鲁西南地区减少化肥用量对马铃薯块茎产量、商品薯率和干物质含量的影响

吴 静，杨小华，徐宝连，乔冰洁

（济宁市农业科学研究院，山东 济宁 272131）

马铃薯作为山东省主要作物之一，在省内大部分地区均有种植，且山东省马铃薯单产和总产量处在全国前列。目前，山东省马铃薯生产属于高投入高成本生产方式，施肥量大，而且肥料基本是作为基肥一次性施足[1]。施肥环节中存在盲目施肥、过量施肥的现象，特别是氮、磷过度施用，增加了生产成本，降低了肥料利用率，造成土地板结、土壤酸化、土壤有益微生物减少等农业环境污染问题[2,3]，这会影响到产品品质，加重马铃薯病虫害，增加农药用量，相应增加产品和环境污染。马铃薯生长离不开肥料，只有氮磷钾养分充足且配比合理时，才会有效促进植株地上部生长和块茎产量的形成[4-6]。过量施用化肥，不仅造成肥料养分浪费，降低肥料利用率，而且影响产品品质[7]。

目前，马铃薯生产中肥料用量普遍较高，不但造成肥料浪费，而且污染环境。因此，本研究设计了三因素三因子的施肥处理，测定并分析不同处理下马铃薯块茎产量和商品薯率，旨在得出马铃薯获得目标产量时的最少肥料用量。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在济宁市农业科学研究院马铃薯试验基地进行，供试马铃薯品种为‘荷兰15’，一级种薯。

试验肥料：尿素（N 46.6%），磷肥（重过磷酸钙P2O545%），硫酸钾（K2O 51%）。

供试土壤pH 6.98，有机质13.1 g/kg，碱解氮58.6 mg/kg，速效磷48.3 mg/kg，速效钾128.5 mg/kg。

1.2 试验方法

试验采用L9（34）正交设计，设氮肥（N）、磷肥（P2O5）、钾肥（K2O）3个因素，每个因素设置3个水平（表1），试验设计见表2。以常规施肥为对照，常规施肥量为尿素71 kg/667m2，磷酸二铵72 kg/667m2，硫酸钾73 kg/667m2。小区面积63 m2，马铃薯种植株行距为25 cm×70 cm。试验播种薯块为单芽，平均重30～50 g，芽长1～2 cm。马铃薯于2019 年2 月28 日种植，6月11日收获。马铃薯生长期间，按照当地大田马铃薯生产管理。

表1 马铃薯减肥试验因素和水平Table 1 Factor and level in potato chemical fertilizer reduction experiment

表2 马铃薯减肥正交试验方案Table 2 Orthogonal test design in potato chemical fertilizer reduction experiment

氮肥分三次施用，具体施肥时期和用量为基施40%，出苗期施30%，现蕾期施30%。磷肥和钾肥作为基肥一次性施入。

1.3 测定指标及方法

产量：收获期每个处理测定商品薯产量和小区产量，并折算为667 m2产量。

商品薯率：小区收获的薯块中商品薯产量（M1）占本小区马铃薯总产量（M2）的百分数，商品薯率（%）=M1/M2×100。商品薯标准：单薯重≥50 g，性状为椭圆形，表皮光滑，无病斑，无伤口。

干物质含量：马铃薯收获后，采用烘干法测定干物质含量[8]。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2003进行数据处理，利用DPS 17.10进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对马铃薯产量和商品薯率的影响

从表3中看出，马铃薯减肥各个处理的马铃薯产量均达到3 000 kg/667m2，达到目标产量。在各个处理减少肥料用量的条件下，对照的产量仍然是最高的，达到3 533 kg/667m2。处理7的马铃薯产量是减肥处理中最高的，具体施肥量为尿素21 kg/667m2，重过磷酸钙22 kg/667m2，硫酸钾98 kg/667m2（化肥用量比对照减少34.7%），达到3 490 kg/667m2，比对照减产1.22%，商品薯率达到96.7%，比对照提高3.75%。其次是处理6，产量达到3 438 kg/667m2，比对照减产2.69%，商品薯率为93.9%，比对照略有提高。处理8的商品薯率最高，为96.8%，比对照提高3.86%。

表3 马铃薯减肥试验各处理产量比较Table 3 Yield comparisons of different treatments in potato chemical fertilizer reduction experiment

2.2 不同处理对马铃薯干物质含量的影响

从表4中看出，各处理间马铃薯干物质含量有一定差异，处理7 的马铃薯干物质含量最高，为17.23%，较对照提高4.49%。对照处理的干物质含量最低。从各个处理施肥总量来分析，随着肥料用量的减少，马铃薯的干物质含量增加，处理7干物质含量最高，随后马铃薯干物质含量减少。从处理平均值多重比较结果来看，处理7 与处理8、处理1、处理5、对照之间差异显著。

表4 不同处理下马铃薯干物质含量Table 4 Dry matter content of potato tubers under different treatments

2.3 正交试验方差分析

2.3.1 正交试验结果

从表5中可以看出3个因素同一水平的试验结果之和，以及3个因素同一水平试验结果的平均值。R值指的是极差，反映了3个试验因素的水平变化对试验指标的影响，R值越大，说明试验指标的反应越敏感，因素的作用越大。比较R值可以得出，对马铃薯产量来说，三个因素A（N），B（P2O5），C（K2O）作用大小排列为：C（K2O）＞A（N）＞B（P2O5），说明K肥对马铃薯的产量影响最大，其次是N肥，P肥的影响最小。

表5 正交试验结果Table 5 Results of orthogonal test

根据表5中各个因素同一水平试验结果的平均值，选出均值大的组合，即最优水平组合为：A2B1C3（尿素56 kg/667m2，重过磷酸钙22 kg/667m2，硫酸钾98 kg/667m2），这个组合在原试验方案中没有做过，但利用正交试验能计算出来，作为肥料配施选优的参考。

2.3.2 方差分析表

F检验结果表明（表6），3个因素的F值＜F0.05，说明3个因素对产量的影响都不显著。究其原因可能是本试验误差大，且误差自由度小，检验的灵敏度降低，掩盖了考察因素的显著性。

表6 不同处理产量的方差分析Table 6 Analysis of variance for tuber yields of different treatments

3 讨论

马铃薯是一种需肥量高的高产作物，合理使用肥料能增加马铃薯产量，提高其品质，但目前马铃薯种植中存在过量施肥的现象，不仅影响马铃薯的产量和品质，还对环境造成污染。梁玲玲等[9]试验表明，相比于习惯施肥（51%的复合肥施用1 500 kg/hm2），推荐施肥处理N、P、K养分总量减少20%，马铃薯产量提高13.8%，减少肥料用量的同时配施马铃薯专用肥能达到减肥稳产的目的。本研究结果显示，减少肥料用量降低了马铃薯的产量，处理7（氮肥21 kg/667m2，重过磷酸钙22 kg/667m2，硫酸钾98 kg/667m2）的产量最高，达到3 490 kg/667m2，比对照减产1.22%。这一研究结果与前人研究结果有差异，究其原因，可能是本研究在减少化学肥料的同时，只注重了追肥，没有增施有机肥或其他马铃薯专用肥。虽然减肥使马铃薯产量有所下降，但处理7 的肥料用量比对照减少34.7%，商品薯率达到96.7%，高于对照处理的93.2%，在经济效益上还是可观的。

马铃薯干物质中淀粉占70%～80%，蛋白质占2%左右，包括18种氨基酸，还含有多种维生素和无机盐。因此干物质含量的多少是评价马铃薯品质的一个重要指标。化学肥料用量增加，不仅造成了养分流失，降低肥料的利用率，而且降低农产品的质量。氮肥施用过量不利于果实的生长发育，还会延长作物生育期。化肥施用过量，会减少土壤中的有益微生物，而且导致农作物抗病虫害能力降低，从而增加了农药用量，影响作物的食品安全[10,11]。本研究结果显示，在一定范围内减少肥料用量，马铃薯干物质含量增加，当施肥量为处理7（氮肥21 kg/667m2，重过磷酸钙22 kg/667m2，硫酸钾98 kg/667m2）时，马铃薯干物质含量最高，达到17.23%，比对照提高4.49%。这说明在马铃薯生产中减少肥料用量可以提高马铃薯的品质。

马铃薯商品薯率直接影响马铃薯的外观质量，从而影响经济效益。魏福龙等[12]研究表明，合理施肥，适当追肥能通过增加马铃薯二级薯的量来提高马铃薯的商品薯率。本研究发现，减少肥料用量，生育期内合理追肥明显提高马铃薯的商品薯率，9个减肥处理中，有5个处理的马铃薯商品薯率比对照处理高。其中处理8，即施肥方案为氮肥：21 kg/667m2，重过磷酸钙：16 kg/667m2，硫酸钾：39 kg/667m2，此方案的马铃薯商品薯率最高，达到96.8%，比对照提高3.86%。

随着马铃薯主食化深入人心，马铃薯的需求也越来越大，马铃薯高效节能生产也迫在眉睫，减少肥料用量，提高肥料利用率，制定马铃薯专用肥对于目前马铃薯生产至关重要。有关研究中表明减少肥料用量能提高马铃薯产量，而本研究结果中减少肥料用量，马铃薯产量减少，这可能是因为别的研究中在减少肥料用量的同时，增施了马铃薯专用肥或者增施有机肥，因此提高了马铃薯的产量[13,14]。因此下一步研究在减少化学肥料用量的同时，要增施其他肥料，既能保证马铃薯的产量，又能减少化学肥料用量。