常德市马铃薯测土配方施肥研究

王素华，杨 丹，万国安，李树举，段 慧

（常德市农林科学研究院，湖南 常德415000）

2005年国家测土配方施肥补贴项目启动，常德市桃源县、澧县成为首批测土配方施肥补贴资金项目县，建立了水稻、棉花、油菜、茶叶、柑橘、蔬菜、苎麻等优势农作物为主的施肥指标体系[1,2]。常德市马铃薯种植面积稳定在0.73万～0.80万hm2，平均产量为20 250 kg/hm2，主要分布在武陵山区一带，其次是稻田马铃薯，集中在洞庭湖平原。武陵山区土壤有机质含量平均为25.8 g/kg，处于中等水平，且县域间差异不显著，土壤pH平均为5.3，90%集中在4.5～6.5，pH低于5.0的占43%[3]。洞庭湖区90%土壤为水稻土，土壤pH平均为5.93，有机质含量平均为34.0 g/kg，碱解氮含量平均为165.95 mg/kg，速效磷含量平均为22.4 mg/kg，速效钾含量平均为102.84 mg/kg[4]。洞庭湖区土壤综合肥力较高，近70%达优良水平[5]。由此可见常德的土壤整体偏酸，有利于减少土传病害的发生；土壤肥力中等或优良，能满足马铃薯生长发育所需。目前还没有常德地区马铃薯生产施肥情况的相关报道，为填补这一空白，满足常德市马铃薯产业不断发展的需求，以当地主推品种‘兴佳2号’为试验材料，在坪湖区率先开展‘3414’肥料效应试验，旨在逐步完善常德地区马铃薯施肥指标体系，为指导马铃薯大面积测土配方施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验设在湖南省常德市农林科学研究院试验基地，N 29°2'13''，E 111°37'40''，海拔35 m。前茬作物水稻，土壤类型为粘壤土，机械翻耕，人工耙细。耕作层深度30～40 cm，土壤有机质含量2.22%，碱解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效钾100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，土壤pH 5.3。

1.2试验材料

供试肥料：尿素（N 46%）；磷酸钙（P2O516%）；氯化钾（K2O 50%）。供试马铃薯品种‘兴佳2号’。

1.3试验设计

试验按‘3414’方案设计[6]，即3个因素4个水平14个处理。2水平是推荐施肥量（CK），即施尿素21.74 kg/667m2（N 10 kg）、磷酸钙31.25 kg/667m2（P2O55 kg）、氯化钾30 kg/667m2（K2O 15 kg），0水平不施肥，1水平＝2水平×0.5，3水平＝2水平×1.5。

小区面积16.5 m2，共120株，随机区组排列，单垄双行种植，行距55 cm，株距22.5 cm，走道外设1 m保护行。

1.4试验方法

试验于2016年1月8日切块播种，用种量约225 kg/667m2；氮磷钾肥作基肥在播种时一次施入，并在播种沟内铺稻草，用量约1 000 kg/667m2，其他管理与大田相同。雨后覆膜，苗后破膜。4月22日调查株高，4月27日调查茎粗，收获时考查各处理块茎经济性状及产量表现，调查方法参考《马铃薯品种试验调查记载项目及依据》[7]。采用比重法测定块茎淀粉含量。结薯期（5月5日）用SPAD-502便携式叶绿素测定仪测定各处理倒4叶[8]顶端小叶无叶脉处的SPAD值，每小区随机挑选连续10株，每株测定3片叶，每片3次重复。2016年5月17日收获。

1.5数据处理及方法

原始数据用Excel 2010整理并进行回归分析及作图，用DPS 6.5进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1不同施肥处理对植株田间性状的影响

不同施肥处理对植株叶色、株高、茎粗均有较明显的影响（表1）。处理N0P2K2的叶色黄绿，SPAD值最低，只有28.3，无施肥处理N0P0K0叶色浅绿，SPAD值为34.7，高于N1P2K2（31.9）、N1P1K2（32.3）2个低氮处理；N2P1K1（46.1）、N3P2K2（45.0）、N2P2K1（44.7）、N2P2K0（44.5）、N2P2K2（44.4）、N2P3K2（44.3）叶色深绿或绿色，SPAD值较高。处理N0P2K2株高最矮，为25.6 cm，其次是处理N0P0K0，株高为28.8 cm；处理N2P1K2株高最高，为63.3 cm。处理N0P2K2茎粗最细，为8.1 cm，其次是处理N0P0K0，茎粗为8.2 cm，处理N2P3K2、N2P2K1、N2P2K3、N1P2K1茎粗最粗，均为11.9 cm。在14个处理中N0P2K2综合表现最差，可见在当前地力条件下，单施磷钾肥不但不会促进马铃薯生长，反而会对植株生理产生负面影响。

SPAD值与施氮量显著正相关，与施磷量、施钾量相关性未达到显著水平。株高与施氮量显著正相关，与施磷量、施钾量相关性未达到显著水平。茎粗与施氮量、施磷量、施钾量相关性均未达到显著水平（表2）。

2.2不同施肥处理对块茎性状和产量的影响

处理N0P2K2单株块茎重最轻，为178.5 g/株，其次是处理N0P0K0，单株块茎重为275.0 g/株，处理N2P0K2单株块茎重最重，为472.0 g/株。处理N0P2K2单薯重最轻，为68.7 g，其次是处理N0P0K0，单薯重为74.3 g，处理N2P0K2单薯重最重，为104.9 g。处理N0P2K2小区平均产量最低，为17.9 kg/16.5m2，较2水平处理N2P2K2（CK）减产57.5%，其次是处理N0P0K0，小区平均产量为23.2 kg/16.5m2，较CK减产45.0%，处理N2P2K0小区平均产量最高，为48.5 kg/16.5m2，较CK增产15.0%。处理N0P0K0商品薯率最低，为90.0%，处理N2P3K2商品薯率最高，为97.9%，但差异不大（表3）。

表1不同处理植株田间性状Table 1 Field plant morphological traits under different treatments

表2氮磷钾施用量与马铃薯田间性状、块茎经济性状、品质性状的相关性分析Table 2 Correlation analyses of field characters,economic characters,quality characters of potato under different N,P and K application rates

单株块茎重与施氮量极显著正相关，与施磷量相关性未达到显著水平，与施钾量显著负相关。单薯重与施氮量极显著正相关，与施磷量、施钾量相关性未达到显著水平。商品薯率和块茎淀粉含量与施氮量、施磷量、施钾量相关性未达到显著水平（表2）。

表3不同处理块茎性状、产量和淀粉含量Table 3 Tuber traits,yields and starch contents of potato under different treatments

2.3氮磷钾用量对基础地力和肥效的影响

无施肥区相对产量=N0P0K0产量/N2P2K2产量×100%＝55.0%

无施氮区相对产量=N0P2K2产量/N2P2K2产量×100%＝42.5%

无施磷区相对产量=N2P0K2产量/N2P2K2产量×100%＝109.8%

无施钾区相对产量=N2P2K0产量/N2P2K2产量×100%＝115.0%

该试点当季土壤基础地力贡献率s为55.0%，氮、磷、钾缺素区相对产量分别为42.5%、109.8%、115.0%，证明在该土壤条件下马铃薯磷、钾供应相对充足，氮素相对缺乏。

2.4氮磷钾推荐施肥量的确定

对常德市坪湖区马铃薯‘3414’试验数据分别采用三元二次和一元二次肥料效应模型进行拟合。N、P、K分别为氮、磷、钾用量，Y为块茎产量。Np、Pp、Kp和Yp分别代表氮、磷、钾肥和马铃薯当季价格，分别为4.1，3.1，5.6和2.0元/kg。

选择三元二次肥料效应模型进行拟合，方程为：Y=938.7+69.2N-6.0N2+79.6P-2.9P2+47.4K-1.0K2+12.1NP+2.4NK-12.9PK，R2＝

0.98，F值＝20.50＞F0.05＝0.005，方程具有极高的拟合度。根据边际收益等于边际成本，即dY·Yp=dx·xp的原则计算最佳产量施肥量，式中以N、P、K为变量，求得氮、磷、钾的最佳施用量分别为12.0，3.2和15.9 kg/667m2，最佳产量为1 880 kg/667m2（表4）。

选择一元二次肥料效应模型进行拟合（表4），在平衡施磷钾的情况下，氮肥与产量关系模型拟合方程为：Y=-6.05N2+166.88N+765.71，R2=0.96，F值＝11.50＞F0.05＝0.204，方程具有较高的拟合度，求得氮最佳施肥量为13.6 kg/667m2，产量为1 916 kg/667m2；同理在平衡施氮钾的情况下，施磷量与产量的关系函数模型：Y=3.40P2-45.58P+1 882.4，R2=0.83，F值＝2.48＞F0.05＝0.409，方程具有可靠拟合度，求得磷最佳施肥量为6.9 kg/667m2，产量为1 730 kg/667m2；同理在平衡施氮磷的情况下，施钾量与产量的关系函数模型：Y=-0.49K2-7.42K+1 976.9，R2=0.94，F值＝7.77＞F0.05＝0.246，方程具有可靠拟合度，求得钾最佳施肥量为-10.5 kg/667m2，因施肥量不能为负值，将最佳施肥量定为0 kg/667m2，因此产量为1 977 kg/667m2（图1）。

表4肥料效应方程的方差分析及施肥策略Table 4 Analyses of variance and fertilization strategies for fertilizer effect equations

以不施肥为对照，根据最佳施肥量和最佳产量计算产投比，在推荐氮磷施用量下，施钾量为0 kg/667m2时产值最高，肥料成本最低，产投比最高（表4）。

通过三元二次和一元二次肥料效应模型拟合的方程所推算出的结果有所不同，但都能通过F检验。三元二次方程拟合度最好，R2＝0.98，产投比为12.7；以钾为变量的一元二次方程拟合度较好，R2=0.94，产投比为36.8，远高于其他模型，但考虑到其缺少因素间互作效应的解释，因此最后根据两套结果的平均值作为决策施肥量，既考虑到效益也减少了误差，因此该试点在当前地力条件下马铃薯氮磷钾推荐施肥量分别是11.0，4.1和8.0 kg/667m2，氮磷钾最佳施肥配比为1∶0.37∶0.73。

3 讨论

在土壤有机质2.22%，碱解氮119.9 mg/kg，有效磷19.3 mg/kg，速效钾100 mg/kg，全氮1.33 g/kg，全磷0.6 g/kg，土壤pH 5.3的条件下，土壤基础地力贡献率为55.0%，肥力中等。其中无施氮区相对产量小于50%，无施磷区和无施钾区相对产量超过100%，证明在该土壤条件下马铃薯磷、钾供应相对充足，氮素相对缺乏。从试验结果可以看出，处理N0P2K2植株长势最弱、SPAD值最低、株高最矮、茎粗最小、单株块茎重最轻、单薯重最轻、块茎淀粉含量较少，其次是处理N0P0K0，证明在当前地力条件下氮肥对植株生长起决定作用，这与朱志军等[9]缺氮或氮不足时偏施磷钾肥不但不会增产还可能减产的结论吻合。

通过相关性分析发现，施氮量与叶片SPAD值、株高显著正相关，与单株块茎重、单薯重极显著正相关，与茎粗、商品薯率、块茎淀粉含量相关性未达到显著水平；施磷量与SPAD值、株高、茎粗、单株块茎重、单薯重、商品薯率、块茎淀粉含量相关性未达到显著水平；施钾量与SPAD值、株高、茎粗、单薯重、商品薯率、块茎淀粉含量相关性未达到显著水平，与单株块茎重显著负相关；再次证明氮肥在当前地力下对马铃薯生长起决定作用。国内外众多研究表明，SPAD值与马铃薯叶片全氮含量显著正相关[10]，SPAD值对马铃薯氮肥管理具有重要指导意义。氮素营养的缺乏会导致马铃薯茎秆细弱，植株矮小[11]。陈瑞英等[12]研究表明，增施氮肥可增加马铃薯的单株产量，对单株结薯数无规律性影响。王敬洋[13]的研究表明，马铃薯的产量随着氮肥用量的增加而增加，其淀粉含量也随之增加。但也有研究表明，随着施氮量的增加淀粉含量呈降低趋势[14]。郑若良[15]研究了不同氮钾肥比例对马铃薯品质的影响，结果表明，当N∶K2O降低时，马铃薯块茎的干物质、淀粉含量有增加趋势。殷文等[16]的研究表明，适量施钾可提高马铃薯淀粉含量。本研究中施氮量、施钾量与块茎淀粉含量相关性不大，这可能是因为收获时植株未完全成熟，块茎淀粉积累仍处于较低水平。在本研究中N2P0K2、N2P1K2、N2P2K0、N2P2K1、N3P2K2是产量最高的5个处理，差异不显著，证明在当前地力条件下高氮、中低磷、中低钾的施肥配比更利于产量形成。

以‘3414’试验结果为基础建立三元二次及一元二次肥效模型，结果三元二次肥效模型拟合度最高（R2=0.98），其氮磷钾肥配施最佳产量施肥量分别是12.0，3.2和15.9 kg/667m2，最佳产量是1 880 kg/667m2，产投比为12.7；在推荐氮磷施用量下，对‘兴佳2号’选择一元二次肥效模型进行拟合（R2=0.94），结果钾肥最佳施钾量为0 kg/667m2，其产量最高，为1 977 kg/667m2，产投比最高，为36.8。但马铃薯是喜钾作物，而该试验地氮磷钾含量均处于中等水平，不施钾肥较为不妥，李红梅等[17]建议，对增产效果不明显的试点，设定最佳施肥量为0或根据当地实际情况仅施少量“启动肥”。一般认为马铃薯对钾的需求量较大，但在本研究中，平衡施肥与不施钾肥处理相比，产量更低，而且差异显著，这可能是因为稻草包芯有效提高马铃薯根系活力（30%以上），促进植株/块茎对钾的吸收[18]，而且秸秆还田也增加了土壤中的钾源。

通过三元二次和一元二次肥料效应模型拟合的方程所推算出的结果有所不同，但都能通过F检验。三元二次方程拟合度最好，R2＝0.98，产投比为12.7；以钾为变量的一元二次方程拟合度较好，R2=0.94，产投比为36.8，远高于其他模型，但考虑到其缺少因素间互作效应的解释，因此最后根据两套结果的平均值作为决策施肥量，既考虑到效益也减少了误差[9]，因此该试点在当前地力条件下马铃薯氮磷钾推荐施肥量分别是11.0，4.1和8.0 kg/667m2，氮磷钾最佳施肥配比为1∶0.37∶0.73。