn)量/N2P2K2產(chǎn)量×100%＝109.8%

無施鉀區(qū)相對(duì)產(chǎn)量=N2P2K0產(chǎn)量/N2P2K2產(chǎn)量×100%＝115.0%

該試點(diǎn)當(dāng)季土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率s為55.0%，氮、磷、鉀缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量分別為42.5%、109.8%、115.0%，證明在該土壤條件下馬鈴薯磷、鉀供應(yīng)相對(duì)充足，氮素相對(duì)缺乏。

2.4氮磷鉀推薦施肥量的確定

對(duì)常德市坪湖區(qū)馬鈴薯‘3414’試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別采用三元二次和一元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合。N、P、K分別為氮、磷、鉀用量，Y為塊莖產(chǎn)量。Np、Pp、Kp和Yp分別代表氮、磷、鉀肥和馬鈴薯當(dāng)季價(jià)格，分別為4.1，3.1，5.6和2.0元/kg。

選擇三元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合，方程為：Y=938.7+69.2N-6.0N2+79.6P-2.9P2+47.4K-1.0K2+12.1NP+2.4NK-12.9PK，R2＝

0.98，F(xiàn)值＝20.50＞F0.05＝0.005，方程具有極高的擬合度。根據(jù)邊際收益等于邊際成本，即dY·Yp=dx·xp的原則計(jì)算最佳產(chǎn)量施肥量，式中以N、P、K為變量，求得氮、磷、鉀的最佳施用量分別為12.0，3.2和15.9 kg/667m2，最佳產(chǎn)量為1 880 kg/667m2（表4）。

選擇一元二次肥料效應(yīng)模型進(jìn)行擬合（表4），在平衡施磷鉀的情況下，氮肥與產(chǎn)量關(guān)系模型擬合方程為：Y=-6.05N2+166.88N+765.71，R2=0.96，F(xiàn)值＝11.50＞F0.05＝0.204，方程具有較高的擬合度，求得氮最佳施肥量為13.6 kg/667m2，產(chǎn)量為1 916 kg/667m2；同理在平衡施氮鉀的情況下，施磷量與產(chǎn)量的關(guān)系函數(shù)模型：Y=3.40P2-45.58P+1 882.4，R2=0.83，F(xiàn)值＝2.48＞F0.05＝0.409，方程具有可靠擬合度，求得磷最佳施肥量為6.9 kg/667m2，產(chǎn)量為1 730 kg/667m2；同理在平衡施氮磷的情況下，施鉀量與產(chǎn)量的關(guān)系函數(shù)模型：Y=-0.49K2-7.42K+1 976.9，R2=0.94，F(xiàn)值＝7.77＞F0.05＝0.246，方程具有可靠擬合度，求得鉀最佳施肥量為-10.5 kg/667m2，因施肥量不能為負(fù)值，將最佳施肥量定為0 kg/667m2，因此產(chǎn)量為1 977 kg/667m2（圖1）。

表4肥料效應(yīng)方程的方差分析及施肥策略Table 4 Analyses of variance and fertilization strategies for fertilizer effect equations

以不施肥為對(duì)照，根據(jù)最佳施肥量和最佳產(chǎn)量計(jì)算產(chǎn)投比，在推薦氮磷施用量下，施鉀量為0 kg/667m2時(shí)產(chǎn)值最高，肥料成本最低，產(chǎn)投比最高（表4）。

通過三元二次和一元二次肥料效應(yīng)模型擬合的方程所推算出的結(jié)果有所不同，但都能通過F檢驗(yàn)。三元二次方程擬合度最好，R2＝0.98，產(chǎn)投比為12.7；以鉀為變量的一元二次方程擬合度較好，R2=0.94，產(chǎn)投比為36.8，遠(yuǎn)高于其他模型，但考慮到其缺少因素間互作效應(yīng)的解釋，因此最后根據(jù)兩套結(jié)果的平均值作為決策施肥量，既考慮到效益也減少了誤差，因此該試點(diǎn)在當(dāng)前地力條件下馬鈴薯氮磷鉀推薦施肥量分別是11.0，4.1和8.0 kg/667m2，氮磷鉀最佳施肥配比為1∶0.37∶0.73。

3 討論

在土壤有機(jī)質(zhì)2.22%，堿解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效鉀100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，土壤pH 5.3的條件下，土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率為55.0%，肥力中等。其中無施氮區(qū)相對(duì)產(chǎn)量小于50%，無施磷區(qū)和無施鉀區(qū)相對(duì)產(chǎn)量超過100%，證明在該土壤條件下馬鈴薯磷、鉀供應(yīng)相對(duì)充足，氮素相對(duì)缺乏。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，處理N0P2K2植株長勢(shì)最弱、SPAD值最低、株高最矮、莖粗最小、單株塊莖重最輕、單薯重最輕、塊莖淀粉含量較少，其次是處理N0P0K0，證明在當(dāng)前地力條件下氮肥對(duì)植株生長起決定作用，這與朱志軍等[9]缺氮或氮不足時(shí)偏施磷鉀肥不但不會(huì)增產(chǎn)還可能減產(chǎn)的結(jié)論吻合。

通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，施氮量與葉片SPAD值、株高顯著正相關(guān)，與單株塊莖重、單薯重極顯著正相關(guān)，與莖粗、商品薯率、塊莖淀粉含量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平；施磷量與SPAD值、株高、莖粗、單株塊莖重、單薯重、商品薯率、塊莖淀粉含量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平；施鉀量與SPAD值、株高、莖粗、單薯重、商品薯率、塊莖淀粉含量相關(guān)性未達(dá)到顯著水平，與單株塊莖重顯著負(fù)相關(guān)；再次證明氮肥在當(dāng)前地力下對(duì)馬鈴薯生長起決定作用。國內(nèi)外眾多研究表明，SPAD值與馬鈴薯葉片全氮含量顯著正相關(guān)[10]，SPAD值對(duì)馬鈴薯氮肥管理具有重要指導(dǎo)意義。氮素營養(yǎng)的缺乏會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯莖稈細(xì)弱，植株矮小[11]。陳瑞英等[12]研究表明，增施氮肥可增加馬鈴薯的單株產(chǎn)量，對(duì)單株結(jié)薯數(shù)無規(guī)律性影響。王敬洋[13]的研究表明，馬鈴薯的產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加而增加，其淀粉含量也隨之增加。但也有研究表明，隨著施氮量的增加淀粉含量呈降低趨勢(shì)[14]。鄭若良[15]研究了不同氮鉀肥比例對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，當(dāng)N∶K2O降低時(shí)，馬鈴薯塊莖的干物質(zhì)、淀粉含量有增加趨勢(shì)。殷文等[16]的研究表明，適量施鉀可提高馬鈴薯淀粉含量。本研究中施氮量、施鉀量與塊莖淀粉含量相關(guān)性不大，這可能是因?yàn)槭斋@時(shí)植株未完全成熟，塊莖淀粉積累仍處于較低水平。在本研究中N2P0K2、N2P1K2、N2P2K0、N2P2K1、N3P2K2是產(chǎn)量最高的5個(gè)處理，差異不顯著，證明在當(dāng)前地力條件下高氮、中低磷、中低鉀的施肥配比更利于產(chǎn)量形成。

以‘3414’試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)建立三元二次及一元二次肥效模型，結(jié)果三元二次肥效模型擬合度最高（R2=0.98），其氮磷鉀肥配施最佳產(chǎn)量施肥量分別是12.0，3.2和15.9 kg/667m2，最佳產(chǎn)量是1 880 kg/667m2，產(chǎn)投比為12.7；在推薦氮磷施用量下，對(duì)‘興佳2號(hào)’選擇一元二次肥效模型進(jìn)行擬合（R2=0.94），結(jié)果鉀肥最佳施鉀量為0 kg/667m2，其產(chǎn)量最高，為1 977 kg/667m2，產(chǎn)投比最高，為36.8。但馬鈴薯是喜鉀作物，而該試驗(yàn)地氮磷鉀含量均處于中等水平，不施鉀肥較為不妥，李紅梅等[17]建議，對(duì)增產(chǎn)效果不明顯的試點(diǎn)，設(shè)定最佳施肥量為0或根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況僅施少量“啟動(dòng)肥”。一般認(rèn)為馬鈴薯對(duì)鉀的需求量較大，但在本研究中，平衡施肥與不施鉀肥處理相比，產(chǎn)量更低，而且差異顯著，這可能是因?yàn)榈静莅居行岣唏R鈴薯根系活力（30%以上），促進(jìn)植株/塊莖對(duì)鉀的吸收[18]，而且秸稈還田也增加了土壤中的鉀源。

通過三元二次和一元二次肥料效應(yīng)模型擬合的方程所推算出的結(jié)果有所不同，但都能通過F檢驗(yàn)。三元二次方程擬合度最好，R2＝0.98，產(chǎn)投比為12.7；以鉀為變量的一元二次方程擬合度較好，R2=0.94，產(chǎn)投比為36.8，遠(yuǎn)高于其他模型，但考慮到其缺少因素間互作效應(yīng)的解釋，因此最后根據(jù)兩套結(jié)果的平均值作為決策施肥量，既考慮到效益也減少了誤差[9]，因此該試點(diǎn)在當(dāng)前地力條件下馬鈴薯氮磷鉀推薦施肥量分別是11.0，4.1和8.0 kg/667m2，氮磷鉀最佳施肥配比為1∶0.37∶0.73。