高寒地區(qū)不同施肥量和密度對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

馬福榮，張永成，田豐，張鳳軍

（1.青海大學(xué)，青海西寧，810016；2.青海省農(nóng)林科學(xué)院）

高寒地區(qū)不同施肥量和密度對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

馬福榮1，張永成2，田豐1，張鳳軍2

（1.青海大學(xué)，青海西寧，810016；2.青海省農(nóng)林科學(xué)院）

以青薯6號為試驗材料，氮肥、磷肥、鉀肥、密度為試驗因素，利用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，研究了不同施肥量和密度對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。研究結(jié)果表明，對馬鈴薯產(chǎn)量影響程度大小依次為密度>磷肥>鉀肥>氮肥，磷肥與氮肥、鉀肥均為正互作，氮肥、鉀肥之間是負(fù)互作。青薯6號在青海西寧的最佳農(nóng)藝措施為，氮肥：329.6～372.7kg/hm2，磷肥：229.0～253.4kg/hm2，鉀肥：84.2～101.6 kg/hm2，密度64 950～69 375株/hm2，此條件下目標(biāo)產(chǎn)量可達(dá)到39 000 kg/hm2。

馬鈴薯產(chǎn)量；施肥量；密度；高寒地區(qū)

馬鈴薯是世界上僅次于水稻、小麥、玉米的第四大糧食作物，原產(chǎn)于南美洲，廣泛分布于許多國家和地區(qū)，全世界種植面積達(dá)2 000萬hm2。青海地處高寒地區(qū)，氣候涼爽，雨熱同季，日照時間長，晝夜溫差大，非常適合馬鈴薯的生長，青海省馬鈴薯種植面積僅次于小麥、油菜，位居第三，是當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)農(nóng)作物。近年來，人們逐漸重視將資源和生產(chǎn)優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐方?jīng)濟(jì)優(yōu)勢，提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，增加馬鈴薯的生產(chǎn)效益。合理施肥有利于土壤養(yǎng)分協(xié)調(diào)供應(yīng)，保持較高土壤肥力[1]，對提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要作用[2，3]。氮、磷、鉀配施可顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量，但施肥過量將造成減產(chǎn)。通過比較不同肥料和密度的隨機(jī)組合對馬鈴薯產(chǎn)量的影響，確定高寒地區(qū)馬鈴薯高產(chǎn)的最佳施肥措施和密度因子，從而提高肥效和馬鈴薯的種植效益，促進(jìn)馬鈴薯的產(chǎn)業(yè)化水平[4]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試的馬鈴薯品種為青薯6號，由青海省農(nóng)科院作物所提供。試驗地在青海省農(nóng)科院試驗田，該地土壤屬于栗鈣土，前茬作物為小麥，0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量1.73%，速效氮147.6 mg/kg，速效磷21.4mg/kg，速效鉀159.6 mg/kg。供試化肥為尿素（N：46%）、三料磷肥（P2O5：46%）、氯化鉀（K2O：60%）。

1.2 試驗方法

采用4因素5水平二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計，設(shè)N，P，K，密度4個因素（肥料單位為kg/hm2，密度單位為株/hm2），每個因素5水平，各水平編碼值見表1。

根據(jù)當(dāng)?shù)伛R鈴薯生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗確定施肥量，具體見表2。試驗共設(shè)31個處理，各處理組合隨機(jī)排列，3次重復(fù)，在馬鈴薯培土?xí)r1/3尿素用作追肥，其余肥料均作為基肥一次性施入[5]。小區(qū)面積為21.6 m2，長5.5 m，行距0.7 m，每小區(qū)種植5行。試驗期間主要靠自然降水，其他管理措施同常規(guī)大田。

1.3 數(shù)據(jù)分析

收獲時對每小區(qū)中間3行馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計，計算平均值。采用Excel、DPSv6.55軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和回歸分析[6]。

表1 4個因子的不同水平及其編碼

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果以及模型的建立與檢驗

N、P、K及密度4個因素對產(chǎn)量的影響見表2。根據(jù)多項式回歸方程：，按試驗結(jié)果計算出擬合方程的各項系數(shù)，從而得到馬鈴薯產(chǎn)量（Y）與N、P、K及密度的回歸數(shù)學(xué)模型：Y= 39 898.81+273.73X1+527.20X2+439.32X3+630.25X4-445.13X-577.65X-53.14X-762.90X+588.84X1X2-375.17X1X3+144.96X1X4+373.67X2X3+175.05X2X4-195.43X3X4。

方差結(jié)果顯示（表3），方程整體回歸達(dá)到顯著水平（P=0.015 3），說明本試驗設(shè)計及結(jié)果良好，所得產(chǎn)量回歸方程能反映馬鈴薯施肥過程中N、P、K及密度之間的關(guān)系。按照α=0.05剔除不顯著項，得到簡化的回歸方程：Y=39 898.81+273.73X1+ 527.20X2+439.32X3+630.25X4-445.13X-577.65X-537.14X-762.90X+588.84X1X2-375.17X1X3+ 373.67X2X3。

表2 試驗設(shè)計方案及產(chǎn)量結(jié)果

由上述方程可知，產(chǎn)量（Y）在一定范圍內(nèi)與N，P，K，密度呈正相關(guān)。根據(jù)模型一次項所得，各因子對馬鈴薯產(chǎn)量的影響大小順序為密度>P>K>N，且二次項系數(shù)均為負(fù)值，說明不同影響因子都有最佳值，各因子量不足或過量都會影響馬鈴薯產(chǎn)量。

表3 試驗結(jié)果方差分析

表4 單因素對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.2 回歸模型分析

①單因素分析 根據(jù)試驗結(jié)果對單因素進(jìn)行效益分析，結(jié)果見表4。

二次通用旋轉(zhuǎn)組合試驗設(shè)計對平方項實(shí)行了中心化線性代換，可滿足試驗的正交性，模型中各項效應(yīng)線性可加，偏回歸系數(shù)間彼此獨(dú)立[7]。因此將兩因子固定為0，尋求單因子與產(chǎn)量的關(guān)系，得以下偏回歸模型。

氮肥：Y1=39 898.81+273.73X1-445.13X

磷肥：Y2=39 898.81+527.20X2-577.65X

鉀肥：Y3=39 898.81+439.32X3-537.14X

密度：Y4=39 898.81+630.25X4-762.90X

由表4可知，在單因素情況下，密度對馬鈴薯產(chǎn)量影響最大，其次是P，K，N。產(chǎn)量隨著4個因子的增加先升后降，當(dāng)各因子均為0.5水平時，產(chǎn)量出現(xiàn)最大值（大于39 900 kg/hm2）。

②互作效應(yīng)分析 分析了N，P，K之間的互作效應(yīng)對馬鈴薯產(chǎn)量的影響（表5～7）。

由表5可知，隨著氮肥和磷肥的增加，馬鈴薯產(chǎn)量先增加后降低，但氮磷肥水平不同，最高值出現(xiàn)的點(diǎn)不一樣。當(dāng)（N，P）水平為（-1，-2）、（-0.5，-1.5）、 （-0.5， -1）、（0，-0.5）、（0.5，0）、（0.5，1）、（1，1）、 （1.5，1.5）、 （1.5，2）時，馬鈴薯產(chǎn)量最高。由此可見，低氮低磷時產(chǎn)量低，高氮高磷時產(chǎn)量高，當(dāng)?shù)拙鶠?水平時產(chǎn)量達(dá)到最大值。

由表6可知，無論在低鉀（-2～-1.5）、中鉀（-0.5～ 0.5）、高鉀（1～2）的情況下，隨著氮肥的增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量逐漸增加，到達(dá)某一氮肥水平后馬鈴薯塊莖產(chǎn)量達(dá)到最高，之后隨著氮肥施肥量的增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量逐漸下降。但在低鉀情況下，最高產(chǎn)量時氮肥水平為 1，中鉀情況下，最高產(chǎn)量時的氮肥水平為0.5，高鉀情況下最高產(chǎn)量時的氮肥水平為-0.5，表現(xiàn)出高氮低鉀或者低氮高鉀組合塊莖產(chǎn)量高，氮鉀最高產(chǎn)量組合為鉀0水平，氮0.5水平。

由表7可知，在低鉀、中鉀、高鉀的情況下，隨著磷肥的增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量逐漸增加，分別在磷肥為0水平、0.5水平和1水平時產(chǎn)量出現(xiàn)最大值，之后隨著磷肥施肥量的增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量逐漸下降，表現(xiàn)出低磷低鉀產(chǎn)量低，高磷高鉀產(chǎn)量高，當(dāng)磷、鉀均為0.5水平時產(chǎn)量達(dá)到最大值。

2.3 農(nóng)藝措施優(yōu)化與驗證

由試驗結(jié)果分析可知，在試驗中不但有單因素效應(yīng)，而且還有因素間的交互作用，因此需對回歸模型進(jìn)行再解析，本試驗采用頻率分析法分析回歸模型以找到最佳農(nóng)藝措施，結(jié)果見表8。

3 小結(jié)與討論

表5 氮肥、磷肥互作效應(yīng)對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

表6 氮肥、鉀肥互作效應(yīng)對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

①采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，以青薯6號為原料，N，P，K，密度為試驗因素設(shè)計安排試驗，得到了馬鈴薯產(chǎn)量對4個試驗因素的四元二次數(shù)學(xué)回歸模型。對回歸模型的分析可知，4個因素對馬鈴薯產(chǎn)量影響程度大小依次為：密度、磷肥、鉀肥、氮肥，其中磷肥與氮肥、鉀肥為正互作效應(yīng)，氮肥、鉀肥之間為負(fù)互作效應(yīng)。

②對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)?shù)蕿?29.6～372.7 kg/hm2，磷肥229.0～253.4 kg/hm2， 鉀 肥 為84.2～101.6 kg/hm2，密度為64 950～69 375株/hm2時，馬鈴薯產(chǎn)量大于目標(biāo)產(chǎn)量39 000 kg/hm2。

[1]蘇小娟，王平，劉淑英，等.施肥對定西地區(qū)馬鈴薯養(yǎng)分吸收動態(tài)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，19（1）：86-91

[2]李成軍.不同肥料的組配施用對馬鈴薯產(chǎn)量的影響試驗 [J].中國馬鈴薯，2002，16（5）：294-296.

[3]王祥珍.鉀肥和專用肥對馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].雜糧作物，2003（6）：359-361.

[4]鄭若良.氮鉀肥比例對馬鈴薯生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，16（4）：39-42.

[5]張中原.回歸設(shè)計肥料試驗設(shè)置重復(fù)與小區(qū)排列的研究[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1990，2（4）：301-304.

[6]唐啟義，馮明光.DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[7]唐啟義，馮明光.實(shí)用統(tǒng)計分析及其計算機(jī)處理平臺[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1997.

Effect of Different Fertilizer Amount and Density on Potato Yield in Alpine-cold Region

MA Furong1,ZHANG Yongcheng2,TIAN Feng1,ZHANG Fengjun2
(1.Qinghai University,Xining 810016;2.Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Science)

Using quadratic general rotation design,selecting nitrogen,phosphorus,potassium,density experimental factors to Qingshu-6 as test material,the effect of different fertilizer amount and density on potato yield were studied.The results showed that impact on potato yield in proper order of Density>P>K>N.There are positive interactions between phosphate and nitrogen,potassium.It's negative interaction between nitrogen and potassium.The best agronomic measures of Qingshu No.6 in local were nitrogen 329.6-372.7 kg/hm2,phosphorus 229.0-253.4 kg/hm2,potassium 84.2-101.6 kg/hm2,density 64 950-69 375 plants/hm2,under these conditions,can achieve the target yield of 39 000 kg/hm2.

Potato yield;Fertilizer amount;Density;Alpine-cold region

表7 磷肥、鉀肥互作效應(yīng)對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

表8 各變量取值的頻率分布

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.02.020

國家科技支撐項目（2006BAD01A06-1-10），青海省重點(diǎn)科技攻關(guān)項目（2006-N-129），國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系西寧綜合試驗站基金（zhsyz-27）

馬福榮（1985-），男，碩士研究生，研究方向為馬鈴薯高產(chǎn)栽培

張永成，通信作者，電話：0971-5311170，E-mail：yongchengzhangzy@tom.com

2010-08-13