滴灌条件下不同基追肥比例对马铃薯生长发育、产量及经济效益的影响

沈宝云，康小华，张宗雄，刘玉汇，张俊莲*，王海龙，胡 静，郭谋子，李志龙

（1.甘肃条山农林科学研究所，甘肃 景泰 730400；2.甘肃农业大学，甘肃 兰州 730070）

甘肃省国有条山农场地处腾格里沙漠南缘，干旱少雨，昼夜温差大，具有良好的种植加工型马铃薯的自然条件，是上海百事（食品）公司、上好佳（中国）公司、康利华贸易（泰国）有限公司等企业的优质原料薯生产基地。近年来，随着滴灌技术的推广使用，水肥一体化技术的应用已成为趋势。氮、钾、磷是作物生长发育必需的矿质营养元素[1,2]，为了优化滴灌模式下氮钾磷肥料的高效利用，使氮钾磷肥料施用时间与马铃薯需肥规律吻合，发挥滴灌技术的节水节肥优势，本试验设置等养分量基础下的不同氮钾磷基追肥处理，探讨马铃薯生长及产量形成的适宜氮钾磷基追肥比例，为提高马铃薯植株氮钾磷肥料利用率、建立水肥高效同步管理方案奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为‘大西洋’原种，由甘肃省国有条山农场马铃薯产业事业部提供。供试基肥为尿素（N≥46%）、过磷酸钙（P2O5≥16%）、硫酸钾（K2O≥50%），供试追肥为尿素（N≥46%）、液体磷酸（P2O5≥62%）、碳酸钾（K2O≥68%）。

1.2 试验地概况

试验于2016年在甘肃条山农林科学研究所试验地进行。试验地地理位置 E 103°33′～104°43′，N36°43′～37°38′，多年平均降雨185.6mm，≥10 ℃有效积温3 038.4℃。供试土壤为沙壤土，播前采集0～20 cm土壤，测定养分状况：碱解氮27.20 mg/kg，有效磷17.24 mg/kg，速效钾141.76 mg/kg[3]。试验地前茬作物为藜麦（Chenopodium quinoa willd）。

1.3 试验设计

试验设7个处理（表1），随机排列，3次重复。小区面积20 m×11 m=220 m2，每个小区种植12垄，每垄142株，株距14 cm、行距90 cm，播种密度约77 500株/hm2。除T1处理外，各施肥处理的肥料总养分量一致，分别为N 180 kg/hm2，P2O5135 kg/hm2，K2O 270 kg/hm2。基肥在播种前均匀撒入，追肥均通过滴灌系统施入，生育期施用时间和施用比例见表2。灌溉水源为黄河水，全生育期滴水18次，滴水总量3 900 m3/hm2，各处理滴水时间和滴水量一致，滴水量分配见表3。

1.4 测定项目与方法

出苗率：播种后35 d统计出苗率，每个小区统计3垄。

物候期：记载播种、出苗、现蕾、开花、淀粉积累、成熟及收获期，以植株总数中某一特征显著变化达到群体数目60%以上时，为某物候期的记录标准。

株高：每个小区测定10株，测定地上茎基部到植株最高生长点的距离，分别于出苗后第15，30，45，60和75 d测定。

茎粗：每个小区测定10株，测定近基部最粗处的茎的纵横二项直径，分别于出苗后第15，30，45，60和75 d测定。

主茎数：每个小区测定10株，测定种薯上芽眼中的芽直接长出地面形成的茎的数量，于出苗后第60 d测定。

分枝数：每个小区测定10株，测定主茎叶腋处叶芽生长10 cm以上的侧枝数量，于出苗后第60 d测定。

干物质含量：每个小区选取3株，出苗后第15，30，45，60和75 d，分器官称取鲜重，105℃下杀青30 min，再在80℃下烘干至恒重，测定干物质含量。

产量：收获后统计每小区株数，剔除边行，每个小区取2 m×1.8 m=3.6 m2的面积进行测产并折算公顷产量，每个小区重复3次。

表1 不同处理施肥方式及说明Table 1 Method and instruction of different fertilizer application treatments

表2 不同处理N、P2O5、K2O追肥施用时期及施肥比例（%）Table 2 Application stage and proportion of topdressing of N,P2O5and K2O fertilizers in different treatments

表3 生育期滴灌量及滴灌次数Table 3 Amounts and frequencies of drip irrigation in different growth periods

大中小薯及商品薯率：按照＞10 cm，4～10 cm，＜4cm分级标准进行大中小薯区分，＞4 cm划分为商品薯（大薯+中薯），＜4 cm划分为次薯（小薯），每个小区重复3次。

叶柄营养诊断：选用日本HORIBA Advanced Techno Co.,Ltd.公司生产的LAQUAtwin B-743、B-731型NO3--N和K+速测仪，测定叶柄NO3--N和K+。全生育期取样7次，取样日期为6月29日、7月6日、7月14日、7月20日、7月27日、8月3日、8月10日。每个小区取样30株，取植株生长点下方第4或第5片叶子（选取无病虫害侵染的健康叶片），取样位置在每个小区第3，6和9垄中间5 m。剪去叶片，留取叶柄，用小型榨汁机榨取汁液。速测仪操作过程（依据速测仪说明书）：分别将NO3--N速测仪和K+速测仪用标准溶液进行标定（校准），蒸馏水冲洗3遍，吸水纸轻轻拭干，滴入榨好的叶柄汁液，完全覆盖电极，盖好盖子后读数、记录，重复3次。汁液浓度超过仪器测定范围时，用蒸馏水对汁液稀释后进行测定。

2 结果与分析

2.1 不同基追肥比例对马铃薯物候期和出苗率的影响

试验于4月18日播种，发现不同处理的生育期进程基本同步，且生育时期完全重叠交错，表现为出苗期5月13日～5月28日、现蕾期5月23日～6月11日，开花期6月7日～7月25日，淀粉积累期7月23日～8月26日，成熟期8月25日～9月9日，收获期9月10日开始（表4）；各处理的出苗率均达到92%以上，其中T4出苗率最低，为92.24%，T5出苗率最高，为94.53%，但处理间差异不显著（P＞0.05）（表5）。

2.2 不同基追肥比例对马铃薯株高和茎粗的影响

各处理株高在开花期（7月20日）时均表现为快速增加，至成熟期（8月29日）时，株高增长缓慢，个别处理（T2和T6）的株高还略有降低（图1）。苗期仅T7处理的株高显著高于T1（CK1），其他处理间无显著性差异（P＞0.05），此期地温较低，植株主要完成根系下扎和蹲苗；现蕾期和开花期是株高增长最快阶段，叶片数明显增加，但现蕾期处理间的株高无显著性差异（P＞0.05），而开花期T4～T7处理的株高显著高于T3（P＜0.05）。株高至成熟期时增长缓慢，处理间表现出差异，其中T4和T5处理最高，且显著高于T3（P＜0.05）。

表4 不同基追肥比例对马铃薯物候期的影响Table 4 Effects of different ratios of base fertilizer and topdressing on potato phenophase

表5 不同基追肥比例对马铃薯出苗率的影响Table 5 Effects of different ratios of base fertilizer and topdressing on emergence rate

各处理茎粗的变化表现为先增加、后降低的变化趋势，且开花期达最高，但处理间无显著性差异（P＞0.05）（图2）。

2.3 不同基追肥比例对马铃薯植株主茎数和分枝数的影响

各处理间的单株主茎数无显著性差异（P＞0.05）。单株分枝数除T1处理外，其他处理为5.00～5.89个，但处理间也无显著性差异（P＞0.05）（表6）。

2.4 不同基追肥比例对马铃薯植株各器官干物质重量的影响

图1 不同基追肥比例对马铃薯株高的影响（cm）Figure 1 Effects of different treatments on plant height

图2 不同基追肥比例对马铃薯茎粗的影响（mm）Figure 2 Effects of different treatments on stem diameter

表6 不同基追肥比例对马铃薯植株主茎数和分枝数的影响Table 6 Effects of different treatments on main stem numbers and branch numbers

表7 不同基追肥比例对马铃薯植株各器官干物质重量的影响（g）Table 7 Effects of different treatments on dry matter weight of potato organs

马铃薯根、茎、叶干物质重量均呈先增长后下降的变化趋势，开花期（7月23日）达峰值，但块茎干物质重量的增长则与之不同，其呈直线增长，成熟期（8月30日）最高（表7）。植株根干物质重量在整个生育期表现为快速增长、缓慢增长和下降3个阶段，即苗期到现蕾期干物质重量呈快速直线增加，现蕾期后增加缓慢，直至开花期（7月23日）后根干物质重量出现下降，各处理根干物质重量的峰值均出现在开花期，但全生育期处理间无显著性差异（P＞0.05）；茎干物质重量呈单峰曲线变化，开花期（7月23日）T4、T6和T7处理的干物质重量显著高于T1处理（P＜0.05），其他生育期处理间则差异不显著（P＞0.05）；叶片干物质重量的变化与茎相似，也呈单峰曲线变化，仅T6处理开花期（7月23日）显著高于不施肥T1处理（P＜0.05），其他生育期处理间无显著性差异（P＞0.05）；块茎干物质重量呈直线上升趋势，自现蕾期开始，其干物重量持续增加，特别是在成熟期（8月30日），干物质重量增加速度加快，最高的是T7和T5处理，且除T2外，各处理均显著高于T1（P ＜0.05）。

2.5 不同基追肥比例对马铃薯植株叶柄NO3--N和K+含量的影响

不同施肥方式下NO3--N含量变化趋势基本一致，均呈波浪形下降趋势。T1处理在整个生育期的NO3--N含量最低，并在8月10日达最低值（276.67 mg/L）；NO3--N含量最高的为T4处理，在7月6日达最高值（1 733.33 mg/L），其他处理的NO3--N含量介于T1和T4处理间（图3a）。不同处理植株叶柄的K+含量普遍较高，最高可达7 833.33 mg/L（7月6日），最低也有4 166.67 mg/L（8月10日），各处理K+含量整体变化趋势也呈波浪式下降曲线（图3b）。

图3 不同基追肥比例对马铃薯植株叶柄NO3--N（a）和K+（b）含量的影响Figure 3 Effects of different treatments on NO3--N(a)and K+(b)contents in petiole of potato plant

图4 T5植株叶柄NO3--N和K+含量的变化Figure 4 Changes in NO3--N and K+contents of treatment T5 in petiole of potato plant

进一步分析T5处理的NO3--N和K+含量的平均值变化曲线，发现硝态氮的高峰值分别对应开花期和淀粉形成期的7月6日（1 333.33 mg/L）和7月27日（1 100.00 mg/L），低谷值分别对应开花期的7月14日（990.00 mg/L）和淀粉积累期的8月10日（390.00 mg/L）；钾离子的高峰值分别对应开花期的7月6日（7 566.67 mg/L）、7月20日（6 700.00 mg/L）和淀粉积累期的8月3日（6 566.67 mg/L），低谷值分别对应开花期的7月14日（5 500.00 mg/L）和淀粉积累期的7月27日（5 866.67 mg/L）、8月10日（5 033.33 mg/L）（图4）。

2.6 不同基追肥比例对马铃薯产量的影响

不同基追肥处理（T3～T7）下马铃薯折算公顷产量为 44 406～49 243 kg/hm2，较不施肥 T1（CK1）处理增产22 406～27 243 kg/hm2，增幅达101.85%～123.83%，较常规处理T2（CK2）增产1094～5931kg/hm2，增幅为2.53%～13.69%（表8），其中T5～T7处理产量最高，较T1处理增产114.30%～123.83%，较T2处理增产8.85%～13.69%，且T5产量最高，表明该试验基地已经建立的常规施肥方案（T2）尽管十分有效，但在此基础上，进一步降低氮肥和钾肥的基施比例、提高磷肥基施比例，还可增产8.85%～13.69%。研究还发现，不同的基追肥方式对产量的贡献大小为：基追肥处理＞全追肥处理＞全基肥处理，全基肥（T3）和全追肥（T4）处理的产量相对较低，较T5处理减产9.82%（T3）和8.12%（T4）。由此可见，等养分量条件下，重视追肥的施用量和施用时期，是马铃薯高产的重要保障。

2.7 不同基追肥比例对马铃薯经济性状和效益的影响

T5处理单株块茎数最多（8.30个），较T1（CK1）处理多2.97个、较T2（CK2）处理多0.34个，但其仅与T1（CK1）差异显著（P ＜ 0.05）。分析大中小薯率后发现，处理间大薯率无差异显著性（P＞0.05），中薯率T5处理最高（88.51%），但其仅与全追肥处理（T4）有显著性差异（P＜0.05），小薯率最高的为T4处理（14.63%），仅显著高于T5处理（9.67%）（P ＜0.05）（表9）。各处理商品薯率（大薯+中薯）均较高，达85%以上，其中商品薯率最高的为T5处理（90.33%），最低的为T4（85.36%），其与T5的差异显著（P ＜ 0.05）（表9）。

在非试验因素完全一致的条件下，马铃薯纯收益的高低与产量和肥料投入量间存在明显相关。施肥处理的纯收益均高于T1（CK1）处理，较其增加28 731.03～37 392.00元/hm2；不同基追肥处理（T3～T7）也均高于T2（CK2）处理，较其增加1 580.15～8 660.97元/hm2（表10），且T5处理经济效益最高，纯收益为34 392.00元/hm2，产投比最高（1.87）。故从产量、商品薯率和经济效益综合考虑，T5处理为最佳处理。

表8 不同基追肥比例对马铃薯产量的影响Table 8 Effects of different treatments on potato yield

表9 不同基追肥比例对马铃薯经济性状的影响Table 9 Effects of different treatments on potato economic traits

表10 不同基追肥比例对马铃薯经济效益的影响Table 10 Effects of different treatments on potato economic benefit

3讨论

马铃薯生产过程中，合理施用氮磷钾肥，能改善其经济性状，提高鲜薯产量，但追肥比例偏低会导致马铃薯后期生长养分不足，地上部生长不良，影响薯块产量[4,5]。本研究发现，在施用氮肥180 kg/hm2，磷肥135 kg/hm2，钾肥270 kg/hm2等养分量的基础上，不同基追肥比例对马铃薯出苗率、茎粗、主茎数、分枝数和生育期没有明显的影响，但对株高、块茎干物质重量、中薯率、单株块茎数、产量和商品薯率有显著影响，不同基追肥方式对马铃薯产量的贡献大小为基追肥处理＞全追肥处理＞全基肥处理。研究者提出，追肥应该主要集中在开花期（初花、盛花和落花期）施入[6,7]，本研究也认为，花期是马铃薯营养生长和生殖生长并存时期，是薯块膨大的重要时期，所需养分量大，高比例的追肥施用，可满足植株茎叶生长和块茎膨大所需营养，从而保证块茎的高产优质。此外，从产量、经济性状和经济效益指标综合考虑，本试验条件下T5处理为最佳处理，说明应重视追肥的施用时期和施肥量，降低氮肥和钾肥基施比例、增加磷肥基施比例，马铃薯具有高的产量和商品薯率，这与一些学者关于氮肥施用时期的观点是一致的[8-10]，但与张彬彬等[11]在甘薯上有关钾肥的施用时期结论不同，即他们认为钾肥基施利于甘薯块根产量的形成。

植物对氮钾肥料的吸收能力多通过凯氏定氮仪和火焰光度计等设备检测，其需对样本进行较为复杂的处理，且测定数据不能快速获得。2005年，Folegatti等[12]发现，土壤溶液和植株汁液中的NO3-、K+和Na+浓度可以用LAQUAtwin便携式设备检测，该设备检测结果与在实验室中用标准方法检测的土壤溶液和叶片干重中的数值具有很好的相关性。本研究利用LAQUAtwin series（NO3-、K+）设备测定了植株叶柄汁液的NO3--N和K+，发现T4处理的NO3--N含量始终最高，这与该处理将肥料全部做追肥致氮素含量高有关；由于马铃薯是喜钾作物，K+含量也普遍较高，这与本地区石灰性土壤中钾的含量丰富有一定关系，故该基地已成为重要加工企业的优质原料薯基地。因此，本研究以T5处理在开花期和成熟期的叶柄NO3--N和K+含量变化范围为标准，建立了本试验基地‘大西洋’品种叶柄氮钾养分快速评价指标，即开花期和淀粉积累期确保植株体内的NO3--N和K+含量维持在390.00～1 333.33 mg/L和5 033.33～7 566.67 mg/L，加之防病等措施到位，就可实现加工型马铃薯‘大西洋’品种45 000 kg/hm2以上的产量。该研究对大田马铃薯生产具有参考意义。