氮肥施用量对马铃薯养分吸收、产量和品质的影响

范向斌，白小东，杜培兵，王宏庭

(1.山西省农业科学院高寒区作物研究所，山西 大同 037008；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，太原 030006)

山西省地处黄土高原，日照充足，气候冷凉，是我国重要的马铃薯产区。马铃薯作为山西主要的经济作物[1]，近年来出现产量低而不稳的局面，产量低于全国平均产量。除了品种自身原因和管理粗放等因素外，化肥施用不科学也是影响马铃薯和品质产量的重要因素。氮肥施用是否合理，直接影响马铃薯的产量、品质。如果氮肥用量不足，马铃薯植株营养不足，生长缓慢，产量降低; 如果氮肥施用过多，则地上部茎叶徒长，地下部结薯延迟甚至不结薯，造成马铃薯产量降低，品质变差，过量的化肥还会破坏土壤结构，污染环境[2-4]。由于产区农民缺乏合理配方的肥料和科学的施肥指导，凭经验施肥，马铃薯生产中经常发生施肥不合理现象[5]。山西马铃薯生产中关于合理使用氮肥的相关研究较少，开展基于本地区生产状况的马铃薯氮肥养分推荐标准与施肥合理范围研究，非常必要。本试验通过开展马铃薯氮肥施用对养分吸收、产量、品质等方面的研究，提出氮肥的合理施用范围标准，对指导马铃薯生产科学施肥具有重要意义[6]。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2017—2018年在山西省朔州市怀仁毛皂试验基地进行，试验田肥力均匀一致。地理位置为 北纬39.82°，东经113.1°，海拔1 085.7 m。试验区地势平坦，土壤类型为栗钙土，质地为壤土。土壤pH值及养分含量如表1。

表1 土壤养分含量

供试作物为马铃薯品种大同里外黄和同薯29号一级种。

1.2 试验方法

研究采用田间肥料定位小区试验，裂区设计。主区设计为马铃薯品种(大同里外黄、同薯29号)，副区为氮肥(纯N)不同用量，试验在施用磷肥P2O590 kg/hm2、钾肥K2O 90 kg/hm2的基础上进行，设0、90、135、180、225、270 kg/hm2共6个水平，处理随机排列，重复3次，小区面积为10 m×3 m=30 m2，种植行距为50 cm，株距为45 cm。氮肥品种选用尿素(N 46%)、磷肥品种选用粒状过磷酸钙(P2O512%)、钾肥选用氯化钾(K2O 60%)。氮肥底施60%、追施40%，磷、钾肥全部底施。

分别于苗期和成熟期每小区随机取样品3株(穴)，测茎叶重(尽量收集全叶片)、块茎鲜重；茎叶和块茎切碎，105 ℃ 杀青 30 min 后，70 ℃烘至恒重，测定茎叶和块茎干重，并测定氮磷钾养分含量。收获时测产，按实收计产。

植物样品粉碎后，采用H2SO4-H2O2消煮，全N含量采用凯氏法测定，全P含量采用钒钼黄比色法，全K含量采用火焰光度计法测定。

2 结果与分析

2.1 不同施肥量对植株养分的影响

2年的试验结果(表2)表明，同薯29号植株N的含量随着施肥量的增加而增加。高氮处理植株N含量明显高于低氮处理，N 225、N 270处理与N 0处理相比，差异达到显著水平(N 225处理和N 270处理之间2017年差异显著，2018年没有达到显著)。植株P含量2年结果都是先增后减，以N 135处理水平最高，N 180处理次之，2017年N 135、N 180处理和N 0差异显著，N 135和N 180处理之间差异不显著，2018年处理间差异都不显著，2年增长趋势一致；植株K含量2017年在1.827%～1.913%之间，2018年在1.228%～1.414%之间，随施氮量的增加而增加，2017年处理间差异都不显著，2018年施氮处理(N 90、N 135、N 180、N 225和N 270)显著高于不施氮处理(N 0处理)。对同薯29号植株N含量进行回归分析，得出施氮量与植株N含量的回归方程为：y=0.036 5x+1.263，决定系数R2=0.977 5;施氮量与植株含P量的回归方程为：y=-0.002 9x2+0.022 7x+0.219 8，由方程得出，施氮量176 kg/hm2, P含量理论值最高，为0.264%，R2=0.863 9；施氮量与植株K含量的回归方程为y=0.025x+1.520 1，R2=0.942 2(图1)。

表2 同薯29号植株N、P、K含量 (单位：%)

大同里外黄和同薯29号植株N、P、K含量变化趋势相同(表3)。植株含N量随着施N肥量的增加而增加，2017年N 180以上处理和N 135以下处理差异达到显著水平，2018年N 135以上处理和N 90以下处理差异达到显著水平；植株P含量以N 135处理含量最高、N 180处理次之，2017年P含量各处理差异不显著，2018年N 135处理和其他处理差异都达到显著水平；K含量都是随施N量的增加而增加，2017年在2.129%～2.363%之间，N 270处理和其他处理差异显著，2018年在1.204%～1.690%之间，N 180以上处理和N 90以下处理差异显著。对大同里外黄植株N含量进行回归分析，得出植株N含量与施氮量的回归方程为：y=0.081 5x+1.163 4，决定系数R2=0.941 8;植株含P量与施氮量的回归方程为：y=-0.006x2+0.044 3x+0.212 9，由方程得出，施氮量166 kg/hm2, 含P量理论值最高，为0.295%，R2=0.700 7；植株K含量与施氮量的回归方程为:y=0.067 2x+1.648 7，R2=0.935 9(图2)。

表3 大同里外黄植株N、P、K含量 (单位：%)

2.2 不同施肥量对产量的影响

2年的试验结果表明，同薯29号和大同里外黄产量都先随着施N量的增加而增加，之后又随施N量增加产量降低(表4)。2017年同薯29号N 180产量最高，N 180与N 225、N 270差异达到显著水平，N 0、N 90、N 135和N 180差异不显著；大同里外黄产量也以N 180处理最高，各处理间差异不显著。2018年同薯29号产量变化趋势与2017相同，N 180处理最高，但差异不显著。大同里外黄同样以N 180处理最高，和N 0、N 90、N 225、N 270处理差异都达到显著水平。对马铃薯产量进行回归分析，得出同薯29号产量与施氮量的回归方程为：y=-465.53x2+3 172.5x+16 609，由方程得出，施氮量198 kg/hm2,同薯29号产量理论值最高，为22 014 kg/hm2，决定系数R2=0.754 9;大同里外黄产量产量与施氮量的回归方程为：y=-458.68x2+3 472.8x+15 170，施氮量为215 kg/hm2,同薯29号产量理论值最高，为21 743 kg/hm2，R2=0.812 2(图3)。

表4 产量表现 (单位：kg)

2.3 不同施肥量对干物质的影响

马铃薯的品质主要以干物质为主，从2年干物质含量结果看(表5)，同薯29号和大同里外黄干物质含量都是随着施N量的增加而增加，N 180处理干物质含量最高，之后又随施N量增加逐渐降低。2017年同薯29号和大同里外黄干物质含量变化趋势一致，都是N 180处理和N 0、N 90、N 135、N 270差异显著，与N 225差异不显著；2018年同薯29号N 180处理和N 0、N 90、N 135差异显著，与N 225、N 270差异不显著，大同里外黄N 180处理和N 0、N 90、N 135、N 270处理差异显著，与N 225差异不显著。对马铃薯干物质含量进行回归分析，得出施氮量与同薯29号干物质含量的回归方程为y=-0.362 0x2+2.944 5x+17.12，由方程得出，施氮量为183 kg/hm2时,同薯29号干物质含量理论值最高，为23.11%，R2=0.821 3;施氮量与大同里外黄干物质含量的回归方程为y=-0.284 6x2+2.617 8x+14.944，由方程得出，施氮量为207 kg/hm2时,大同里外黄干物质含量理论值最高，为20.96%，R2=0.806 4(图4)。

表5 干物质含量 (单位：%)

2.4 经济效益分析

同薯29号经济效益分析：N 90、N 135、N 180、N 225和N 270处理分别比不施氮(N 0处理)增施尿素196 kg、293 kg、391 kg、489 kg和587 kg，尿素2.6元/kg，投入分别比对照高508元/hm2、763元/hm2、1 017元/hm2、1 271元/hm2和1 526元/hm2，产量分别比N 0处理增产791 kg/hm2、2 576 kg/hm2、3 204 kg/hm2、221 kg/hm2、-387 kg/hm2，鲜薯按1.5元/kg计算，分别比N 0处理实际增收679元、3 101元、3 789元、-940元和-2 107元，可以看出，随施氮量增加效益增加，N 180经济效益最高，N 225处理效益开始大幅下降。大同里外黄经济效益分析：投入和同薯29号相同，产量分别比N 0处理增产1 361 kg/hm2、3 262 kg/hm2、4 180 kg/hm2、1 724 kg/hm2、1 433kg/hm2，鲜薯按1.5元/kg计算，分别比N 0处理实际增收1 534元、4 130元、5 253元、1 315元和624元，同样先增后减，以N 180处理效益最高(表6)。

表6 经济效益分析

3 结 论

氮是影响马铃薯块茎形成的重要可控条件之一[7]，块茎形成与氮素的施用量、施用时期及肥料形态等密切相关[8]。综合2年的试验结果，氮能促进马铃薯养分的吸收，提高马铃薯产量和品质。植株养分(氮磷钾)含量随施氮量的增加而增长，施氮量达到180 kg/hm2时，植株对磷的吸收下降；产量和干物质含量也随施氮量的增加而增加，本试验在施氮量180 kg/hm2时产量和干物质含量都最高，施氮量达到225 kg/hm2时，产量和干物质含量开始下降。经济效益也是N 180处理效益最高。因此，在本地区，合理的施氮量应该在180～225 kg/hm2之间为宜，实践中可以作为山西北部地区马铃薯高产高效的推荐施肥方法。

马铃薯是山西的第四大粮食作物和重要的经济作物[9]，实际生产中，由于缺乏合理配方的肥料和科学的施肥指导，肥料用量粗放且养分投入不平衡，引起马铃薯生产成本増加、品质下降、肥料养分利用率低、环境污染等问题[10]。因此，明确马铃薯养分吸收规律，对于发挥马铃薯的增产增效优势，具有积极的指导意义[11-12]。

本试验只考虑了氮肥的施用，由于磷肥、钾肥及其他中微量元素对马铃薯产量品质都会产生影响[13]，氮肥的吸收还与土壤含水量、酸碱度等有关，所以氮肥用量对马铃薯产量和品质的影响还需要进一步综合验证研究。