氮磷钾配施对鲁西南地区马铃薯产量的影响

吴静，杨小华，徐宝连

（济宁市农业科学研究院，山东济宁272131）

土壤肥料

氮磷钾配施对鲁西南地区马铃薯产量的影响

吴静，杨小华*，徐宝连

（济宁市农业科学研究院，山东济宁272131）

以‘荷兰15’为供试马铃薯品种，采用二次通用旋转组合设计，建立氮肥（X1）、磷肥（X2）和钾肥（X3）三因子的回归数学模型，通过方差分析和数学模型优化得到施肥的优化区间。结果表明，三项肥料因子对马铃薯产量影响的大小顺序依次为：钾肥（X3）＞氮肥（X1）＞磷肥（X2）；马铃薯产量大于2 782.04 kg/667m2的肥料施用量优化区间为：N 16.755～24.675 kg/667m2、P2O58.36～11.64 kg/667m2、K2O 42.24～48.48 kg/667m2。

马铃薯；二次通用旋转组合设计；肥料；产量

马铃薯已成为世界上继水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物，含有丰富的矿物质、维生素和蛋白质，是人们日常餐桌上不可缺少的一种食物。为提高马铃薯的产量与品质，施用有效的肥料是一种重要手段［1-3］。目前，在马铃薯生产实际过程中，由于菜农更注重经济效益，为提高马铃薯产量，生产上盲目施肥，过度施肥，不仅增加了生产成本，而且对土壤环境造成了一定污染［4］，同时也制约了马铃薯产量和品质的提升以及效益的提高。当马铃薯所需氮肥、磷肥、钾肥充足，而且养分配比合理时，地上部分达到最大生物产量，地下块茎产量也相应达到最高［5，6］，氮磷钾配施可显著提高马铃薯的产量和品质［7］。

氮、磷、钾肥对马铃薯产量的影响已有较多报道，但施肥对马铃薯产量的影响效果因品种、栽培地区气候、土壤、栽培方式等条件有所差异。在济宁地区气候、土壤条件下施肥对马铃薯产量的影响报道较少。本研究采用三因子二次通用旋转组合设氮、磷、钾肥施用量对马铃薯产量的影响，得出最优的肥料配比，对指导马铃薯实际生产有重要意义。

1　材料与方法

1.1试验材料

试验在济宁市农业科学院马铃薯试验基地进行，供试品种为‘荷兰15’，供试土壤pH7.1，有机质19.6 g/kg，碱解氮75.6 mg/kg，速效磷28.7 mg/kg，速效钾56.7mg/kg。

1.2试验方法

试验设氮肥（X1）、磷肥（X2）和钾肥（X3）3个因子，采用三因子二次通用旋转组合设计，选择的因素水平及其编码见表1。设20个小区，四周设保护行，小区长5.0 m，宽3.2 m，3次重复，小区面积16 m2。马铃薯种植株行距为：25 cm×80 cm，每小区种植100株。试验所需肥料为尿素（N 46.4％），过磷酸钙（P2O516％），硫酸钾（K2O 51％）。

表1　试验因素和编码水平Table 1Experimental factor and code level

试验播种薯块为单芽，平均重30～50 g，芽长1～2 cm。2015年3月4日种植，6月8日收获。生长期间，田间统一管理。

2　结果与分析

2.1数学模型的建立

各处理的马铃薯产量见表2，以此为目标函数，利用三因子二次通用旋转组合设计的计算机DPS（V7.05）系统的程序分析，可得出产量（Y）与氮肥（X1）、磷肥（X2）、钾肥（X3）三因子的三元二次回归数学模型：

Y=2 990.806 91-115.067 61X1-6.098 82X2+ 242.19502X3-100.01582X12-89.05549X22-116.66324X32+ 8.000 37X1X2+1.271 13X1X3-8.354 62X2X3

表2　不同处理的马铃薯产量Table 2Yield of potato under different treatments

对产量的数学模型进行显著性测定（表3），失拟检验F1的P值=0.136 7＞0.05，失拟不显著，说明未知试验因素对试验结果的影响很小；回归检验F2的P值=0.001 4＜0.05，达显著水平，说明数学模型与实测值拟合较好，具有实践指导意义。

以下是α=0.05显著水平剔除不显著项后，简化后的回归方程：

Y=2 990.806 91-115.067 61X1+242.195 02X3-100.015 82X12-89.055 49X22-116.663 24X32

由以上三元二次回归数学模型一次项系数和表3中的P值得出，钾肥（X3）对马铃薯产量有正向极显著影响，氮肥（X1）有负向极显著影响，磷肥（X2）对产量的影响不显著；从二次项系数中可以看出，氮肥和磷肥对产量有负向显著影响，钾肥对产量有负向极显著影响。

表3　试验产量结果方差分析Table 3Analysis of variance for yield results

表4　单因子效应分析Table 4Effect analysis of single factor

2.2单因子效应分析

根据试验结果对单因子进行效应分析，其他因子为零水平，结果见表4。

由表4可知，随着氮肥施用量的增加，马铃薯产量的增长呈现先增加后降低的趋势，当氮肥水平在-1.682～-0.5时，马铃薯产量随肥料用量增加而增加，增加幅度不大。但是当氮肥水平超过-0.5后，氮肥施用量增加，马铃薯产量降低，降低幅度较大。说明一定程度的增加氮肥的施用量可以提高马铃薯的产量。

当磷肥水平在-1.682～0时，马铃薯产量随肥料用量的增加而增加。但当磷肥水平超过0后，磷肥施用量增加，马铃薯产量降低。说明磷肥的施用量对马铃薯产量也存在最适量。

随着钾肥水平值的不断增加，马铃薯产量也在不断的增加，且增加幅度较大。钾肥水平在-1.682～1时，马铃薯产量不断增加，但是钾肥水平超过1以后，随着钾肥施用量的增加，马铃薯产量略有下降。说明只有肥料施用量恰当，马铃薯产量才会出现最优值。

综上所述，三项肥料因子对马铃薯产量影响的大小顺序依次为：钾肥（X3）＞氮肥（X1）＞磷肥（X2），钾肥的施用量对马铃薯产量的影响最大，氮肥次之，而磷肥影响最小，因此马铃薯在种植过程中，为提高马铃薯产量应特别注意多施钾肥，其次是氮肥，同时注意磷肥的施用。

2.3肥料施用量优化

由试验结果分析可知，在试验中不但存在着单因子效应，而且还有因子间的交互作用，因此很难从单因子效应和交互作用的结果分析中找到最佳提取条件，并且三元二次回归的数学模型不存在产量函数的极值，同时考虑到试验中氮肥、磷肥和钾肥施用量不宜太高等因素，需对回归模型进行再解析，采用频率分析法分析回归模型以找到最佳施用量，结果见表5。

表5　肥料施用量优化Table 5Optimization of fertilizer application

根据计算机分析结果（表5），马铃薯产量大于2 782.04 kg/667m2的组合方案有39个，通过这39个方案中各变量取值的频率分布，得出马铃薯产量大于2 782.04 kg/667m2的X1、X2和X3变量95％的置信区间分别为-0.883～-0.355、-0.328～0.328、0.816～1.212，即马铃薯产量大于2 782.04 kg/667m2的肥料施用量优化区间为：N 16.755～24.675 kg/ 667m2、P2O58.36～11.64 kg/667m2、K2O 42.24～48.48 kg/ 667m2。

3　讨论

试验结果表明，在中高肥力条件下，钾肥（X3）对马铃薯产量有正向极显著影响，氮肥（X1）有负向极显著影响，磷肥（X2）对产量的影响不显著。三项肥料因子对马铃薯产量影响的大小顺序依次为：钾肥（X3）＞氮肥（X1）＞磷肥（X2），钾肥的变化对马铃薯产量的影响最大，氮肥次之，而磷肥影响最小。因此马铃薯在种植过程中，应特别注意多施钾肥，其次是氮肥，同时注意磷肥的施用。此结论与许爱霞等［9］的研究结果不一致，可能是因为对马铃薯的测定指标不同，有的研究侧重马铃薯品质，有的侧重马铃薯耐贮性，有的侧重马铃薯产量。许爱霞等［9］研究指出，从产量效益来看，最高产量对应的3种肥料配比为N：P：K=1：0.44：1.04，提高马铃薯产量要注意钾肥和氮肥的用量。从耐贮性效益看，最佳耐贮性对应的3种肥料配比为N：P：K=1：0.80：0.77，如果要提高马铃薯耐贮性，要适当降低氮肥和钾肥的比例。

计算机寻优表明，马铃薯产量大于2 782.04 kg/ 667m2的肥料施用量优化区间为：N 16.755～24.675 kg/667m2、P2O58.36～11.64 kg/667m2、K2O 42.24～48.48 kg/667m2。

应用计算机模拟求得的数学模型反映了马铃薯生产中肥料施用量与产量之间的关系，为马铃薯施肥技术提供了非常重要的科学依据。但试验结果仅是在特定区域试验得出的，存在一定局限性，还应进一步试验，并在生产中推广示范。

［1］殷文，孙春明，马晓燕，等.钾肥不同用量对马铃薯产量及品质的效应［J］.土壤肥料，2005（4）:44-47.

［2］何天久，李其义，吴巧玉，等.氮磷钾对马铃薯产量和品质影响的研究进展［J］.黑龙江农业科学，2014（9）:140-144.

［3］李勇，吕典秋，胡林双，等.不同氮磷钾配比对马铃薯农艺性状、产量和干物质含量的影响［J］.中国马铃薯，2013，27（3）: 148-152.

［4］王德建，林静慧，孙瑞娟，等.太湖地区稻麦高产的氮肥适宜量及其对地下水的影响［J］.土壤学报，2003，40（3）:426-432.

［5］阎献芳，肖厚军，曹文才，等.马铃薯肥效研究［J］.贵州农业科学，2005，33（2）:55-56.

［6］张静，蒙美莲，王颖慧，等.氮磷钾施用量对马铃薯产量及品质的影响［J］.作物杂志，2012（4）:124-127.

［7］杨艳荣.氮肥对马铃薯生长发育的影响［J］.吉林蔬菜，2012（1）: 31-33.

［8］张东昱，张文斌，夏叶，等.马铃薯氮磷钾肥配施数学模型构建与优化研究［J］.中国马铃薯，2010，24（3）:158-160.

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Effect of Nitrogen，Phosphorus and Potassium Fertilizer on Yield of Potato in Southwest of Shandong Province

WU Jing，YANG Xiaohua*，XU Baolian
（Jining Academy of Agricultural Sciences，Jining，Shandong 272131，China）

:The potato variety'The Netherlands 15'was tested using two general revolving combination design，and three factors regression mathematical model of nitrogen（X1），phosphorus（X2）and potassium（X3）was established and the optimized range of fertilization by the analysis of variance and mathematical model optimization were obtained.The results showed that the order of three fertilizer factors on potato yield was K（X3）＞N（X1）＞P（X2）.When the optimized range of nitrogen fertilizer（N）were 16.755-24.675 kg/667m2，phosphorus fertilizer（P2O5）8.36-11.64 kg/667m2，and potassium fertilizer（K2O）42.24-48.48 kg/667m2，the yield could be more than 2 782.04 kg/667m2.

:potato；two general revolving combination design；fertilizer；yield

S532

B

1672-3635（2016）04-0213-05

2015-11-04

山东省现代农业产业技术体系薯类创新团队“SDAIT-10”。

吴静（1981-），女，农艺师，硕士，主要从事蔬菜育种与栽培技术研究。

（Corresponding author）：杨小华，农艺师，主要从事蔬菜育种与栽培技术研究，E-mail:snow111418@163.com。