保山市冬马铃薯氮磷钾肥料效应研究

濮永赛，尹胜鑫，周 祺，陈进厅

（保山市土壤肥料工作站，云南 保山 678000）

马铃薯具有高产、早熟、粮蔬兼用的特点，是保山市重要的粮食作物之一，种植面积呈逐年增加趋势。2014年保山市马铃薯种植面积为15 000 hm2，年产量5.8万t，产值达1.5亿元。该市马铃薯生产在快速发展的同时，也面临着一些问题，在农业生产中普遍存在偏施氮肥、磷钾肥用量不足的现象，严重制约着马铃薯产量、品质和效益的提升。前人对保山市的马铃薯生产进行了研究，但多集中在种薯繁育及现状分析方面[1～3]，而对氮磷钾的肥料效应研究尚未见报道。采用二次正交旋转组合设计，通过建立肥料效应函数模型，对氮、磷和钾的肥料主效应以及高产施肥方案进行解析，以期为保山市马铃薯科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

参试马铃薯品种为合作88脱毒薯；肥料种类有尿素（N含量≥46.4%）、普通过磷酸钙（P2O5含量≥16.0%）和硫酸钾（K2O含量≥50.0%）。

试验于2015年在保山市隆阳区板桥镇小永村（北纬 25°12′24″、东经 99°13′21″，海拔 1 662 m） 进行。土壤类型为冲积湖积母质发育的潴育型水稻土，砂壤土，肥力中等（土壤养分含量及评级[4]：有机质33g/kg，Ⅱ级；全氮2.3 g/kg，Ⅰ级；碱解氮 189 mg/kg，Ⅰ级；有效磷9.0 mg/kg，Ⅳ级；速效钾72 mg/kg，Ⅳ级），pH值7.47。前茬作物为水稻，施肥量为尿素600 kg/hm2、普通过磷酸钙 750 kg/hm2和硫酸钾105 kg/hm2，产量11 400 kg/hm2。

采用三因素五水平二次正交旋转组合设计（表1），共24个处理，无重复。其中，三因素指氮、磷、钾3个肥料因素；五水平指每个肥料因素的施用量，设-r（下限）、-1、0、+1和+r（上限） 5个水平，±r水平为当地经验值，0水平=（下限水平+上限水平）/2，±1水平=0水平±变化区间（△j），△j=（上限水平-0水平）/1.682。小区面积20 m2（5.0 m×4.0 m），随机排列，中心试验点均匀分布在区组内。

表1 不同处理的试验因素及其水平Table 1 Experiment design

田间试验遵循农业部《肥料效应鉴定田间试验技术规程》[5]实施。马铃薯采用等行距塘播，行距18 cm，株距10 cm，每小区种植130塘。播种前2 d划定试验小区，挖种植塘；1月3日播种，播前整地撒施优质腐熟农家肥（厩肥）1.2万kg/hm2、70%的氮肥和全部的磷钾肥做基肥，剩余氮肥于3月25日中耕除草后追施；5月24日收获。各小区实收测产。采用Excel 2003软件进行数据处理[6，7]，采用频率分析法[8]确定最佳施肥方案。

2 结果与分析

2.1 马铃薯氮磷钾肥料效应函数模型的建立与检验

2.1.1 肥料效应函数模型建立 为了有效控制非试验因素对试验结果的影响，首先对模型的二次项编码值进行中心化处理[9]，再将一次项、交互项和二次项的编码值换算成施肥量，应用Excel数据统计功能拟合得到以氮（X1）、磷（X2）和钾（X3） 施肥量为自变量，以产量（Y）为因变量的函数模型：

模型（1）中自变量为各因素经过线性变化后的值，将 X1= （N-0 水平）/Δj、X2=（P-0水平）/Δj、X3=（K-0水平）/Δj代入模型（1），得到以N（以N表示）、P2O5（以P表示）和K2O（以K表示）纯养分施用量为自变量，以产量（Y）为因变量的函数模型：

2.1.2 肥料效应函数模型的显著性检验 由回归F值（表2）可知，施肥对产量的影响达到了极显著水平。模型系数经偏回归检验，氮、磷和钾的一次项系数差异均达到极显著水平，其余项系数均差异不显著。采用降维法删除差异不显著的项次，得到新的回归模型：

表2 肥料效应函数模型与系数的显著性检验Table 2 The significance test of fertilizer effect functional model and the coefficients

2.2 肥料效应函数模型的主效应分析

从模型（1）和（2）可以看出，一次项的偏回归系数均为正值，二次项系数均为负值，符合报酬递减率，属于典型模型。由一次项系数绝对值的大小可以判别氮肥、磷肥和钾肥对马铃薯产量的影响程度，结果显示，顺序为氮肥（28.136）＞磷肥（25.759）＞钾肥（13.841）。将氮磷钾三因素中的2个因素固定在0水平，采用降维法可得到下列单因素肥料效应函数模型：

对模型（4）、（5）和（6）求解，得到边际产量为0时（dy/dx=0）的N、P2O5和K2O施用量分别为318.7、143.2和550.1kg/hm2。当施氮量取值［0，318.7］、施磷量取值［0，143.2］、施钾量取值 ［0，550.1］时，边际产量均为正值，产量均随施肥量的增加而逐渐增加。当N、P2O5和K2O施肥量分别高于318.7、143.2和550.1 kg/hm2时，边际产量均为负值，产量均随施肥量的增加而逐渐降低。

2.3 优化施肥方案的建立

将各处理组合的氮、磷、钾施肥量分别代入函数模型（3），得到125个预报产量。对产量＞30000kg/hm2的31个处理组合进行频数分析，结果（表3）表明，保持其他农艺措施不变，马铃薯的优化施肥组合为N 376.4 ～422.5 kg/hm2、 P2O5122.8 ～177.5 kg/hm2、 K2O 407.3～514.3 kg/hm2。按照该组合施肥，有95%的几率获得30 000kg/hm2以上的产量。取其加权平均值N 399.5 kg/hm2、P2O5150.2 kg/hm2、K2O 460.8 kg/hm2代入函数模型（3），可得到预报产量为32 994 kg/hm2，N、P2O5、K2O 施肥量比例为 1∶0.38∶1.15。

表3 马铃薯产量大于30 000 kg/hm2处理的氮、磷、钾取值分布Table 3 The value of N，P and K fertilizer with the potato yield of more than 30 000 kg/hm2

3 结论与讨论

在保山市中等肥力条件下，氮磷钾肥配合施用能显著提高马铃薯产量，且对马铃薯产量的影响均达到了极显著水平，影响顺序为氮肥＞磷肥＞钾肥。

在保持其他农艺措施不变的情况下，目标产量高于30 000 kg/hm2的施肥方案为N 376.4～422.5 kg/hm2、P2O5122.8 ～177.5 kg/hm2、 K2O 407.3 ～514.3 kg/hm2，与当地实际生产中的高产施肥量一致；推荐施肥量的加权平均值为N 399.5 kg/hm2、P2O5150.2 kg/hm2、K2O 460.8 kg/hm2，N、P2O5、K2O的施肥比例为1∶0.38∶1.15。

［1］罗承宇.保山市马铃薯生产现状及发展对策［J］.云南农业大学学报：自然科学版，2009，24（S1）：69-71.

［2］杨玉珠，段海春.保山市隆阳区冬马铃薯生产现状及建议［J］.现代农业科技，2015，（15）：114-115.

［3］甫国嵩，李普林，田学礼，罗成宇.保山市隆阳区杨柳乡马铃薯种薯繁育现状及发展对策［J］.现代农业科技，2012，（10）：142-143.

［4］全国土壤普查办公室.中国土壤［M］.北京：中国农业出版社，1998.

［5］NY/T 497—2002，肥料效应鉴定田间试验技术规程［S］.

［6］武占会，高志奎，毛学英，李 静，杨海波.应用Excel计算正交旋转组合设计回归方程［J］.计算机与农业，2000，（12）：17-18.

［7］童成立，贺喜全，盛良学.农业试验中正交旋转回归设计分析模型［J］.农业网络信息，2000，（10）：16-20.

［8］李洪文，叶和生，李保华，李春莲，施文发，郭家军，马 云，李锡芝.田间肥效试验数据的频率分析和施肥决策 ［J］.中国农学通报，2015，（5）：132-138.

［9］蒋之埙，黄仲青.关于二次正交旋转组合设计试验数据的中心点处理法［J］.安徽农学院学报，1989，（4）：290-295.