保山市冬馬鈴薯氮磷鉀肥料效應研究

濮永賽，尹勝鑫，周 祺，陳進廳

（保山市土壤肥料工作站，云南 保山 678000）

馬鈴薯具有高產、早熟、糧蔬兼用的特點，是保山市重要的糧食作物之一，種植面積呈逐年增加趨勢。2014年保山市馬鈴薯種植面積為15 000 hm2，年產量5.8萬t，產值達1.5億元。該市馬鈴薯生產在快速發展的同時，也面臨著一些問題，在農業生產中普遍存在偏施氮肥、磷鉀肥用量不足的現象，嚴重制約著馬鈴薯產量、品質和效益的提升。前人對保山市的馬鈴薯生產進行了研究，但多集中在種薯繁育及現狀分析方面[1～3]，而對氮磷鉀的肥料效應研究尚未見報道。采用二次正交旋轉組合設計，通過建立肥料效應函數模型，對氮、磷和鉀的肥料主效應以及高產施肥方案進行解析，以期為保山市馬鈴薯科學施肥提供理論依據。

1 材料與方法

參試馬鈴薯品種為合作88脫毒薯；肥料種類有尿素（N含量≥46.4%）、普通過磷酸鈣（P2O5含量≥16.0%）和硫酸鉀（K2O含量≥50.0%）。

試驗于2015年在保山市隆陽區板橋鎮小永村（北緯 25°12′24″、東經 99°13′21″，海拔 1 662 m） 進行。土壤類型為沖積湖積母質發育的潴育型水稻土，砂壤土，肥力中等（土壤養分含量及評級[4]：有機質33g/kg，Ⅱ級；全氮2.3 g/kg，Ⅰ級；堿解氮 189 mg/kg，Ⅰ級；有效磷9.0 mg/kg，Ⅳ級；速效鉀72 mg/kg，Ⅳ級），pH值7.47。前茬作物為水稻，施肥量為尿素600 kg/hm2、普通過磷酸鈣 750 kg/hm2和硫酸鉀105 kg/hm2，產量11 400 kg/hm2。

采用三因素五水平二次正交旋轉組合設計（表1），共24個處理，無重復。其中，三因素指氮、磷、鉀3個肥料因素；五水平指每個肥料因素的施用量，設-r（下限）、-1、0、+1和+r（上限） 5個水平，±r水平為當地經驗值，0水平=（下限水平+上限水平）/2，±1水平=0水平±變化區間（△j），△j=（上限水平-0水平）/1.682。小區面積20 m2（5.0 m×4.0 m），隨機排列，中心試驗點均勻分布在區組內。

表1 不同處理的試驗因素及其水平Table 1 Experiment design

田間試驗遵循農業部《肥料效應鑒定田間試驗技術規程》[5]實施。馬鈴薯采用等行距塘播，行距18 cm，株距10 cm，每小區種植130塘。播種前2 d劃定試驗小區，挖種植塘；1月3日播種，播前整地撒施優質腐熟農家肥（廄肥）1.2萬kg/hm2、70%的氮肥和全部的磷鉀肥做基肥，剩余氮肥于3月25日中耕除草后追施；5月24日收獲。各小區實收測產。采用Excel 2003軟件進行數據處理[6，7]，采用頻率分析法[8]確定最佳施肥方案。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯氮磷鉀肥料效應函數模型的建立與檢驗

2.1.1 肥料效應函數模型建立 為了有效控制非試驗因素對試驗結果的影響，首先對模型的二次項編碼值進行中心化處理[9]，再將一次項、交互項和二次項的編碼值換算成施肥量，應用Excel數據統計功能擬合得到以氮（X1）、磷（X2）和鉀（X3） 施肥量為自變量，以產量（Y）為因變量的函數模型：

模型（1）中自變量為各因素經過線性變化后的值，將 X1= （N-0 水平）/Δj、X2=（P-0水平）/Δj、X3=（K-0水平）/Δj代入模型（1），得到以N（以N表示）、P2O5（以P表示）和K2O（以K表示）純養分施用量為自變量，以產量（Y）為因變量的函數模型：

2.1.2 肥料效應函數模型的顯著性檢驗 由回歸F值（表2）可知，施肥對產量的影響達到了極顯著水平。模型系數經偏回歸檢驗，氮、磷和鉀的一次項系數差異均達到極顯著水平，其余項系數均差異不顯著。采用降維法刪除差異不顯著的項次，得到新的回歸模型：

表2 肥料效應函數模型與系數的顯著性檢驗Table 2 The significance test of fertilizer effect functional model and the coefficients

2.2 肥料效應函數模型的主效應分析

從模型（1）和（2）可以看出，一次項的偏回歸系數均為正值，二次項系數均為負值，符合報酬遞減率，屬于典型模型。由一次項系數絕對值的大小可以判別氮肥、磷肥和鉀肥對馬鈴薯產量的影響程度，結果顯示，順序為氮肥（28.136）＞磷肥（25.759）＞鉀肥（13.841）。將氮磷鉀三因素中的2個因素固定在0水平，采用降維法可得到下列單因素肥料效應函數模型：

對模型（4）、（5）和（6）求解，得到邊際產量為0時（dy/dx=0）的N、P2O5和K2O施用量分別為318.7、143.2和550.1kg/hm2。當施氮量取值［0，318.7］、施磷量取值［0，143.2］、施鉀量取值 ［0，550.1］時，邊際產量均為正值，產量均隨施肥量的增加而逐漸增加。當N、P2O5和K2O施肥量分別高于318.7、143.2和550.1 kg/hm2時，邊際產量均為負值，產量均隨施肥量的增加而逐漸降低。

2.3 優化施肥方案的建立

將各處理組合的氮、磷、鉀施肥量分別代入函數模型（3），得到125個預報產量。對產量＞30000kg/hm2的31個處理組合進行頻數分析，結果（表3）表明，保持其他農藝措施不變，馬鈴薯的優化施肥組合為N 376.4 ～422.5 kg/hm2、 P2O5122.8 ～177.5 kg/hm2、 K2O 407.3～514.3 kg/hm2。按照該組合施肥，有95%的幾率獲得30 000kg/hm2以上的產量。取其加權平均值N 399.5 kg/hm2、P2O5150.2 kg/hm2、K2O 460.8 kg/hm2代入函數模型（3），可得到預報產量為32 994 kg/hm2，N、P2O5、K2O 施肥量比例為 1∶0.38∶1.15。

表3 馬鈴薯產量大于30 000 kg/hm2處理的氮、磷、鉀取值分布Table 3 The value of N，P and K fertilizer with the potato yield of more than 30 000 kg/hm2

3 結論與討論

在保山市中等肥力條件下，氮磷鉀肥配合施用能顯著提高馬鈴薯產量，且對馬鈴薯產量的影響均達到了極顯著水平，影響順序為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

在保持其他農藝措施不變的情況下，目標產量高于30 000 kg/hm2的施肥方案為N 376.4～422.5 kg/hm2、P2O5122.8 ～177.5 kg/hm2、 K2O 407.3 ～514.3 kg/hm2，與當地實際生產中的高產施肥量一致；推薦施肥量的加權平均值為N 399.5 kg/hm2、P2O5150.2 kg/hm2、K2O 460.8 kg/hm2，N、P2O5、K2O的施肥比例為1∶0.38∶1.15。

［1］羅承宇.保山市馬鈴薯生產現狀及發展對策［J］.云南農業大學學報：自然科學版，2009，24（S1）：69-71.

［2］楊玉珠，段海春.保山市隆陽區冬馬鈴薯生產現狀及建議［J］.現代農業科技，2015，（15）：114-115.

［3］甫國嵩，李普林，田學禮，羅成宇.保山市隆陽區楊柳鄉馬鈴薯種薯繁育現狀及發展對策［J］.現代農業科技，2012，（10）：142-143.

［4］全國土壤普查辦公室.中國土壤［M］.北京：中國農業出版社，1998.

［5］NY/T 497—2002，肥料效應鑒定田間試驗技術規程［S］.

［6］武占會，高志奎，毛學英，李 靜，楊海波.應用Excel計算正交旋轉組合設計回歸方程［J］.計算機與農業，2000，（12）：17-18.

［7］童成立，賀喜全，盛良學.農業試驗中正交旋轉回歸設計分析模型［J］.農業網絡信息，2000，（10）：16-20.

［8］李洪文，葉和生，李保華，李春蓮，施文發，郭家軍，馬 云，李錫芝.田間肥效試驗數據的頻率分析和施肥決策 ［J］.中國農學通報，2015，（5）：132-138.

［9］蔣之塤，黃仲青.關于二次正交旋轉組合設計試驗數據的中心點處理法［J］.安徽農學院學報，1989，（4）：290-295.