魯西南地區(qū)減少化肥用量對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、商品薯率和干物質(zhì)含量的影響

吳 靜，楊小華，徐寶連，喬冰潔

（濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)寧 272131）

馬鈴薯作為山東省主要作物之一，在省內(nèi)大部分地區(qū)均有種植，且山東省馬鈴薯單產(chǎn)和總產(chǎn)量處在全國前列。目前，山東省馬鈴薯生產(chǎn)屬于高投入高成本生產(chǎn)方式，施肥量大，而且肥料基本是作為基肥一次性施足[1]。施肥環(huán)節(jié)中存在盲目施肥、過量施肥的現(xiàn)象，特別是氮、磷過度施用，增加了生產(chǎn)成本，降低了肥料利用率，造成土地板結(jié)、土壤酸化、土壤有益微生物減少等農(nóng)業(yè)環(huán)境污染問題[2,3]，這會影響到產(chǎn)品品質(zhì)，加重馬鈴薯病蟲害，增加農(nóng)藥用量，相應(yīng)增加產(chǎn)品和環(huán)境污染。馬鈴薯生長離不開肥料，只有氮磷鉀養(yǎng)分充足且配比合理時，才會有效促進(jìn)植株地上部生長和塊莖產(chǎn)量的形成[4-6]。過量施用化肥，不僅造成肥料養(yǎng)分浪費，降低肥料利用率，而且影響產(chǎn)品品質(zhì)[7]。

目前，馬鈴薯生產(chǎn)中肥料用量普遍較高，不但造成肥料浪費，而且污染環(huán)境。因此，本研究設(shè)計了三因素三因子的施肥處理，測定并分析不同處理下馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品薯率，旨在得出馬鈴薯獲得目標(biāo)產(chǎn)量時的最少肥料用量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院馬鈴薯試驗基地進(jìn)行，供試馬鈴薯品種為‘荷蘭15’，一級種薯。

試驗肥料：尿素（N 46.6%），磷肥（重過磷酸鈣P2O545%），硫酸鉀（K2O 51%）。

供試土壤pH 6.98，有機質(zhì)13.1 g/kg，堿解氮58.6 mg/kg，速效磷48.3 mg/kg，速效鉀128.5 mg/kg。

1.2 試驗方法

試驗采用L9（34）正交設(shè)計，設(shè)氮肥（N）、磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）3個因素，每個因素設(shè)置3個水平（表1），試驗設(shè)計見表2。以常規(guī)施肥為對照，常規(guī)施肥量為尿素71 kg/667m2，磷酸二銨72 kg/667m2，硫酸鉀73 kg/667m2。小區(qū)面積63 m2，馬鈴薯種植株行距為25 cm×70 cm。試驗播種薯塊為單芽，平均重30～50 g，芽長1～2 cm。馬鈴薯于2019 年2 月28 日種植，6月11日收獲。馬鈴薯生長期間，按照當(dāng)?shù)卮筇锺R鈴薯生產(chǎn)管理。

表1 馬鈴薯減肥試驗因素和水平Table 1 Factor and level in potato chemical fertilizer reduction experiment

表2 馬鈴薯減肥正交試驗方案Table 2 Orthogonal test design in potato chemical fertilizer reduction experiment

氮肥分三次施用，具體施肥時期和用量為基施40%，出苗期施30%，現(xiàn)蕾期施30%。磷肥和鉀肥作為基肥一次性施入。

1.3 測定指標(biāo)及方法

產(chǎn)量：收獲期每個處理測定商品薯產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量，并折算為667 m2產(chǎn)量。

商品薯率：小區(qū)收獲的薯塊中商品薯產(chǎn)量（M1）占本小區(qū)馬鈴薯總產(chǎn)量（M2）的百分?jǐn)?shù)，商品薯率（%）=M1/M2×100。商品薯標(biāo)準(zhǔn)：單薯重≥50 g，性狀為橢圓形，表皮光滑，無病斑，無傷口。

干物質(zhì)含量：馬鈴薯收獲后，采用烘干法測定干物質(zhì)含量[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用DPS 17.10進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率的影響

從表3中看出，馬鈴薯減肥各個處理的馬鈴薯產(chǎn)量均達(dá)到3 000 kg/667m2，達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量。在各個處理減少肥料用量的條件下，對照的產(chǎn)量仍然是最高的，達(dá)到3 533 kg/667m2。處理7的馬鈴薯產(chǎn)量是減肥處理中最高的，具體施肥量為尿素21 kg/667m2，重過磷酸鈣22 kg/667m2，硫酸鉀98 kg/667m2（化肥用量比對照減少34.7%），達(dá)到3 490 kg/667m2，比對照減產(chǎn)1.22%，商品薯率達(dá)到96.7%，比對照提高3.75%。其次是處理6，產(chǎn)量達(dá)到3 438 kg/667m2，比對照減產(chǎn)2.69%，商品薯率為93.9%，比對照略有提高。處理8的商品薯率最高，為96.8%，比對照提高3.86%。

表3 馬鈴薯減肥試驗各處理產(chǎn)量比較Table 3 Yield comparisons of different treatments in potato chemical fertilizer reduction experiment

2.2 不同處理對馬鈴薯干物質(zhì)含量的影響

從表4中看出，各處理間馬鈴薯干物質(zhì)含量有一定差異，處理7 的馬鈴薯干物質(zhì)含量最高，為17.23%，較對照提高4.49%。對照處理的干物質(zhì)含量最低。從各個處理施肥總量來分析，隨著肥料用量的減少，馬鈴薯的干物質(zhì)含量增加，處理7干物質(zhì)含量最高，隨后馬鈴薯干物質(zhì)含量減少。從處理平均值多重比較結(jié)果來看，處理7 與處理8、處理1、處理5、對照之間差異顯著。

表4 不同處理下馬鈴薯干物質(zhì)含量Table 4 Dry matter content of potato tubers under different treatments

2.3 正交試驗方差分析

2.3.1 正交試驗結(jié)果

從表5中可以看出3個因素同一水平的試驗結(jié)果之和，以及3個因素同一水平試驗結(jié)果的平均值。R值指的是極差，反映了3個試驗因素的水平變化對試驗指標(biāo)的影響，R值越大，說明試驗指標(biāo)的反應(yīng)越敏感，因素的作用越大。比較R值可以得出，對馬鈴薯產(chǎn)量來說，三個因素A（N），B（P2O5），C（K2O）作用大小排列為：C（K2O）＞A（N）＞B（P2O5），說明K肥對馬鈴薯的產(chǎn)量影響最大，其次是N肥，P肥的影響最小。

表5 正交試驗結(jié)果Table 5 Results of orthogonal test

根據(jù)表5中各個因素同一水平試驗結(jié)果的平均值，選出均值大的組合，即最優(yōu)水平組合為：A2B1C3（尿素56 kg/667m2，重過磷酸鈣22 kg/667m2，硫酸鉀98 kg/667m2），這個組合在原試驗方案中沒有做過，但利用正交試驗?zāi)苡嬎愠鰜?，作為肥料配施選優(yōu)的參考。

2.3.2 方差分析表

F檢驗結(jié)果表明（表6），3個因素的F值＜F0.05，說明3個因素對產(chǎn)量的影響都不顯著。究其原因可能是本試驗誤差大，且誤差自由度小，檢驗的靈敏度降低，掩蓋了考察因素的顯著性。

表6 不同處理產(chǎn)量的方差分析Table 6 Analysis of variance for tuber yields of different treatments

3 討論

馬鈴薯是一種需肥量高的高產(chǎn)作物，合理使用肥料能增加馬鈴薯產(chǎn)量，提高其品質(zhì)，但目前馬鈴薯種植中存在過量施肥的現(xiàn)象，不僅影響馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，還對環(huán)境造成污染。梁玲玲等[9]試驗表明，相比于習(xí)慣施肥（51%的復(fù)合肥施用1 500 kg/hm2），推薦施肥處理N、P、K養(yǎng)分總量減少20%，馬鈴薯產(chǎn)量提高13.8%，減少肥料用量的同時配施馬鈴薯專用肥能達(dá)到減肥穩(wěn)產(chǎn)的目的。本研究結(jié)果顯示，減少肥料用量降低了馬鈴薯的產(chǎn)量，處理7（氮肥21 kg/667m2，重過磷酸鈣22 kg/667m2，硫酸鉀98 kg/667m2）的產(chǎn)量最高，達(dá)到3 490 kg/667m2，比對照減產(chǎn)1.22%。這一研究結(jié)果與前人研究結(jié)果有差異，究其原因，可能是本研究在減少化學(xué)肥料的同時，只注重了追肥，沒有增施有機肥或其他馬鈴薯專用肥。雖然減肥使馬鈴薯產(chǎn)量有所下降，但處理7 的肥料用量比對照減少34.7%，商品薯率達(dá)到96.7%，高于對照處理的93.2%，在經(jīng)濟(jì)效益上還是可觀的。

馬鈴薯干物質(zhì)中淀粉占70%～80%，蛋白質(zhì)占2%左右，包括18種氨基酸，還含有多種維生素和無機鹽。因此干物質(zhì)含量的多少是評價馬鈴薯品質(zhì)的一個重要指標(biāo)?；瘜W(xué)肥料用量增加，不僅造成了養(yǎng)分流失，降低肥料的利用率，而且降低農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。氮肥施用過量不利于果實的生長發(fā)育，還會延長作物生育期?；适┯眠^量，會減少土壤中的有益微生物，而且導(dǎo)致農(nóng)作物抗病蟲害能力降低，從而增加了農(nóng)藥用量，影響作物的食品安全[10,11]。本研究結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)減少肥料用量，馬鈴薯干物質(zhì)含量增加，當(dāng)施肥量為處理7（氮肥21 kg/667m2，重過磷酸鈣22 kg/667m2，硫酸鉀98 kg/667m2）時，馬鈴薯干物質(zhì)含量最高，達(dá)到17.23%，比對照提高4.49%。這說明在馬鈴薯生產(chǎn)中減少肥料用量可以提高馬鈴薯的品質(zhì)。

馬鈴薯商品薯率直接影響馬鈴薯的外觀質(zhì)量，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。魏福龍等[12]研究表明，合理施肥，適當(dāng)追肥能通過增加馬鈴薯二級薯的量來提高馬鈴薯的商品薯率。本研究發(fā)現(xiàn)，減少肥料用量，生育期內(nèi)合理追肥明顯提高馬鈴薯的商品薯率，9個減肥處理中，有5個處理的馬鈴薯商品薯率比對照處理高。其中處理8，即施肥方案為氮肥：21 kg/667m2，重過磷酸鈣：16 kg/667m2，硫酸鉀：39 kg/667m2，此方案的馬鈴薯商品薯率最高，達(dá)到96.8%，比對照提高3.86%。

隨著馬鈴薯主食化深入人心，馬鈴薯的需求也越來越大，馬鈴薯高效節(jié)能生產(chǎn)也迫在眉睫，減少肥料用量，提高肥料利用率，制定馬鈴薯專用肥對于目前馬鈴薯生產(chǎn)至關(guān)重要。有關(guān)研究中表明減少肥料用量能提高馬鈴薯產(chǎn)量，而本研究結(jié)果中減少肥料用量，馬鈴薯產(chǎn)量減少，這可能是因為別的研究中在減少肥料用量的同時，增施了馬鈴薯專用肥或者增施有機肥，因此提高了馬鈴薯的產(chǎn)量[13,14]。因此下一步研究在減少化學(xué)肥料用量的同時，要增施其他肥料，既能保證馬鈴薯的產(chǎn)量，又能減少化學(xué)肥料用量。