有機(jī)肥替代化肥比例對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及氮磷鉀養(yǎng)分吸收利用的影響

摘要：為研究等量氮磷鉀養(yǎng)分下基肥有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響，本試驗(yàn)設(shè)置不施肥（CK0）、常規(guī)施肥（CK）、有機(jī)肥替代化肥10%（T1）、有機(jī)肥替代化肥20%（T2）、有機(jī)肥替代化肥30%（T3）、有機(jī)肥替代化肥40%（T4）共6個(gè)處理，探究有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成、干物質(zhì)積累及氮磷鉀養(yǎng)分吸收利用的影響。結(jié)果表明：（1）與CK相比，有機(jī)肥替代化肥顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成：隨著有機(jī)肥替代化肥比例的提高馬鈴薯產(chǎn)量呈先升高后下降的趨勢(shì)，當(dāng)替代化肥比例為30%（T3）時(shí)產(chǎn)量最佳；T3處理的單株薯重和商品薯率較CK分別顯著提高14. 56%和2.00%，而小薯率降低15.34%。（2）T2、T3處理的葉片和塊莖干物質(zhì)累積量較CK顯著提高46. 90%～82.42%和77.09%～85.35%。（3）與CK相比，T2、T3處理的塊莖氮吸收量顯著增加49.24%～57.56%，根系氮吸收量顯著降低34.69%～42.27%，各器官鉀吸收量均有顯著提高，但磷吸收無(wú)顯著變化。（4）有機(jī)肥替代對(duì)氮和鉀的肥料利用率較CK有顯著提高，但對(duì)磷的肥料利用率無(wú)顯著影響。有機(jī)肥替代處理均能提高馬鈴薯施肥的農(nóng)學(xué)效率和肥料偏生產(chǎn)力，表現(xiàn)為T3＞T1＞T2＞T4。因此，本試驗(yàn)條件下，在等量氮磷鉀養(yǎng)分前提下，有機(jī)肥替代化肥300-/0的施肥配比較為適宜，可在當(dāng)?shù)丶巴惖貐^(qū)推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；有機(jī)肥替代化肥比例；產(chǎn)量；養(yǎng)分吸收利用

中圖分類號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2025） 03-0133-06

為了保障我國(guó)糧食安全，馬鈴薯在2015年被列為我國(guó)第四大主糧作物。在馬鈴薯生產(chǎn)中，普遍存在的重施化肥、輕施有機(jī)肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)供給不平衡、土壤酸化板結(jié)，直接制約著馬鈴薯的高效種植。

隨著化肥施用量的增加作物產(chǎn)量不斷提高，但近些年來(lái)化肥的不合理使用產(chǎn)生的“高肥低效”問(wèn)題日益嚴(yán)重。施用有機(jī)肥是比較常用的改良方式，因有機(jī)肥富含有機(jī)碳和多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不僅能改善土壤質(zhì)量，而且可提高作物產(chǎn)量等，其與化肥配施能夠更好地提升作物生產(chǎn)力和改善土壤生態(tài)環(huán)境。萬(wàn)連杰等研究指出，有機(jī)肥部分替代化肥可顯著提高柑類產(chǎn)量2.0%～36.9%：柳玉樂(lè)和李艷寧等研究也表明，有機(jī)肥部分替代化肥對(duì)馬鈴薯單株薯重的增加有積極作用。有研究表明，有機(jī)肥替代部分化肥能將有機(jī)肥的長(zhǎng)效性和化肥的速效性相結(jié)合，從而提高養(yǎng)分的累積和肥料利用率。但目前有機(jī)肥替代化肥的研究大多為替代氮素和對(duì)氮肥利用率的影響方面，有關(guān)等量氮、磷、鉀養(yǎng)分下有機(jī)肥替代對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、各器官干物質(zhì)及養(yǎng)分吸收利用影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)在等量氮磷鉀養(yǎng)分前提下，探究有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、干物質(zhì)積累及養(yǎng)分吸收利用的影響，以期為馬鈴薯有機(jī)無(wú)機(jī)肥合理配施提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及材料

田間試驗(yàn)于2021年3-6月在山東省膠州市青島農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園進(jìn)行。膠州市屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)區(qū)大陸性氣候，年均氣溫12.5℃，年均降水量695.6 mm，其地理位置、氣候條件均適宜馬鈴薯生長(zhǎng)。

供試馬鈴薯品種為麥肯1號(hào)。試驗(yàn)地土壤為砂姜黑土，耕層土壤pH值（水土比為5：1）為6.82，有機(jī)質(zhì)含量11.6 g/kg、堿解氮75.5 mg/kg、速效磷98.3 mg/kg、速效鉀228.3 mg/kg。

供試肥料為馬鈴薯專用氮磷鉀復(fù)合肥（15% -15%- 15%）、有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥65%，N-P2O5 -K20為1.5% -1.5%-1.5%）、硝酸鉀水溶肥（N-P2Os -K2O為13.5% -0- 46%）、尿素（N 46%）、硫酸鉀水溶肥（K2O 52%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)設(shè)不施肥（CK0）、常規(guī)施肥（CK）、有機(jī)肥替代化肥10%（T1）、有機(jī)肥替代化肥20%（T2）、有機(jī)肥替代化肥30%（% T3）、有機(jī)肥替代化肥40%（T4）共6個(gè)處理。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。小區(qū)面積為46.2 m2（6.6 m×7.0 m）。

馬鈴薯種植方式為高壟覆膜單壟雙行，株距29.5 cm，行距60 cm，壟寬80 cm，壟間距30 cm，種植密度為61 360株/hm2。肥料總養(yǎng)分按照N：P2O5：K2O為315：225：525（kg/hm2）施入。基肥于起壟前一次性施人，總養(yǎng)分N：P205：K20為225：225：225（kg/hm2），其中傳統(tǒng)馬鈴薯專用氮磷鉀復(fù)合肥按照225 kg/hm2施入，有機(jī)替代處理基肥（N、P2O5、K2O）均被等比例替代10%～40%。追肥采用水溶肥滴灌施用，總追施養(yǎng)分N：P2O5：K2O為90：0：300（kg/hm2），幼苗期及塊莖形成期均追施硝酸鉀水溶肥和尿素，塊莖膨大期只追施硫酸鉀水溶肥。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 塊莖產(chǎn)量及商品薯率的測(cè)定

各小區(qū)分別收獲稱重，統(tǒng)計(jì)株數(shù)、單株薯重、單株結(jié)薯數(shù)等。統(tǒng)計(jì)每小區(qū)大薯（＞400 g）、中薯（100-400 g）、小薯《100 g）的個(gè)數(shù)及重量，計(jì)算商品薯率及產(chǎn)量。

1.3.2 淀粉積累期植株干物質(zhì)量及各器官氮磷鉀養(yǎng)分的測(cè)定

于成熟期（淀粉積累期）每小區(qū)取馬鈴薯3株，帶回實(shí)驗(yàn)室洗凈后，將馬鈴薯根、莖、葉、塊莖分開稱重，記錄其鮮重。取其中一部分樣品放置在105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，后65℃烘干至恒重，稱千重，計(jì)算干物質(zhì)總重。將干樣粉碎后進(jìn)行養(yǎng)分含量測(cè)定。采用凱氏定氮法測(cè)定樣品全氮含量，鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量，火焰光度法測(cè)定全鉀含量。

相關(guān)參數(shù)計(jì)算：

商品薯率（%）=商品薯產(chǎn)量（單薯重量100 g以上）／塊莖總產(chǎn)量×100：

氮、磷、鉀吸收量（kg/hm2）=馬鈴薯氮、磷、鉀含量（kg/kg）×馬鈴薯干重（kg/hm2）；

肥料利用率（%）=（成熟期施肥馬鈴薯吸收養(yǎng)分量—成熟期未施肥馬鈴薯吸收養(yǎng)分量）／施肥量×100：

肥料偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施肥處理塊莖產(chǎn)量／施肥量：

農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施肥處理塊莖產(chǎn)量-不施肥處理塊莖產(chǎn)量）／施肥量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2016處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用Origin 2018軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由圖1可知，有機(jī)肥替代不同比例化肥（以下簡(jiǎn)稱有機(jī)替代）處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量均有顯著影響。其中，T1、T3處理較CK顯著增產(chǎn)13.59%、13.79%。有機(jī)替代處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響大小順序?yàn)門3＞T1＞T2＞T4。

由表1看出，有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響有差異。與CK相比，有機(jī)替代處理T1、T3的單株薯重顯著增加，小薯率則顯著降低，其中，T3處理單株薯重最大，平均為1.18 kg，較CK顯著提高14.56%，而小薯率顯著降低15. 34%。T1、T2、T3處理的商品薯率較CK分別顯著提高1.52%、0.70%和2.00%。各施肥處理的大、中薯率及單株薯塊數(shù)、單薯重均無(wú)顯著差異。

2.2 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)累積的影響

由表2看出，淀粉積累期，馬鈴薯干物質(zhì)主要累積于塊莖，莖葉次之，根系最少。其中T1-T3處理根系干物質(zhì)積累量均降低，而T4處理根系干物質(zhì)累積量增加，較CK顯著提高30.44%；T2、T3處理葉片和塊莖干物質(zhì)累積量較CK分別顯著提高82.42%、46. 90%和85.35%、77.09%；T2處理的整株干物質(zhì)積累量最大，其次是T3處理，T2處理較CK增加26. 97%，但二者與CK差異均不顯著。由此可見(jiàn)，有機(jī)肥替代化肥比例不同對(duì)馬鈴薯根、葉和塊莖干物質(zhì)累積的影響有明顯差異，總體以T2、T3處理較好。

2.3 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯氮素吸收的影響

有機(jī)替代處理對(duì)馬鈴薯根和塊莖的氮素吸收均有顯著影響，但對(duì)莖、葉的氮素吸收無(wú)顯著影響（表3）。T1、T2、T3、T4處理根氮素吸收量較CK分別減少26. 24%、42.27%、34. 69%、2.92%，且前3個(gè)處理與對(duì)照差異顯著：塊莖氮素吸收量較CK分別提高13 .73%、57. 56%、49. 24%、29.85%，其中T2、T3處理間無(wú)顯著差異但均顯著高于CK，從而使得T2、T3處理整株氮素吸收量也顯著高于CK。

2.4 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯磷素吸收的影響

由表4可知，馬鈴薯整株磷素吸收量明顯小于氮素吸收量，淀粉積累期磷素吸收主要集中在塊莖部位，根、莖、葉的磷素吸收量占比較小。有機(jī)替代各處理對(duì)各器官的磷素吸收量均無(wú)顯著影響，但仍以T3處理塊莖及整株磷素吸收量最大。

2.5 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯鉀素吸收的影響

由表5可知，馬鈴薯整株鉀素吸收量高于磷素和氮素吸收量，有機(jī)替代各處理不同程度地提高了馬鈴薯根（T1根除外）、莖、葉、塊莖各器官中的鉀素吸收量。其中，T3、T4處理根鉀素吸收量較CK分別顯著提高58.80%和98.28%：T2處理莖和葉的鉀素吸收量分別是CK的1.91倍和2.13倍，且與CK差異均達(dá)顯著水平；T2、T3、T4處理塊莖的鉀素吸收量較CK分別顯著提高106.74%、124.77%、69 .92%。

2.6 有機(jī)肥替代不同比例化肥每生產(chǎn)1 000 kg塊莖產(chǎn)量所需的氮磷鉀量

由表6可知，淀粉積累期不同處理每生產(chǎn)1 000 kg馬鈴薯塊莖所需的氮磷鉀養(yǎng)分量及其比例均表現(xiàn)為K？0＞N＞P205。有機(jī)替代各處理所吸收的N和P，05與CK相比均無(wú)顯著差異，但T2、T3、T4處理所需鉀素養(yǎng)分量較CK分別提高54.67%、47.75%、37.89%，其中T2、T3處理與CK差異達(dá)顯著水平。

2.7 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分利用的影響

由表7可以看出，與CK相比，有機(jī)替代各處理馬鈴薯氮和鉀的肥料利用率有顯著差異，磷的肥料利用率無(wú)顯著差異。其中，T2、T3、T4處理的氮肥利用率較CK分別顯著提高39. 07、29. 91、21.15個(gè)百分點(diǎn)：T2、T3、T4處理鉀肥利用率較CK分別顯著提高53.84、56.33、33.02個(gè)百分點(diǎn)。氮磷鉀養(yǎng)分的農(nóng)學(xué)效率和肥料偏生產(chǎn)力趨勢(shì)基本一致，都表現(xiàn)為T3＞T1＞T2＞T4＞CK。

3 討論與結(jié)論

3.1 有機(jī)肥替代不同比例化肥影響馬鈴薯產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成

生產(chǎn)實(shí)踐表明，合理施肥是提高馬鈴薯單產(chǎn)的最有效途徑之一。據(jù)報(bào)道，我國(guó)化肥施用量約是世界平均水平的3.9倍，但近40年來(lái)，化肥對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率卻由30%～40%不斷下降。近年來(lái)，我國(guó)深入貫徹化肥減量增效的一系列政策，推動(dòng)有機(jī)肥替代化肥，加快綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展。本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)替代處理可促進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)量提升，替代比例在30%時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最高值，之后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這可能與有機(jī)肥養(yǎng)分釋放具有一定的緩釋效果有關(guān)。因此，有機(jī)肥替代超過(guò)其適合比例，就會(huì)出現(xiàn)速效養(yǎng)分供應(yīng)不足的狀況，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)發(fā)育不良，造成產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。有機(jī)替代不但影響馬鈴薯總產(chǎn)量，且影響產(chǎn)量構(gòu)成，而產(chǎn)量構(gòu)成因素是衡量其生長(zhǎng)發(fā)育狀況的重要指標(biāo)。黃艷嵐等研究表明，有機(jī)替代處理的馬鈴薯株高、單株薯塊重和薯塊數(shù)等均高于對(duì)照。柳玉樂(lè)的研究也表明，施用有機(jī)肥能顯著提高馬鈴薯單株薯重、商品薯率等產(chǎn)量構(gòu)成因素。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)對(duì)照比較，有機(jī)肥替代化肥30%處理的單株薯重和商品薯率分別提高14. 56%和2.00%，小薯率減少15.34%，這與前人研究結(jié)果基本一致。

3.2 有機(jī)肥替代不同比例化肥影響馬鈴薯養(yǎng)分吸收

有機(jī)替代處理影響馬鈴薯不同器官養(yǎng)分吸收的研究已有大量報(bào)道，但研究結(jié)果相差較大，究其原因可能與有機(jī)替代比例不同、地區(qū)不同等因素有關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與常規(guī)對(duì)照比較，有機(jī)肥替代化肥20%～30%馬鈴薯的塊莖氮吸收量增加49. 24%～57. 56%，而根氮吸收量降低34.69%～42. 27%，各器官鉀吸收量均有顯著增加，但各器官磷吸收量無(wú)顯著變化。原因可能是氮素累積對(duì)作物生長(zhǎng)影響較強(qiáng)，且馬鈴薯是喜鉀作物對(duì)鉀比較敏感。收獲期養(yǎng)分逐步向塊莖集中，其他器官的養(yǎng)分吸收會(huì)相應(yīng)減少。本試驗(yàn)中每生產(chǎn)1 000 kg塊莖所需氮磷鉀養(yǎng)分表現(xiàn)為K20＞N＞P2Os。由此可見(jiàn)，馬鈴薯的生長(zhǎng)對(duì)鉀素需求量最高，氮次之，磷最低。

3.3 有機(jī)肥替代不同比例化肥對(duì)馬鈴薯肥料利用率、農(nóng)學(xué)效率等的影響

肥料利用率是反映肥效最常見(jiàn)的指標(biāo)，而肥料的農(nóng)學(xué)效率則能展現(xiàn)該施肥條件下的增產(chǎn)潛力，而張福鎖等研究認(rèn)為，肥料偏生產(chǎn)力也是當(dāng)下比較適合評(píng)價(jià)我國(guó)肥料效應(yīng)的指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK相比，有機(jī)替代處理馬鈴薯氮和鉀的肥料利用率顯著提升，磷的肥料利用率無(wú)顯著變化。有機(jī)替代處理馬鈴薯的農(nóng)學(xué)效率和肥料偏生產(chǎn)力較對(duì)照也有顯著提高，表現(xiàn)為T3＞T1＞T2＞T4。2015年農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》，表明我國(guó)已經(jīng)不能單純靠增加化肥用量來(lái)保證糧食的穩(wěn)定增加，而是必須通過(guò)提高農(nóng)業(yè)科技水平、化肥與有機(jī)肥配合施用來(lái)提高肥料利用率，從而保障糧食安全。

綜上所述，本試驗(yàn)條件下，在等量氮磷鉀養(yǎng)分前提下，有機(jī)肥替代化肥30%的施肥配比比較適宜，可在當(dāng)?shù)丶巴惖貐^(qū)推廣應(yīng)用。

基金項(xiàng)目：山東省薯類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系栽培與土肥崗位項(xiàng)目（SDAIT-16-08）