不同施肥处理对马铃薯产量和营养品质的影响

王 涛，何进智，何文寿*，王耀科，陈建国

(1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏西吉县新营乡政府，宁夏 西吉 756201)

不同施肥处理对马铃薯产量和营养品质的影响

王 涛1，何进智2，何文寿1*，王耀科1，陈建国1

(1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏西吉县新营乡政府，宁夏 西吉 756201)

本试验采用田间试验和室内测定相结合的方法，运用二次回归通用旋转设计，研究了西吉县氮、钾肥用量对马铃薯产量及营养品质的影响。结果表明，氮、钾肥用量在0～306、0～92 kg/hm2时随施肥量的增加马铃薯产量增高，氮、钾用量超过306、 92 kg/hm2时，产量随施肥量增加而降低；得出西吉县马铃薯氮、钾肥用量与产量效应间的数学模型，经模型解析，建议目标产量30 000 kg/hm2时施肥用量范围为氮286～306 kg/hm2、钾63～92 kg/hm2，有机肥30 kg/hm2；不同施肥水平对马铃薯维生素C含量影响较大，变异系数为42.82 %，还原糖、硝酸盐、粗蛋白和淀粉变异系数分别为28.28 %、18.36 %、13.54 %和11.52 %。合理的施肥用量和最佳配比配施有机肥能够提高马铃薯的产量，改善其营养品质；试验研究结果对西吉县马铃薯生产和合理施肥具有指导意义。

施肥；马铃薯；氮钾；产量；营养品质

马铃薯(SolanumtuberosumL.)又名土豆、山药蛋、洋芋、荷兰薯等，仅次于玉米、水稻、小麦是第四大粮食作物[1-3]。西吉县是宁夏回族自治区马铃薯种植大县，素有中国马铃薯之乡的美称，近几年该地区的马铃薯也远销海外市场[4-5]，自2007年西吉县被农业部确定为测土配方施肥补贴项目示范县，对施肥提高马铃薯产量做了一定工作，取得了一定的研究成果[6]，但对于不同施肥水平下马铃薯品质的研究相关资料少，马铃薯产量的高低和营养品质好坏除受本身的遗传和生理特性影响外, 还受栽培地区气候、土壤和栽培条件的影响, 其中肥料的影响很大[7-9]，经过2013年对该地方在一定目标产量下马铃薯对磷肥用量的系统试验研究，确定在统一施用磷肥(P2O5)90 kg/hm2和羊粪(有机肥)30 t/hm2的基础上,展开试验研究探究不同施氮、钾肥用量水平下对马铃薯产量和营养品质的影响。

表1 供试土壤的基本理化性质

表2 自编量水平编码

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试作物：宁夏南部山区大面积种植品种青薯9号。试验肥料：羊粪，尿素，重过磷酸钙，硫酸钾。

1.2 试验地概况

西吉县新营乡洞子沟村青土沟小组，侵蚀黑垆土。该试验点海拔高度2061 m，地理坐标为北纬36°06′382″，东经105°31′795″，年降水量377 mm，无霜期136 d，年均气温5.4 ℃，≥10 ℃有效积温2107 ℃。土壤基本理化性状见表1。

1.3 试验设计

试验采用采用2因素5水平二次回归通用旋转设计，在统一施磷肥(P2O5)90 kg/hm2和羊粪(有机肥)30 t/hm2的基础上，试验因子上水平确定为N：360 (kg/hm2)，K2O：180 (kg/hm2)；下水平为0 (kg/hm2)，根据二次回归通用旋转设计要求，以自变量编码值相应的施肥水平，拟定出13个处理组合，最后对产量和部分处理品质数据进行统计分析，具体方案见表2～3；增设2个处理：施用羊粪(有机肥)30 t/hm2，无肥处理(CK)各3次重复，对比不同施肥水平对马铃薯营养品质的影响。

1.4 种植方式与施肥

根据试验设计要求，种植前1 d按照小区面积称好各类肥料，所有磷肥、钾肥、农家肥和70 %氮肥底=施。按照每小区种植行数与株数，在每行两端定桩，拉线开沟种植，行距60 cm，株距40 cm，犁沟深度20～25 cm，将肥料撒于5 cm以下至犁沟的沟坡，施后按照拉线所标株距点种马铃薯种子于沟底，然后耱平地表，严密覆土。试验于2014年5月2日播种，7月10日中耕培土，10月13日收获。

1.5 测定项目与方法

马铃薯薯产量测定:收获按照每小区实产实收试验结果见表3。马铃薯品质测定:选取处理5～13和单施羊粪进行测定处理(9～13混合测定)；马铃薯淀粉含量的测定：高氯酸水解-蒽酮比色法[10-11]，粗蛋白量采用全氮含量换算法[12]， Vc、还原糖、硝酸盐采用分别采用GB/T 6195-86；NY/T 1279-200；GB/T 5009.7-2008测定(表5)。

1.6 数据处理

运用Microsoft Excel 2007 软件对数据进行处理及作表，用Origin7.0作图，用DPS v7.05 软件进行方差分析及LSR 差异显著性检验。

1.7 多项式回归方程的建立

用试验小区的实收产量建立回归方程，马铃薯产量(Y)与氮(N)、钾(K2O)用量的关系属非线性关系，故可用多项式回归模型来表达：

其中，b0为常数项；bj：为一次项回归系数，bij为交互项回归系数；bjj为二次项回归系数。

2 结果与分析

2.1 马铃薯产量与氮(N)、钾(K2O)用量的关系

2.1.1 回归方程的建立 根据试验结果与二次回归通用旋转设计，建立氮(N)、钾(K2O)各因子与马铃薯产量多项式回归方程为：

表3 处理组合与产量

对方程的偏回归系数采用t检验方法进行显著性检验，各回归系数P值均小于0.01，表明常数项、一次项、二次项和交互项对产量影响均极显著，回归系数可以应用到方程中。

2.1.2 试验因子主效应分析 试验设计各因子处理采用正交编码，回归方程中统计值相对独立，把试验各因子编码值零水平对应的自然变量代入上述回归方程，可得各试验因子的单一效应方程：

当x1、x2、分别取-1.414、-1、0、l、1.414时所对应的自然变量，代入上述回归方程分别得到马铃薯的产量(表4)。

由图1可见，各试验因子的单一效应回归方程是一元二次模型，根据方程在x=-b/2a处取得极值，求得单一效应时马铃薯产量最高对应的各试验因子的用量分别为氮(N)：315.41 kg/hm2；钾(K2O)：122.12 kg/hm2。但从总的多项式回归方程来看，各试验因子间存在着大小、正负不同的交互作用，因此仅从各试验因子的单一效应来求得最佳组合是不全面的，下面对各试验因子间的交互作用进行剖析。

2.1.3 试验因子间互作效应的分析 由图2可以看出，在钾肥用量固定的条件下，氮肥用量在0～300 kg/hm2时马铃薯产量随氮肥施用量的增加而增高，用量在300 kg/hm2左右时达到最高产量，此后随施肥用量的增加，马铃薯产量降低。氮肥用量固定，施钾量在0～100 kg/hm2时产量随施肥用量而增加，超过100 kg时表现为减产，整体钾肥对产量的影响较氮肥小。氮施肥水平较低或过高，最佳钾肥用量下马铃薯铃薯也达不到最高产量，钾肥也是如此，所以需通过解析回归方程求解氮、钾最佳配比。

2.1.4 最佳组合方案优选 由于试验因子不仅存在主效应，还存在这试验因子间的交互效应，因此简难简单的的主效应和交互效应分析中找到最佳的组合，应从回归方程中求解最佳组合，即最高产量施肥量和最佳经济施肥量。

表4 各因子单效应

图1 单因素效应Fig.1 The single factor effect

最高产量施肥量：对回归方程x1、x2、分别求偏导得以下方程组。

求解得最高产量施肥量：x1(氮)=306 kg/hm2，x2(钾)=92 kg/hm2。

最佳经济施肥量：

其中,P(x1)、P(x2)、代表氮(N)、钾(K2O)肥的单位价格，分别位4.13，8.54元/kg。P(y)=1.00元/kg代表马铃薯的单位价格。求解方程组即得x1=286 kg/hm2,x2=63 kg/hm2。

图2 马铃薯产量氮和钾互作效应Fig.2 Nitrogen and potassium mutual effects of potato harvest

2.2 不同施肥处理对马铃薯品质的影响

2.2.1 淀粉含量 7个处理中马铃薯淀粉含量变化在10.08 %～14.77 %，变异系数11.52 %。测定结果表明各处理较对照均达到显著水平，单施有机肥时马铃薯淀粉含量最高，表明单施有机肥较施用化肥有助于马铃薯淀粉含量提升，对比处理7、8、9～13 3个测定结果，在氮肥用量固定时，合理的钾肥用量能够提升淀粉含量，钾肥用量过高不利于淀粉积累；处理5、6、9～13在钾肥用量固定时施氮量对淀粉含量的影响与钾肥一致(表5)。

2.2.2 粗蛋白 粗蛋白含量变化在1.38 %～2.09 %，变异系数13.54 %。经LSR多重比较各处理较对照均达到显著水平，处理5和8不显著，处理9～13粗蛋白含量最高，表明合理化肥用量及配比施有机肥能够显著提高马铃薯粗蛋白，用量太高粗蛋白含量降低。

表5 不同施肥处理对马铃薯块茎品质的影响

注：LSR多重比较0.05检测水平。

Note:LSR multiple comparison of detection at 0.05 level.

2.2.3 还原糖 还原糖含量变化在0.14 %～0.26 %，变异系数28.18 %。各处理较对照均达到显著水平，处理6、7、8之间经LSR多重比较差异不显著，处理9～13、有机肥处理间差异不显著，结果表明单施有机肥和合理的化肥有机肥配施有助于还原糖含量增加。对比处理6、7、8测定结果说明单施氮肥或钾肥(配施有机肥)还原糖含量较对照降低，从处理5、9～13，有机肥处理测定值可看出在统一施用有机肥的基础上，化肥施用较低时对还原糖含量影响不显著。

2.2.4 硝酸盐 硝酸盐含量变化在145.4 ～267.05 mg/kg，变异系数18.36 %。多重比较结果表明各处理较对照均达到显著水平，处理6、7、8、9-13间差异不显著。施用有机肥能够使马铃薯硝酸盐含量降低；高氮肥用量使硝酸盐含量增加。

2.2.5 维生素C含量 维生素C含量变化在5.92 ～17.13 mg/100g，变异系数42.82 %。测定表明，各处理较对照均达到显著水平，处理8和有机肥处理间差异不显著。施用有机肥或化肥配施有机肥有助于马铃薯维生素C含量的增高，过高的氮肥、钾肥或单一施用氮、钾肥都不利于马铃薯维生素C的积累。

3 结论与讨论

3.1 结论

本试验研究得出的氮、钾用量与马铃薯产量数学模型经检验达到了显著水平，可以用于预报和指导生产。产量回归方程：

在本试验条件下，各因子影响马铃薯产量的顺序为施氮量>施钾量，在施肥用量较低时马铃薯产量随施肥用量增加而增加，施用量超过一定的临界值，追施肥料产量降低；各试验因子不仅存在单因素效应，还存在交互效应，合理的氮钾配施才能获得高产，本试验研究得出马玲薯最高产量施肥用量为氮：306 kg/hm2，钾：92 kg/hm2，按试验实施所在地当年马铃薯商品价格和肥料价格，最佳经济施肥用量为氮：286 kg/hm2，钾：63 kg/hm2。

不同施肥处理较无肥处理(CK)对马玲薯营养品质的影响经LSR多重比较均达到显著水平；施肥对马铃薯品质指标影响顺序为维生素C>还原糖>硝酸盐>粗蛋白>淀粉，不同施肥处理下各品质指标的变异系数分别为，维生素C为42.82 %，还原糖变异系数为28.18 %，硝酸盐、粗蛋白、淀粉含量为18.36 %、13.54 %和11.52 %。最佳氮、钾配比与施肥用量能够提高马铃薯的营养品质。

3.2 讨论

合理施用氮、磷、钾对于提高马铃薯马铃薯产量有了众多研究[13-22]，具体因马铃薯品种和地域的不同有所差异。不同施肥水平对马铃薯产量及营养品质有着密切的关系，目前很多研究学者根据地区气候及土壤特点对此做了大量研究。研究表明随着马铃薯产量的提高，块茎内淀粉含量呈下降趋势[23]，杨丽辉[24]等则提出施肥可以显著提高马玲薯淀粉含量，有机肥配施化肥效果最佳。本试验研究结果与此不同，结果表明，单施有机肥时淀粉含量最高，化肥配施有机肥时淀粉含量较单施有机肥有所降低，总体施用化肥和有机肥较对照淀粉含量都有所提高，即施肥对淀粉含量的影响为：有机肥>化肥+有机肥>无肥；董茜等[25]的研究结果表明：块茎还原糖含量随着施氮量的增加而增加，随施钾量的增加而降低。本试验研究结果与董茜等研究结果不同，结果表明单施氮肥或钾肥还原糖含量均比对照低，氮、钾配施有机肥利于还原糖提高，与苏小娟等[20]研究结果相似；氮、钾配施有机肥在一定范围内能够提高粗蛋白、维生素C含量含量，施肥用量过高其含量降低,与杨德桦等[26]研究结果相似。单施有机肥或氮、钾配施有机肥时硝酸盐含量降低，氮肥用量过大硝酸盐含量越高。这与杨丽辉, 何天久的研究结果相似[28,30]。

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(责任编辑 陈 虹)

Effects of Different Fertilization Treatments on Yield and Nutrientional Quality of Potato

WANG Tao1, HE Jin-zhi2, HE Wen-shou1*, WANG Yao-ke1, CHEN Jian-guo1

(1. Agricultural School, Ningxia University, Ningxia Yinchuan 750021, China; 2.People’s Government ofXinying Township, Ningxia Xiji 756201, China)

The field and indoor tests were designed with the method of quadratic regression general rotation, the effects of the fertilization on the yield and nutritional quality of potatoes in Xiji county of Ningxia province were studied. The result showed that the yield of potatoes was increased with the increase of dosages when nitrogen and potassium fertilizer dosages were 0-306 and 0-92 kg/hm2, and the yield of potatoes decreased with the increase of dosages when their dosages exceeded 306 and 92 kg/hm2; The mathematical model of the effects of the nitrogen and potassium fertilizers’ dosages on the yield of potatoes in Xiji county was established, and its economical analysis indicated that when the target yield was 30 000 kg/hm2, the ranges of fertilization dosages of 286-306 kg/hm2for nitrogen, 63-92 kg/hm2for potassium, 30 kg/hm2for organic fertilizer were reasonable; Different fertilizer levels had significant effect on the content of vitamin C in potatoes, the variation coefficient of fertilizer dosage was 42.82 %, and the variation coefficients of reducing sugar, nitrate, crude protein and starch were 28.28 %, 18.36 %, 13.54 % and 11.52 %, respectively. The reasonable fertilizer amount and optimal proportion of organic fertilizer could improve the yield and nutritional quality of potatoes; This results would guide the potato yield and reasonable fertilization in Xiji county.

Fertilization; Potato; Nitrogen and potassium; Yield; Nutritional quality

1001-4829(2016)10-2416-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.10.030

2015-08-20

宁夏大学研究生创新项目(GIP2015020)；公益性行业(农业)科研专项经费项目(201503120)；宁夏科技支撑计划项目

王 涛(1987-)，男，硕士研究生，宁夏隆德人，主要从事植物营养与合理施肥研究，E-mail:nxwtao@126.com，*为通讯作者：何文寿(1960-)，男，宁夏西吉人，教授，硕士生导师，主要从事植物营养与合理施肥研究，E-mail:hews@nxu.edu.cn。

S532.062

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