冬种马铃薯化肥减量增效和土壤酸化改良试验

黄水龙 洪志国

（漳州市龙海区农业农村局 福建漳州 363199）

马铃薯是我国第四大粮食作物，位列水稻、小麦和玉米之后，由于三大粮食作物种植效益较低，播种面积呈下降的趋势， 马铃薯由于比较效益高种植面积逐渐增加，对于保障国家粮食安全有着重要作用[1]。对于福建来说，马铃薯是第三大粮食作物，仅次于水稻和甘薯，2020 年总播种面积超过150 万亩。 福建省在水稻收获之后，有不少冬闲田，温光条件适宜种植马铃薯，有利于提高复种指数和增加种植效益[2]。

马铃薯产量高，对化肥的需求较多，生产上种植户为了追求较高的产量，经常超量使用化肥，导致肥料利用率降低、土壤酸化和地下水污染，对农田生态环境带来严重威胁[3]。 开发化肥减量和替代施用技术，减少农田化肥施用是实现农业可持续发展的重要途径[4-5]。 为探讨漳州市龙海区耕地地力提升和冬种马铃薯化肥减量增效模式的效果，控制农业面源污染，改善本区生态环境，2020 年在冬种马铃薯上开展化肥减量增效和土壤酸化改良田间试验， 遴选出适宜本区冬种马铃薯生产的减肥增效和土壤酸化改良施肥模式。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验选择在漳州市龙海区海澄镇下埭村冬种马铃薯核心示范片进行，土壤为灰泥田，前茬作物为水稻。 试验实施前取试验田块的基础土样进行土壤主要理化性状测定，供试土壤肥力属于中等水平，土壤有机质含量略偏低（表1）。

表1 马铃薯试验供试土壤主要理化性状

1.2 试验材料

供试马铃薯品种为兴佳2 号，2020 年11 月26 日播种。采用双行种植，每亩播种5 500 穴，每穴播1 个切块、 深度3～4 cm。 整个试验过程中病虫草害防治、 水分管理等按当地的种植习惯、统一标准进行。2021 年3 月16 日收获考种测产。

1.3 试验设计

试验共设5 个处理， 处理1： 无肥（对照）；处理2：习惯施肥；处理3：化肥减量主推技术；处理4：推荐施肥；处理5：推荐施肥+壳灰。 试验采用3 次重复，小区面积20 m2，随机区组排列。 试验区周围设1 m 宽以上的保护行。 收获时，各小区单收单称，分别记录薯块、茎叶的鲜重产量和干物质重。

1.4 肥料运筹

1.4.1 类型选择试验供试肥料类型统一，氮、磷、钾肥分别选用尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O512%）和氯化钾（K2O 60%），有机肥选用质量符合标准的商品有机肥，土壤调理剂选用肥料市场上销售的壳灰。

1.4.2 肥料用量习惯施肥的施肥量以全省63 个冬种马铃薯三区对比试验的习惯施肥量平均值为依据； 推荐施肥的施肥量则以全省马铃薯123 个“3414” 设计氮磷钾田间肥效试验结果的经济施肥量为依据；并在此基础上，以商品有机肥替代25%化肥作为化肥减量主推技术；土壤酸化调理剂选用壳灰。试验各处理施肥量见表2。

表2 试验各处理施肥量（目标产量1 500～2 000 kg/亩）

1.4.3 施肥时期马铃薯施肥分基肥、 苗期追肥和薯块膨大期追肥共4 次施用。 基肥：氮肥、钾肥的施用量占总施用量的50%， 磷肥和有机肥则占总用量的100%。苗期追肥：马铃薯出苗后20 d 左右追肥，氮肥和钾肥施用量占总用量的30%。 薯块膨大期追肥：在薯块膨大初期分2 次追施剩余的20%氮肥和钾肥，2 次施肥间隔25 d 左右。

1.4.4 施肥方式基肥采用全层深施， 结合整地时进行；追肥采用开浅沟施用，结合中耕培土进行。

1.5 样品采集方法

试验实施前，采集一个混合基础土样。 具体采集方法：根据地形地势实际情况，每个土样由8～10 个样点的土壤组成混合样。 样点以 “S” 形布置，取样深度为0～20 cm。 取混合基础土样1 kg，用于测定土壤基础肥力性状。

马铃薯收获时， 按照各处理和小区采集薯块和茎叶样品各约2 kg，分别准确称取鲜重，然后分别烘干，并称取干物质重。 样品用于测定氮、磷、钾含量等指标。

2 结果与分析

2.1 各处理薯块产量

由各处理薯块产量（表3）可知，与不施肥比较，施肥均可获得51.9%～54.3%的增产， 产量差异均达到极显著水平。 LSD 多重比较表明，空白区薯块产量显著低于其他施肥处理产量，但习惯施肥、化肥减量主推技术、化肥推荐施肥、推荐施肥+壳灰处理的产量水平没有显著差异（表4）。

表3 试验各处理薯块产量

表4 试验各处理薯块产量的方差分析

空白区产量为668.9 kg/亩， 推荐施肥处理的薯块产量为1 415.6 kg/亩，土壤对马铃薯产量的贡献率仅为46.1%。

化肥减量增效主推技术薯块产量达1 392.8 kg/亩，比空白处理亩增产薯块723.9 kg，增产率达到52.0%。主推技术的化肥氮磷钾养分投入量为27.8 kg/亩，习惯施肥的氮磷钾化肥投入量为43.9 kg/亩，主推技术比习惯施肥的养分投入量降低47.3%； 产量结果表明，主推技术与习惯施肥比空白处理亩增产薯块大致相同，但化肥投入量减少近一半。 化肥推荐施肥+壳灰处理的薯块产量为1 462.8 kg/亩，化肥推荐施肥薯块产量为1 415.6 kg/亩，二者间产量差异不显著。

2.2 各处理氮肥利用率

在收获时，称取各试验小区的茎叶产量，分别记录薯块和茎叶的干物率，计算干重产量，结果见表5。在采集各试验小区的薯块和茎叶样品及其氮磷钾养分含量测定基础上，取3 次重复的平均值，计算相关处理养分吸收量和氮肥利用率（表6）。

表5 试验各处理薯块、茎叶产量和N、P、K 养分含量及其吸收量

由表6 可知， 空白处理的马铃薯养分吸收量分别为N 11.28 kg/亩、P 1.59 kg/亩、K 43.30 kg/亩，总养分量（N+P+K）56.17 kg/亩； 推荐施肥处理的马铃薯养分吸收量分别为N 18.92 kg/亩、 P 2.45 kg/亩、K 58.81 kg/亩，总养分量80.18 kg/亩，基础土壤对马铃薯吸收养分的贡献率为70.1%。以空白区马铃薯氮磷钾吸收量作为土壤供肥量的估计值， 利用各处理的薯块产量和茎叶产量及其氮磷钾含量， 计算对应处理的马铃薯N、P、K 吸收量。 化肥当季利用率=（作物养分吸收量-空白区作物养分吸收量）/施肥量。 结果表明，化肥减量主推技术、化肥推荐施肥、推荐施肥+壳灰处理， 氮肥利用率分别为69.7%、47.8%和66.3%，比习惯施肥的氮肥利用率（42.4%）分别提高了27.3、5.4、23.9 个百分点。 化肥减量主推技术、化肥推荐施肥、推荐施肥+壳灰等施肥模式均具有提高氮肥利用率的作用。

表6 试验各处理的氮肥利用率

2.3 各处理改良土壤酸化的效果

在马铃薯收获时， 同时采集各试验小区的耕层土样，测定土壤理化性状。 由表7 可知，推荐施肥+壳灰处理的土壤pH 为6.38，比基础土壤pH（5.57）提高了0.81， 提高幅度达到14.5%， 而且显著高于其他4 个施肥模式。 与基础土壤相比，不施肥的空白区处理、 化肥减量增效主推技术、 化肥推荐施肥的土壤pH 均有所提高，分别提高了0.27、0.12、0.10，提高幅度分别达到4.8%、2.1%和1.8%， 但习惯施肥的土壤pH 下降到5.24，下降幅度为5.9%。

表7 试验各处理测定的土壤理化性状

2.4 各处理马铃薯种植效益

以N 4.3 元/kg、P2O55.0 元/kg、K2O 5.0 元/kg、薯块2.0 元/kg、商品有机肥900 元/t、壳灰600 元/t 的平均市场价计算经济效益。 结果表明，习惯施肥的肥料成本为206.6 元/亩， 在推荐施肥基础上有机肥替代25%化肥的主推技术肥料成本为355.6 元/亩。 空白区的薯块产值为1 337.8 元/亩，习惯施肥的薯块产值为2 783.4 元/亩， 化肥减量主推技术的薯块产值为2 785.6 元/亩。 扣除肥料成本，主推技术的薯块净产值比空白区增加1 092.2 元/亩， 比习惯施肥处理增加76.2 元/亩。 推荐施肥肥料成本为173.8 元/亩，推荐施肥+壳灰处理的肥料成本为293.8 元/亩。 推荐施肥和推荐施肥+壳灰处理的薯块产值分别为2 831.2 元/亩和2 925.6 元/亩，扣除肥料成本，增施壳灰的薯块净增收比推荐施肥下降25.6 元/亩。

综上所述， 在马铃薯1 500 kg/亩左右的目标产量下， 化肥减量增效主推技术平均比习惯施肥薯块产量略有提高，净增收76.2 元/亩；增施壳灰的酸性改良措施薯块产量与化肥推荐施肥基本维持平产，薯块净产值下降25.6 元/亩。 因此，在化肥推荐施肥基础上有机肥替代25%化肥的主推技术具有较好的增产增收效果。

3 讨论与结论

章明清等根据福建省100 个氮磷钾肥料试验结果， 建立了冬种马铃薯氮磷钾经济施肥量， 分别为N 15 kg/亩、P 5.9 kg/亩、K 13.2 kg/亩，为马铃薯肥料合理施用提供了科学依据[6]。 有机肥部分替代化肥与单施化肥比较，提高了马铃薯株高和茎粗，增加了单株结薯质量和单薯质量[7]，还能改善土壤理化性状，pH 提高了0.3，土壤有机质含量提高2.14 g/kg，有效磷提高0.9 mg/kg，速效钾提高0.6 mg/kg，薯商品率显著提高[8]。 本试验结果表明，化肥减量主推技术、化肥推荐施肥、推荐施肥+壳灰等施肥模式具有提高氮肥利用率的作用。 马铃薯收获时，推荐施肥+壳灰处理的土壤pH 为6.38， 比基础土壤pH （5.57） 提高了0.81，提高幅度达到14.5%，而且显著高于其他3 个施肥模式，起到了良好的酸化改良作用。

化肥减量增效主推技术平均亩产为1 392.8 kg/亩，比空白处理亩增产薯块723.9 kg， 增产率达到52.0%；与习惯施肥相比较，产量略有上升，且化肥用量下降，净增收76.2 元/亩，证实了在化肥推荐施肥基础上有机肥替代25%化肥的主推技术具有较好的增产增收效果，提高了种植效益。