河北二季作春播馬鈴薯養(yǎng)分吸收規(guī)律及肥料適宜用量

楊云馬 楊軍芳 賈良良 邢素麗 樊建英封志明 張淑青 相叢超 黃少輝 劉學(xué)彤

（1河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所/河北省肥料技術(shù)創(chuàng)新中心，050051，河北石家莊；2石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，050021，河北石家莊）

馬鈴薯耐旱，耐瘠薄，適應(yīng)性廣，營(yíng)養(yǎng)全面，是世界上繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物[1-2]。我國(guó)于2015年推進(jìn)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略[3]，2016年我國(guó)馬鈴薯種植面積562.6萬(wàn)hm2[4]；河北省種植面積18.1萬(wàn)hm2，在全國(guó)居第10位，主要分布在張家口和承德壩上地區(qū)，種植模式為一年一熟[5]。近年來(lái)，河北省中南部二季作馬鈴薯種植面積呈持續(xù)上升趨勢(shì)，2017年已有1.7萬(wàn)hm2的種植規(guī)模，主要分布在保定、石家莊、邯鄲、邢臺(tái)等太行山山前平原區(qū)，這些地區(qū)土壤類型以褐土為主[5]。二季作區(qū)種植馬鈴薯的收獲時(shí)間可以從4月底持續(xù)到6月底，是我國(guó)北方9月主要收獲季節(jié)的重要補(bǔ)充。張淑青等[6-7]和付勇等[8]對(duì)二季作區(qū)馬鈴薯栽培模式進(jìn)行了深入研究，研發(fā)出拱棚覆蓋、地膜覆蓋、雙模覆蓋和三膜覆蓋等技術(shù)模式。目前，針對(duì)本區(qū)域春播馬鈴薯的養(yǎng)分管理技術(shù)研究較少，現(xiàn)常用施肥措施主要參照一季作區(qū)技術(shù)模式。由于二季作馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益可觀，農(nóng)民為追求高產(chǎn)，過(guò)量施肥情況嚴(yán)重，一般底施復(fù)合肥1 000～1 500kg/hm2，追施2～3次高氮、高鉀肥料900～1 200kg/hm2，養(yǎng)分用量大大超出了馬鈴薯需求量，造成了資源的浪費(fèi)及經(jīng)濟(jì)效益的下降。

目前，在寧夏[9-11]、內(nèi)蒙古[12-13]和甘肅[14]等地關(guān)于馬鈴薯需肥特性均有研究報(bào)道，不同研究結(jié)果差異較大。每1 000kg馬鈴薯所需N、P2O5、K2O的主要區(qū)間分別是3.0～4.0、1.00～1.50和4.0～6.0kg[15]。而關(guān)于河北二季作區(qū)馬鈴薯需肥規(guī)律的報(bào)道較少。劉中良等[16]研究表明，在山東泰安馬鈴薯N、P2O5和K2O最佳用量分別為360～390、60和510～677kg/hm2，產(chǎn)量可達(dá)39 110kg/hm2。本文研究了河北二季作馬鈴薯的養(yǎng)分吸收規(guī)律，并通過(guò)線性加平臺(tái)模型模擬得到馬鈴薯N、P2O5和K2O適宜用量，為河北二季作馬鈴薯養(yǎng)分管理提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)設(shè)在河北省石家莊市元氏縣楊家寨村（114°18′04″ E，37°46′35″ N），土壤為石灰性褐土，土壤基礎(chǔ)理化性狀見(jiàn)表1。

設(shè)置氮磷鉀3414試驗(yàn)，養(yǎng)分用量見(jiàn)表2。氮肥選用尿素（N 46%），磷肥選用過(guò)磷酸鈣（P2O516%），鉀肥選用硫酸鉀（K2O 50%）。磷鉀肥作為底肥一次性施入，氮肥底肥和追肥各50%。農(nóng)民習(xí)慣施肥為底施復(fù)合肥（15-5-25）1 200kg/hm2，追施尿素300kg/hm2，以不施肥為對(duì)照。小區(qū)規(guī)格4m×8m。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。種植模式為大小行種植，大行間距80cm、小行間距40cm，株距31cm，密度52 500株/hm2。馬鈴薯品種為費(fèi)烏瑞它。2018年3月16日施肥整地播種，4月10日出苗，5月10日追施尿素，6月25日收獲考種。

表1 試驗(yàn)地土壤基本理化性狀Table 1 The basic characteristics of the experimental soil

表2 “ 氮磷鉀3414試驗(yàn)”養(yǎng)分用量Table 2 Rate of nutrient of 'NPK 3414 Test' kg/hm2

1.2 取樣及測(cè)試

分別在馬鈴薯苗期（4月26日）、開(kāi)花期（5月16日）、收獲期（6月25日）采集地上部（莖葉）及地下部（塊莖）樣品，于105℃殺青30min，然后溫度降至65℃烘干至恒重。樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，采用凱氏定氮法測(cè)氮含量、釩鉬黃比色法測(cè)磷含量以及火焰光度計(jì)法測(cè)鉀含量[17]。

塊莖總產(chǎn)為收獲時(shí)馬鈴薯全部塊莖的產(chǎn)量；商品薯產(chǎn)量為收獲時(shí)單個(gè)塊莖大于150g的產(chǎn)量；商品薯率=（商品薯產(chǎn)量/塊莖總產(chǎn)）×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2003進(jìn)行處理和作圖，用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

不同施肥處理塊莖產(chǎn)量見(jiàn)表3。不同養(yǎng)分配比對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量有顯著影響，塊莖總產(chǎn)和商品薯產(chǎn)量均以N2P2K3處理最高，分別為38 995和26 194kg/hm2；以不施肥處理最低，分別為18 168和7 804kg/hm2，最高產(chǎn)量分別是最低產(chǎn)量的2.1和3.4倍；除N0P2K2處理外，其余施肥處理塊莖總產(chǎn)均顯著高于不施肥對(duì)照，所有施肥處理商品薯產(chǎn)量均顯著高于不施肥對(duì)照。與FP相比，優(yōu)化施肥處理N2P2K2塊莖總產(chǎn)和商品薯產(chǎn)量分別提高了7.1%和16.0%，總養(yǎng)分投入減少了33.6%，減少228kg/hm2。商品薯率以N2P3K2處理最高，達(dá)74.9%，不施肥處理最低（43.1%）；除N2P2K0、N2P2K1和N1P2K1外，其余施肥處理商品薯率均顯著高于對(duì)照。

表3 不同施肥處理馬鈴薯產(chǎn)量Table 3 Yield of potato under different fertilization treatments

由以上分析可得，施肥能夠顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量，不同氮磷鉀養(yǎng)分配比對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量有顯著影響，合理施肥能夠顯著提高商品薯率。

2.2 氮磷鉀養(yǎng)分適宜用量分析

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行3414分析，未得到最佳氮磷鉀養(yǎng)分用量。分別將氮、磷、鉀養(yǎng)分梯度與商品薯產(chǎn)量進(jìn)行單因素分析，利用線性加平臺(tái)模擬得到氮磷鉀養(yǎng)分適宜用量（圖1）。商品薯產(chǎn)量與氮用量的相關(guān)方程：y=14925+53.3x（0＜x＜186）；y=24855（x＞186）。當(dāng)施氮量在186kg/hm2時(shí)，商品薯平臺(tái)產(chǎn)量為24 855kg/hm2；商品薯產(chǎn)量與P2O5用量的相關(guān)方程：y=19962+63.4x（0＜x＜86）；y=25408（x＞86）。當(dāng)P2O5用量為86kg/hm2，時(shí)商品薯平臺(tái)產(chǎn)量為25 408kg/hm2；商品薯產(chǎn)量與K2O用量的相關(guān)方程：y=18133+36.3x（0＜x＜212）；y=25821（x＞212）。當(dāng)K2O用量為212kg/hm2時(shí)，商品薯平臺(tái)產(chǎn)量為25 821kg/hm2。

圖1 氮、磷、鉀用量與商品薯產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系Fig.1 Relationships between N, P2O5, K2O rate and commercial potato yield

2.3 馬鈴薯養(yǎng)分吸收規(guī)律

分別在馬鈴薯苗期（4月26日）、開(kāi)花期（5月16日）和收獲期（6月25日）采集不施肥處理N0P0K0及N2P2K2處理的莖葉及塊莖，監(jiān)測(cè)馬鈴薯不同生育期N、P、K養(yǎng)分吸收量（圖2）。收獲時(shí)N0P0K0處理馬鈴薯N、P、K養(yǎng)分吸收量分別為76.5、8.6、61.7kg/hm2，N2P2K2處理分別為 179.1、18.0、167.2kg/hm2，施肥處理分別是N0P0K0處理的2.3、2.1和2.7倍。不施肥情況下每生產(chǎn)1 000kg馬鈴薯需要吸收的N、P、K量分別為4.16、0.47、3.35kg，施肥情況下分別為4.78、0.47、4.64kg。

圖2 馬鈴薯不同生育期養(yǎng)分吸收量Fig.2 Nutrient absorption of potato at different growth stages

苗期前馬鈴薯對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的需求量不大，不施肥情況下N、P、K吸收速率分別為306.3、24.4、306.3g/(hm2·d)，施肥顯著增加了養(yǎng)分吸收速率，分別為 583.0、43.7、500.4g/(hm2·d)，施肥處理養(yǎng)分吸收速率分別是N0P0K0處理的1.9、1.8和1.6倍。馬鈴薯苗期以前N、P、K吸收速率比例為1∶0.08∶0.86。

馬鈴薯苗期至開(kāi)花期在不施肥情況下N、P、K 吸收速率分別為 325.5、63.8、480.1g/(hm2·d)，分別是苗期前的1.1、2.6和1.6倍。施肥處理N、P、K 吸收速率分別為 686.6、116.2、1 105.8g/(hm2·d)，分別是苗期前的1.2、2.7和2.2倍。馬鈴薯此時(shí)期N、P、K吸收速率比例為1∶0.18∶1.54。

馬鈴薯開(kāi)花期至收獲期是養(yǎng)分吸收速率最大時(shí)期，不施肥情況下N、P、K吸收速率分別為1 628.1、172.5、1 179.8g/(hm2·d)，分別是苗期至開(kāi)花期的5.0、2.7和2.5倍。施肥處理N、P、K吸收速率分別為 3 900.2、373.9、3 426.4g/(hm2·d)，是苗期至開(kāi)花期的5.7、3.2和3.1倍。施肥處理養(yǎng)分吸收速率分別是N0P0K0處理的2.4、2.2和2.9倍。馬鈴薯此時(shí)期N、P、K吸收速率比例為1∶0.10∶0.80。

通過(guò)以上分析可得，施肥與否對(duì)馬鈴薯養(yǎng)分吸收有顯著影響，施肥處理馬鈴薯養(yǎng)分吸收量是N0P0K0處理的2倍以上。馬鈴薯N吸收量最高，并且最大吸收速率時(shí)期是在開(kāi)花以后；K吸收量次之，但對(duì)K的吸收高峰期要早于N，在苗期以后就會(huì)有較高的吸收速率；對(duì)P的吸收量在3種元素中最小，其吸收速率在馬鈴薯整個(gè)生育期中呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

3 討論

本文研究了河北省中南部二季作區(qū)春播馬鈴薯的養(yǎng)分吸收規(guī)律及適宜用量，在石灰性褐土上的研究結(jié)果表明，不施肥情況下每生產(chǎn)1 000kg馬鈴薯吸收N、P、K量分別為4.16、0.47（P2O51.08kg）和3.35kg（K2O 4.02kg），優(yōu)化施肥情況下相應(yīng)數(shù)值分別為 4.78、0.47（P2O51.08kg）和 4.64kg（K2O 5.57kg）。本研究結(jié)果低于段玉等[2]在內(nèi)蒙古的研究結(jié)果：生產(chǎn)1 000kg馬鈴薯吸收N、P2O5、K2O量分別為6.15、1.36和6.17kg；低于曹哲等[11]在寧夏的研究結(jié)果：吸收N、P2O5、K2O量分別為6.32～9.19、2.93～4.72和11.61～17.66kg；磷鉀吸收量低于陳建國(guó)等[10]的研究結(jié)果：P2O51.40～1.55、K2O 6.89～10.83kg。高媛等[15]研究表明生產(chǎn)1 000kg馬鈴薯需N、P2O5、K2O的區(qū)間分別為3.0～4.0、1.00～1.50和4.0～6.0kg，本研究中，除氮稍高外，磷鉀吸收量均在此范圍內(nèi)。綜合來(lái)看，河北二季作春播馬鈴薯單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量低于內(nèi)蒙古和寧夏等一季作區(qū)。可能與馬鈴薯生育期長(zhǎng)短有關(guān)，寧夏等一季作區(qū)馬鈴薯生育期可達(dá)110～130d[9]，而本研究馬鈴薯生育期只有76d，生育期短導(dǎo)致養(yǎng)分吸收積累量小。施肥對(duì)馬鈴薯鉀素吸收量影響最大，其次為氮素，磷素最小。

本研究表明，馬鈴薯在不同生育期對(duì)養(yǎng)分的吸收速率不同，馬鈴薯對(duì)氮磷鉀養(yǎng)分的需求量隨著生育期的推進(jìn)而增加。很多研究[9-10，13，18-20]表明，馬鈴薯干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收符合Logistic曲線，即前期慢，中期快，后期慢。本研究只在馬鈴薯苗期、開(kāi)花期和收獲期等關(guān)鍵生育期取樣，取樣密度相對(duì)較小，養(yǎng)分吸收未得到“S”型曲線。但綜合來(lái)看，開(kāi)花期（出苗后50d）后是馬鈴薯養(yǎng)分吸收積累的關(guān)鍵期，這一結(jié)果是相同的。

本研究N適宜用量為186kg/hm2，與寧南地區(qū)推薦量174～189.7kg/hm2相似[21]，低于山東泰安二季作N推薦量360～390kg/hm2[16]和張北地區(qū)N推薦量為210kg/hm2[22]，高于內(nèi)蒙古推薦用量114～150 kg/hm2[23]。不同區(qū)域馬鈴薯N推薦量有較大差異，范圍為114～390kg/hm2，大部分推薦用量為170～210kg/hm2，本研究N推薦用量180kg/hm2在此推薦范圍內(nèi)。

本研究P2O5推薦用量86kg/hm2，低于張北地區(qū)推薦量106kg/hm2[22]和寧南地區(qū)推薦量92.2～94.6 kg/hm2[21]，高于泰安二季作推薦量60kg/hm2[16]和內(nèi)蒙古推薦用量63.75～75kg/hm2[23]。P2O5推薦量在60～106kg/hm2區(qū)間，本研究馬鈴薯P2O5推薦量86kg/hm2處于中等偏低水平。

本研究K2O推薦用量為212kg/hm2，低于泰安二季作推薦量510～677kg/hm2[16]和內(nèi)蒙古推薦用量220～270kg/hm2[23]，與張北地區(qū)推薦量214kg/hm2[22]結(jié)果相近，高于寧南地區(qū)推薦量113～113.7kg/hm2[21]。K2O推薦用量在113～677kg/hm2范圍。本研究K2O推薦量212kg/hm2處于中等偏低水平。

與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣用肥相比，本研究產(chǎn)量增加15.6%，而養(yǎng)分綜合用量減少28.6%。其中，氮肥和鉀肥用量分別減少132和88kg/hm2，減少幅度分別為41.5%和29.3%，磷肥用量增加26kg/hm2，增加幅度為43.3%。

本試驗(yàn)種植模式是一年兩作，馬鈴薯收獲后種植短季蔬菜。由于下茬作物生育期短，再加上農(nóng)民施肥量較大，導(dǎo)致大量養(yǎng)分殘留于土壤中，使馬鈴薯養(yǎng)分推薦用量處于偏低水平。本研究結(jié)果對(duì)試驗(yàn)地塊有很好的指導(dǎo)作用，對(duì)相鄰地塊也有很好的借鑒意義，對(duì)河北二季作區(qū)馬鈴薯肥料用量及養(yǎng)分管理有一定的參考價(jià)值。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，馬鈴薯N、P2O5、K2O推薦用量分別為186、86、212kg/hm2。優(yōu)化施肥情況下，馬鈴薯商品產(chǎn)量可達(dá)24 855kg/hm2，N、P、K養(yǎng)分吸收量分別為179.1、18.0、167.2kg/hm2，生產(chǎn)1 000kg馬鈴薯吸收N、P、K量分別為4.78、0.47、4.64kg。馬鈴薯開(kāi)花后是養(yǎng)分吸收的關(guān)鍵期，優(yōu)化施肥情況下N、P和K吸收速率分別為3 900.2、373.9和3 426.4g/(hm2·d)，其次為苗期至開(kāi)花期，N、P和K吸收速率分別為 686.6、116.2 和 1 105.8g/(hm2·d)。