灌水量与施肥水平对马铃薯生长和产量的影响

冯恩英，彭志良，孙长青，岳延滨，黎瑞君

（贵州省农业科技信息研究所 贵阳 550006）

马铃薯（Solanum tuberosumL.）适应性强，分布范围广，是世界第三、中国第四大粮食作物[1]，块茎营养丰富，含有人体必需的七大类营养物质，全球约10 亿人将其作为主食[2]。马铃薯耐干旱、耐瘠薄[3]，是唯一能在全国各地大面积种植的农作物，在保障国家粮食安全、促进贫困地区农民增收方面具有不可替代的重要作用[4]。2018 年我国马铃薯收获面积481.35 万hm2，占世界的27.38%，成为马铃薯最大生产国，但是单产水平仅为18 764.0 kg·hm-2，低于世界平均水平的20 944.1 kg·hm-2，更远低于美国、加拿大、法国、荷兰、英国、德国等国[5]，我国马铃薯单产水平还有很大提升空间。目前我国马铃薯种植区过度和不合理施肥现象较普遍，不仅影响产量的提高，还会导致环境污染等问题[6]，在马铃薯传统生产中一般采用沟灌[7]、大水漫灌[8]等灌溉方式，不仅劳动力投入大，灌水利用率较低，还会造成水资源严重浪费。因此，通过合理灌溉和施肥提高马铃薯产量，对提高我国马铃薯单产水平、保障国家粮食安全和促进马铃薯产业的可持续发展均有重要意义。

黄彩霞等[9]通过设置6 个灌溉定额，研究了不同灌水量对马铃薯产量的影响；李燕山等[10]通过田间试验研究了4 个灌水量对膜下滴灌马铃薯生长、产量的影响；耿浩杰等[11]针对宁夏中部干旱区马铃薯节水增产问题，采用单因素试验研究了不同灌水量对马铃薯生长、耗水及产量品质的影响；金建新等[12]为合理制定马铃薯在宁夏中部干旱带的灌溉制度，采用单因素试验研究了5 个灌水量对马铃薯生长、产量和品质的影响。王立为等[13]研究了施肥水平对旱地马铃薯耗水量、产量及水分利用效率的影响；陈华等[14]为探索关中地区菜用马铃薯的合理施肥量，研究了不同施肥水平对马铃薯生长、产量及品质的影响。

目前有关马铃薯适宜的灌水量和施肥水平大多是基于单因素试验获得的，而且研究结果各不相同，甚至有些差异较大，而马铃薯水肥调控相关研究[15-18]主要是针对陕北榆林地区开展的，贵州作为全国马铃薯主产区之一，迄今有关马铃薯灌水量与施肥水平及其互作效应的研究鲜有报道。针对贵州马铃薯单产水平低[19]及种植户灌溉施肥不合理等现象，参考前人研究结果[9,14-15]，笔者设置不同灌水量与施肥水平互作处理，分析马铃薯生长、产量的变化规律，旨在探究马铃薯适宜的灌水量和施肥水平，以期为贵州马铃薯水肥一体化技术应用和高产栽培提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试马铃薯品种为宣薯2 号，是贵州省马铃薯研究所从云南省宣威市农业技术推广中心引进的马铃薯品种。供试土壤基础理化性质为pH 值6.54，有机质含量（w，后同）37.28 g·kg-1，全氮含量2.31 g·kg-1，有效磷含量38.46 mg·kg-1，速效钾含量151.43 mg·kg-1。供 试 肥 料 包 括 尿 素（N 质 量 分 数 为46.4%），贵州赤天化桐梓化工有限公司生产；过磷酸钙（P2O5质量分数为12%），贵州省福泉市红星化肥厂生产；硫酸钾（K2O 质量分数为50%），青上化工（惠州）有限公司生产。灌水采用滴灌带，滴孔流量为8 L·h-1，滴孔间距为25 cm。

1.2 设计与方法

试验于2020 年2—6 月在惠水县好花红镇贵州省农业科技信息研究所基地大棚进行。设灌水量和施肥水平2 个因素，采用裂区设计，主区为灌水量，分别设700 m3·hm-2（低水）、1000 m3·hm-2（中水）、1300 m3·hm-2（高水）等3 个水平；副区为施肥水平，N、P2O5、K2O 施肥量分别为84、42、168 kg·hm-2（低肥），120、60、240 kg·hm-2（中肥），156、78、312 kg·hm-2（高肥）等3 个水平。试验共9 个处理，5次重复，共45 个小区，小区面积为14.4 m2。

全生育期灌水4 次，在苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期各灌水1 次，灌水量分别占全生育期灌水总量的20%、20%、40%、20%，在垄面上均铺有1 根滴灌带用于灌水，每个小区单独安装水表和阀门控制灌水量。70%氮、钾肥作基肥，马铃薯播种时施入，30%氮、钾肥作追肥，块茎形成期追施；磷肥全部用作基肥播种时一次性施入。试验采用起垄栽培，单垄双行，行距40 cm，株距25 cm，其他大田管理措施同常规栽培。试验于2020 年2 月18日整薯播种，6 月22 日收获。

1.3 项目测定

1.3.1 马铃薯出苗率和农艺性状 出苗期调查马铃薯出苗情况，齐苗后每个小区随机选取3 株挂牌标记，定株观测株高，7 d 测定1 次，调查主茎数时高度小于5 cm 的不计。

1.3.2 马铃薯产量及产量性状 2020 年6 月22 日收获马铃薯，按小区单收计产，计算块茎产量。每小区随机选取3 株，每个处理共15 株，分析产量构成性状，测定大薯、中薯和小薯的质量及个数。质量大于100 g 为大薯，50～100 g 为中薯，小于50 g为小薯，商品薯包括大薯和中薯。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2010 进行整理，用SPSS 20.0 进行两因素方差分析，交互作用显著时简单效应检验用GLM 语句。

2 结果与分析

2.1 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯生长的影响

2.1.1 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯出苗率和主茎数的影响 在马铃薯出苗期（3 月13 日）对出苗情况进行调查。由表1 可知，低水、中水、高水处理出苗率分别为80.49%、75.49%、74.86%，各灌水量间差异不显著；低肥、中肥、高肥处理出苗率分别为76.53%、78.96%、75.35%，各施肥水平间差异不显著；灌水量与施肥水平的交互作用对出苗率的影响也不显著。

3 月22 日对马铃薯主茎数进行调查。由表1可知，低水、中水、高水处理主茎数分别为4.64、4.18、4.69 个，各灌水量间差异不显著；低肥、中肥、高肥处理主茎数分别为4.33、4.47、4.71 个，各施肥水平间差异不显著；灌水量与施肥水平的交互作用对主茎数的影响也不显著。

表1 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯出苗率和主茎数的影响

2.1.2 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯株高的影响 在马铃薯生育期，对株高进行4 次调查。由表2 可知，灌水量对株高有显著影响，低水处理的株高显著高于中水、高水，与中水、高水相比，低水处理株高3 月22 日分别提高7.21%、12.34%，3月29 日分别提高12.49%、14.42%，4 月5 日分别提高9.33%、9.48%，4 月12 日分别提高4.36%、5.22%，中水、高水间株高无显著差异。3 月22 日至4 月5 日期间，施肥水平对株高均无显著影响，但株高均表现为中肥＆gt;高肥＆gt;低肥；4 月12 日，施肥水平对株高有显著影响，中肥处理株高比低肥显著提高5.43%，与高肥处理无显著差异。

表2 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯株高的影响cm

3 月22 日，灌水量与施肥水平的交互作用对株高的影响不显著。3 月29 日至4 月12 日，交互作用均显著，简单效应检验得出，在高水条件下，中肥、高肥处理的株高均显著高于低肥，3 月29 日分别比低肥处理提高23.31%、23.08%，4 月5 日分别提高14.91%、13.19%，4 月12 日分别提高12.25%、11.26%；中肥、高肥处理间株高无显著差异。4 月12 日在低水条件下，中肥处理的株高显著高于高肥，提高7.57%，其他处理间无显著差异。在低肥条件下，随着灌水量增加，株高逐渐降低，3 月29 日低水、中水、高水处理间株高均有显著差异，低水处理较中水、高水分别显著提高11.45%、32.54%，中水处理较高水显著提高18.93%；4 月5 日低水处理株高较中水、高水分别显著提高11.24%、22.08%，中水、高水间无显著差异；4 月12 日低水、中水处理较高水分别显著提高13.79%、8.28%，低水、中水处理间无显著差异。在中肥条件下，3 月29 日低水处理的株高较中水、高水分别显著提高17.05%、11.42%，中水、高水间无显著差异；4 月5 日和4 月12 日低水处理的株高均显著高于中水，分别提高11.10%和6.94%，其他处理间无显著差异。

2.2 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯产量性状及产量的影响

2.2.1 灌水量与施肥水平及其互作对大薯、中薯、小薯的影响 由表3 可知，灌水量对单株大薯数、单株大薯质量均有显著影响，随着灌水量增加，单株大薯数、单株大薯质量逐渐增加，高水处理单株大薯数、单株大薯质量均显著高于低水、中水，单株大薯数分别提高67.05%、44.50%，单株大薯质量分别提高85.94%、43.68%，低水、中水处理间单株大薯数、单株大薯质量均无显著差异。施肥水平对单株大薯数、单株大薯质量均无显著影响。

表3 灌水量与施肥水平及其互作对大薯的影响

交互作用对单株大薯数无显著性影响，对单株大薯质量有显著影响，简单效应检验得出，在高水条件下，随着施肥水平提高，单株大薯质量逐渐增加，高肥处理比低肥显著提高51.95%，其他处理间无显著差异；在中肥、高肥条件下，随着灌水量增加，单株大薯质量均逐渐增加，高水处理均显著高于低水、中水，中肥条件下分别提高122.51%、67.27%，高肥条件下分别提高117.30%、96.72%，低水、中水间无显著差异。灌水量、施肥水平及其交互作用对马铃薯大薯单薯质量均无显著影响。

由表4 可知，灌水量、施肥水平对马铃薯单株中薯数、单株中薯质量、中薯单薯质量均无显著影响，各灌水量间差异不显著，各施肥水平间差异也不显著。交互作用对单株中薯数、单株中薯质量、中薯单薯质量也无显著影响。

表4 灌水量与施肥水平及其互作对中薯的影响

由表5 可知，灌水量、施肥水平对马铃薯单株小薯数、单株小薯质量、小薯单薯质量均无显著影响，各灌水量间差异不显著，各施肥水平间差异也不显著。交互作用对单株小薯数、单株小薯质量、小薯单薯质量也无显著影响。

表5 灌水量与施肥水平及其互作对小薯的影响

2.2.2 灌水量与施肥水平及其互作对单株结薯数和产量的影响 由表6 可知，灌水量、施肥水平及其交互作用对马铃薯单株结薯数、单株商品薯数均无显著影响。灌水量对单株薯产量、单株商品薯产量均有显著影响，随着灌水量增加，单株薯产量、单株商品薯产量均逐渐增加，中水、高水处理均显著高于低水，单株薯产量分别提高20.29%、34.78%，单株商品薯产量分别提高25.51%、42.10%，中水、高水处理间无显著差异。施肥水平对单株薯产量、单株商品薯产量均无显著影响，交互作用对单株薯产量、单株商品薯产量也均无显著影响。

表6 灌水量与施肥水平及其互作对单株结薯数和产量的影响

2.2.3 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯产量的影响 由表7 可知，灌水量对小区产量、小区商品薯产量均有显著影响，随着灌水量增加，小区产量、小区商品薯产量均逐渐增加，中水、高水处理均显著高于低水，小区产量分别提高14.85%、19.01%，小区商品薯产量分别提高18.56%、23.39%，中水、高水处理间无显著差异。施肥水平对小区产量、小区商品薯产量均无显著影响，交互作用对小区产量、小区商品薯产量也均无显著影响。灌水量、施肥水平及其交互作用对小区小薯产量均无显著影响。

表7 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯小区实收产量的影响

由表8 可知，马铃薯产量最高的是高水高肥处理，为35 719.38 kg·hm-2，其次是高水中肥处理，为33 498.30 kg·hm-2，第三是中水低肥处理，为32 148.18 kg·hm-2。

表8 灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯产量的影响

3 讨 论

在农业生产中，水、肥是影响马铃薯生长的两个重要因素[20]，协调灌水量与施肥水平的关系，确定适宜的灌水施肥组合可实现马铃薯高产。笔者的试验中，灌水量对马铃薯出苗率没有显著影响，主要是因为在调查出苗率时还未进行不同灌水量处理，施肥水平对出苗率没有显著影响，这与前人研究结果相似[21]。张小静等[21]研究表明，磷肥、钾肥的施用量对出苗率无显著影响，施氮量在0～180 kg·hm-2对出苗率也无显著影响，施氮量为270、360 kg·hm-2时，出苗率显著降低。韦剑锋等[22]研究也发现，施用氮肥过多会抑制马铃薯出苗，施氮量0～160 kg·hm-2对出苗率无显著影响，施氮量240 kg·hm-2抑制作用显著。在笔者的试验中高肥处理的施氮量仅为156 kg·hm-2，根据前人研究结果，并未达到抑制马铃薯出苗的施氮量水平，所以对出苗率并无显著影响。在笔者的研究中，灌水量对马铃薯主茎数没有显著影响，这与樊建英等[23]的研究结果相似；施肥水平对马铃薯主茎数影响不显著，这与前人研究结果一致[21]。

株高是反映马铃薯生长状况的重要指标，是衡量株型状况是否合理的指标之一，合理调控马铃薯适宜的株高可以提高马铃薯的产量，植株过高反而会降低产量[15]。江俊燕等[24]研究发现，同一灌水周期下，马铃薯株高变化的趋势是灌水量越大，植株越高；王英等[25]研究表明，增大灌水量，马铃薯株高呈增加的趋势；张富仓等[15]研究也表明，灌水量对马铃薯的株高有显著影响，株高随着灌水量的增加而增高。另有研究表明[9，11，26]，马铃薯株高随着灌水量增加呈先增后降的变化趋势。笔者研究发现，灌水量对株高有显著影响，株高随灌水量增加而降低，中水、高水间无显著差异，但均显著低于低水，这与前人研究结果不同，可能是因为随灌水量增加，马铃薯植株根部处于较适宜的土壤水分环境，有利于植株健壮生长，并防止徒长。笔者研究表明，株高随施肥水平提高先增加后降低，4 月12 日中肥处理的株高显著高于低肥，这与前人的研究结果相似[15，17]。YANG 等[27]研究认为，施肥过多会对马铃薯的生长产生抑制作用，而在笔者的研究中，中肥、高肥间株高差异并不显著，说明高肥的施肥水平并不过高。

土壤水分状况和施肥水平直接影响作物的生长发育和产量，马铃薯产量与滴灌定额成正比，适当增加灌水量有利于提高产量[28]。在笔者的试验中，灌水量对马铃薯单株大薯数、单株大薯质量、单株薯产量、单株商品薯产量、小区产量、小区商品薯产量均有显著性影响，均随着灌水量增加而增加，由大到小依次表现为高水＞中水＞低水，这与前人研究结果一致[15，29]。可能是因为，灌溉定额越大，光合速率就越高，光合速率与产量呈极显著相关，提高光合速率，将有利于马铃薯产量的提高[30]。另有研究表明，马铃薯产量随灌水量的增加呈先增加后降低的变化趋势[9-12，26]，单株块茎质量、商品薯质量、大块茎质量均随灌水下限水平的增加先增加后减少[17]，笔者的研究结果与此不尽相同，可能是因为试验设计的灌水量均在适宜范围，并不过量，所以未出现先增后降现象。在笔者的研究中，施肥水平对马铃薯单株大薯质量、单株薯产量、单株商品薯产量及产量没有显著影响，这与前人研究结果不同[15,17]，可能是因为该研究的施肥水平整体不高，并且各施肥水平间差距不够大。施肥水平提高，小区产量、小区商品薯产量逐渐增加，这与侯翔皓等[16]研究中产量随施肥量的变化趋势一致。笔者在本研究中发现，高水低肥处理的小区产量、小区商品薯产量均低于中水低肥处理，可能是水肥投入量比例失调，水分与肥料水平相距较大，水分利用效率较低，导致产量较低。

4 结 论

笔者通过研究不同灌水量与施肥水平及其互作对马铃薯生长和产量的影响，明确了适宜的灌水量与水肥组合。综合来看，增加灌水量可以改善马铃薯的产量性状，提高单株薯产量和小区产量，能够实现马铃薯高产，中水、高水是较适宜的灌水量。从产量和节水节肥的角度考虑，中水低肥（灌水量1000 m3·hm-2，N、P2O5、K2O 施用量为84、42、168 kg·hm-2）和高水中肥（灌水量1300 m3·hm-2，N、P2O5、K2O 施用量为120、60、240 kg·hm-2）可作为贵州马铃薯栽培的适宜水肥组合。