冬马铃薯水肥一体化施肥技术研究

肖石江，吴琼芬，梁淑敏，普红梅，邵 艳，高 森，季寿堂，隋启君，李燕山(.陆良县农业技术推广中心，云南 陆良 655600；2.云南省农业科学院经济作物研究所，昆明 650205；3.云南省马铃薯工程技术研究中心，昆明 650205；4.农业部云贵高原马铃薯与油菜科学观测实验站，昆明 650205)

0 引 言

马铃薯是云南省的第4大粮食作物,云南独特的立体气候条件，马铃薯四季种植，周年供应，周年生产马铃薯已成为云南省马铃薯生产的特色[1]。依据云南省农业种植区划将全年马铃薯分为春、秋、冬3部分。春作即大春一季作，3 月播种，7-10月收获；秋作，7月下旬至8月上旬播种，11-12月收获；冬马铃薯包括冬作马铃薯、小春马铃薯、早春马铃薯，冬作马铃薯一般于10月中下旬-11月中旬播种，2-3月收获；小春马铃薯一般于12月下旬-1月上旬播种，4月下旬至5月中旬收获；早春马铃薯指在春节前播种, 5月下旬至6月下旬收获[2]，早春马铃薯是云南省的特色优势产业，由于正是全国马铃薯上市的空档期，马铃薯价格高，效益好。

陆良县是早春马铃薯主要生产区之一，常年种植面积6 666.7 hm2，但生产上一方面存在过量施用化肥及施肥结构不合理，另一方面存在灌溉方式落后，大水漫灌，水资源利用率低。水肥一体化又称滴灌施肥，是一项将灌溉与施肥融为一体的农业新技术[3]，该项技术是借助微灌系统，将肥料配兑成肥液在灌溉的同时将肥料输送到作物根部土壤，适时适量地满足作物对水分和养分需求，具有明显提高水、肥利用效率，提高作物产量及品质的作用[4,5]。虽然近年来马铃薯膜下滴灌节水栽培技术在云南省马铃薯冬作和早春作区迅速推广应用，水资源利用率大大提高，但是还存在水肥管理脱节问题，水肥利用效率较低,资源浪费、化肥污染等问题日益突出。因此，高效利用水肥资源，不仅要做好施肥与灌溉同步协调管理，在科学施肥方面还需进一步优化和完善，才能使水肥一体化滴灌施肥技术得到充分应用。为此，2016年以陆良县多年多点早春马铃薯“3414”试验确定的推荐施肥量为基础开展水肥一体化试验，研究在膜下滴灌及肥料相同用量条件下，不同施肥方式对马铃薯生长发育和产量的影响，探索水肥一体化的优化施肥方案，为该项技术的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本试验安排在马街镇杜旗堡村委会2组小坡底下，试验田块东经：103.703 70°、北纬：24.908 01°，海拔1 897 m，面积666.7 m2，土壤类型为红壤母质侧渗型水稻土白砂泥田，土壤质地为砂壤土，土壤结构小团块状,土壤有机质26.2 g/kg、碱解氮158.3 mg/kg、有效磷 14.7 mg/kg、速效钾82 mg/kg、pH值6.7，土壤容重1.03 g/cm3，田间持水量0.343，土壤保水保肥性能差，肥力中下，前作水稻。

1.2 试验材料

供试马铃薯品种为丽薯6号；供试肥料为当地早春马铃薯配方肥(16∶9∶10)，由陆良县龙海化工有限责任公司生产；尿素(N 46%)，由四川泸天化股份有限公司生产；磷酸一铵(11-47-0)，由四川蓥峰实业有限公司生产；硫酸钾(K2O 50%)，由云南云天化股份有限公司生产；中化水溶肥(19-4-25)，由中化山东肥业有限公司生产；滴灌施肥设备包括水泵、PVC管材及相关配件、滴灌管、液体肥料配比罐等，均为大禹节水公司产品。

1.3 试验设计

在相同肥料用量条件下(以当地推荐施肥量每公顷施纯N:336 kg、P2O5：189 kg、K2O：210 kg为基础)，根据施肥方式的不同设5个处理，其中，T1处理为常规施肥，T2、T3、T4 和T5处理为滴灌施肥(详见表1)，各处理重复3次，共15个小区，每个小区长10 m，宽2.2 m(两垄)，小区面积22 m2/区。为便于安装设备和控制滴灌，同一处理条状摆布，小区四周设置保护行。试验各处理不同肥料用量见表2。

表1 试验设计

1.4 调查内容及方法

出苗达75%左右时，对每小区标定5株进行株高和叶绿素含量测定，用SPAD-502叶绿素仪对马铃薯倒4叶的顶小叶进行SPAD值的测定，每片叶测3个位点，取平均值。同时对各处理马铃薯的生育时期、生物学性状进行观察记载。收获时，马铃薯成熟期各小区单收进行测产，同时调查各小区大薯(>150 g)、中薯(75～150 g)、小薯(<75 g)的个数和重量，折算成单位产量，商品率为大中薯重量的百分比。试验过程中测定不同生育时期土壤含水量以及灌溉次数、灌水量等指标。试验中得出的数据用Excel2003和DPS数据处理软件进行统计分析。

1.5 试验过程

1.5.1 栽培管理及收获

本试验采用大垄双行、膜下滴灌种植，于1月5日播种，行距1.1 m(大行距70 cm，小行距40 cm)，株距30 cm，各小区种植密度保持一致为6.06 万株/hm2，每公顷施腐熟农家肥30 t，各处理化学肥料用量按试验设计要求施用，其中基肥塘施于播种沟内，做到种肥隔离，出苗期、苗期、现蕾期追肥分别于3月4日、11日、23日进行滴灌施肥。试验田间管理一致，播种后及时铺设滴灌带，覆盖地膜，一膜一带；滴灌施肥系统采用泵压式，其中滴灌管滴头间距为20 cm，流量为1.94 L/h，浸润宽度30～40 cm，水源为水库水，每次施肥前先滴水，再滴肥，然后再滴水。每次灌水以土壤相对含水量达到马铃薯各生育时期的下限指标时进行，生长期间共灌水10 次，灌水量为1 436.4 m3/hm2。试验于5月12日收获，收获时按小区进行经济性状调查、实收测产。

表2 试验处理不同肥料用量

1.5.2 特殊气候

试验播种后受低温天气影响，马铃薯出苗期较正常年份推迟15 d以上。同时生长期间降雨少，特别是开花期至成熟期因持续高温，对马铃薯的生长发育及产量造成了一定影响。

2 结果与分析

2.1 生育期分析

在本次试验中，试验于2016年1月5日播种，由于受播种后持续低温气候影响，马铃薯出苗期较正常年份(出苗期在2月上中旬)推迟15 d以上，生育进程明显缩短，这将对马铃薯的生长发育和产量产生影响。由表3可见，不同处理马铃薯的生育期在62～67 d之间，其中以T1处理最长，比其他处理延迟了2～5 d，主要是成熟期延迟；其他处理生育期长短依次为T2处理>T3处理>T5处理>T4处理。试验表明，不同处理以T1处理(常规施肥)马铃薯的成熟期延迟，生育期明显长于滴灌施肥处理；在滴灌施肥处理中，施用水溶肥处理马铃薯的生育期短于不施水溶肥处理。

表3 不同处理生育期调查

2.2 田间长势分析

由表4可见，各处理马铃薯的株高随着生育进程的推进而增加，在本试验中不同处理以滴灌施肥处理(T2、T3、T4和T5处理)长势好，在不同调查时期马铃薯的株高均高于常规施肥处理(T1处理)；在滴灌施肥处理中以T4处理长势最好，不同调查时期马铃薯的株高明显高于其他处理。

不同处理马铃薯的叶绿素含量在不同的测定时期以盛花期最高，从现蕾期到盛花期表现为上升，盛花期以后有所下降。其中在现蕾期和盛花期以T2处理最高，其他依次是T1处理、T3处理、T4处理、T5处理；在开花末期后以T1处理最高，其他依次是T2处理、T3处理、T4处理、T5处理，且T5处理在不同生育时期叶绿素含量均最低。试验表明，不施水溶肥处理叶绿素含量高于施用水溶肥处理，肥料基施量较大的处理叶绿素含量高于基施量较小的处理和全程水溶肥处理。

表4 不同生育时期株高及SPAD值

2.3 出苗率及主要经济性状分析

由表5可见，不同处理马铃薯的出苗率在95%～99.7%之间，其中以T2处理最高，其他依次是T5处理>T3处理=T4处理>T1处理，且T2处理出苗率极显著高于T1处理、T3处理和T4处理，与T5处理之间无差异；T5处理极显著高于T1处理，显著高于T3处理、T4处理；T1处理、T3处理和T4处理之间无差异。马铃薯单株结薯数在5.3～6.3 个之间，其中单株结薯数以T3处理最多，其他依次是T2处理>T4处理>T5处理>T1处理，且T3处理显著高于其他处理，其他处理间无差异；单株大中薯数以T2处理和T4处理最多均为3.6 个，高于其他处理0.3～0.4 个。马铃薯单株薯重在622.2～669.5 g之间，其中以T4处理最高，其他依次是T2处理>T3处理>T5处理>T1处理，且T4处理单株薯重极显著高于T1处理，显著高于T3处理和T5处理；T2处理显著高于T1处理，T2处理和T3处理、T4处理、T5处理之间无差异。马铃薯单薯重在102.1～118.8 g之间，其中以T5处理最高，其他依次是T1处理>T4处理>T2处理>T3处理；马铃薯商品薯率在80.8%～85.6%之间，其中以T4处理最高，其他依次是T2处理>T1处理>T5处理>T3处理。总的来看，不同处理马铃薯农艺性状以T4处理和T2处理较好，比常规施肥出苗率提高1.5%～4.7%、单株结薯数增加0.7 个以上、单株薯重增加33.6～47.3 g、商品薯率提高0.2%～0.5%。

表5 不同处理出苗率及主要经济性状比较

注：不同字母表示不同处理差异显著，下同。

2.4 不同处理经济产量差异显著性分析

由表6可见，不同处理马铃薯经济产量在35 818.2～39 651.5 kg/hm2之间，其中以T2处理产量最高，其他依次是T4处理>T5处理>T3处理>T1处理，说明滴灌施肥处理经济产量高于常规施肥处理，且比常规施肥处理增产1 757.6～3 833.3 kg/hm2，增产率达4.7%～10.7%，其中以T2处理和T4处理增产效果最好，分别增10.7%、9.3%。由表7可见，通过方差分析，试验重复间差异不显著，处理之间F=7.386>F0.01=7.006，差异达极显著水平。通过多重比较，T1处理与T2处理、T4处理之间产量有极显著差异，与T5处理之间产量有显著差异；T2处理与T3处理之间产量有显著差异，与T4处理、T5处理之间产量无差异；T3处理、T4处理、T5处理之间产量无差异。

表6 不同处理经济产量测产表

表7 方差分析

注：(FF0.01-有极显著差异)。

2.5 不同处理经济效益分析

马铃薯经济效益的高低是影响马铃薯种植的一个重要因素，在本试验中生产投入主要包括滴灌材料费、种薯、地膜、农药、机耕费、水电费、人工费、肥料投入等，其中各处理肥料投入在4 305.0～6 405.3 元/hm2之间，采用基肥和追肥结合的方式，在苗期和蕾期进行滴灌追肥，人工成本和肥料投入较常规施肥方式(全部作底肥施用)有所增加，但是采用基肥和追肥结合的方式马铃薯经济产量均较常规施肥方式明显增加，若肥料运筹得当，亦可取得较好的经济效益。由表8可见，不同处理马铃薯的经济效益在38 945.9～45 021.0 元/hm2之间，其中以T2处理经济效益最高，其他依次是T4处理>T5处理>T3处理>T1处理，说明滴灌施肥处理经济效益高于常规施肥处理，且比常规施肥处理经济效益增加1 088.2～6 075.1 kg/hm2，增效达2.8%～15.6%，其中以T2处理、T4处理增效最好，分别增15.6%、9.7%，其次是T5处理和T3处理，增效分别达3.7%、2.8%。

3 讨 论

采用水肥一体化技术，可以根据马铃薯的生长需求做到适时供水、施肥，充分发挥水、肥及其相互协同效应，促进马铃薯对养分的吸收利用，增加产量。关泉杰[6]研究认为，养分迁移到根表的过程都离不开水做媒介，因此，肥料一定要溶解才能被吸收，在实践中就要求灌溉和施肥同时进行( 或叫水肥一体化管理)，这样施入土壤的肥料补充充分吸收，肥料利用率大幅度提高；王廷利等[7]研究发现，花生采用水肥一体化栽培技术能够显著提高肥料的利用效率，与常规施肥栽培技术相比具有显著的增产和节肥效果；路永莉等[8]研究认为，在相同肥料用量的前提下,采用水肥一体化技术能显著增加苹果产量；Janat[9]研究认为，滴灌施肥可以显著提高氮肥利用率，增加马铃薯产量；王激清等[10]研究发现，水肥一体管理能明显改善春玉米的穗长、穗粗、穗行数、行粒数、单穗粒重，尤其是春玉米千粒重。本试验结果表明，在膜下滴灌及肥料相同用量条件下，与常规施肥处理(全部作底肥施用)相比，滴灌施肥处理单株结薯数提高0.1～1.0个、单株薯重19.3～47.3 g、显著增产4.7%～10.7%、增效2.8%～15.6%，说明在膜下滴灌条件下，采用水肥一体化技术可提高肥料利用效率，改善马铃薯的经济性状，对马铃薯增产、增效具有很好的促进作用。

表8 不同处理经济效益表

注:生产投入主要包括：滴灌材料费、种薯、地膜、农药、机耕费、水电费、人工费、肥料等投入。计算经济效益时滴灌材料是以平均使用期限为3 年来折算，2 555.5 元/hm2；种薯9 750 元/hm2，地膜945 元/hm2，农药750 元/hm2，机耕费1 350 元/hm2，水电费1 035 元/hm2，人工费为常规施肥12 000 元/hm2、滴管施肥13 800 元/hm2，马铃薯价格是以2016 年马铃薯平均销售价2 元/kg,肥料价格为配方肥2.05 元/kg, 尿素2.05 元/kg、磷酸一铵1.6 元/kg、硫酸钾4.0 元/kg、中化水溶肥6.25 元/kg来计。

肥料采用基施和追施结合的方式，在苗期和蕾期进行滴灌追肥，一方面可供给马铃薯苗期营养，促进苗期生长，满足幼苗阶段需肥临界期对养分的需要，为马铃薯生长发育创造良好的土壤环境，另一方面可补充马铃薯生长期土壤养分供应的不足[11]，适时适量地满足马铃薯对水肥的需求，提高产量和养分效率。陈云等[12]通过对滴灌棉花不同施肥方式研究发现，在同样施肥量下，采用基施肥加随水滴肥处理，提高了肥料的利用率、单株铃数和单铃重，增加了棉花产量，较全部基施(撒施)增产 16.8%，较全部基施(条施)增产11.0%，达到0.01极显著水平，较全滴增产9.4%，达到0.05显著水平。本试验结果也表明，在膜下滴灌及肥料相同用量条件下，不同施肥方式以配方肥70%做基肥+苗期滴单质肥料15%+现蕾期滴单质肥料15%和配方肥50%做基肥+苗期滴水溶肥25%+现蕾期滴水溶肥25%两个处理效果最好，与常规施肥处理相比，单株结薯数增加了0.7个以上、单株薯重显著增加了33.6～47.3 g、商品薯率明显提高了0.2%～0.5%，同时在产量上与常规施肥处理之间有极显著差异，分别比常规施肥增产10.7%和9.3%，增效15.6%和9.7%，这与邓小强等[13]和薛占奎等[14]在马铃薯上的研究结果基本一致。同时，全程水溶肥化肥投入成本较其他处理高，但经济性状表现及增产效果不明显，与许阿和等[15]在设施大棚茄子上的研究结果不一致，采用基肥与追肥相结合，基肥用普通配方肥，追肥用水溶肥，做好肥料运筹，即可降低投入成本，亦可取得良好的增产效果和经济效益。可见，在膜下滴灌条件下，不同施肥方式因肥料基追比及追施种类不同影响了马铃薯的经济性状和产量，在以后的研究中，要考虑结合马铃薯不同时期对N、P、K元素的需求规律，进一步研究各生育时期不同营养元素的合理追肥量，探求更精准的施肥方案和施肥措施。

马铃薯的生长差异，影响着产量的形成。有研究表明，影响马铃薯出苗率的因素较多，主要有种薯质量本身的问题和播种管理方式不当的问题[16]，一般情况下,作物出苗率主要与整地质量,播种技术,肥料的种类,施用量及土壤水分状况有关[17]。但仅从施肥角度来看，本试验结果表明，滴灌施肥处理出苗率高于常规施肥处理，这可能与肥料基施量有关，因常规施肥处理将化肥全部一次性基施，而滴灌施肥处理采用基肥与追肥结合和全程水溶肥方式，化肥基施量低于常规施肥处理，由于化肥养分含量高,施入土壤后会导致局部土壤溶液浓度增高,产生抑制作用,影响种子发芽出苗[17]，从而导致滴灌施肥处理出苗率高，但该结果还有待于进一步研究考证；吴晓红等[18]研究表明，膜下滴灌对马铃薯生物量的促进作用更明显，特别是膜下滴灌的水肥一体化处理，促进马铃薯生长的各项指标增加幅度最大，本试验也证明了在膜下滴灌条件下，滴灌施肥处理长势好，在不同生育时期马铃薯株高大于常规施肥处理；同时，本试验结果也表明，施用水溶肥处理叶绿素含量低于不施用水溶肥处理，全程水溶肥处理叶绿素含量低于其他处理，这可能是因为水溶肥为速效养分，根据马铃薯不同的生长时期采用不同的比例组合，适合马铃薯需求，养分有效性高[18]，马铃薯植株生长较快，细胞液浓度较低所致。可见，在膜下滴灌条件下，滴灌施肥处理表现为出苗率高、长势好，这也是较常规施肥处理增产的原因之一。

对于云南省冬马铃薯而言，在马铃薯结薯开始后常伴随季节性干旱，传统沟灌施肥模式很难满足薯块膨大对水分的需求，而膜下滴灌施肥模式则能很好地解决水分补给的问题，为马铃薯的增产增收奠定良好基础。虽然近年来冬马铃薯膜下滴灌节水栽培技术推广应用取得长足发展，但传统落后的灌溉及施肥方式仍占绝大比例，水肥利用效率较低，资源浪费、化肥污染等问题一时难于改变，任重道远。因此，大力发展水肥一体化滴灌施肥技术，全面提升马铃薯生产水平，不仅需要进一步开展大量的试验示范研究，同时还要加大扶持力度和推广力度。

4 结 语

本试验结果表明，在膜下滴灌及肥料相同用量条件下，与常规施肥处理相比，滴灌施肥处理表现为生育期提前、出苗率高、长势好、单株结薯数和单株薯重高，增产增效明显。尤其以配方肥70%做基肥+苗期滴单质肥料15%+现蕾期滴单质肥料15%和配方肥50%做基肥+苗期滴水溶肥25%+现蕾期滴水溶肥25%两种施肥方式效果最好，比常规施肥出苗率显著提高了1.5%～4.7%、单株结薯数增加了0.7个以上、单株薯重显著增加了33.6～47.3 g、商品薯率提高了0.2%～0.5%，同时在产量上与常规施肥处理之间有极显著差异，分别比常规施肥增产10.7%和9.3%，增效15.6%和9.7%。因此，从马铃薯生长和产量及效益方面综合考虑，上述两种施肥方式是适宜当地冬马铃薯水肥一体化技术应用的最优施肥方式，建议在实际生产中可加以借鉴。

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