2种常用肥料在马铃薯种植条件下肥力转化速率研究

徐宁　张洪亮　张荣华　许亚坤　王维峰

摘要 ［目的］研究2種肥料在土壤中的转化时间，从而判断养分供给时间和能力，为确定科学施肥时间提供数据支持。［方法］以马铃薯生产中常用的2种肥料为处理，分别是硫酸钾、磷酸二铵。并设置3个土壤含水量处理，分别为25%、35%、45%。设定取样时间，测定肥料剩余量并计算肥料的溶解量和溶解率。［结果］磷酸二铵和硫酸钾分别在施肥后第5 天 和第56 天时溶解量超过或接近50%，可将其标定最佳养分吸收期。磷酸二铵施入21 d后，肥料不再转化，整体上随着土壤水分含量的提高，磷酸二铵溶解能力增强，养分供应能力变大，但持续供养能力变弱。试验周期内硫酸钾养分释放比较平均，在土壤含水量25%和35%条件下，施肥后28 d内为养分高效供应期，28 d后养分供应趋于稳定。在土壤含水量45%条件下，施肥后49 d内为养分高效供应期。整体上看，含水量45%更有利于硫酸钾高效供养时间的延长。［结论］可将磷酸二铵和硫酸钾的溶解能力作为肥料养分供应的指标，但只能应用于矿质元素类肥料，因有机肥料溶解后还涉及矿质化过程，对有机类肥料不具备指导意义。

关键词 马铃薯；肥料；肥力转化；硫酸钾；磷酸二铵

中图分类号 S532文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）08-0138-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.031

Study on Fertility Conversion Rate of  Two Common Fertilizers Under Potato Planting Conditions

XU Ning，ZHANG Hong-liang，ZHANG Rong-hua et al

（Institute of Economic Crops，Heilongjiang Academy of Land Reclamation Sciences，Harbin，Heilongjiang  150030）

Abstract ［Objective］ To determine the conversion time of two fertilizers in soil，so as to determine the nutrient supply time and ability，and provide data support for determining the scientific fertilization time.［Method］In this experiment，two fertilizers commonly used in potato production were used as treatment，namely potassium sulfate and diammonium phosphate. Three soil moisture treatments were set，respectively 25%，35% and 45%.Sampling time was set and fertilizer residual amount and fertilizer dissolution amount and dissolution rate were determined.［Result］The dissolved amounts of diammonium phosphate and potassium sulfate exceeded or approached 50% on the 5th and 56th day after fertilization，respectively，and could be labeled as the best nutrient absorption period. After the application of diammonium phosphate for 21 days，the fertilizer did not transform. On the whole，with the increase of soil moisture content，the dissolution capacity of diammonium phosphate was enhanced，and the nutrient supply capacity was increased，but the sustainable support capacity was weakened. The release of potassium sulfate nutrient was relatively average during the experiment period. Under the conditions of 25% and 35% soil water content，the nutrient supply period was efficient within 28 days after fertilization，and the nutrient supply tended to be stable after 28 days. Under the condition of 45% soil moisture content，the nutrient efficient supply period was within 49 days after fertilization. On the whole，45% water content is more conducive to prolonging the effective feeding time of potassium sulfate. ［Conclusion］The solubility of diammonium phosphate and potassium sulfate can be used as the index of nutrient supply of fertilizer，but it can only be applied to mineral element fertilizers. Because organic fertilizers also involve mineralization process after dissolution，it has no guiding significance for organic fertilizers.

Key words Potato;Fertilizer;Fertility conversion;Potassium sulfate;Diammonium phosphate

马铃薯在世界和中国均为主要粮食作物，紧随小麦、玉米和水稻之后，为第四大作物。同时在我国保证粮食安全和脱贫增收方面扮演着重要角色［1］。我国政府在宏观政策层面已经将“减施增效”确定为国家战略，明确提出肥料减量20%的总体目标。但马铃薯化肥减施是在保证不减产的前提下减少化学肥料用量，提高肥料利用效率，是保证粮食安全、促进农业可持续发展的必然要求［2-3］。在技术层面，我国科研机构开展了大量的研究，引进、吸收和消化国外技术，通过自主创新，取得了一定进展。研发了脲酶抑制剂型和包膜型缓释肥料，以天然纳米黏土为材料的控失肥料，利用微生物代谢物为核心的肥料增效剂［4-7］。在施肥机具方面，肥料深施技术和作业机械是研究重点，基肥、种肥和追肥的深施较传统方法，能减少化肥随地表径流、挥发等损失，从而显著提高肥料利用率［8-11］。

大量化肥的使用，不僅增加了种植成本，也破坏了水土环境［12］。目前国内科研机构虽然研究并出台了马铃薯“化肥减施”的相关技术措施和模式，但方法多集中在控制化肥损失率和精确肥量配比方面，对养分供给关键节点的研究不足，无法发挥肥料的时效性，即无法发挥肥料的最大利用率，造成肥力的浪费。在肥料吸收方面，增加化肥利用效率的研究较为广泛，主要集中在氮肥的固定［13］（解决挥发、淋失、反硝化等）和磷肥的活化方面［14］。但绝大多数肥料进入土壤后不能直接被植物吸收利用，需要转化成可吸收态，其间需要等待时间，称为“肥力等待期”，对“肥力等待期”的研究极少，多数研究集中在化肥的肥力转化方向上［15-18］，并未重视转化时间。笔者研究2种常见肥料在马铃薯种植条件下肥力转化速率，促进科学施肥，以期确定精确的施肥时间。

1 材料与方法

1.1 材料

供试肥料为硫酸钾（K2O含量50%）、磷酸二铵（N含量为18%，P2O5含量为46%） 。

1.2 方法 试验在黑龙江省农垦科学院经济作物研究所阿城试验基地进行，设置2个肥料处理，分别为硫酸钾、磷酸二铵，将肥料烘干后装入网袋，每袋20 g，每个处理5次重复。肥料埋入栽培有马铃薯的地块中，深度为10 cm，设置3个土壤含水量，分别为25%、35%、45%处理，当土壤湿度低于上述湿度后，一次性浇透。每隔7 d（硫酸钾）和3 d（磷酸二铵）取出肥料烘干，测定剩余的重量，并计算每个时期的溶解量和溶解度。

2 结果与分析

2.1 磷酸二铵土壤中转化规律

由图1可知，磷酸二铵溶解量变化以9和18 d为节点，将整个变化曲线划分为3个阶段，第一阶段为施肥后9 d，呈线性变化，增长速度快。9～18 d呈抛物线变化，增长速度变慢。18 d后变化曲线呈水平趋势，无明显变化。不同土壤含水量对溶解度影响不明显，3个水分处理趋势一致。由此可知，施肥后第1～9天为磷酸二铵肥料的溶解高峰期，这期间溶解速率最快，且溶解量占总重量的75%左右，施肥后9～18 d磷酸二铵溶解速度逐渐减慢，溶解量占总重量的10%左右，18～60 d磷酸二铵溶解十分缓慢，溶解量约占总重量的2.5%。从变化曲线看施肥后第5天，肥料的溶解量超过50%，可将这个时间标定为马铃薯吸收磷酸二铵的最佳时期。

由图2可知，磷酸二铵溶解率随着时间的变化呈逐渐下降趋势，21 d后磷酸二铵溶解率接近于0。由此可知，磷酸二铵转化为可吸收状态，主要集中在施肥后21 d内，且转化率逐步降低。施肥后21 d，肥料几乎不再变化，可确定此时肥料不再向土壤提供营养，当施肥21 d后，植株如出现缺肥症状，应当给予追肥处理。

2.2 不同土壤含水量条件下磷酸二铵溶解量变化

由表1可知，在土壤含水量25%条件下，磷酸二铵施入后15 d内，每个取样周期间肥料溶解量差异均达极显著水平。24 d后，每个周期间的溶解量差异不显著。说明在土壤含水量25%条件下，肥料施用后15 d为较好的养分供给时间，15～24 d供给能力变弱，24 d后将不提供足够的养分供给。在土壤含水量35%条件下，磷酸二铵施入后12 d内，每个周期间肥料溶解量差异均达极显著水平，27 d后差异不显著。说明在土壤含水量35%条件下肥料施用后12 d为较好的养分供给时间，12～27 d供给能力变弱，27 d后将不提供足够的养分供给。在土壤含水量45%条件下，磷酸二铵施入9 d内，每个周期间溶解量达极显著水平， 18 d之后变化不显著。说明在土壤含水量45%条件下，肥料施用后9 d为较好的养分供给时间，9～18 d供给能力变弱，18 d后将不能提供足够的养分供给。

整体上看随着土壤水分含量的提高，肥料溶解能力增强，养分供应能力变大，但持续供养能力变弱。

2.3 不同土壤含水量条件下磷酸二铵溶解率变化

由表2可知，在土壤含水量25%条件下，磷酸二铵溶解率在前9 d差异极显著，9～18 d前2个周期与后2个周期差异达极显著水平，18 d后无显著变化。其变化趋势与表1中的溶解量相一致。在土壤含水量35%条件下，变化与土壤含水量25%相同，前9 d变化极显著，9～18 d前2个周期与后2个周期差异达极显著水平，18 d后无显著变化。在土壤含水量45%前提下，磷酸二铵溶解率在前12 d差异极显著，12 d后无显著变化。土壤含水量35%和45%条件下的溶解率变化与表1中溶解量变化略有出入，表现在肥料供养时间有所提前，但整体变化趋势接近。

2.4 硫酸钾土壤中转化规律

由图3可知，硫酸钾溶解量变化以35 d为分界线，35 d前呈线性变化，且变化较快，不同土壤水分含量处理间溶解度曲线变化一致。35 d后亦呈线性变化，但变化趋势减慢，不同土壤水分含量处理的溶解度曲线变化有所分化，呈现出45%＞35%＞25%趋势。说明施肥后35 d为硫酸钾的溶解高峰期，且溶解效率较快，其溶解量占总量的35%左右，施肥35 d后硫酸钾溶解效率逐渐减慢，溶解量占总量的12%左右。从趋势看，56 d后硫酸钾溶解量仍呈变大的趋势，但因试验设计问题，后期没有相应数据，无法判断变化趋势。到第56天为止，硫酸钾溶解量约为47%，可将这个时间标定为马铃薯吸收硫酸钾的最佳时间。说明施肥后的35 d内肥料的养分供给能力较强，35 d后供给能力变弱，但仍有较好的供应支持。

由图4可知，硫酸钾溶解率随着时间的变化呈波动变化趋势，且不同土壤含水量处理的变化趋势一致。14 d前呈下降趋势，14～28 d呈上升趋势，28～42 d呈下降趋势，42～56 d变化较为平稳。说明土壤含水量对硫酸钾溶解率变化影响不大，28 d左右时溶解率到达峰值，42 d后变化趋于平稳。说明肥料养分供给的峰值出现在施肥后28 d左右。

2.5 不同土壤含水量条件下硫酸钾溶解量变化

由表 3可知，土壤含水量25%条件下，施用硫酸钾前28 d处理间有显著变化，28 d之后变化不显著，但数值以稳定梯度上升。说明在土壤含水量25%条件下，施肥后28 d内为养分的高效供应期，28 d后养分供应趋于稳定。在土壤含水量35%条件下，28 d前处理间有显著变化，28 d后变化不显著。具体情况同土壤含水量25%的处理。在土壤含水量45%条件下，49 d前处理间有显著变化，49 d后变化不显著。说明在土壤含水量45%条件下，施肥后49 d为养分的高效供应期。

整体上看，含水量45%更有利于硫酸钾高效供养时间的延长。

2.6 不同土壤含水量條件下硫酸钾溶解率变化

由表4可知，硫酸钾溶解率整体变化不显著。说明在试验设定时间内硫酸钾养分释放比较平均。

3 结论

（1）磷酸二铵在施肥后第5天，硫酸钾在施肥后56 d，肥料的溶解量超过或接近50%，可将这2个时间标定为马铃薯吸收这2种肥料的最佳时期。

（2）磷酸二铵施入后21 d，几乎不再转化，可确定此时磷酸二铵不再向土壤提供养分，当施肥21 d后，植株如出现缺肥症状，应给予追肥处理。整体上看随着土壤水分含量的提高，磷酸二铵溶解能力增强，养分供应能力变大，但持续供养能力变弱。

（3）试验周期内硫酸钾养分释放比较平均，在土壤含水量25%和35%条件下，施肥后28 d为养分的高效供应期，28 d 后养分供应趋于稳定。在土壤含水量45%条件下，施肥后49 d为养分的高效供应期。整体上看，含水量45%更有利于硫酸钾高效供养时间的延长。

4 讨论

该试验中硫酸钾在土壤中留存时间长，在试验设定范围内未完全实现养分的转化，还需要后续试验进行补充。其次，肥料溶解度和溶解率2个参数均可表示肥料养分的供给情况，其中溶解度在实际表达上更加清晰明确，作为参数指标效果更好。再次，不同土壤水分梯度来看，它们之间有一定变化，但变化不明显，可能由于梯度间距过小造成，下一步试验将加大水分梯度的间隔。最后，可以将肥料的溶解能力作为肥料养分供应的指标，但只能应用于矿质元素类肥料，因有机肥料溶解后还涉及矿质化过程，所以对有机类肥料不具备指导意义。

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基金项目 黑龙江省自然科学基金项目（LH2021C084，LH2023C005）；北大荒集团重点科技专项（KJZX202204-06）。

作者简介 徐宁（1983—），男，黑龙江佳木斯人，副研究员，硕士，从事马铃薯栽培和育种研究。

收稿日期 2023-04-18