内蒙古灌溉马铃薯施肥现状及肥料利用效率

秦永林 于 静 陈 杨 贾立国 苏亚拉其其格 樊明寿

（1 内蒙古农业大学农学院，内蒙古呼和浩特 010019；2 内蒙古农业大学草原与资源环境学院，内蒙古呼和浩特 010011）

内蒙古是我国重要的马铃薯产区，马铃薯种植面积及总产量均居全国前列，但是内蒙古马铃薯的单产水平非常低，仅为全国平均水平的80%，不足发达国家的1/3（国家统计局，2018；李文华 等，2018）。除品种、气候、种薯质量、病害等因素外，养分管理水平上的参次不齐是限制马铃薯产量的重要因素（Hu et al.，2012；于静 等，2013；Jia et al.，2018）。

要提高马铃薯的产量水平，加速马铃薯产业的发展，需要充分了解马铃薯生产中存在的问题，特别是养分管理水平及养分利用现状（秦永林和樊明寿，2011；Ribeiro et al.，2018）。内蒙古灌溉马铃薯的面积虽仅为马铃薯总播种面积的1/3左右，但其对总产量的贡献较大，肥料消耗巨大。为此，笔者及所在团队对内蒙古主产区灌溉马铃薯的生产状况进行了走访调查，从肥料用量、养分比例、施肥方式等方面对灌溉马铃薯施肥现状进行评价，分析影响马铃薯肥料利用效率提高的限制因子，旨在为内蒙古马铃薯生产中养分优化管理提供理论依据。

1 调研方法

1.1 调查范围及方法

调查于2013～2016年在内蒙古9个主要种植马铃薯的旗（县）进行，调查区域位于阴山丘陵区，该区域属于半干旱大陆性气候，土壤为栗钙土，马铃薯种植区的气候和土壤特点基本相似。每个旗（县）随机选取10个村，每个村对2个农户进行入户调查，剔除数据缺失问卷，调查有效样本数为749。

1.2 调查内容

调查内容包括农田基本性质、前茬作物情况、马铃薯播种时间及收获情况、种植过程中的水肥管理及病虫害防治、产量等。

1.3 指标及计算方法

养分含量：单质肥料按各肥料标准含量计算，复合肥与专用肥按肥料包装标识值计算，有机肥按公开发表的各种有机肥料的养分含量折算（张福锁等，2010）。

氮肥偏生产力（PFPN，kg·kg-1）=马铃薯产量（kg ·hm-2）/马铃薯氮肥施用量（N，kg·hm-2）

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 24.0和Excel 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 内蒙古灌溉马铃薯的肥料施用现状

2.1.1 农户肥料施用量 表1为农户肥料投入状况，肥料推荐用量是内蒙古马铃薯高产高效理论与技术创新团队结合测土配方及近15 a 多点试验得出的结论（段玉 等，2008；樊明寿 等，2008；聂向荣，2009；井涛，2012；秦永林，2013；于静，2014；何丹丹，2018）。从表1中可以看出，农户氮肥用量比推荐用量高26.0%；磷肥的平均用量与推荐用量基本吻合，钾肥的用量还存在投入不足的现象。从极差数据可以看出，农户间肥料用量差异较大，氮、磷、钾肥的极差分别为815、552、780 kg·hm-2，可见当地的肥料投入两级分化十分明显。2.1.2农户肥料施用量合理程度评价 从图1可以看出，61.2%的农户氮肥用量集中在150～450 kg ·hm-2，72.0%的农户磷肥用量集中在1～135 kg ·hm-2，68.1%的农户钾肥用量集中在1～135 kg ·hm-2，剩余的农户肥料用量分布在不同的水平，施用量差异较大。以推荐施肥用量上下浮动25%确定施肥偏低、施肥适中、施肥偏高3个等级，可以看出，农户氮肥用量合理的仅占32.7%，偏高的农户占45.1%；磷肥投入适中的农户仅占15.4%；钾肥投入适中的农户仅占7.1%。

表1 农户肥料投入状况及差异 kg·hm-2

图1 农户施肥量频率分布

2.2 内蒙古灌溉马铃薯的肥料利用效率

作物肥料利用效率的表示方法很多，本文获得的是农户调研数据，没有无肥区马铃薯产量，因此肥料利用效率以肥料偏生产力表示，而且由于氮肥施用量较大，所以重点分析评价马铃薯的氮肥偏生产力（PFPN）。

图2 不同种植规模氮肥利用效率的差异

2.2.1 种植规模对氮肥利用效率的影响 将调研数据按种植规模进行分组，以13.3 hm2（200亩）划分农户的种植规模，≥13.3 hm2的农户认定为种植大户，＜13.3 hm2的认定为小农户。结果表明（图2），小农户的氮肥偏生产力较低，种植大户的氮肥偏生产力相对较高（P＜0.01）。以氮肥偏生产力100、150 kg·kg-1划分氮肥利用效率的高低，其中100 kg·kg-1是当地马铃薯平均氮肥偏生产力，150 kg·kg-1是合理养分管理能达到的氮肥偏生产力，可以看出，PFPN≤100 kg·kg-1的小农户占57.3%，而种植大户所占的比例为43.8%；PFPN＞150 kg·kg-1的小农户仅占18.6%，而种植大户所占比例为26.8%。

2.2.2 氮肥施用量对氮肥利用效率的影响 调查结果显示（图3），氮肥用量与PFPN呈显著的幂函数关系，在氮肥用量较低的区域，高PFPN农户和低PFPN农户共存，但是在氮肥高投入的区域，不存在氮肥利用效率高的农户。可见，氮肥用量大是目前马铃薯氮肥利用效率低的重要因素。在调查的749个农户中，PFPN＜100 kg·kg-1的农户占全部农户的58%，这个区域是未来肥料减施增效工作的对象。

图3 不同氮肥用量与PFPN的关系

图4 不同产量的马铃薯氮肥偏生产力的差异

2.2.3 马铃薯产量水平对氮肥利用效率的影响 调查区域马铃薯的平均产量为30 000 kg·hm-2，将749个农户以30 000 kg·hm-2为标准划分为高产农户（产量≥30 000 kg·hm-2）、低产农户（＜30 000 kg·hm-2）。在低产农户中，PFPN≤100 kg·kg-1的农户占全部农户的66.7%，PFPN＞150 kg·kg-1的农户仅占14.5%；而高产农户中PFPN≤100 kg ·kg-1的农户占全部农户的40.7%，PFPN＞150 kg ·kg-1的农户占29.1%（图4）。可见马铃薯氮肥利用效率与马铃薯产量是呈正相关的。

2.2.4 各因素与氮肥利用效率的相关性分析 农户种植规模、产量、氮肥施用量与氮肥偏生产力都存在显著相关关系，氮肥偏生产力与农户种植规模呈显著正相关（P=0.127），与产量呈极显著正相关（P=0.334），与氮肥施用量呈极显著负相关（P=-0.689）。

3 讨论

内蒙古马铃薯的产量低于全国水平，不足发达国家的1/3（国家统计局，2018；李文华 等，2018），其中除品种、气候、种薯质量、病害等因素外，养分管理的不合理、肥料投入的随机性、粗放性是主要的限制因素（郑海春 等，2010；秦永林 等，2013；冯志文 等，2017）。但是内蒙古马铃薯的种植模式多样，有旱作与灌溉的区别，而这两种种植模式的资源投入及产量相差极大，不能一概而论，为此，课题组开展了内蒙古灌溉马铃薯施肥现状的调研。对内蒙古马铃薯主产区的749户农户调查表明，该区域氮肥的投入量比推荐用量高26.0%。如果将农户施肥情况按照推荐用量进行分级，合理施氮的农户仅为32.7%，合理施磷的农户仅为15.4%，合理施钾的农户仅为7.1%，大部分农户肥料用量不合理。这种不合理的现象一方面制约马铃薯产量的提高，另一方面造成肥料利用效率低，环境风险大，而且长期的不合理施肥会严重损害土壤的生产能力，使得高效率的农业生产难以为继；此外，高投入低产出成为马铃薯生产效益下滑的重要因素，制约产业的可持续发展。有研究报道，在内蒙古马铃薯主产区，20世纪50年代马铃薯的氮肥利用效率为59.4%（戴庆林 等，2000），而现在仅为20%左右，氮肥利用效率显著下降。与10 a 前该地区马铃薯施肥状况相比较，区域氮肥、磷肥、钾肥的投入都有明显增加，氮肥投入合理的农户所占比例降低，投入偏高的农户增加；对于磷肥和钾肥而言，不施肥的农户大大减少（陈杨 等，2012），尤其是钾肥，现在92.5%的农户都施用钾肥，这些钾肥一方面是以复合肥的形式施入，另一方面是农户了解到马铃薯是需钾较多的作物而自行投入的。王圣瑞等（2003）对陕西省马铃薯施肥状况进行调查，表明施肥不足与过量现象共存，施肥不合理、不平衡是制约产量提高的主要因素，与内蒙古马铃薯养分管理存在的问题相似。

调查结果表明，种植大户获得高PFPN的比例较高，PFPN＞150 kg·kg-1的种植大户所占比例比小农户增加了8.2个百分点，而PFPN≤100 kg ·kg-1的种植大户所占比例比小农户降低了13.5个百分点（图2）。这可能是由于种植大户管理方式较先进，对新技术、新信息的接受程度较高。因此，获得最大肥料利用效率的适宜种植单元面积值得研究，而且在农户中尽快普及先进的管理方式，推广新技术、新模式是非常必要和迫切的。

调查结果还表明，氮肥投入量低的农户，获得高PFPN的比例占1/3，而氮肥投入量高的农户中，71.1%的农户是不能获得高氮肥利用效率的（图3）。另外，高产农户中PFPN＞100 kg·kg-1的比例大大增加，占全部农户的59.3%，而低产农户中，PFPN＞100 kg·kg-1的比例仅占全部农户的33.3%，高产农户比低产农户增加了26.0个百分点（图4）。降低氮肥施用量、增加产量可以显著提高氮肥利用效率。在生产中，应通过选用优良品种、做好病虫害防治、确定适宜的栽培模式、合理养分管理等综合措施，提高马铃薯的产量进而提高肥料利用效率。

4 结论

内蒙古灌溉马铃薯肥料施用量存在不合理的现象，氮肥投入过高，磷、钾肥投入过量与不足并存。58%的农户马铃薯氮肥偏生产力低于100 kg ·kg-1，种植规模、氮肥施用量、产量水平与其密切相关。