山東省馬鈴薯主產區肥料利用效率研究

董道峰　陳廣俠　馬蕾　劉芳　楊元軍　王培倫

摘要：山東省屬馬鈴薯中原二季作地區，產量和效益居全國首位。為了實現合理的養分管理和馬鈴薯生產的高產、高效，調查了山東省馬鈴薯主產區的土壤營養狀況，在施肥與不施肥條件下分析了肥料利用效率和增產效果。結果表明：在長期大量施肥的情況下，馬鈴薯主產區的土壤肥力以滕州最高，造成該地區施肥增產只有5%左右，抵消肥料投入后與不施肥相比較666.7m2收入反而減少187元，威海與肥城施肥增產20%以上，抵消肥料投入后與不施肥相比較666.7m2收入增加400～500元?？傮w來看，山東省馬鈴薯主產區施肥過量，肥料利用率低，而且導致土壤和水資源富營養化。所以在馬鈴薯生產中，應加強肥水管理，進行科學施肥。

關鍵詞：山東省；馬鈴薯；肥料；利用率

中圖分類號：S532.062文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）12-0072-04

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.） 是世界上僅次于稻、麥、玉米的四大糧食作物之一。據聯合國糧農組織統計，2009 年，我國馬鈴薯種植面積達到508.30×104 hm2，平均單產14 420 kg/hm2，總產量達7 328.19×104 t，種植面積和總產量均居世界第一位[1]。發展馬鈴薯產業對推進農業結構調整、促進農民持續增收、保障糧食安全具有重要作用。

山東省作為馬鈴薯中原二季作的主要省份之一，播種面積在18×104 hm2左右，占全國總面積的3.5%，平均單產37 500 kg/hm2，總產超過700×104 t，占全國總產的9.5%，產值高達75 000 元/hm2以上[2]，最高產量達到98 010 kg/hm2。但長期盲目過量施肥，造成氮、磷、鉀配比失調，是本地區制約馬鈴薯產量和品質提升以及效益提高的重要因素。合理施肥是增產、增效的必要保證[3]，過量施肥不僅破壞土壤的養分平衡，降低生產效率和效益，還會造成環境污染[4]。平衡施肥可以顯著提高肥料利用率，同時提高馬鈴薯的產量和品質[5～7]。本文調查研究了山東省三個馬鈴薯主產區的肥料利用效率及投入產出比，以期為馬鈴薯高產、高效生產及養分管理提供參考。

1材料與方法

1.1試驗地點

田間試驗于2013 年分別設置在山東省馬鈴薯主產區的滕州市界河鎮、肥城市桃園鎮和威海市高新區初村鎮。試驗前按五點取樣法取土樣，土壤深度20 cm，按常規法測定土壤基本理化性質[8]：pH值用pH 計測定，水土比為2.5∶1；有機質用重鉻酸鉀容量法；全氮用半微量凱氏定氮法；有效磷用0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀用1 mol/L NH4OAc 浸提-火焰光度法。

1.2試驗材料

試驗用種子為魯引一號G1代脫毒種薯。

1.3試驗方法

試驗設施肥（按照當地常規的施肥量和施肥方法）和不施肥兩個處理，重復3次。各試驗區施肥量見表1，施肥方法為溝施。播種前開10 cm深溝，將肥料均勻撒到溝中，用鉤子將肥料與土壤混合，然后播種。采用一壟雙行栽培，壟距90 cm，小行距15 cm，株距30 cm。播種后培土、覆膜。對照區不施肥，其它措施與處理區相同。

1.4數據調查

收獲時各小區隨機調查10株馬鈴薯塊莖產量、植株產量，測定塊莖和植株N、P、K含量。植物全氮測定采用H2SO4-H2O2消煮法，植物全磷測定采用釩鉬黃吸光光度法，植物全鉀測定采用火焰光度法[9]。同時調查各小區實際收獲總植株重量、薯塊產量、商品薯重量和非商品薯重量。換算出各小區收獲時塊莖和植株總N、P、K含量。

1.5計算參數與方法

氮肥表觀利用率（Apparent recovery efficiency of applied N，REN ）：REN（%）=（U-U0 ）/F×100， U為施肥后作物收獲時地上部的吸氮總量，U0為未施肥時作物收獲期地上部的吸氮總量，F代表氮的投入量。

氮肥偏生產力（ Partial factor productivity from applied N，PFPN）：PFPN = Y/F，Y為施肥后所獲得的作物產量，F代表化肥的投入量。

氮肥農學效率（Agronomic efficiency of applied N，AEN ）：AEN=（Y-Y0 ）/F，Y為施肥后所獲得的作物產量，Y0為不施肥條件下作物的產量，F代表化肥的投入量。

氮肥生理利用率（Physiological efficiency of applied N，PEN ）：PEN=（Y-Y0）/（U-U0）。

磷肥和鉀肥利用率的計算方法同氮肥。

2結果與分析

2.1山東省馬鈴薯主產區肥力狀況

從所調查的山東省三個馬鈴薯主產區土壤肥力狀況（表2）來看，滕州地區土壤水解氮、有效磷、速效鉀及有機質含量最高，威海地區土壤有效磷和有機質含量最低，而肥城地區土壤水解氮和速效鉀含量最低。滕州地區土壤pH值最低，只有4.62，酸度最強，威海和肥城地區土壤酸堿度類似。

2.2施肥對產量的影響

從表3可以看出，肥城和威海地區施肥后增產達到20%以上，增產效果明顯，同時商品薯率分別提高1.6和1.1個百分點。滕州地區施肥比不施肥666.7m2增產224.70 kg，增產5.03%，商品薯率僅提高0.8個百分點。

2.3肥料利用效率

肥料利用效率主要取決于作物的營養需求和土壤、肥料能提供的養分供給量。氮肥表觀利用率（REN）指單位投入的肥料氮所獲得的作物氮積累量的增加量，能很好地反映作物對化肥養分的吸收狀況，是目前國內外比較通用的肥料利用率指標。氮肥偏生產力（PFPN）指單位投入的肥料氮所能生產的作物籽粒產量，在一定程度上反映了生產一定產品需要付出的化肥代價，對施肥的宏觀決策有一定指導意義。氮肥農學利用率（AEN）指單位施氮量所增加的作物籽粒產量，是評價氮肥增產效應較為準確的指標，也是農業生產中最為關心的經濟指標之一。氮肥生理利用率（PEN）是作物地上部每吸收單位肥料中的氮所獲得的籽粒產量的增加量，它說明的是植物體內氮素的利用效率。

從三個地區肥料表現利用率（RE）來看，鉀肥的肥料利用率最高，氮肥次之，磷肥最低（表4）。其中肥城和威海的鉀肥、氮肥利用率明顯高于滕州。三個地區的磷肥利用率都很低，只有10%左右。

磷肥偏生產力（PFPP）明顯高于氮肥和鉀肥。威海和肥城的磷肥、氮肥偏生產力低于滕州，而鉀肥偏生產力高于滕州。

磷肥的農學利用效率（AEP）明顯高于氮肥和鉀肥。滕州的肥料農學利用效率（AE）明顯低于威海和肥城。

從肥料生理利用率（PE）來看，磷肥最高，氮肥次之，鉀肥最低。肥城和威海的肥料生理利用率明顯高于滕州。

2.4投入產出比

所調查的三個地區每666.7m2肥料投入都在600元左右，其中滕州最高，其他投入如種子、農藥、灌溉、人工費等都在1 000元以上。肥城施肥增收最為明顯，每666.7m2為1 102.80元；威海略低，為982.77元；滕州只有436.87元。但滕州施肥產投比最高，為4.19，不施肥產投比為5.82。

3討論

肥料利用率是指導施肥和評價施肥效果的重要指標之一。目前我國肥料利用率普遍不高， 氮肥為30%～35%， 磷肥為10%～25%， 鉀肥為40%～50%[10，11]，原因主要是施肥過量、施肥方法不合理、NPK比例失調等。肥料利用率低不僅使生產成本偏高， 而且是環境污染特別是水體富營養化的直接原因之一。

由于山東省馬鈴薯效益好，農民為增加產量，盲目大量增施化肥。過量的肥料長期連年在土壤中積累，使得所調查馬鈴薯主產區的土壤肥力遠高于糧食生產田[12]。在這樣的土壤肥力下仍然大量使用化肥，則使得大量肥料隨著灌溉水流失到地下，污染地下水源，嚴重危害人民的飲用水安全[13～15]。根據段玉對內蒙地區馬鈴薯生產肥料利用率的研究，每生產1 000 kg馬鈴薯，N、P2O5、K2O的吸收量分別為6.15、1.36、6.17 kg[16]。孔令郁（2004）[7]對云南馬鈴薯最佳經濟施肥量研究表明，N、P2O5、K2O 最佳施肥量分別為141.15、104.55、198.90 kg/hm2， 其施用比例1∶0.74∶1.41?？茖W合理施肥是提高馬鈴薯產量和品質的有效途徑[17]。

根據土壤營養狀況和馬鈴薯需肥規律平衡施肥是提高肥料利用率和產量的最佳方式。根據山東省馬鈴薯生產的現狀，建議采取以下肥水管理措施：第一，根據不同地區的土壤肥力，測土配方施肥；第二，改變一次性集中施肥的習慣，根據馬鈴薯的需肥規律施肥，生育前期植株對N肥需求量大，中后期增加K肥的供應，減少磷肥的使用量；第三，增加有機肥的使用量，可以保持土壤的持續肥料，減少肥料流失； 第四，大力推廣膜下滴灌系統，實現精準化施肥，提高肥水利用率。

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