2種常用肥料在馬鈴薯種植條件下肥力轉化速率研究

徐寧　張洪亮　張榮華　許亞坤　王維峰

摘要 ［目的］研究2種肥料在土壤中的轉化時間，從而判斷養(yǎng)分供給時間和能力，為確定科學施肥時間提供數(shù)據(jù)支持。［方法］以馬鈴薯生產(chǎn)中常用的2種肥料為處理，分別是硫酸鉀、磷酸二銨。并設置3個土壤含水量處理，分別為25%、35%、45%。設定取樣時間，測定肥料剩余量并計算肥料的溶解量和溶解率。［結果］磷酸二銨和硫酸鉀分別在施肥后第5 天 和第56 天時溶解量超過或接近50%，可將其標定最佳養(yǎng)分吸收期。磷酸二銨施入21 d后，肥料不再轉化，整體上隨著土壤水分含量的提高，磷酸二銨溶解能力增強，養(yǎng)分供應能力變大，但持續(xù)供養(yǎng)能力變?nèi)?。試驗周期?nèi)硫酸鉀養(yǎng)分釋放比較平均，在土壤含水量25%和35%條件下，施肥后28 d內(nèi)為養(yǎng)分高效供應期，28 d后養(yǎng)分供應趨于穩(wěn)定。在土壤含水量45%條件下，施肥后49 d內(nèi)為養(yǎng)分高效供應期。整體上看，含水量45%更有利于硫酸鉀高效供養(yǎng)時間的延長。［結論］可將磷酸二銨和硫酸鉀的溶解能力作為肥料養(yǎng)分供應的指標，但只能應用于礦質(zhì)元素類肥料，因有機肥料溶解后還涉及礦質(zhì)化過程，對有機類肥料不具備指導意義。

關鍵詞 馬鈴薯；肥料；肥力轉化；硫酸鉀；磷酸二銨

中圖分類號 S532文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）08-0138-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.031

Study on Fertility Conversion Rate of? Two Common Fertilizers Under Potato Planting Conditions

XU Ning，ZHANG Hong-liang，ZHANG Rong-hua et al

（Institute of Economic Crops，Heilongjiang Academy of Land Reclamation Sciences，Harbin，Heilongjiang? 150030）

Abstract ［Objective］ To determine the conversion time of two fertilizers in soil，so as to determine the nutrient supply time and ability，and provide data support for determining the scientific fertilization time.［Method］In this experiment，two fertilizers commonly used in potato production were used as treatment，namely potassium sulfate and diammonium phosphate. Three soil moisture treatments were set，respectively 25%，35% and 45%.Sampling time was set and fertilizer residual amount and fertilizer dissolution amount and dissolution rate were determined.［Result］The dissolved amounts of diammonium phosphate and potassium sulfate exceeded or approached 50% on the 5th and 56th day after fertilization，respectively，and could be labeled as the best nutrient absorption period. After the application of diammonium phosphate for 21 days，the fertilizer did not transform. On the whole，with the increase of soil moisture content，the dissolution capacity of diammonium phosphate was enhanced，and the nutrient supply capacity was increased，but the sustainable support capacity was weakened. The release of potassium sulfate nutrient was relatively average during the experiment period. Under the conditions of 25% and 35% soil water content，the nutrient supply period was efficient within 28 days after fertilization，and the nutrient supply tended to be stable after 28 days. Under the condition of 45% soil moisture content，the nutrient efficient supply period was within 49 days after fertilization. On the whole，45% water content is more conducive to prolonging the effective feeding time of potassium sulfate. ［Conclusion］The solubility of diammonium phosphate and potassium sulfate can be used as the index of nutrient supply of fertilizer，but it can only be applied to mineral element fertilizers. Because organic fertilizers also involve mineralization process after dissolution，it has no guiding significance for organic fertilizers.

Key words Potato;Fertilizer;Fertility conversion;Potassium sulfate;Diammonium phosphate

馬鈴薯在世界和中國均為主要糧食作物，緊隨小麥、玉米和水稻之后，為第四大作物。同時在我國保證糧食安全和脫貧增收方面扮演著重要角色［1］。我國政府在宏觀政策層面已經(jīng)將“減施增效”確定為國家戰(zhàn)略，明確提出肥料減量20%的總體目標。但馬鈴薯化肥減施是在保證不減產(chǎn)的前提下減少化學肥料用量，提高肥料利用效率，是保證糧食安全、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求［2-3］。在技術層面，我國科研機構開展了大量的研究，引進、吸收和消化國外技術，通過自主創(chuàng)新，取得了一定進展。研發(fā)了脲酶抑制劑型和包膜型緩釋肥料，以天然納米黏土為材料的控失肥料，利用微生物代謝物為核心的肥料增效劑［4-7］。在施肥機具方面，肥料深施技術和作業(yè)機械是研究重點，基肥、種肥和追肥的深施較傳統(tǒng)方法，能減少化肥隨地表徑流、揮發(fā)等損失，從而顯著提高肥料利用率［8-11］。

大量化肥的使用，不僅增加了種植成本，也破壞了水土環(huán)境［12］。目前國內(nèi)科研機構雖然研究并出臺了馬鈴薯“化肥減施”的相關技術措施和模式，但方法多集中在控制化肥損失率和精確肥量配比方面，對養(yǎng)分供給關鍵節(jié)點的研究不足，無法發(fā)揮肥料的時效性，即無法發(fā)揮肥料的最大利用率，造成肥力的浪費。在肥料吸收方面，增加化肥利用效率的研究較為廣泛，主要集中在氮肥的固定［13］（解決揮發(fā)、淋失、反硝化等）和磷肥的活化方面［14］。但絕大多數(shù)肥料進入土壤后不能直接被植物吸收利用，需要轉化成可吸收態(tài)，其間需要等待時間，稱為“肥力等待期”，對“肥力等待期”的研究極少，多數(shù)研究集中在化肥的肥力轉化方向上［15-18］，并未重視轉化時間。筆者研究2種常見肥料在馬鈴薯種植條件下肥力轉化速率，促進科學施肥，以期確定精確的施肥時間。

1 材料與方法

1.1 材料

供試肥料為硫酸鉀（K2O含量50%）、磷酸二銨（N含量為18%，P2O5含量為46%） 。

1.2 方法 試驗在黑龍江省農(nóng)墾科學院經(jīng)濟作物研究所阿城試驗基地進行，設置2個肥料處理，分別為硫酸鉀、磷酸二銨，將肥料烘干后裝入網(wǎng)袋，每袋20 g，每個處理5次重復。肥料埋入栽培有馬鈴薯的地塊中，深度為10 cm，設置3個土壤含水量，分別為25%、35%、45%處理，當土壤濕度低于上述濕度后，一次性澆透。每隔7 d（硫酸鉀）和3 d（磷酸二銨）取出肥料烘干，測定剩余的重量，并計算每個時期的溶解量和溶解度。

2 結果與分析

2.1 磷酸二銨土壤中轉化規(guī)律

由圖1可知，磷酸二銨溶解量變化以9和18 d為節(jié)點，將整個變化曲線劃分為3個階段，第一階段為施肥后9 d，呈線性變化，增長速度快。9～18 d呈拋物線變化，增長速度變慢。18 d后變化曲線呈水平趨勢，無明顯變化。不同土壤含水量對溶解度影響不明顯，3個水分處理趨勢一致。由此可知，施肥后第1～9天為磷酸二銨肥料的溶解高峰期，這期間溶解速率最快，且溶解量占總重量的75%左右，施肥后9～18 d磷酸二銨溶解速度逐漸減慢，溶解量占總重量的10%左右，18～60 d磷酸二銨溶解十分緩慢，溶解量約占總重量的2.5%。從變化曲線看施肥后第5天，肥料的溶解量超過50%，可將這個時間標定為馬鈴薯吸收磷酸二銨的最佳時期。

由圖2可知，磷酸二銨溶解率隨著時間的變化呈逐漸下降趨勢，21 d后磷酸二銨溶解率接近于0。由此可知，磷酸二銨轉化為可吸收狀態(tài)，主要集中在施肥后21 d內(nèi)，且轉化率逐步降低。施肥后21 d，肥料幾乎不再變化，可確定此時肥料不再向土壤提供營養(yǎng)，當施肥21 d后，植株如出現(xiàn)缺肥癥狀，應當給予追肥處理。

2.2 不同土壤含水量條件下磷酸二銨溶解量變化

由表1可知，在土壤含水量25%條件下，磷酸二銨施入后15 d內(nèi)，每個取樣周期間肥料溶解量差異均達極顯著水平。24 d后，每個周期間的溶解量差異不顯著。說明在土壤含水量25%條件下，肥料施用后15 d為較好的養(yǎng)分供給時間，15～24 d供給能力變?nèi)酰?4 d后將不提供足夠的養(yǎng)分供給。在土壤含水量35%條件下，磷酸二銨施入后12 d內(nèi)，每個周期間肥料溶解量差異均達極顯著水平，27 d后差異不顯著。說明在土壤含水量35%條件下肥料施用后12 d為較好的養(yǎng)分供給時間，12～27 d供給能力變?nèi)酰?7 d后將不提供足夠的養(yǎng)分供給。在土壤含水量45%條件下，磷酸二銨施入9 d內(nèi)，每個周期間溶解量達極顯著水平， 18 d之后變化不顯著。說明在土壤含水量45%條件下，肥料施用后9 d為較好的養(yǎng)分供給時間，9～18 d供給能力變?nèi)酰?8 d后將不能提供足夠的養(yǎng)分供給。

整體上看隨著土壤水分含量的提高，肥料溶解能力增強，養(yǎng)分供應能力變大，但持續(xù)供養(yǎng)能力變?nèi)酢?/p>

2.3 不同土壤含水量條件下磷酸二銨溶解率變化

由表2可知，在土壤含水量25%條件下，磷酸二銨溶解率在前9 d差異極顯著，9～18 d前2個周期與后2個周期差異達極顯著水平，18 d后無顯著變化。其變化趨勢與表1中的溶解量相一致。在土壤含水量35%條件下，變化與土壤含水量25%相同，前9 d變化極顯著，9～18 d前2個周期與后2個周期差異達極顯著水平，18 d后無顯著變化。在土壤含水量45%前提下，磷酸二銨溶解率在前12 d差異極顯著，12 d后無顯著變化。土壤含水量35%和45%條件下的溶解率變化與表1中溶解量變化略有出入，表現(xiàn)在肥料供養(yǎng)時間有所提前，但整體變化趨勢接近。

2.4 硫酸鉀土壤中轉化規(guī)律

由圖3可知，硫酸鉀溶解量變化以35 d為分界線，35 d前呈線性變化，且變化較快，不同土壤水分含量處理間溶解度曲線變化一致。35 d后亦呈線性變化，但變化趨勢減慢，不同土壤水分含量處理的溶解度曲線變化有所分化，呈現(xiàn)出45%＞35%＞25%趨勢。說明施肥后35 d為硫酸鉀的溶解高峰期，且溶解效率較快，其溶解量占總量的35%左右，施肥35 d后硫酸鉀溶解效率逐漸減慢，溶解量占總量的12%左右。從趨勢看，56 d后硫酸鉀溶解量仍呈變大的趨勢，但因試驗設計問題，后期沒有相應數(shù)據(jù)，無法判斷變化趨勢。到第56天為止，硫酸鉀溶解量約為47%，可將這個時間標定為馬鈴薯吸收硫酸鉀的最佳時間。說明施肥后的35 d內(nèi)肥料的養(yǎng)分供給能力較強，35 d后供給能力變?nèi)?，但仍有較好的供應支持。

由圖4可知，硫酸鉀溶解率隨著時間的變化呈波動變化趨勢，且不同土壤含水量處理的變化趨勢一致。14 d前呈下降趨勢，14～28 d呈上升趨勢，28～42 d呈下降趨勢，42～56 d變化較為平穩(wěn)。說明土壤含水量對硫酸鉀溶解率變化影響不大，28 d左右時溶解率到達峰值，42 d后變化趨于平穩(wěn)。說明肥料養(yǎng)分供給的峰值出現(xiàn)在施肥后28 d左右。

2.5 不同土壤含水量條件下硫酸鉀溶解量變化

由表 3可知，土壤含水量25%條件下，施用硫酸鉀前28 d處理間有顯著變化，28 d之后變化不顯著，但數(shù)值以穩(wěn)定梯度上升。說明在土壤含水量25%條件下，施肥后28 d內(nèi)為養(yǎng)分的高效供應期，28 d后養(yǎng)分供應趨于穩(wěn)定。在土壤含水量35%條件下，28 d前處理間有顯著變化，28 d后變化不顯著。具體情況同土壤含水量25%的處理。在土壤含水量45%條件下，49 d前處理間有顯著變化，49 d后變化不顯著。說明在土壤含水量45%條件下，施肥后49 d為養(yǎng)分的高效供應期。

整體上看，含水量45%更有利于硫酸鉀高效供養(yǎng)時間的延長。

2.6 不同土壤含水量條件下硫酸鉀溶解率變化

由表4可知，硫酸鉀溶解率整體變化不顯著。說明在試驗設定時間內(nèi)硫酸鉀養(yǎng)分釋放比較平均。

3 結論

（1）磷酸二銨在施肥后第5天，硫酸鉀在施肥后56 d，肥料的溶解量超過或接近50%，可將這2個時間標定為馬鈴薯吸收這2種肥料的最佳時期。

（2）磷酸二銨施入后21 d，幾乎不再轉化，可確定此時磷酸二銨不再向土壤提供養(yǎng)分，當施肥21 d后，植株如出現(xiàn)缺肥癥狀，應給予追肥處理。整體上看隨著土壤水分含量的提高，磷酸二銨溶解能力增強，養(yǎng)分供應能力變大，但持續(xù)供養(yǎng)能力變?nèi)酢?/p>

（3）試驗周期內(nèi)硫酸鉀養(yǎng)分釋放比較平均，在土壤含水量25%和35%條件下，施肥后28 d為養(yǎng)分的高效供應期，28 d 后養(yǎng)分供應趨于穩(wěn)定。在土壤含水量45%條件下，施肥后49 d為養(yǎng)分的高效供應期。整體上看，含水量45%更有利于硫酸鉀高效供養(yǎng)時間的延長。

4 討論

該試驗中硫酸鉀在土壤中留存時間長，在試驗設定范圍內(nèi)未完全實現(xiàn)養(yǎng)分的轉化，還需要后續(xù)試驗進行補充。其次，肥料溶解度和溶解率2個參數(shù)均可表示肥料養(yǎng)分的供給情況，其中溶解度在實際表達上更加清晰明確，作為參數(shù)指標效果更好。再次，不同土壤水分梯度來看，它們之間有一定變化，但變化不明顯，可能由于梯度間距過小造成，下一步試驗將加大水分梯度的間隔。最后，可以將肥料的溶解能力作為肥料養(yǎng)分供應的指標，但只能應用于礦質(zhì)元素類肥料，因有機肥料溶解后還涉及礦質(zhì)化過程，所以對有機類肥料不具備指導意義。

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基金項目 黑龍江省自然科學基金項目（LH2021C084，LH2023C005）；北大荒集團重點科技專項（KJZX202204-06）。

作者簡介 徐寧（1983—），男，黑龍江佳木斯人，副研究員，碩士，從事馬鈴薯栽培和育種研究。

收稿日期 2023-04-18