同心马铃薯减肥增效使用模式的田间试验方法研究

摘 要：通过田间试验的方法比较常规施肥与化肥减量配施等量有机肥对同心马铃薯产量等结果指标的影响。试验结果表明：处理组1及处理组2的单株结薯数、单株薯重、单薯重以及产量明显高于其他处理组（P＜0.05）；化肥减施并配施有机肥的各处理马铃薯可溶性蛋白质含量、淀粉含量、可溶性固形物含量及干物质含量品质指标皆要高于对照组（P＜0.05）。处理1、处理2氮肥、磷肥及钾肥利用率均高于对照组和处理3（P＜0.05），同时处理2氮肥、磷肥利用率亦显著高于处理1（P＜0.05）。提示从产量、肥料利用率方面考量，化肥减少20%配施有机肥可以作为同心马铃薯减肥增效的使用模式。

关键词：马铃薯；多重属性；促进经济发展；高产作物

作为仅次于水稻、小麦和玉米的世界第四大粮食作物，马铃薯又兼具粮用、菜用、工业原料用等多重属性，无论是对于粮食供给保障、还是促进经济发展，都有着重要作用。我国是生产马铃薯的大国，种植面积、总产量均排名世界之首位，但单产水平却比较低[1]。宁夏是种植马铃薯的重要省份，同心县马铃薯薯型规范、大小均匀，薯皮光滑，有极佳的商品性。作为一种对于肥料比较敏感的高产作物，合理施肥对于提高单产产量极其重要。为了逐渐减少大量化肥使用给环境带来的压力，也为了提高马铃薯种植产量与品质，试验研究了采用有机肥部分替代化肥在同心马铃薯中的种植结果，为当地减肥增效的推进提供一定参考[2]。

1马铃薯减肥增效田间试验的材料和方法

1.1马铃薯减肥增效试验地概况

试验地在同心县，地处宁夏中部干旱带，自南向北由中温带半干旱区向干旱区过渡，具有明显的大陆性气候特点：冬寒长、春暖迟、夏热短、秋凉早，干旱少雨、降水集中、蒸发强烈、风大沙多、日照充足。多年平均气温8.7℃，年平均最高10.6℃，年平均最低7.2℃，月平均最高气温23.1℃，月平均最低气温-7.4℃，极端最高气温39℃，极端最低-28.3℃。多年平均降水量276mm，且时空分布极不平衡，降水大部分集中在7～9月三个月，约占全年总降水量的60%～70%，并多以暴雨，冰雹等灾害形式出现，利用率低，年平均蒸发量在2325mm。无霜期平均时间157天，土壤类型是灰钙土。土壤基础测试结果：pH值8.4，全钾含量18.5%、全磷0.84%、全氮0.73%。

1.2试验材料

供试马铃薯品种为青薯9号。试验用肥料为尿素（N 46%），普通过磷酸钙（P2O516%），农用硫酸钾（K2O 50%），有机肥（含有机质≥45%，氮磷钾总养分含量≥5%）。

1.3试验设计

设置4个处理组：

（1）对照组：常规施肥（纯N 300kg/hm2、P2O5 120kg/hm2、K2O 225kg/hm2）；

（2）处理组1：减10%化肥+有机肥（纯N 270kg/hm2、P2O5 108kg/hm2、K2O 203kg/hm2，有机肥7500kg/hm2）；

（3）处理组2：减20%化肥+有机肥（纯N 240kg/hm2、P2O5 96kg/hm2、K2O 180kg/hm2，有机肥7500kg/hm2）；

（4）处理组3：减30%化肥+有机肥（纯N 210kg/hm2、P2O5 84kg/hm2、K2O 158kg/hm2，有机肥7500kg/hm2）。

各个处理计3次重复，总计12个小区，进行随机区组排列。各小区面积21.04m2，长为8.25m、宽为2.55m；各重复直接间距0.6m。

播种时间在每年4月初，单垄种植，保持行、株距为63×29cm。播种之前半个月，先施用300m3/hm2的猪粪水。播种后，化肥与有机肥均一次性作为基肥使用完毕。各处理组之间保持相同的田间管理方法。于10月初收获。

1.4样品收集和测定

1.4.1产量及相关指标

收获时，对各小区依次进行块茎与植株的单收测产，通过统计大薯（＞150g）中薯（75～150g）、小薯（＜75g）的个数与重量，将其换算成单位产量。

1.4.2马铃薯品质

统计以下马铃薯品质指标：可溶性蛋白质含量（取马铃薯鲜样研磨成浆，离心后取上清液测定吸光度，于标准曲线换算出蛋白质含量）、淀粉含量（取马铃薯鲜样研磨后加入高氯酸搅拌，使用蒸馏水定容，取上清液于660nm波长下测定OD值，通过标准曲线换算得到淀粉含量）、可溶性固形物含量（使用折光计法计算）及干物质含量（马铃薯样品洗净切碎后放到105℃的干燥箱中杀青，再放到70～80℃的恒温干燥箱中烘，比较烘干前后的重量差异）。

1.4.3肥料利用率

收获时，于各个小区随机选择3株植株的样本（植株已经开始衰老，但是没有彻底死亡），使用蒸馏水冲洗干净之后，将其分成3个部分：根、茎和叶各，放至105℃烘箱中，杀青半小时，并转为65℃，恒温烘干至恒重，对各部位的干物质重进行测量和记录。每个小区随机选择大薯、中薯和小薯多个，洗净、擦干，称取鲜重，烘干，对干重进行测定，并计算得到干物质率。上述块茎与植株样品，进行粉碎之后测得全氮（使用全自动定氮仪测定）、全磷（使用钼锑抗比色法测定）、全钾（采取火焰光度计法）的含量。按照如下公式获得肥料利用率数据：

（1）养分累积量=各部分干物质重×各部分养分含量；

（2）肥料利用率（%）=（施肥区养分吸收量-不施肥区养分吸收量）/ 施用肥料量×肥料中的养分含量×100%[3]。

1.5数据统计

使用Excel表格记录相关数据，并由SPSS 26.0软件进行统计，表达为均数±标准差的形式，结果P值＜0.05代表差异性存在统计学意义。

2结果与分析

2.1各处理组马铃薯产量及相关指标统计

各处理组之间在单株结薯数、单株鲜薯重、单薯重以及产量上的差异比较显著，其中，处理组1及处理组2的单株结薯数、单株薯重、单薯重以及产量明显高于其它处理组（P＜0.05），说明化肥减施10%及20%均有利于提高马铃薯产量，而化肥减施30%则会使产量不增反降。具体数据见表1。

2.2各处理组马铃薯品质指标的统计

化肥减施并配施有机肥的各处理马铃薯可溶性蛋白质含量、淀粉含量、可溶性固形物含量及干物质含量品质指标皆要高于对照组（P＜0.05）。具体数据见表2。

2.3各处理组马铃薯肥料利用率的统计

根据对马铃薯块茎及植株养分的检测结果，计算各处理组肥料利用率，分析表3数据可知，处理1、处理2氮肥、磷肥及钾肥利用率均高于对照组和处理3（P＜0.05），同时处理2氮肥、磷肥利用率亦显著高于处理1（P＜0.05）。提示化肥减量施用10%和20%均有利于提高肥料利用率，同时化肥减量20%更有利于提高氮、磷肥利用率。具体数据见表3。

3试验结果讨论

作为一种对肥料有较高敏感性的高产作物，合理施肥是提高马铃薯产量的重要手段。在农业大踏步发展之下，化肥在提高作物产量方面的重要作用受到人们关注与肯定，但长期、大量使用化肥造成的诸多问题也不容忽视，甚至要引起警醒，如土壤质量降低、地下水污染与农产品品质降低等。近年来，在农业种植与生产中，对新型肥料的研究如火如荼。新型肥料指的是使用新技术或新工艺制备出拥有新效果、新功能的肥料，旨在联合化学肥料的施用获得更高的作物产量，提高肥料利用效率[4]。

有机肥因其环保、可持续的特点受到了广泛关注与应用。有机肥料与无机肥料的联合施用也是近年来农业领域提倡的一种关键施肥技术，一方面，有机肥与化肥的合理配施，既能发挥出有机肥肥效的持久性优势、又能突出化学肥料的速效性优势，使得养分快速结合，稳定且持续地为作物生长发育提供养分支持，满足作物需求；另一方面，有机肥的施用还能向土壤中微生物提供充足的氮、碳养分，使土壤供肥能力得到提高。不仅如此，有机肥的施用还能使作物根系生物量增加、促进根系分泌物的增加，使土壤中的群落结构与微生物活性得到改善，最终提高土壤肥力，为作物产量的提高奠定基础。本研究旨在通过田间试验，探究化肥与有机肥的不同配比对马铃薯产量的影响，为马铃薯生产的减肥增效提供理论依据。

本研究共设置了4个处理组：对照组（常规施肥）、处理组1（减10%化肥+有机肥）、处理组2（减20%化肥+有机肥）和处理组3（减30%化肥+有机肥）。每组都进行了3次重复，确保数据的可靠性。本文试验结果发现，处理组1与处理组2的单株结薯数、单株鲜薯重、单薯重以及产量明显高于对照组和处理组3，说明在减少化肥施用的情况下，增施有机肥能有效提高马铃薯的产量；在减量使用10%和20%的化肥之后，配施以有机肥显著提高了马铃薯的产量及其相关指标，而当减量使用30%的化肥之后，配施有机肥却会反之降低马铃薯产量，这可能是因为化肥的减少幅度过大，导致马铃薯生长所需的养分不足，从而影响了产量；说明化肥的使用量与马铃薯产量之间存在着一个适宜的配比，在一定范围内减少化肥使用量可以提高马铃薯产量，但化肥减少得过多，可能会因为提供不了更全面、稳定的供给，反而使马铃薯缺乏必要的营养物质，使得产量降低。这也提示我们在实际生产中，化肥的减施应有一个合理的范围。

同时研究发现，化肥减施并配施有机肥的各处理马铃薯可溶性蛋白质含量、淀粉含量、可溶性固形物含量及干物质含量品质指标皆要高于对照组，说明有机肥的配施可以提升马铃薯品质。分析可能与有机肥中含有丰富的有机物质与微量元素有关，它们皆可助力土壤结构与肥力的改善，为马铃薯的生长提供稳定、有利的生长环境；而且有机肥里面的有机物质于分解过程中可以释放出大量二氧化碳，这样也就会增加土壤里面的碳含量，使土壤微生物有效繁殖、活动，这些物质对于马铃薯的生长皆有促进作用。

另外，提高化肥利用率特别是氮、磷肥，亦是当前农业生产的重中之重。所以此次研究同时对不同施肥处理下马铃薯对于氮、磷肥的吸收与利用状况进行了分析，旨在为优化施肥策略提供一定依据。试验结果发现，化肥减施10%及20%后，氮肥、磷肥及钾肥的利用率得到提高，表明适当减少化肥施用量并增施有机肥能够提高肥料的利用率；而相较于处理1，处理2的氮肥、磷肥利用率更高，这可能是因为处理2中的化肥减量幅度更为合适，使得马铃薯能更好地吸收和利用这些养分；同样化肥减施30%后，马铃薯肥料利用率反之降低，也可能是由于化肥减少幅度过大，造成养分供应的不及时及不足，从而对氮、磷肥的吸收与利用造成影响，说明适度减少化肥使用量才有利于提高肥料利用率。对减肥增施有机肥可以提高氮、磷肥利用率的可能原因进行分析，认为有以下几点：首先，有机肥里面含有大量腐殖质，施用后可以促使土壤形成团粒的结构，这也会使土壤变得更加疏松，使马铃薯的根系更容易发育、养分更充分地得到吸收；其次，有机肥当中所含有的微生物会于分解过程中产生诸多生长激素及氨基酸，产生的这些物质会对马铃薯的生长予以一定刺激，最终使其吸收养分的能力得到提高；再次，得益于化肥与有机肥两者之间起到的协同作用，有机肥里养分的释放速度不同于化肥，前者释放的速度虽然缓慢、但是持续，而后者的释放速度虽然快、但是短暂，这样将两者结合起来应用就可以互为相补，保证马铃薯在各个生长阶段都能够得到充分的养分供应，即前期时吸收化肥快速提供的养分，而后期时则有机肥的养分释放持续供应。

综上，按照减肥增效的理念，从产量、肥料利用率方面考量，化肥减少20%配施有机肥可以作为同心马铃薯减肥增效的使用模式。有机肥的应用不仅提高了马铃薯的产量，还有助于改善土壤结构、提高土壤肥力和减少环境污染，这为化肥的减施和有机肥的推广提供了有力的支持。通过本次田间试验，我们证实了在同心县的灰钙土区，采用适当的化肥减施和有机肥增施策略，可以有效提高马铃薯的产量和品质。这为该地区的马铃薯生产提供了新的思路和方法。然而，未来仍需进一步研究不同地区、不同土壤类型和不同马铃薯品种的最佳施肥策略，为实现农业的绿色、可持续发展提供更多实践依据。

参考文献：

[1]胡路，向秋月.马铃薯减肥增效技术要点[J].农家科技（上旬刊），2022（5）∶31-33.

[2]王真，王玉凤，林团荣，等.高垄滴灌马铃薯减肥增效生产技术试验[J].中国马铃薯，2021，35（4）∶341-348.

[3]张娇娇，秦永林，樊明寿，等.土壤磷活化剂在马铃薯生产中的应用潜力[J].中国马铃薯，2022，36（4）∶370-375.

[4]梁宏，今芝，胡卫静，等.马铃薯减肥增效技术要点[J].世界热带农业信息，2021（6）∶17-18.