不同灌溉模式下新型緩釋肥對馬鈴薯產量與土壤養分運移的影響

趙穎++史書強+++何志剛++婁春榮

摘要：采用單因素隨機區組設計，于遼寧省葫蘆島市綏中縣進行大田試驗，研究不同灌溉技術配合不同施肥處理對馬鈴薯產量的影響。結果表明，膜下滴灌技術配合緩釋肥處理可顯著提高馬鈴薯的肥料利用率，對馬鈴薯的產量構成、土壤養分運移均有一定影響；膜下滴灌技術配合緩釋肥處理的馬鈴薯產量比常規灌溉施肥提高12.07%，在馬鈴薯關鍵時期土壤養分運移發揮重要作用，速效磷、速效氮分別比常規灌溉施肥提高11.5%、15.5%。膜下滴灌技術配合緩釋肥不僅顯著提高馬鈴薯產量，還可節約水資源，并降低肥料量過大造成的環境污染。

關鍵詞：新型肥料；馬鈴薯；養分吸收；經濟效益；灌溉模式

中圖分類號：S157.4+1；S532.06文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）02-0130-03

收稿日期：2015-01-05

基金項目：中央財政重大科技推廣示范項目（編號：GCNT-LN-13）；遼寧省農業科技攻關項目（編號：2013215001）。

作者簡介：趙穎（1967—），遼寧沈陽人，助理研究員，主要從事農作物高效復種研究。E-mail：1984838601@qq.com。

通信作者：何志剛，碩士，副研究員，主要從事作物高效復種營養調控研究。E-mail：hezhigang1227@126.com。水分和肥料是農業生產中影響作物生長的2個重要因素，合理灌溉和施肥是作物增產增收的主要途徑之一[1]。馬鈴薯因其適應性強、產量高、增產潛力大、糧菜兼用等特點，近年來在我國的種植面積不斷擴大，已成為第四大糧食作物[2-3]。馬鈴薯在遼寧省西部地區被大規模種植，是當地農民的主要收入來源之一，但該地區水資源及其匱乏，農業干旱頻繁發生，水資源供需矛盾十分凸出；與此同時，遼西地區馬鈴薯生產施肥量偏高，遠超過其生長需求，導致生產成本提高，既影響了經濟效益，又因化肥施用過量造成浪費和環境污染。

傳統馬鈴薯生產中多采用大水漫灌的灌溉方式和一次性基肥的施肥方式，這2種方式不僅浪費水資源，且需要很多勞動力，難以滿足馬鈴薯集約化生產的要求[4]。鄧蘭生等研究表明，水肥配合施用有利于提高馬鈴薯的水肥利用率，從而提高馬鈴薯產量[5]。緩釋氮肥不僅能夠滿足高產優質的需要，作為作物全生育期肥料一次性基施，還具有節省追肥所需的勞動力投入、減少肥料用量、提高氮肥利用率、減少環境污染等優點[6]。

目前，國內外對馬鈴薯的研究大多單方面研究其水分或緩釋肥，關于膜下滴灌配合緩釋肥的研究較少。本研究將新型緩釋肥料與膜下滴灌技術應用于馬鈴薯大田生產，研究不同灌溉方式配合緩釋肥的效果及其對作物產量的影響，為膜下滴灌技術和新型緩釋肥在實際生產中的應用提供理論基礎。

1材料與方法

1.1試驗時間和地點

試驗于2013年3月28日至7月3日在遼寧省葫蘆島市綏中縣小莊子鄉進行。試驗區位于遼寧省葫蘆島市西南部（119°34′E～120°31′E，39°59′N～40°37′N），屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，全年平均氣溫9.8 ℃、平均無霜期176 d、多年平均降水量652.5 mm。該地區地勢平坦、土質肥沃，十分適于種植馬鈴薯。試驗地耕層土壤為草甸土，土壤pH值6.7、堿解氮（N）145 mg/kg、速效磷（P2O5）116.8 mg/kg、速效鉀（K2O）145 mg/kg、有機質15.5 g/kg、全氮（N）0.86 g/kg、全磷（P）1.42 g/kg、全鉀（K）25 g/kg。

1.2試驗材料

供試馬鈴薯品種為中薯5號。供試肥料含尿素（N）46%、普通過磷酸鈣（P2O5）12%、硫酸鉀（K2O）50%。常規馬鈴薯復合肥（N 18%、P2O5 10%、K2O 15%），尿酶抑制劑（DMP），磷素活化劑（植酸酶）。

1.3試驗設計

試驗共設置4個處理。處理1：常規灌溉施肥，灌溉方式為大水漫灌；施用復合肥1 500 kg/hm2（N 270 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2）。處理2：常規灌溉+緩釋肥料，與處理1等養分，施用遼寧省農業科學院植物營養環境資源研究所自制肥料（尿素587 kg/hm2、普通過磷酸鈣1 250 kg/hm2、硫酸鉀450 kg/hm2、尿酶抑制劑DMP 8 g/kg、N和磷素活化劑植酸酶2 g/kg，P通過吸附劑加入肥料中混勻后制成）。處理3：滴灌施肥，灌溉方式為膜下滴灌；施用復合肥1 500 kg/hm2（N 270 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2）。處理4：滴灌+緩釋肥料，與處理3等養分，施用遼寧省農業科學院植物營養環境資源研究所自制肥料（尿素587 kg/hm2、普通過磷酸鈣1 250 kg/hm2、硫酸鉀450 kg/hm2、尿酶抑制劑DMP 8 g/kg、N和磷素活化劑植酸酶2 g/kg，P通過吸附劑加入肥料中混勻后制成）。

試驗采用隨機區組設計，3次重復，小區面積為30 m2。于2013年3月25日播種，單層地膜。行距80 cm，壟上雙行種植，株距27 cm，密度達90 000株/hm2，及時引苗，于2013年6月23日收獲。各處理的管理方式（拔草、松土）相同。底肥一次性施肥，整個生育期滴灌處理統一用水量每次267 m3/hm2，共用水2 670 m3/hm2，每7 d灌水1次，共灌水10次；常規灌溉處理采用溝灌，馬鈴薯生長期間每14 d灌水1次，共灌水5次，總灌溉量為2 670 m3/hm2，與滴灌相同。

1.4研究方法

分別于土壤春季種植前和馬鈴薯不同生育時期進行田間取樣。采用五點混合取樣法，采集0～20 cm耕層土壤，每個處理重復3次。

1.5測定項目與方法

1.5.1土壤養分狀況采用堿解擴散法測定土壤中的堿解氮含量，采用鉬銻抗比色法測定土壤中的有效磷含量，采用重鉻酸鉀氧化法測定土壤中的有機質含量[7]。

1.5.2生育性狀 分別于苗期和塊莖膨大期測定植株株高、葉片葉綠素SPAD值。當地農戶習慣在塊莖膨大后期噴施控制徒長的藥劑，因此于淀粉積累期未測量植株株高、葉綠素SPAD值。

1.5.3測定產量 收獲期每個小區選取中間10 m2測定產量，記錄塊莖產量、地上部莖葉鮮質量，最終估算產量；同時，每個重復選取10株馬鈴薯考種，記錄塊莖和地上部莖葉的鮮質量、干質量，估算干質量產量。

1.6統計分析

采用SPSS 11.0軟件進行統計分析。不同處理間的差異采用單因素方差分析，多重比較采用新復極差法（Duncan測驗）進行。

2結果與分析

2.1不同處理馬鈴薯植株的生育性狀調查

馬鈴薯首先生長地上部，株高增長很快，隨后轉入地上部與地下部共同生長階段，增長變緩；在塊莖膨大期，地上部的養分不斷傳送至地下塊莖，株高達到最高峰；而在淀粉積累期，株高衰減[8]。

由表1可知，在苗期，常規灌溉+緩釋肥處理、滴灌+緩釋肥處理的株高與葉綠素SPAD值均低于常規灌溉施肥處理、滴灌施肥處理，可能的原因為緩釋肥料前期釋放養分不足，除滴灌+緩釋肥處理顯著低于其他3個處理外，其他各處理間差異不顯著。在塊莖膨大期，隨著作物需水高峰期、養分釋放高峰期的來臨，滴灌+緩釋肥處理的效果有所呈現，株高、葉綠素SPAD值均明顯高于其他處理，與常規灌溉施肥處理差異顯著。

2.2不同處理對馬鈴薯各生育期土壤堿解氮、速效磷含量的影響

由表2可知，在苗期，常規灌溉施肥和常規灌溉+緩釋肥處理土壤中速效氮、速效磷養分的釋放顯著高于其他2個處理，表明前期施肥量過大導致肥料大量流失。常規灌溉+緩釋肥處理低于常規灌溉施肥處理，表明土壤水分含量較高時，常規灌溉方式使肥料大量流失。滴灌施肥處理、滴灌+緩釋肥處理明顯低于常規灌溉施肥處理，且差異顯著。在塊莖膨大期，滴灌+緩釋肥處理土壤中的速效氮、速效磷養分顯著高于其他處理。可見，塊莖膨大期滴灌+緩釋肥處理進入養分釋放高峰，速效磷分別比常規灌溉施肥處理、常規灌溉+緩釋肥處理提高20%、12.5%，速效氮分別比常規灌溉施肥處理、常規灌溉+緩釋肥處理提高32.2%、18.2%，差異達到顯著水平。在淀粉積累期，滴灌+緩釋肥處理土壤中的速效氮與其他處理差異不顯著，速效磷則明顯高于其他處理，且差異顯著。

綜合不同時期，滴灌+緩釋肥處理底肥中的氮、磷養分在植物生育前期釋放較少，而在植物生育高峰期釋放相對較多，常規灌溉施肥處理則相反。滴灌+緩釋肥處理的養分釋放趨勢更能滿足作物生長對養分的需求，對有效提高馬鈴薯塊莖產量具有潛在促進作用。

2.3不同處理對馬鈴薯產量及構成因素的影響

由表3可知，滴灌+緩釋肥處理在地上部干質量、地下部干質量均高于常規灌溉施肥處理，滴灌+緩釋肥處理的總干物質量、塊莖質量分別比常規灌溉施肥處理平均提高 5.60%、28.68%，表明滴灌+緩釋肥處理的土壤養分供給更符合馬鈴薯生長周期內對養分的需求，從而使結薯率最高。產量、綜合經濟效益分別平均提高12.07%、10 139元/hm2。

3結論與討論

馬鈴薯是重要的糧蔬兼用作物，具有種植區域廣、種植水平和產量差異大等特點。在馬鈴薯生產中，肥料投入是最主要的成本構成之一，合理的水肥管理則是獲得高產、穩產的重要保證[9]。據調查，在遼寧省西部馬鈴薯早熟種植地區，肥料成本約占總生產成本的30%，而肥料和勞動力成本構成則超過總成本的50%。傳統種植方式常有施肥過量、比例不當等問題，加之大水漫灌等過量灌溉和不合理灌溉措施，極易導致肥料大量流失，降低養分利用率[8，10]。章明奎等對砂質土壤的養分積累和遷移特點進行研究，發現砂土中的養分極易隨水遷移，高濃度養分在短時間內即可沿剖面遷移至地下水，或隨地表徑流遷移至周圍水體[11]；因此，馬鈴薯施肥宜少量多次，避免高量一次性施肥。本研究采用滴灌技術配合緩釋肥技術，按照馬鈴薯不同生長時期對養分的需求規律進行供肥，最大限度減少因肥料過量灌溉而隨灌溉水滲漏至深層土壤，以保持作物根層適宜的水、肥、氣條件，為作物根系的生長提供良好環境，最終達到增產、增收的目的。研究結果表明，滴灌處理明顯優于常規灌溉處理，緩釋肥處理優于常規施肥處理。在整個生育期，滴灌配合緩釋肥料處理的氮、磷養分釋放比較合理，明顯優于常規灌溉施肥處理。常規灌溉施肥處理前期釋放養分較高，后期養分供應不足，而膨大期的營養吸收對產量影響較大。滴灌配合緩釋肥處理的養分釋放趨勢更能滿足作物生長對養分的需求，對有效提高馬鈴薯塊莖產量具有潛在促進作用。在當前施肥水平和技術配套條件下，膜下滴灌配合施用緩釋肥是一種較為安全、減投增效、有利于可持續發展的措施，可達到穩產、節約成本的目的。

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