湖南省马铃薯主产区施肥现状调查分析

吴晓宏 全 华 隆斌庆 王元顺 钟 伟 彭淑英

（1.湘西土家族苗族自治州农业科学研究院 湖南吉首416000；2.湘西土家族苗族自治州农业农村局 湖南吉首416000）

马铃薯是继水稻、玉米、小麦之后的第四大主粮作物[1]，具有单产高、适应能力强、耐贫瘠等特点，且分布广泛。 同时，马铃薯播种时间灵活，是轮作的首选作物。 近些年，农业农村部多次发文倡导充分利用适宜冬闲田，来增加马铃薯种植面积，提高马铃薯产量[2-3]。 国际马铃薯中心研究显示，面对全球人口数量增长和饥饿率上升， 马铃薯将在粮食安全方面发挥至关重要的作用，预计未来20 年需要满足需求的粮食增产中，有50%将全部来自马铃薯[4]。 多项研究表明，氮肥投入量直接影响马铃薯的产量高低，因此生产中普遍过量施入氮肥，造成肥料利用率下降、农田面源污染等问题[5-6]。 王亚艺[7]和王小英等[8]通过调查青海省、 陕西省马铃薯肥料施用情况发现，2 个省份均存在有机肥投入偏少，化肥投入较多，且化肥氮、磷投入过量，钾肥不足的现象。 要推动马铃薯产业的发展，需深入了解马铃薯生产中不合理的因素，尤其是养分的管理与利用方面[9]。 当前，“减肥减药”已是农业生产的一大趋势， 马铃薯产业的提质增效亟需施行。

2018 年湖南省马铃薯播种面积达7 万hm2，总产量 35.4 万 t[10]。 龙山县、永顺县、桑植县、石门县、益阳市（主要是安化县与资阳区）等5 地区是湖南省马铃薯主产区，其面积与总产占全省1/2 左右。近年来，关于湖南马铃薯施肥现状的调查报道不多见， 主要集中于对马铃薯产业发展现状及评价进行报道。 本文作者对龙山县、永顺县、桑植县、石门县、安化县等几个马铃薯主产区2018 年的品种、施肥情况、马铃薯产量、种植制度、氮肥偏生产力等进行了调查，通过问卷整理和数据统计分析， 旨在发现湖南省马铃薯种植中存在的问题，为湖南省马铃薯减施化肥、绿色发展提供合理的依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取了湖南省具有代表性的10 个马铃薯种植区，其中5 个主产区主要包括龙山县、永顺县、桑植县、石门县、安化县。 为使调查具有代表性，另外调查了其他5 个县市马铃薯种植主体，包括慈利县、溆浦县、 邵阳市、 长沙县、 衡阳县。 总共发出调查问卷150 份，经过整理回收到有效问卷106 份。

1.2 试验方法与调查内容

试验于 2018 年 7 月至 2019 年 6 月进行。 采用问卷与实地调查结合的方式。 由于农技推广部门常年进行栽培技术示范与推广， 使得该地区农户具有相似种植习惯， 所以在调查中每个点均选取具有代表性的种植农户、合作社进行调查。 调查问卷内容包括品种、施肥、种植制度、马铃薯产量等。

化肥投入量（以 N、P2O5、K2O 计）按照施用化肥包装袋上的养分含量计算得出。

化肥氮/磷/钾量（kg）=化肥氮/磷/钾质量分数×化肥质量。

氮肥偏生产力是指单位投入的肥料氮所能生产的作物产量，即PFPN=Y/F，Y为施肥后所获得的作物产量，F为化肥的投入量。 偏生产力的计算无需空白对照的设置与养分吸收量的测定。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 进行数据统计。

2 结果与分析

2.1 马铃薯的种植概况

调查结果统计显示，在品种选择方面，湖南省马铃薯种植品种主要有中薯3 号、中薯5 号、鄂薯系列（1 号、3 号、8 号、10 号等）、东农 303、克新 4 号、克新1 号、大西洋、费乌瑞它系列、兴佳2 号等，其中，中薯系列、鄂薯系列与费乌瑞它系列三个占主要地位。 兴佳2 号是近几年来农户选择的热门新兴品种。 在肥料选择上，复合肥仍然是绝大数种植户的首选，是马铃薯生长的主要养分来源， 其养分含量和厂家也是不尽相同， 有机肥的投入占比较低。 本次调查的马铃薯产区施肥方式中， 采用一次性基施的占80.6%，播前一次性施足底肥， 播后不再追肥； 另有19.4%采用传统的基肥+追肥施肥模式。 本次调查的10 个马铃薯产区中， 在龙山县、 永顺县、 桑植县等一些海拔较高地区及部分冬种马铃薯产区播种后采用地膜覆盖。

在种植制度方面，统计结果显示，种植田块以旱地马铃薯为主，占68.7%，稻田马铃薯占31.2%；播种时间以春马铃薯种植为主，占总量的52.5%，秋马铃薯占28.3%，冬种马铃薯占19.2%。 秋马铃薯多分布在城镇郊区及低海拔区域，生育期较短，产量较低，但价格较高，效益好。 调查统计马铃薯主要种植模式有：春马铃薯（冬马铃薯）—中稻，占41.4%；中稻—秋马铃薯，占23.3%；单种一季马铃薯，占20.7%；玉米马铃薯套种，占14.6%。 几种主要模式中，春马铃薯（冬马铃薯）—中稻模式产量较高， 这种模式马铃薯生育期较长，两季作物产出高，效益较可观。 单种一季马铃薯模式多分布在偏中高海拔山地丘陵区。 在海拔300～500 m 的区域， 马铃薯多与玉米等作物套种，玉米马铃薯套种模式整个生育期内产量较高，土地单位面积产出高，土地利用率高，效益较好。

2.2 马铃薯主要产区产量分布

参考已有的研究报道和本次调查的结果，将马铃薯产量划分为低（<24.0 t/hm2）、偏低（24.0~28.5 t/hm2）、中等 （28.5~36.0 t/hm2）、 偏高 （36.0~42.0 t/hm2）、高（>42.0 t/hm2）5 个等级，产量分布结果见表 1。 本次调查的湖南省马铃薯主要产区中，龙山县、永顺县、安化县、邵阳市这4 个产区的产量分布等级较多，有偏低、中等、偏高、高4 个等级，其中，龙山县的中等、偏高产量等级占比最高，分别为63.5%、23.5%；永顺县的高产量等级占比最高，达6.2%，是本次调查的几个产区中高产量等级占比最高的。 龙山县与永顺县的产量多分布在中等与偏高2 个级别， 龙山县在中等与偏高产量水平占比达84%，永顺县为73.3%，并且两县在高产量等级均有分布， 分析其原因是两县为湖南省马铃薯主产区，历来有种植马铃薯的传统，加上地方农业部门重视，常年的高产栽培示范及推广，形成良好的种植习惯。 石门县、溆浦县、衡阳县3 县的产量偏低等级占比较高， 分别为40.7%、46.6%、41.4%，是本次调查结果中产量水平相对偏低的几个县。 分析本次调查的湖南省10 个马铃薯产区产量分布结果发现，偏低产量等级平均占比达31.81%，各产区产量等级相对集中分布在中等水平， 平均占比为56.43%， 而偏高与高产量等级平均占比分别仅为10.27%、1.47%， 说明湖南省马铃薯主要产区的产量分布不合理，还需进一步优化，产量还有较大的提高空间。

表1 湖南省马铃薯主要产区产量分布

2.3 马铃薯主要产区肥料投入情况

湖南省主要产区马铃薯生产每亩平均投入N 22.2 kg、P2O518.5 kg、K2O 19.5 kg，化肥（纯养分）总投入平均为 60.3 kg/亩，N、P2O5、K2O 比例为 1∶0.83∶0.88。在本次调查的马铃薯产区中，龙山县的化肥总投入最高，为71.2 kg/亩，是湖南省马铃薯施肥量较大的区域；其次邵阳市、安化县、桑植县、长沙县、永顺县等区域，分别为 68.1 kg/亩、66.1 kg/亩、65.4 kg/亩、61.7 kg/亩 、60.3 kg/亩，衡阳县最少，化肥总投入为48.8 kg/亩。本次调查的各产区肥料投入占比分别为N 32.7%~39.8%、P2O523.8%~33.9%、K2O 28.9%~36.4%。 其中，永顺县、桑植县、石门县、安化县、溆浦县、邵阳县的氮肥施用量在18.6~26.3 kg/亩之间，占化肥总投入的比例均在36%以上。 衡阳县化肥总投入量相对最少，且氮肥施用量也最低，平均为17.5 kg/亩，因化肥总投入量相对较少，氮肥施用量占了总投入的35.7%（表2）。

表2 湖南省马铃薯主要产区肥料投入情况比较

2.4 氮肥偏生产力分析

通过计算本次调查的湖南省10 个马铃薯产区的氮肥偏生产力（PFPN），并将其分为5 个等级，计算不同等级下氮肥偏生产力的样本占比，可以得知当前马铃薯产区氮肥偏生产力的样本分布频率。 由图1（a）可知，PFPN在 50~100 kg/kg 范围内的种植户占33.96%，47.16%的种植户 PFPN在 100~150 kg/kg，PFPN在 150~200 kg/kg 的 占 9.4%，PFPN在 200~250 kg/kg 与 PFPN>250 kg/kg 仅分别占 6.6% 、2.8%，由此可见湖南省马铃薯产区的氮肥偏生产力有较大的提高空间。

在农作物生产过程中， 在保持产量不降低的前提下，可通过“减量、多次”施肥、测土配方、有机肥替代等方式实现化肥减施增效，降低氮肥施用量，提高利用率。 根据国家减施化学肥料与农药计划目标要求， 在保证马铃薯产量不变前提下， 氮肥施用减少17%，可提高马铃薯 PFPN。 由图 1（b）可知，氮肥减施17%，PFPN在 50~100 kg/kg 的种植户占比减至了9.43%，降低了 24.53 个百分点，PFPN在 100~150 kg/kg、150~200 kg/kg、200~250 kg/kg、>250 kg/kg 的 种 植户分别增加了 7.56 个、12.30 个、1.90 个、2.90 个百分点。

图1 氮肥减施前后湖南省马铃薯产区的氮肥偏生产力构成比较

由图2 可知， 氮肥施用量与偏氮肥生产力呈幂函数关系，R2=0.780 1，可靠性较高。 当氮肥施用量在较低水平时，PFPN分布较离散，变异较大，极值间相差可达2~3 倍。随着氮肥施用量增加，PFPN呈下降趋势并维持在较低水平。 因此，氮肥投入高是当前马铃薯种植户PFPN低的重要原因之一。

图2 氮肥施用量与PFPN 关系

3 结论与讨论

3.1 结论

通过对湖南省10 个马铃薯主要产区调查发现，品种选择以中薯系列、鄂薯系列、费乌瑞它系列为主，兴佳2 号是近些年热门新兴品种； 施肥方式以一次性基施为主，占80.6%；种植田块以旱地马铃薯为主，占68.7%；播种时间以春马铃薯种植为主，占52.5%。

本次调查的马铃薯主要产区产量大部分在24~36 t/hm2范围内，其中，龙山县、永顺县、安化县、邵阳县4 个产区是产量相对较高的区域。 湖南省主要产区马铃薯生产每亩平均投入N 22.2 kg、P2O518.5 kg、K2O 19.5 kg，化肥（纯养分）总投入平均为60.3 kg/亩，N、P2O5、K2O 比例为 1∶0.83∶0.88， 与推荐比例不相符。龙山县的化肥总投入最高，为71.2 kg/亩。 氮肥投入高是马铃薯种植户氮肥偏生产力低的重要原因之一，通过分析氮肥施用量与氮肥偏生产力关系表明，随着氮肥施用量增加， 氮肥偏生产力呈下降趋势并维持在较低水平。

综上所述，按照国家化学肥料减施目标要求，在保证产量的前提下， 湖南省马铃薯生产应平衡氮肥和磷肥用量，适时科学追肥，通过减少氮肥用量，提高马铃薯氮肥偏生产力及肥料利用率， 并适当增补钾肥和有机肥来提高马铃薯产量和种植效益。

3.2 讨论

因为实际生产中不会有空白对照， 所以氮肥偏生产力（PFPN）是调查研究中首选的指标来评价肥料表征利用率。

马铃薯在生长发育过程中对氮敏感， 施氮能够明显提高马铃薯产量[11-12]。 许国春等研究发现，与不施氮相比， 施氮的马铃薯产量增产幅度为31.1%[13]。本次调查发现，龙山县、永顺县、安化县、邵阳县4 个区域氮肥施用量相对较多， 其对应产量分布相对集中在中等偏高等级。 然而，施用氮肥较多的种植户，其氮肥偏生产力相对较低， 施肥过量是导致氮肥偏生产力低的主要因素之一。 张福锁等通过对水稻、小麦等粮食作物的肥料利用率现状研究认为， 化肥过量施用是造成我国肥料利用效率低的首要原因[14]。仲乃琴等通过测定田间尿素利用率发现， 宁夏马铃薯田块氮肥利用率仅为美国主要粮食作物的50%，导致这种现象的原因仍然是氮肥施用过多[15]。本次调查结果表明，随着氮肥施用量增加，氮肥偏生产力呈下降趋势并维持在较低水平， 这与上述研究结果具有相似之处。 研究发现， 马铃薯对氮素响应具有持续性、阶段性的特性，通过一次性基施，可为马铃薯前期生长发育提供充足氮素， 但这种施肥方式容易造成营养生长过旺，前期养分消耗大，且养分易流失，导致块茎膨大期氮素供应不足。 采用基施+追肥的方式可以调节氮素供应与植株不同时期需求的关系，增加块茎膨大期氮素供应来提高产量[16]。在保证产量的前提下，适时科学追肥可减少氮肥用量，是提高马铃薯氮肥偏生产力及肥料利用率的有效措施。

马铃薯是喜钾作物， 在施肥中需要重视钾肥的平衡施用。 王小英等调查发现，陕北区域钾肥施用合适农户的平均产量是钾肥施用不足农户的2 倍[8]。 李成晨等对广东省冬种马铃薯施肥现状进行调查发现，广东马铃薯产区化肥施用量大，特别是氮肥和磷肥施用量高，N、P2O5、K2O 比例为 1∶0.8∶1.19，与推荐配方施肥比例［1∶0.53∶（1.46~1.95）］不符，施用钾肥比例偏低[17]。本次调查结果中，马铃薯 N、P2O5、K2O 施用比例平均为 1∶0.82∶0.88，钾肥比例偏低。 因此，化肥施用需平衡氮肥和磷肥用量， 适当增补钾肥和有机肥来提高马铃薯产量和种植效益。