山东省马铃薯主产区肥料利用效率研究

董道峰　陈广侠　马蕾　刘芳　杨元军　王培伦

摘要：山东省属马铃薯中原二季作地区，产量和效益居全国首位。为了实现合理的养分管理和马铃薯生产的高产、高效，调查了山东省马铃薯主产区的土壤营养状况，在施肥与不施肥条件下分析了肥料利用效率和增产效果。结果表明：在长期大量施肥的情况下，马铃薯主产区的土壤肥力以滕州最高，造成该地区施肥增产只有5%左右，抵消肥料投入后与不施肥相比较666.7m2收入反而减少187元，威海与肥城施肥增产20%以上，抵消肥料投入后与不施肥相比较666.7m2收入增加400～500元。总体来看，山东省马铃薯主产区施肥过量，肥料利用率低，而且导致土壤和水资源富营养化。所以在马铃薯生产中，应加强肥水管理，进行科学施肥。

关键词：山东省；马铃薯；肥料；利用率

中图分类号：S532.062文献标识号：A文章编号：1001-4942（2014）12-0072-04

马铃薯（Solanum tuberosum L.） 是世界上仅次于稻、麦、玉米的四大粮食作物之一。据联合国粮农组织统计，2009 年，我国马铃薯种植面积达到508.30×104 hm2，平均单产14 420 kg/hm2，总产量达7 328.19×104 t，种植面积和总产量均居世界第一位[1]。发展马铃薯产业对推进农业结构调整、促进农民持续增收、保障粮食安全具有重要作用。

山东省作为马铃薯中原二季作的主要省份之一，播种面积在18×104 hm2左右，占全国总面积的3.5%，平均单产37 500 kg/hm2，总产超过700×104 t，占全国总产的9.5%，产值高达75 000 元/hm2以上[2]，最高产量达到98 010 kg/hm2。但长期盲目过量施肥，造成氮、磷、钾配比失调，是本地区制约马铃薯产量和品质提升以及效益提高的重要因素。合理施肥是增产、增效的必要保证[3]，过量施肥不仅破坏土壤的养分平衡，降低生产效率和效益，还会造成环境污染[4]。平衡施肥可以显著提高肥料利用率，同时提高马铃薯的产量和品质[5～7]。本文调查研究了山东省三个马铃薯主产区的肥料利用效率及投入产出比，以期为马铃薯高产、高效生产及养分管理提供参考。

1材料与方法

1.1试验地点

田间试验于2013 年分别设置在山东省马铃薯主产区的滕州市界河镇、肥城市桃园镇和威海市高新区初村镇。试验前按五点取样法取土样，土壤深度20 cm，按常规法测定土壤基本理化性质[8]：pH值用pH 计测定，水土比为2.5∶1；有机质用重铬酸钾容量法；全氮用半微量凯氏定氮法；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法；速效钾用1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰光度法。

1.2试验材料

试验用种子为鲁引一号G1代脱毒种薯。

1.3试验方法

试验设施肥（按照当地常规的施肥量和施肥方法）和不施肥两个处理，重复3次。各试验区施肥量见表1，施肥方法为沟施。播种前开10 cm深沟，将肥料均匀撒到沟中，用钩子将肥料与土壤混合，然后播种。采用一垄双行栽培，垄距90 cm，小行距15 cm，株距30 cm。播种后培土、覆膜。对照区不施肥，其它措施与处理区相同。

1.4数据调查

收获时各小区随机调查10株马铃薯块茎产量、植株产量，测定块茎和植株N、P、K含量。植物全氮测定采用H2SO4-H2O2消煮法，植物全磷测定采用钒钼黄吸光光度法，植物全钾测定采用火焰光度法[9]。同时调查各小区实际收获总植株重量、薯块产量、商品薯重量和非商品薯重量。换算出各小区收获时块茎和植株总N、P、K含量。

1.5计算参数与方法

氮肥表观利用率（Apparent recovery efficiency of applied N，REN ）：REN（%）=（U-U0 ）/F×100， U为施肥后作物收获时地上部的吸氮总量，U0为未施肥时作物收获期地上部的吸氮总量，F代表氮的投入量。

氮肥偏生产力（ Partial factor productivity from applied N，PFPN）：PFPN = Y/F，Y为施肥后所获得的作物产量，F代表化肥的投入量。

氮肥农学效率（Agronomic efficiency of applied N，AEN ）：AEN=（Y-Y0 ）/F，Y为施肥后所获得的作物产量，Y0为不施肥条件下作物的产量，F代表化肥的投入量。

氮肥生理利用率（Physiological efficiency of applied N，PEN ）：PEN=（Y-Y0）/（U-U0）。

磷肥和钾肥利用率的计算方法同氮肥。

2结果与分析

2.1山东省马铃薯主产区肥力状况

从所调查的山东省三个马铃薯主产区土壤肥力状况（表2）来看，滕州地区土壤水解氮、有效磷、速效钾及有机质含量最高，威海地区土壤有效磷和有机质含量最低，而肥城地区土壤水解氮和速效钾含量最低。滕州地区土壤pH值最低，只有4.62，酸度最强，威海和肥城地区土壤酸碱度类似。

2.2施肥对产量的影响

从表3可以看出，肥城和威海地区施肥后增产达到20%以上，增产效果明显，同时商品薯率分别提高1.6和1.1个百分点。滕州地区施肥比不施肥666.7m2增产224.70 kg，增产5.03%，商品薯率仅提高0.8个百分点。

2.3肥料利用效率

肥料利用效率主要取决于作物的营养需求和土壤、肥料能提供的养分供给量。氮肥表观利用率（REN）指单位投入的肥料氮所获得的作物氮积累量的增加量，能很好地反映作物对化肥养分的吸收状况，是目前国内外比较通用的肥料利用率指标。氮肥偏生产力（PFPN）指单位投入的肥料氮所能生产的作物籽粒产量，在一定程度上反映了生产一定产品需要付出的化肥代价，对施肥的宏观决策有一定指导意义。氮肥农学利用率（AEN）指单位施氮量所增加的作物籽粒产量，是评价氮肥增产效应较为准确的指标，也是农业生产中最为关心的经济指标之一。氮肥生理利用率（PEN）是作物地上部每吸收单位肥料中的氮所获得的籽粒产量的增加量，它说明的是植物体内氮素的利用效率。

从三个地区肥料表现利用率（RE）来看，钾肥的肥料利用率最高，氮肥次之，磷肥最低（表4）。其中肥城和威海的钾肥、氮肥利用率明显高于滕州。三个地区的磷肥利用率都很低，只有10%左右。

磷肥偏生产力（PFPP）明显高于氮肥和钾肥。威海和肥城的磷肥、氮肥偏生产力低于滕州，而钾肥偏生产力高于滕州。

磷肥的农学利用效率（AEP）明显高于氮肥和钾肥。滕州的肥料农学利用效率（AE）明显低于威海和肥城。

从肥料生理利用率（PE）来看，磷肥最高，氮肥次之，钾肥最低。肥城和威海的肥料生理利用率明显高于滕州。

2.4投入产出比

所调查的三个地区每666.7m2肥料投入都在600元左右，其中滕州最高，其他投入如种子、农药、灌溉、人工费等都在1 000元以上。肥城施肥增收最为明显，每666.7m2为1 102.80元；威海略低，为982.77元；滕州只有436.87元。但滕州施肥产投比最高，为4.19，不施肥产投比为5.82。

3讨论

肥料利用率是指导施肥和评价施肥效果的重要指标之一。目前我国肥料利用率普遍不高， 氮肥为30%～35%， 磷肥为10%～25%， 钾肥为40%～50%[10，11]，原因主要是施肥过量、施肥方法不合理、NPK比例失调等。肥料利用率低不仅使生产成本偏高， 而且是环境污染特别是水体富营养化的直接原因之一。

由于山东省马铃薯效益好，农民为增加产量，盲目大量增施化肥。过量的肥料长期连年在土壤中积累，使得所调查马铃薯主产区的土壤肥力远高于粮食生产田[12]。在这样的土壤肥力下仍然大量使用化肥，则使得大量肥料随着灌溉水流失到地下，污染地下水源，严重危害人民的饮用水安全[13～15]。根据段玉对内蒙地区马铃薯生产肥料利用率的研究，每生产1 000 kg马铃薯，N、P2O5、K2O的吸收量分别为6.15、1.36、6.17 kg[16]。孔令郁（2004）[7]对云南马铃薯最佳经济施肥量研究表明，N、P2O5、K2O 最佳施肥量分别为141.15、104.55、198.90 kg/hm2， 其施用比例1∶0.74∶1.41。科学合理施肥是提高马铃薯产量和品质的有效途径[17]。

根据土壤营养状况和马铃薯需肥规律平衡施肥是提高肥料利用率和产量的最佳方式。根据山东省马铃薯生产的现状，建议采取以下肥水管理措施：第一，根据不同地区的土壤肥力，测土配方施肥；第二，改变一次性集中施肥的习惯，根据马铃薯的需肥规律施肥，生育前期植株对N肥需求量大，中后期增加K肥的供应，减少磷肥的使用量；第三，增加有机肥的使用量，可以保持土壤的持续肥料，减少肥料流失； 第四，大力推广膜下滴灌系统，实现精准化施肥，提高肥水利用率。

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