全程液体配方肥追肥对膜下滴灌马铃薯的减肥增效作用

邢 杰，陈煜林，丘智晃，赖忠明，李慧成，姬静华，邓兰生*

（1.内蒙古乌兰察布市农业技术推广站，内蒙古 乌兰察布 012000；2.华南农业大学资源环境学院，广东 广州 510642；3.内蒙古乡喜液体肥料有限公司，内蒙古 乌兰察布 012000；4.东莞一翔液体肥料有限公司，广东 东莞 523135）

马铃薯富含碳水化合物，营养成分全面，具有较高的营养价值，是为人类提供能量和营养的良好食物来源[1]。马铃薯具有较强的抗旱抗灾能力且产量相对稳定，同时也是中国第四大粮食作物[2,3]。内蒙古自治区中部是中国马铃薯集中种植的热点区域之一[4]。乌兰察布市被誉为“中国马铃薯之都”，马铃薯播种面积和产量均位居全国前列[5]。据调查，乌兰察布市当地马铃薯种植户均过分依赖基肥，轻视追肥的重要性，常把60%~70%的肥料作基肥施用，而当地绝大部分土壤均为砂质土，保水保肥能力弱，大量的基肥施入土壤中会导致肥效前劲大而后劲不足[6,7]。实际生产中，马铃薯在块茎形成阶段需要大量的养分，若追肥不到位就会令其产量下降[8]。本试验针对基肥滥用与液体肥运输不便的问题，探究在田间液体配肥站模式[9]下，不同的施肥方式（底肥+ 追肥结合，不施底肥全程追肥）对马铃薯生长与产量的影响，从而在马铃薯生产中确定减肥增效、增产增益的方案。

1 材料与方法

1.1 试验田概况

试验于 2020 年 4 月 30 日至 9 月 5 日在内蒙古自治区乌兰察布市察哈尔右翼后旗乌兰哈达牛明村（N 41°38′1.88′′，E 113°7′22.16′′）进行。该区平均海拔1 900 m，属中温带半干旱大陆性季风气候，日照充分，年平均日照时数2 986.2 h，年平均无霜期70~102 d，春季干旱多风，夏季雨量集中，年平均降雨量292 mm。试验田的土壤质地为砂壤土，碱解氮113 mg/kg、有效磷14.5 mg/kg、速效钾84.7 mg/kg、pH 8.09、EC 值0.260 dS/m（土水比为1∶5）、有机质1.51%。

1.2 试验材料

供试品种：试验品种为‘黄心226’，种薯级别为原种。该品种为中晚熟品种，生育期100 d左右，株型直立，薯形椭圆，黄皮黄肉，芽眼中等，抗病性好。

供试肥料：撒可富高磷高钾复合肥（N∶P2O5∶K2O = 12∶18∶15）、液体尿素（N∶P2O5∶K2O = 32∶0∶0）、农用硝酸钾（N∶P2O5∶K2O = 13∶0∶46）、硫酸钾（N∶P2O5∶K2O = 0∶0∶50）、由内蒙古乡喜液体肥料有限公司配制提供的马铃薯专用液体配方肥，包含苗期配方肥（N∶P2O5∶K2O = 5∶5∶5）、中期配方肥（N∶P2O5∶K2O = 6∶3∶6）、后期配方肥（N∶P2O5∶K2O = 4∶3∶7）。

1.3 试验设计

试验在水肥一体化的基础上探究不同的施肥方式和用量对马铃薯生长发育、产量及其组成和经济效益的影响。设置3 个处理，处理1（T1）为不施任何底肥，全程通过滴灌追肥为马铃薯提供养分，追肥总养分为398.3 kg/hm2，分12 次追施；处理2（T2）为不施任何底肥，全部通过滴灌追肥为马铃薯提供养分，追肥总养分为531.0 kg/hm2，分12 次追施；对照组（CK）为当地农户总养分投入1 200.5 kg/hm2，马铃薯在传统底肥和中耕肥投入情况下，追肥采用液体配方肥加液体尿素和硝酸钾，共8 次液体肥追肥，4 次清水滴施，根据目前当地的主要追肥习惯方案设置。每个处理分别设3 个重复，共9 个种植小区，每个小区面积666 m2。试验地于2020 年4 月30 日播种，小区采用一垄双行种植，垄距1.8 m，垄宽1.2 m，同行株距0.16 m，每个小区10 垄，垄长37 m，播种密度为 67 500 株/hm2，5 月 30 日出苗，6 月 1 日第 1次中耕，6 月 26 日第 2 次中耕，9 月 5 日收获。 底肥和中耕肥通过机械施入，除中耕肥外的其他追肥随滴灌水施入，每个处理单独安装施肥机（由内蒙古乡喜液体肥料有限公司提供），每个处理同步进行施肥或灌水，每次滴灌各处理的灌水量均保持一致。其他农艺措施，如病虫害管理和杂草控制，按照内蒙古自治区乌兰察布市农业技术推广站建议的指导方针和标准，在所有处理中都是相同的。各处理的施肥方案如表1 所示。

表1 不同处理施肥方案Table 1 Fertilization schemes of different treatments

1.4 测定指标与测定方法

耕种前（施底肥前）在试验地通过“之”字形布点法[10]采集25 个样点混合成一个土壤样品，自然风干后分别过10 目和100 目筛，用于测定试验地土壤的本底值。在出苗后23，38，53 和68 d 在每个小区取3 点，每个点随机挑选长势均匀的马铃薯植株1 株。在田间通过卷尺测量马铃薯植株地上部分的高度记为株高，通过数显游标卡尺测量马铃薯主茎基部最粗处茎的纵横二向的直径的平均值记为茎粗，通过卷尺测量植株冠层水平方向和垂直方向的距离并取其平均值记为冠幅，通过计数法统计马铃薯植株的茎节数、匍匐茎数和单株结薯数[11]。用SPAD-502 便携式叶绿素仪测定第4 片叶子3 个位点的SPAD 值，取平均值。而后将马铃薯植株挖出，用清水清洗干净并吸干表面水分后，分部位测定马铃薯植株的鲜重，将各部位样品放入牛皮纸袋，置于105℃烘箱杀青30 min 后，调至75℃烘至恒重，测量植株各部位生物量。测产时，在各小区随机选取1 个点，挖取长3 m，宽1.8 m 地块中的所有马铃薯，对每一个马铃薯块茎进行单独称重，记录马铃薯单薯重并进行马铃薯块茎重量分级（≤50 g 为小薯、50 g ＜中薯＜ 150 g、≥150 g 为大薯），并计算各小区马铃薯的总产量和大薯率。

1.5 数据分析

采用Excel 2016 软件进行数据整理，试验数据用IBM SPSS Statistics 26.0 软件进行方差分析和Duncan's 多重比较，并用字母法标记，使用Origin 2019 软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对马铃薯农艺性状的影响

不同施肥处理对马铃薯的农艺性状存在一定的影响（图1）。在出苗后23 d，T2 处理株高达到42.83 cm，明显高于CK 处理和T1 处理；出苗后38 和53 d，T1 处理的株高明显矮于另两组；出苗后68 d，3 个处理的株高差异消失。在前3 次采样中，除了出苗后第53 d 的茎粗指标，T1 处理的茎粗、茎节数和冠幅均较CK 处理和T2 处理小；出苗后68 d，3 个处理的茎粗和冠幅均无明显差异。综合来看，株高和茎节数均表现为先升后稳定的趋势，而茎粗和冠幅均表现出先升后降的趋势，可能是因为植株在块茎膨大期，地上部将大部分养分往块茎运移，从而造成茎粗和冠幅的衰败。T2处理和CK处理的长势在前期均相对优于T1处理，但随着时间的推移，该趋势逐渐消失。

图1 不同施肥处理对马铃薯农艺性状的影响Figure 1 Effects of different fertilization treatments on agronomic characteristics of potato

2.2 不同施肥处理对马铃薯相对叶绿素含量的影响

T2 处理的相对叶绿素含量在出苗后23，38和68 d 这3 个取样时期均显著高于CK 处理和T1处理（图2）。但随着时间的推移，T2 处理与CK处理的相对叶绿素含量的差距在逐渐缩小。从整体上看，出苗后第23 d，不施底肥只进行液体配方肥追肥的T1 和T2 处理，其肥料用量足够马铃薯的正常生长所需，但在出苗后第38 和68 d，相对于CK 处理，T1 处理的肥料投入量不足。另外，3 个处理的相对叶绿素含量随着时间的推移均表现出下降的趋势（T1 处理出苗后第53 d 的数值除外）。若将前期肥料投入适当后移可能更有利于提高马铃薯叶片中后期的相对叶绿素含量，而光合能力、积累有机物能力的提高，更有利于马铃薯块茎的形成。

图2 不同施肥处理对马铃薯相对叶绿素含量的影响Figure 2 Effect of different fertilization treatments on the relative chlorophyll content of potato

2.3 不同施肥处理对马铃薯匍匐茎与块茎数的影响

不同处理的马铃薯的匍匐茎数量大致呈现出先增后稳的趋势，在出苗后第38 d 开始趋于稳定，说明出苗后38 d 内是马铃薯匍匐茎形成的关键时期（图3）。在出苗后第38 d，T1处理的匍匐茎数量最高，并与CK处理存在显著性差异，所以匍匐茎的数量可能与肥料的投入量存在一定的关系，相对高的肥料投入量可能会抑制匍匐茎的形成，但该影响在出苗后第68 d 并不显著。而在出苗后第23~38 d 是马铃薯的单株块茎数形成的关键时间段，并在第53 d 开始趋于稳定。在出苗第38 d，马铃薯的单株块茎数表现为T1 ＞T2 ＞CK，这与该时期各处理之间的匍匐茎数量的趋势基本一致，说明马铃薯的单株块茎数可能与匍匐茎的数量存在一定的相关关系。另外，在出苗后第68 d，各处理的马铃薯的单株块茎数之间的显著性差异消失，这与匍匐茎数量的趋势表现一致。

图3 不同施肥处理对马铃薯匍匐茎与块茎数的影响Figure 3 Effects of different fertilization treatments on the number of stolons and tubers of potato

2.4 不同施肥处理对马铃薯生物量的影响

3 个处理之间的叶干重、茎干重、地下部干重和块茎干重在4 个取样时期均不存在显著差异（表2）。但在出苗后68 d，T1处理的叶干重、茎干重和地下部干重仅为CK 处理的58.39%、41.87%和60.00%，为T2 处理的58.66%、39.56%和61.22%。从生物量上看，T1处理始终小于T2处理和CK 处理，但仅在出苗后68 d 与T2 处理存在显著性差异。随着马铃薯植株的生长发育，3 个处理下马铃薯的叶、茎、地下部干重都表现出先增后减的趋势，而3 个处理在出苗后38~53 d，块茎干重以4.45 g/d 的平均速率增长，在出苗后53~68 d，则以4.91 g/d 的平均速率增长，可能是因为肥料投入的量不足以满足块茎干物质量的快速积累，地上部和地下部的营养大量往块茎运移，导致了地上部和地下部的衰败，且这也可能是T1处理的地上部和地下部衰败程度大于CK 处理和T2 处理的原因。

表2 不同处理不同时期马铃薯的生物量Table 2 Potato biomass in different treatments and different periods

2.5 不同施肥处理下马铃薯的产量构成

T2处理的鲜薯产量达到56 499 kg/hm2，显著高于CK处理的46 307 kg/hm2与T1处理的47 853 kg/hm2，T1与T2 处理产量分别较对照提高3.34%、22.01%。T2处理的大薯产量为43 638 kg/hm2，较CK处理高12.29%，较T1处理高11.90%。另外，T2处理的中薯产量显著高于CK 处理和T1 处理，分别提高83.87%和47.31%。T1处理的大薯、中薯、小薯的产量与CK处理之间均无显著差异，因此，不施底肥只进行液体配方肥追肥在减肥66.82%的情况下，并不会对马铃薯造成减产（图4）。与CK 处理相比，T1、T2 处理均表现为小薯率减小、中薯率增加、大薯率减少。与CK 处理相比，T2 处理显著增产，但大薯率降低，中薯率偏高。未来可以适当提高T2 处理后期的肥料投入量，有望进一步提高大薯率及大薯产量（表3）。

表3 马铃薯大、中、小薯占比Table 3 Proportion of large,medium and small potatoes

图4 不同处理马铃薯产量与产量构成Figure 4 Potato yield and yield composition under different treatments

2.6 不同处理肥料养分用量与经济效益分析

T1、T2 处理与常规施底肥的CK 处理相比，N、P2O5、K2O 的用量均大幅度减少。T1 处理较CK 处理减肥802.2 kg/hm2，即减少了66.82%的肥料用量，T2 处理较CK 处理减肥669.5 kg/hm2，即减少了55.77%的肥料用量（表4）。CK、T1和T2处理产值分别为 68 880，70 366 和 81 396 元/hm2，减去肥料成本后，净收益分别为58 582，61 726 和69 876 元/hm2。与 CK 处理相比，T1 处理产值增加3 144 元/hm2，增益5.37%，T2 处理产值增加11 294 元/hm2增益19.28%（表5）。

表4 不同施肥处理肥料纯养分投入Table 4 Nutrient input of fertilizers in different fertilization treatments

表5 不同施肥处理经济效益比较Table 5 Economic benefits of different fertilization treatments

3 讨 论

马铃薯出苗后23 d 与出苗后38 d，不施底肥全程液体配方肥追肥的T1 处理（追肥总养分为398.3 kg/hm2）和T2处理（追肥总养分为531.0 kg/hm2）与当地重底肥轻追肥的CK 处理（总养分用量为1 200.5 kg/hm2）相比，植株的茎粗、茎节数、生物量均相差不大。T1 处理的株高与冠幅明显小于CK 与T2 处理，有研究表明，相对较高的氮素水平会使植物生长旺盛[12]。在试验中，T1 处理马铃薯的苗期肥料总养分投入量（指6 月1 日至6 月22日肥料的总养分投入量）仅为101.3 kg/hm2，远低于 CK 的 593.4 kg/hm2与 T2 的 135.0 kg/hm2。因此在马铃薯生长前期，T1处理马铃薯的株高与冠幅不如CK 与T2 处理；T2 处理肥料施用量较CK 处理少，但出苗后23 d T2 处理的株高达到42.83 cm，明显高于CK 处理，说明在不施底肥的情况下，苗期阶段追施纯养分135.0 kg/hm2的液体配方肥已经足以满足马铃薯植株苗期的生长所需，但由于前期植株还较小，追施液体配方肥时需遵循少量多次的原则。

马铃薯出苗后68 d，T1 和T2 处理的株高、茎粗、茎节数、冠幅、生物量、匍匐茎数、块茎数均与CK 处理无明显差异。这表明以少量多次的滴灌追肥代替常规底肥和中耕肥+ 追肥的处理并不影响马铃薯植株的正常生长发育，与沈宝云等[13]对马铃薯的研究结果一致，且可以大幅度提高肥料的利用率，这与邓兰生等[14]关于马铃薯滴灌施肥技术的研究结果一致。但是，T2 处理的农艺性状优势在出苗后53 和68 d，与CK 处理逐渐缩小，而这可能是因为前期T2 处理的生长较旺盛，而中后期施肥频次与前期基本一致且追肥用量并没有随其长势适当提高，造成肥料投入不足以支撑T2 处理以前期的生长状态继续生长发育。

叶片的SPAD 值除了能够反映植株的叶绿素含量外，还能很好地反映植株的营养状况[15]。前3 次采样时期，T1 处理的相对叶绿素含量均与CK处理相近且不存在显著性差异，而T2 处理的相对叶绿素含量均高于CK 处理，说明与CK 处理的施肥方式相比，T1、T2 处理在分别减肥66.82%、55.77%的情况下仍能保证马铃薯前中期的正常营养需求，但在后期（出苗后68 d），T1 处理的相对叶绿素含量显著低于CK 处理和T2 处理，说明T1处理后期的肥料投入不足。童淑媛等[16]研究表明功能叶片的SPAD 值与单株生物量呈显著正相关，这与本试验的研究结果一致，本试验中相对叶绿素含量在4 个取样时期均最高的T2 处理，其单株生物量也是最大的。

李成晨等[17]研究表明，在总养分肥料用量相同的前提下以滴灌追肥的施肥方式更能促进马铃薯提高产量，而本试验结果表明，即使总养分用量减少66.82%（T1）、55.77%（T2）的条件下，以滴灌追肥代替重底肥轻追肥的施肥方式在砂壤土种植马铃薯，产量分别提高3.34%、22.01%，经济效益分别提高了3 144 和11 294 元/hm2。内蒙古自治区乌兰察布市的砂壤耕地通气透水性好而保水保肥能力较弱，种植户在种植马铃薯时习惯将大部分的肥料当作底肥使用，而有研究表明，肥料施用量越高，土壤渗漏量就越大[18,19]，这样氮磷钾养分均容易被淋失而浪费，且磷在土壤中的移动性小，容易被土壤固定，会进一步降低底肥中磷的利用率[20,21]。而采用T1、T2 处理少量多次滴灌追肥的施肥方式能够很好地避免肥料淋失的现象，并且可以大大提高氮磷钾的有效性[22]。因此T1、T2 处理的肥料用量虽比CK 处理要少得多，但其马铃薯的产量可以不造成减产甚至能超过CK 处理。

本田间试验表明，单从肥料方面考虑，T1 施肥方式在保证产量的同时肥料的投入量（总养分用量较常规施肥减少66.82%）和成本投入都最小；而综合考虑，通过T2 施肥方式，肥料养分投入量减少（总养分用量较常规施肥减少55.77%）的同时，有利于降低小薯率，又能保证获得高产量（增产10 192 kg/hm2）高效益（除去肥料成本净收入11 294 元/hm2）。因此，马铃薯生产上应该选用T2 施肥方式，即不施底肥，总养分用量为531.0 kg/hm2，全程分12 次滴灌追肥，以达到减肥、增产、增效的效果。但是，本试验中T2 处理的中薯率较高，大薯率较CK 处理低，而且T2 处理在中后期与CK 处理的各项指标的差异逐渐缩小，因此未来可以在T2 处理的基础上，根据T2的长势，适当提高中后期的肥料投入量[23]，有望降低中薯率，提高大薯率及大薯产量，并进一步提高经济效益。