氮、磷、钾肥配施对马铃薯肥料利用率及产量的影响

贾　豪,郭　恒,王　舰(青海省农林科学院，青海 西宁 810016)

马铃薯作为我国第四大粮食作物，仅次于水稻、小麦、玉米[1]。据联合国粮农组织统计，我国是世界马铃薯生产第一大国，栽培历史悠久，种植面积和产量均居世界第1位，但我国不是马铃薯生产强国，单产只有世界平均水平的83%[2-4]。青海省的农业主要分布于东部农业区，马铃薯作为当地粮菜兼用型作物，同时又是救灾避灾作物，种植面积为9万hm2，已成为当地农民增收和发展农村经济作物的特色产业[5-6]。但就产量而言，青海省在全国马铃薯生产省份中并非最高。因此，无论是全国还是青海省，提高单产均是马铃薯生产中的主攻方向和值得研究的关键问题。

我国在马铃薯氮、磷、钾养分吸收、运转及体内分布规律等方面的研究还十分滞后，有些施肥参数还沿用20世纪 70 年代的数据资料，缺乏系统性研究[7-11]。马铃薯品种不同，生产区域的土壤地力不同，每形成1 t马铃薯块茎所需的氮、磷、钾比例也不一致，不同研究者的结果差异比较大，特别是磷、钾的差异[12-15]。目前，青海省这方面的研究资料尚比较缺乏，当地农民盲目施肥现象严重，农户偏好施用氮肥，磷肥施用量过低，钾肥几乎不施用，造成施肥极不平衡，进而降低肥料利用率[16-19]。有关学者应用肥料表观利用率(也称肥料养分回收利用率、肥料吸收利用率)、肥料农学效率及肥料生理利用率等重要参数分析和评价了不同作物的肥料利用效率，这些肥料利用效率定量评价指标对于准确分析不同作物对肥料的响应程度以及指导合理施肥具有重要意义[20-23]。应用以上指标进行评价的主要作物有小麦、玉米、冬油菜、水稻[22]，而在青海省马铃薯肥料利用率方面则鲜有报道。鉴于此，针对青海省东部农业区互助县主栽品种青薯9号，开展了马铃薯氮、磷、钾养分吸收积累的研究，以期确定青海省马铃薯合理的施肥技术，为提高马铃薯单产和肥料养分利用效率，实现青海省马铃薯养分高效管理提供依据。

1　材料和方法

1.1　试验地基本情况及供试材料

试验于2016年4—10月，在青海省东部农业区互助县蔡家堡乡大庄村进行，该地区属雨养农业区，海拔为2 600 m，年平均温度5.8 ℃，年降雨量400～500 mm，主产作物为马铃薯、油菜及蚕豆等。试验地前茬作物为小麦，马铃薯播种前土壤养分理化性质见表1。试验地土壤有机质、碱解氮、速效磷含量较低，综合分析该农田养分属低等肥力，能够代表当地农田养分状况和生产力水平。

供试马铃薯品种为青薯9号，由青海省农林科学院选育。供试肥料为普通尿素(含N 46%，宁夏回族自治区银川化肥厂生产)、过磷酸钙(含P2O512%，云南省安宁华亚磷肥厂生产)、硫酸钾(含K2O 40%，青海钾肥公司生产)。

表1　试验地土壤基础养分含量

1.2　试验设计

试验采用完全随机区组设计，共设5个处理，重复4次，小区面积4.4 m×5.0 m，每小区种4垄，每垄种2行，按照“品”字形种植，密度为39 000株/hm2。试验处理及肥料用量见表2。全膜覆盖马铃薯于2016年4月15日播种，10月9日收获，其生产管理按照全膜覆盖马铃薯栽培技术规范进行。肥料按照试验要求混合均匀后一次性基施，按照小区用量施入肥料，人工起垄播种。

表2　试验处理设置及施肥量

1.3　样品采集及测定

马铃薯收获期分小区进行测产，测产后，每小区取长势均一的植株10株，每个处理共计40株，分根、茎、叶、块茎进行样品制备。

植株氮、磷、钾含量的测定：植株样品经70 ℃烘干，用磨样机粉碎，全部通过1 mm 筛，分别测定地下根、茎、叶、块茎的氮、磷、钾含量，样品经 H2SO4-H2O2消煮后，半微量凯氏定氮法测定全氮含量，钒钼黄比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量。

植株养分积累量的计算：N(P2O5、K2O)积累量=干物质质量×相应的N(P2O5、K2O)含量(%)。

1.4　计算公式及统计方法

有关肥料养分利用效率及相关参数的计算公式分别为:

肥料表观利用率(%)=(施肥区作物养分吸收量-缺素区作物养分吸收量)/肥料纯养分投入量×100%;

肥料农学效率(kg/kg)=(施肥区块茎产量-缺素区块茎产量)/肥料纯养分投入量;

肥料生理利用率(kg/kg)=(施肥区块茎产量-缺素区块茎产量)/(施肥区养分吸收量-缺素区作物养分吸收量)。

采用Excel 2003进行数据整理，用DPS软件进行统计分析，结果均用SSR法检验P<0.05水平上的差异显著性。

2　结果与分析

2.1　氮、磷、钾肥配施对马铃薯产量和干物质质量的影响

由表3可知，CK产量最低，仅为50 242 kg/hm2，与CK相比，各施肥处理产量提高8.6%～65.9%，平均增产率为32.0%，其中，氮、磷、钾合理配施(NPK处理)产量最高，为83 333 kg/hm2。在本试验中，与PK处理相比，NPK处理产量增加28 788 kg/hm2，氮肥增产率达52.8%；与NK处理相比，NPK处理产量增加22 606 kg/hm2，磷肥增产率达37.2%；与NP处理相比，NPK处理产量增产为16 666 kg/hm2，钾肥增产率仅为25.0%。NPK处理产量显著高于其他处理，NP、NK处理间差异不显著，但NP、NK处理均显著高于PK处理。可见，合理配施氮、磷、钾肥可以显著提高马铃薯的块茎产量。

由表3还可以得出，各施肥处理马铃薯的干物质质量较CK增加33.4%～69.5%，可见，施肥有利于促进马铃薯生长发育，可以显著提高马铃薯干物质质量。NPK处理马铃薯总干物质质量较NP、NK处理分别增加4.2%、16.5%，差异均不显著，但显著高于PK处理和CK，且PK处理也显著高于CK，说明氮对马铃薯的生长发育起到关键性作用。由增产率可以得出，本试验条件下对马铃薯产量影响最大的是氮素，其次为磷素和钾素。

表3　各处理马铃薯的产量和干物质质量

注：不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05),下同。

2.2　氮、磷、钾肥配施对马铃薯养分积累及分配的影响

2.2.1N积累和分配表4表明，与CK相比，NPK处理可以提高马铃薯不同器官的N积累量。NPK处理马铃薯块茎N积累量显著高于NP、PK处理，而NP、NK、NP处理间差异不显著；NPK处理马铃薯茎N累积量显著高于其他处理，较NP、NK、PK处理分别提高了61.9%、36.2%、27.5%，但NK、PK处理间差异不显著；NPK处理马铃薯叶N积累量较CK、NP、NK、PK处理分别提高了82.5%、4.9%、100.5%、122.5%，但是NPK、NP处理间差异不显著，NK、PK处理及CK间差异不显著；NPK处理马铃薯根N积累量显著高于CK及PK处理。马铃薯植株总N积累量以NPK处理最高，显著高于其他处理，增施氮、磷、钾可使N积累量分别提高47.4%、29.0%、36.1%。马铃薯收获期，NPK处理马铃薯块茎N积累量占植株总N积累量的66.5%，根、茎、叶N积累量分别占植株总N积累量的1.2%、19.8%、16.4%。

表4　各处理马铃薯的N积累量和分配比例

2.2.2P2O5积累和分配由表5可见，与CK相比，NPK处理马铃薯不同器官的P2O5积累量均有所提高，其中块茎P2O5积累量较NP、NK、PK处理及CK分别提高了53.9%、35.3%、66.8%及111.3%，说明氮、磷、钾肥配施可以显著提高块茎的P2O5积累量。马铃薯成熟期，氮、磷、钾肥配施条件下，马铃薯根、茎、叶、块茎的P2O5积累量占植株总P2O5积累量的3.2%、26.7%、6.8%、64.0%。由以上数据可以得出，块茎中P2O5积累量占植株P2O5积累量的绝大部分。

表5　各处理马铃薯的P2O5积累量和分配比例

2.2.3K2O积累和分配由表6可以得出，氮、磷、钾肥合理配施可以明显提高马铃薯成熟期不同部位的K2O积累量。与CK相比，NPK处理马铃薯植株中K2O积累量提高了95.0%，说明氮、磷、钾肥配施可以显著提高马铃薯植株的K2O积累量。NPK处理马铃薯块茎K2O积累量最高，较NP、NK、PK处理及CK分别提高了15.9%、22.6%、27.6%及110.0%。成熟期，氮、磷、钾肥配施条件下，马铃薯根、茎、叶、块茎的K2O积累量占植株总K2O积累量的2.9%、30.6%、11.1%、56.2%。由以上数据可以得出，马铃薯块茎中的K2O积累量占植株K2O积累量的绝大部分。

表6　各处理马铃薯的K2O积累量和分配比例

2.3　氮、磷、钾肥配施对马铃薯肥料利用率的影响以及单位质量马铃薯块茎的需肥量

2.3.1肥料利用率由表7可得出，在马铃薯栽培过程中，施用的肥料种类不同，其肥料利用率也有不同的变化趋势，在本试验中，氮、磷、钾肥的农学效率分别为142.5、167.5、92.6 kg/kg，氮、磷肥的农学效率高于钾肥农学效率，即施用1 kg N和P2O5具有较高的块茎增产量。在此试验中，氮、磷、钾肥的表观利用率分别为38.8%、22.4%、31.1%，氮、磷、钾肥的生理利用率表现为磷肥最高，氮肥其次，钾肥最小。

表7　氮、磷、钾肥对马铃薯肥料利用率的影响

2.3.2单位质量马铃薯块茎的氮、磷、钾需求量由表8可看出，在不施肥条件下，每1 000 kg 块茎吸收的N量处于较低水平，各施肥处理均高于CK，其中NK处理最高，达到3.1 kg，各施肥处理间差异不大，各处理间每1 000 kg块茎所需要的P2O5量差异不明显，以NPK处理最高，与N、P2O5指标不同，PK、NK处理每1 000 kg块茎所需要的K2O量最高，分别达到4.6、4.5 kg，NPK处理每1 000 kg块茎所需要的N∶P2O5∶K2O为1∶0.41∶1.27，而CK为1∶0.42∶1.30。

表8　各处理生产1 000 kg马铃薯块茎所需要的N、P2O5、K2O量

3　结论与讨论

Somani等[24]研究表明，适量的氮、磷、钾配比可减轻马铃薯病害或降低病情指数。肥料充足、氮磷钾养分配比合理，有利于提高马铃薯块茎产量，改善品质。本试验中，配施氮、磷、钾肥料可以显著提高马铃薯的块茎产量及干物质质量。与不施肥相比，各施肥处理马铃薯的块茎产量均有显著提高，其增产率为8.6%～65.9%，平均增产率为32.0%，其中以平衡施肥处理(NPK)产量最高，可达到83 333 kg/hm2，说明在青海省互助县马铃薯栽培过程中，氮、磷、钾平衡施用对于马铃薯具有显著增产效应，应采用此模式对马铃薯进行指导施肥。在此试验中，施用氮、磷、钾肥均可提高马铃薯产量，其中施用氮肥增产28 788 kg/hm2，增产率达52.8%；施用磷肥增产22 606 kg/hm2，增产率达到37.2%；施用钾肥增产16 666 kg/hm2，增产率仅为25.0%，说明此试验条件下，3种养分对马铃薯产量的限制因子依次为N>P>K。郭恒等[25]曾经研究过互助县马铃薯品种下寨65平衡施肥的增产效应，NPK配施仅增产7 360 kg/hm2，增产率仅为27.6%，这可能是由于马铃薯品种及土壤地力不同造成的，本试验中的青薯9号在当地较其他品种具有较高的增产效力。

就肥料利用率而言，肥料的农学效率主要反映单位施肥量增加作物产量的能力，是衡量肥料利用效率的一个重要指标。在本试验中，氮、磷、钾肥的农学效率分别为142.5、167.5、92.6 kg/kg，施用相同量的氮肥和磷肥较施用钾肥具有较高的块茎增产量，氮、磷肥的农学效率高于钾肥农学效率。氮、磷、钾肥的表观利用率分别为38.8%、22.4%、31.1%，说明在青海马铃薯栽培过程中，钾肥的利用率较低，氮、磷、钾肥的生理利用率以磷肥最高，其次为氮肥和钾肥。马铃薯干物质积累量和养分积累量是制定肥料施用量及合理分配比例的重要依据。本研究中，在青海互助县种植马铃薯品种青薯9号，N、P2O5、K2O用量分别为202、135、180 kg/hm2时，产量可达83 333 kg/hm2，在此条件下每生产1 000 kg块茎需要吸收的N、P2O5、K2O量分别为2.9、1.2、3.7 kg，三者比例为1∶0.41∶1.27。

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