灌水量與施肥水平對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

馮恩英，彭志良，孫長(zhǎng)青，岳延濱，黎瑞君

（貴州省農(nóng)業(yè)科技信息研究所 貴陽(yáng) 550006）

馬鈴薯（Solanum tuberosumL.）適應(yīng)性強(qiáng)，分布范圍廣，是世界第三、中國(guó)第四大糧食作物[1]，塊莖營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體必需的七大類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，全球約10 億人將其作為主食[2]。馬鈴薯耐干旱、耐瘠薄[3]，是唯一能在全國(guó)各地大面積種植的農(nóng)作物，在保障國(guó)家糧食安全、促進(jìn)貧困地區(qū)農(nóng)民增收方面具有不可替代的重要作用[4]。2018 年我國(guó)馬鈴薯收獲面積481.35 萬(wàn)hm2，占世界的27.38%，成為馬鈴薯最大生產(chǎn)國(guó)，但是單產(chǎn)水平僅為18 764.0 kg?hm-2，低于世界平均水平的20 944.1 kg?hm-2，更遠(yuǎn)低于美國(guó)、加拿大、法國(guó)、荷蘭、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)[5]，我國(guó)馬鈴薯單產(chǎn)水平還有很大提升空間。目前我國(guó)馬鈴薯種植區(qū)過(guò)度和不合理施肥現(xiàn)象較普遍，不僅影響產(chǎn)量的提高，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染等問(wèn)題[6]，在馬鈴薯傳統(tǒng)生產(chǎn)中一般采用溝灌[7]、大水漫灌[8]等灌溉方式，不僅勞動(dòng)力投入大，灌水利用率較低，還會(huì)造成水資源嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，通過(guò)合理灌溉和施肥提高馬鈴薯產(chǎn)量，對(duì)提高我國(guó)馬鈴薯單產(chǎn)水平、保障國(guó)家糧食安全和促進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均有重要意義。

黃彩霞等[9]通過(guò)設(shè)置6 個(gè)灌溉定額，研究了不同灌水量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響；李燕山等[10]通過(guò)田間試驗(yàn)研究了4 個(gè)灌水量對(duì)膜下滴灌馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量的影響；耿浩杰等[11]針對(duì)寧夏中部干旱區(qū)馬鈴薯節(jié)水增產(chǎn)問(wèn)題，采用單因素試驗(yàn)研究了不同灌水量對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、耗水及產(chǎn)量品質(zhì)的影響；金建新等[12]為合理制定馬鈴薯在寧夏中部干旱帶的灌溉制度，采用單因素試驗(yàn)研究了5 個(gè)灌水量對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。王立為等[13]研究了施肥水平對(duì)旱地馬鈴薯耗水量、產(chǎn)量及水分利用效率的影響；陳華等[14]為探索關(guān)中地區(qū)菜用馬鈴薯的合理施肥量，研究了不同施肥水平對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。

目前有關(guān)馬鈴薯適宜的灌水量和施肥水平大多是基于單因素試驗(yàn)獲得的，而且研究結(jié)果各不相同，甚至有些差異較大，而馬鈴薯水肥調(diào)控相關(guān)研究[15-18]主要是針對(duì)陜北榆林地區(qū)開展的，貴州作為全國(guó)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)之一，迄今有關(guān)馬鈴薯灌水量與施肥水平及其互作效應(yīng)的研究鮮有報(bào)道。針對(duì)貴州馬鈴薯單產(chǎn)水平低[19]及種植戶灌溉施肥不合理等現(xiàn)象，參考前人研究結(jié)果[9,14-15]，筆者設(shè)置不同灌水量與施肥水平互作處理，分析馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量的變化規(guī)律，旨在探究馬鈴薯適宜的灌水量和施肥水平，以期為貴州馬鈴薯水肥一體化技術(shù)應(yīng)用和高產(chǎn)栽培提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試馬鈴薯品種為宣薯2 號(hào)，是貴州省馬鈴薯研究所從云南省宣威市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心引進(jìn)的馬鈴薯品種。供試土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為pH 值6.54，有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）37.28 g?kg-1，全氮含量2.31 g?kg-1，有效磷含量38.46 mg?kg-1，速效鉀含量151.43 mg?kg-1。供 試 肥 料 包 括 尿 素（N 質(zhì) 量 分 數(shù) 為46.4%），貴州赤天化桐梓化工有限公司生產(chǎn)；過(guò)磷酸鈣（P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%），貴州省福泉市紅星化肥廠生產(chǎn)；硫酸鉀（K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%），青上化工（惠州）有限公司生產(chǎn)。灌水采用滴灌帶，滴孔流量為8 L?h-1，滴孔間距為25 cm。

1.2 設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)于2020 年2—6 月在惠水縣好花紅鎮(zhèn)貴州省農(nóng)業(yè)科技信息研究所基地大棚進(jìn)行。設(shè)灌水量和施肥水平2 個(gè)因素，采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為灌水量，分別設(shè)700 m3?hm-2（低水）、1000 m3?hm-2（中水）、1300 m3?hm-2（高水）等3 個(gè)水平；副區(qū)為施肥水平，N、P2O5、K2O 施肥量分別為84、42、168 kg?hm-2（低肥），120、60、240 kg?hm-2（中肥），156、78、312 kg?hm-2（高肥）等3 個(gè)水平。試驗(yàn)共9 個(gè)處理，5次重復(fù)，共45 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為14.4 m2。

全生育期灌水4 次，在苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期各灌水1 次，灌水量分別占全生育期灌水總量的20%、20%、40%、20%，在壟面上均鋪有1 根滴灌帶用于灌水，每個(gè)小區(qū)單獨(dú)安裝水表和閥門控制灌水量。70%氮、鉀肥作基肥，馬鈴薯播種時(shí)施入，30%氮、鉀肥作追肥，塊莖形成期追施；磷肥全部用作基肥播種時(shí)一次性施入。試驗(yàn)采用起壟栽培，單壟雙行，行距40 cm，株距25 cm，其他大田管理措施同常規(guī)栽培。試驗(yàn)于2020 年2 月18日整薯播種，6 月22 日收獲。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 馬鈴薯出苗率和農(nóng)藝性狀 出苗期調(diào)查馬鈴薯出苗情況，齊苗后每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3 株掛牌標(biāo)記，定株觀測(cè)株高，7 d 測(cè)定1 次，調(diào)查主莖數(shù)時(shí)高度小于5 cm 的不計(jì)。

1.3.2 馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀 2020 年6 月22 日收獲馬鈴薯，按小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)，計(jì)算塊莖產(chǎn)量。每小區(qū)隨機(jī)選取3 株，每個(gè)處理共15 株，分析產(chǎn)量構(gòu)成性狀，測(cè)定大薯、中薯和小薯的質(zhì)量及個(gè)數(shù)。質(zhì)量大于100 g 為大薯，50～100 g 為中薯，小于50 g為小薯，商品薯包括大薯和中薯。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010 進(jìn)行整理，用SPSS 20.0 進(jìn)行兩因素方差分析，交互作用顯著時(shí)簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)用GLM 語(yǔ)句。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響

2.1.1 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯出苗率和主莖數(shù)的影響 在馬鈴薯出苗期（3 月13 日）對(duì)出苗情況進(jìn)行調(diào)查。由表1 可知，低水、中水、高水處理出苗率分別為80.49%、75.49%、74.86%，各灌水量間差異不顯著；低肥、中肥、高肥處理出苗率分別為76.53%、78.96%、75.35%，各施肥水平間差異不顯著；灌水量與施肥水平的交互作用對(duì)出苗率的影響也不顯著。

3 月22 日對(duì)馬鈴薯主莖數(shù)進(jìn)行調(diào)查。由表1可知，低水、中水、高水處理主莖數(shù)分別為4.64、4.18、4.69 個(gè)，各灌水量間差異不顯著；低肥、中肥、高肥處理主莖數(shù)分別為4.33、4.47、4.71 個(gè)，各施肥水平間差異不顯著；灌水量與施肥水平的交互作用對(duì)主莖數(shù)的影響也不顯著。

表1 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯出苗率和主莖數(shù)的影響

2.1.2 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯株高的影響 在馬鈴薯生育期，對(duì)株高進(jìn)行4 次調(diào)查。由表2 可知，灌水量對(duì)株高有顯著影響，低水處理的株高顯著高于中水、高水，與中水、高水相比，低水處理株高3 月22 日分別提高7.21%、12.34%，3月29 日分別提高12.49%、14.42%，4 月5 日分別提高9.33%、9.48%，4 月12 日分別提高4.36%、5.22%，中水、高水間株高無(wú)顯著差異。3 月22 日至4 月5 日期間，施肥水平對(duì)株高均無(wú)顯著影響，但株高均表現(xiàn)為中肥＆gt;高肥＆gt;低肥；4 月12 日，施肥水平對(duì)株高有顯著影響，中肥處理株高比低肥顯著提高5.43%，與高肥處理無(wú)顯著差異。

表2 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯株高的影響cm

3 月22 日，灌水量與施肥水平的交互作用對(duì)株高的影響不顯著。3 月29 日至4 月12 日，交互作用均顯著，簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)得出，在高水條件下，中肥、高肥處理的株高均顯著高于低肥，3 月29 日分別比低肥處理提高23.31%、23.08%，4 月5 日分別提高14.91%、13.19%，4 月12 日分別提高12.25%、11.26%；中肥、高肥處理間株高無(wú)顯著差異。4 月12 日在低水條件下，中肥處理的株高顯著高于高肥，提高7.57%，其他處理間無(wú)顯著差異。在低肥條件下，隨著灌水量增加，株高逐漸降低，3 月29 日低水、中水、高水處理間株高均有顯著差異，低水處理較中水、高水分別顯著提高11.45%、32.54%，中水處理較高水顯著提高18.93%；4 月5 日低水處理株高較中水、高水分別顯著提高11.24%、22.08%，中水、高水間無(wú)顯著差異；4 月12 日低水、中水處理較高水分別顯著提高13.79%、8.28%，低水、中水處理間無(wú)顯著差異。在中肥條件下，3 月29 日低水處理的株高較中水、高水分別顯著提高17.05%、11.42%，中水、高水間無(wú)顯著差異；4 月5 日和4 月12 日低水處理的株高均顯著高于中水，分別提高11.10%和6.94%，其他處理間無(wú)顯著差異。

2.2 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量的影響

2.2.1 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)大薯、中薯、小薯的影響 由表3 可知，灌水量對(duì)單株大薯數(shù)、單株大薯質(zhì)量均有顯著影響，隨著灌水量增加，單株大薯數(shù)、單株大薯質(zhì)量逐漸增加，高水處理單株大薯數(shù)、單株大薯質(zhì)量均顯著高于低水、中水，單株大薯數(shù)分別提高67.05%、44.50%，單株大薯質(zhì)量分別提高85.94%、43.68%，低水、中水處理間單株大薯數(shù)、單株大薯質(zhì)量均無(wú)顯著差異。施肥水平對(duì)單株大薯數(shù)、單株大薯質(zhì)量均無(wú)顯著影響。

表3 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)大薯的影響

交互作用對(duì)單株大薯數(shù)無(wú)顯著性影響，對(duì)單株大薯質(zhì)量有顯著影響，簡(jiǎn)單效應(yīng)檢驗(yàn)得出，在高水條件下，隨著施肥水平提高，單株大薯質(zhì)量逐漸增加，高肥處理比低肥顯著提高51.95%，其他處理間無(wú)顯著差異；在中肥、高肥條件下，隨著灌水量增加，單株大薯質(zhì)量均逐漸增加，高水處理均顯著高于低水、中水，中肥條件下分別提高122.51%、67.27%，高肥條件下分別提高117.30%、96.72%，低水、中水間無(wú)顯著差異。灌水量、施肥水平及其交互作用對(duì)馬鈴薯大薯單薯質(zhì)量均無(wú)顯著影響。

由表4 可知，灌水量、施肥水平對(duì)馬鈴薯單株中薯數(shù)、單株中薯質(zhì)量、中薯單薯質(zhì)量均無(wú)顯著影響，各灌水量間差異不顯著，各施肥水平間差異也不顯著。交互作用對(duì)單株中薯數(shù)、單株中薯質(zhì)量、中薯單薯質(zhì)量也無(wú)顯著影響。

表4 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)中薯的影響

由表5 可知，灌水量、施肥水平對(duì)馬鈴薯單株小薯數(shù)、單株小薯質(zhì)量、小薯單薯質(zhì)量均無(wú)顯著影響，各灌水量間差異不顯著，各施肥水平間差異也不顯著。交互作用對(duì)單株小薯數(shù)、單株小薯質(zhì)量、小薯單薯質(zhì)量也無(wú)顯著影響。

表5 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)小薯的影響

2.2.2 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量的影響 由表6 可知，灌水量、施肥水平及其交互作用對(duì)馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、單株商品薯數(shù)均無(wú)顯著影響。灌水量對(duì)單株薯產(chǎn)量、單株商品薯產(chǎn)量均有顯著影響，隨著灌水量增加，單株薯產(chǎn)量、單株商品薯產(chǎn)量均逐漸增加，中水、高水處理均顯著高于低水，單株薯產(chǎn)量分別提高20.29%、34.78%，單株商品薯產(chǎn)量分別提高25.51%、42.10%，中水、高水處理間無(wú)顯著差異。施肥水平對(duì)單株薯產(chǎn)量、單株商品薯產(chǎn)量均無(wú)顯著影響，交互作用對(duì)單株薯產(chǎn)量、單株商品薯產(chǎn)量也均無(wú)顯著影響。

表6 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量的影響

2.2.3 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響 由表7 可知，灌水量對(duì)小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量均有顯著影響，隨著灌水量增加，小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量均逐漸增加，中水、高水處理均顯著高于低水，小區(qū)產(chǎn)量分別提高14.85%、19.01%，小區(qū)商品薯產(chǎn)量分別提高18.56%、23.39%，中水、高水處理間無(wú)顯著差異。施肥水平對(duì)小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量均無(wú)顯著影響，交互作用對(duì)小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量也均無(wú)顯著影響。灌水量、施肥水平及其交互作用對(duì)小區(qū)小薯產(chǎn)量均無(wú)顯著影響。

表7 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量的影響

由表8 可知，馬鈴薯產(chǎn)量最高的是高水高肥處理，為35 719.38 kg?hm-2，其次是高水中肥處理，為33 498.30 kg?hm-2，第三是中水低肥處理，為32 148.18 kg?hm-2。

表8 灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

3 討 論

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，水、肥是影響馬鈴薯生長(zhǎng)的兩個(gè)重要因素[20]，協(xié)調(diào)灌水量與施肥水平的關(guān)系，確定適宜的灌水施肥組合可實(shí)現(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)。筆者的試驗(yàn)中，灌水量對(duì)馬鈴薯出苗率沒有顯著影響，主要是因?yàn)樵谡{(diào)查出苗率時(shí)還未進(jìn)行不同灌水量處理，施肥水平對(duì)出苗率沒有顯著影響，這與前人研究結(jié)果相似[21]。張小靜等[21]研究表明，磷肥、鉀肥的施用量對(duì)出苗率無(wú)顯著影響，施氮量在0～180 kg?hm-2對(duì)出苗率也無(wú)顯著影響，施氮量為270、360 kg?hm-2時(shí)，出苗率顯著降低。韋劍鋒等[22]研究也發(fā)現(xiàn)，施用氮肥過(guò)多會(huì)抑制馬鈴薯出苗，施氮量0～160 kg?hm-2對(duì)出苗率無(wú)顯著影響，施氮量240 kg?hm-2抑制作用顯著。在筆者的試驗(yàn)中高肥處理的施氮量?jī)H為156 kg?hm-2，根據(jù)前人研究結(jié)果，并未達(dá)到抑制馬鈴薯出苗的施氮量水平，所以對(duì)出苗率并無(wú)顯著影響。在筆者的研究中，灌水量對(duì)馬鈴薯主莖數(shù)沒有顯著影響，這與樊建英等[23]的研究結(jié)果相似；施肥水平對(duì)馬鈴薯主莖數(shù)影響不顯著，這與前人研究結(jié)果一致[21]。

株高是反映馬鈴薯生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)，是衡量株型狀況是否合理的指標(biāo)之一，合理調(diào)控馬鈴薯適宜的株高可以提高馬鈴薯的產(chǎn)量，植株過(guò)高反而會(huì)降低產(chǎn)量[15]。江俊燕等[24]研究發(fā)現(xiàn)，同一灌水周期下，馬鈴薯株高變化的趨勢(shì)是灌水量越大，植株越高；王英等[25]研究表明，增大灌水量，馬鈴薯株高呈增加的趨勢(shì)；張富倉(cāng)等[15]研究也表明，灌水量對(duì)馬鈴薯的株高有顯著影響，株高隨著灌水量的增加而增高。另有研究表明[9，11，26]，馬鈴薯株高隨著灌水量增加呈先增后降的變化趨勢(shì)。筆者研究發(fā)現(xiàn)，灌水量對(duì)株高有顯著影響，株高隨灌水量增加而降低，中水、高水間無(wú)顯著差異，但均顯著低于低水，這與前人研究結(jié)果不同，可能是因?yàn)殡S灌水量增加，馬鈴薯植株根部處于較適宜的土壤水分環(huán)境，有利于植株健壯生長(zhǎng)，并防止徒長(zhǎng)。筆者研究表明，株高隨施肥水平提高先增加后降低，4 月12 日中肥處理的株高顯著高于低肥，這與前人的研究結(jié)果相似[15，17]。YANG 等[27]研究認(rèn)為，施肥過(guò)多會(huì)對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，而在筆者的研究中，中肥、高肥間株高差異并不顯著，說(shuō)明高肥的施肥水平并不過(guò)高。

土壤水分狀況和施肥水平直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量，馬鈴薯產(chǎn)量與滴灌定額成正比，適當(dāng)增加灌水量有利于提高產(chǎn)量[28]。在筆者的試驗(yàn)中，灌水量對(duì)馬鈴薯單株大薯數(shù)、單株大薯質(zhì)量、單株薯產(chǎn)量、單株商品薯產(chǎn)量、小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量均有顯著性影響，均隨著灌水量增加而增加，由大到小依次表現(xiàn)為高水＞中水＞低水，這與前人研究結(jié)果一致[15，29]?？赡苁且?yàn)椋喔榷~越大，光合速率就越高，光合速率與產(chǎn)量呈極顯著相關(guān)，提高光合速率，將有利于馬鈴薯產(chǎn)量的提高[30]。另有研究表明，馬鈴薯產(chǎn)量隨灌水量的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)[9-12，26]，單株塊莖質(zhì)量、商品薯質(zhì)量、大塊莖質(zhì)量均隨灌水下限水平的增加先增加后減少[17]，筆者的研究結(jié)果與此不盡相同，可能是因?yàn)樵囼?yàn)設(shè)計(jì)的灌水量均在適宜范圍，并不過(guò)量，所以未出現(xiàn)先增后降現(xiàn)象。在筆者的研究中，施肥水平對(duì)馬鈴薯單株大薯質(zhì)量、單株薯產(chǎn)量、單株商品薯產(chǎn)量及產(chǎn)量沒有顯著影響，這與前人研究結(jié)果不同[15,17]，可能是因?yàn)樵撗芯康氖┓仕秸w不高，并且各施肥水平間差距不夠大。施肥水平提高，小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量逐漸增加，這與侯翔皓等[16]研究中產(chǎn)量隨施肥量的變化趨勢(shì)一致。筆者在本研究中發(fā)現(xiàn)，高水低肥處理的小區(qū)產(chǎn)量、小區(qū)商品薯產(chǎn)量均低于中水低肥處理，可能是水肥投入量比例失調(diào)，水分與肥料水平相距較大，水分利用效率較低，導(dǎo)致產(chǎn)量較低。

4 結(jié) 論

筆者通過(guò)研究不同灌水量與施肥水平及其互作對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，明確了適宜的灌水量與水肥組合。綜合來(lái)看，增加灌水量可以改善馬鈴薯的產(chǎn)量性狀，提高單株薯產(chǎn)量和小區(qū)產(chǎn)量，能夠?qū)崿F(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)，中水、高水是較適宜的灌水量。從產(chǎn)量和節(jié)水節(jié)肥的角度考慮，中水低肥（灌水量1000 m3?hm-2，N、P2O5、K2O 施用量為84、42、168 kg?hm-2）和高水中肥（灌水量1300 m3?hm-2，N、P2O5、K2O 施用量為120、60、240 kg?hm-2）可作為貴州馬鈴薯栽培的適宜水肥組合。