滴灌條件下不同基追肥比例對馬鈴薯生長發育、產量及經濟效益的影響

沈寶云，康小華，張宗雄，劉玉匯，張俊蓮*，王海龍，胡 靜，郭謀子，李志龍

（1.甘肅條山農林科學研究所，甘肅 景泰 730400；2.甘肅農業大學，甘肅 蘭州 730070）

甘肅省國有條山農場地處騰格里沙漠南緣，干旱少雨，晝夜溫差大，具有良好的種植加工型馬鈴薯的自然條件，是上海百事（食品）公司、上好佳（中國）公司、康利華貿易（泰國）有限公司等企業的優質原料薯生產基地。近年來，隨著滴灌技術的推廣使用，水肥一體化技術的應用已成為趨勢。氮、鉀、磷是作物生長發育必需的礦質營養元素[1,2]，為了優化滴灌模式下氮鉀磷肥料的高效利用，使氮鉀磷肥料施用時間與馬鈴薯需肥規律吻合，發揮滴灌技術的節水節肥優勢，本試驗設置等養分量基礎下的不同氮鉀磷基追肥處理，探討馬鈴薯生長及產量形成的適宜氮鉀磷基追肥比例，為提高馬鈴薯植株氮鉀磷肥料利用率、建立水肥高效同步管理方案奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為‘大西洋’原種，由甘肅省國有條山農場馬鈴薯產業事業部提供。供試基肥為尿素（N≥46%）、過磷酸鈣（P2O5≥16%）、硫酸鉀（K2O≥50%），供試追肥為尿素（N≥46%）、液體磷酸（P2O5≥62%）、碳酸鉀（K2O≥68%）。

1.2 試驗地概況

試驗于2016年在甘肅條山農林科學研究所試驗地進行。試驗地地理位置 E 103°33′～104°43′，N36°43′～37°38′，多年平均降雨185.6mm，≥10 ℃有效積溫3 038.4℃。供試土壤為沙壤土，播前采集0～20 cm土壤，測定養分狀況：堿解氮27.20 mg/kg，有效磷17.24 mg/kg，速效鉀141.76 mg/kg[3]。試驗地前茬作物為藜麥（Chenopodium quinoa willd）。

1.3 試驗設計

試驗設7個處理（表1），隨機排列，3次重復。小區面積20 m×11 m=220 m2，每個小區種植12壟，每壟142株，株距14 cm、行距90 cm，播種密度約77 500株/hm2。除T1處理外，各施肥處理的肥料總養分量一致，分別為N 180 kg/hm2，P2O5135 kg/hm2，K2O 270 kg/hm2。基肥在播種前均勻撒入，追肥均通過滴灌系統施入，生育期施用時間和施用比例見表2。灌溉水源為黃河水，全生育期滴水18次，滴水總量3 900 m3/hm2，各處理滴水時間和滴水量一致，滴水量分配見表3。

1.4 測定項目與方法

出苗率：播種后35 d統計出苗率，每個小區統計3壟。

物候期：記載播種、出苗、現蕾、開花、淀粉積累、成熟及收獲期，以植株總數中某一特征顯著變化達到群體數目60%以上時，為某物候期的記錄標準。

株高：每個小區測定10株，測定地上莖基部到植株最高生長點的距離，分別于出苗后第15，30，45，60和75 d測定。

莖粗：每個小區測定10株，測定近基部最粗處的莖的縱橫二項直徑，分別于出苗后第15，30，45，60和75 d測定。

主莖數：每個小區測定10株，測定種薯上芽眼中的芽直接長出地面形成的莖的數量，于出苗后第60 d測定。

分枝數：每個小區測定10株，測定主莖葉腋處葉芽生長10 cm以上的側枝數量，于出苗后第60 d測定。

干物質含量：每個小區選取3株，出苗后第15，30，45，60和75 d，分器官稱取鮮重，105℃下殺青30 min，再在80℃下烘干至恒重，測定干物質含量。

產量：收獲后統計每小區株數，剔除邊行，每個小區取2 m×1.8 m=3.6 m2的面積進行測產并折算公頃產量，每個小區重復3次。

表1 不同處理施肥方式及說明Table 1 Method and instruction of different fertilizer application treatments

表2 不同處理N、P2O5、K2O追肥施用時期及施肥比例（%）Table 2 Application stage and proportion of topdressing of N,P2O5and K2O fertilizers in different treatments

表3 生育期滴灌量及滴灌次數Table 3 Amounts and frequencies of drip irrigation in different growth periods

大中小薯及商品薯率：按照＞10 cm，4～10 cm，＜4cm分級標準進行大中小薯區分，＞4 cm劃分為商品薯（大薯+中薯），＜4 cm劃分為次薯（小薯），每個小區重復3次。

葉柄營養診斷：選用日本HORIBA Advanced Techno Co.,Ltd.公司生產的LAQUAtwin B-743、B-731型NO3--N和K+速測儀，測定葉柄NO3--N和K+。全生育期取樣7次，取樣日期為6月29日、7月6日、7月14日、7月20日、7月27日、8月3日、8月10日。每個小區取樣30株，取植株生長點下方第4或第5片葉子（選取無病蟲害侵染的健康葉片），取樣位置在每個小區第3，6和9壟中間5 m。剪去葉片，留取葉柄，用小型榨汁機榨取汁液。速測儀操作過程（依據速測儀說明書）：分別將NO3--N速測儀和K+速測儀用標準溶液進行標定（校準），蒸餾水沖洗3遍，吸水紙輕輕拭干，滴入榨好的葉柄汁液，完全覆蓋電極，蓋好蓋子后讀數、記錄，重復3次。汁液濃度超過儀器測定范圍時，用蒸餾水對汁液稀釋后進行測定。

2 結果與分析

2.1 不同基追肥比例對馬鈴薯物候期和出苗率的影響

試驗于4月18日播種，發現不同處理的生育期進程基本同步，且生育時期完全重疊交錯，表現為出苗期5月13日～5月28日、現蕾期5月23日～6月11日，開花期6月7日～7月25日，淀粉積累期7月23日～8月26日，成熟期8月25日～9月9日，收獲期9月10日開始（表4）；各處理的出苗率均達到92%以上，其中T4出苗率最低，為92.24%，T5出苗率最高，為94.53%，但處理間差異不顯著（P＞0.05）（表5）。

2.2 不同基追肥比例對馬鈴薯株高和莖粗的影響

各處理株高在開花期（7月20日）時均表現為快速增加，至成熟期（8月29日）時，株高增長緩慢，個別處理（T2和T6）的株高還略有降低（圖1）。苗期僅T7處理的株高顯著高于T1（CK1），其他處理間無顯著性差異（P＞0.05），此期地溫較低，植株主要完成根系下扎和蹲苗；現蕾期和開花期是株高增長最快階段，葉片數明顯增加，但現蕾期處理間的株高無顯著性差異（P＞0.05），而開花期T4～T7處理的株高顯著高于T3（P＜0.05）。株高至成熟期時增長緩慢，處理間表現出差異，其中T4和T5處理最高，且顯著高于T3（P＜0.05）。

表4 不同基追肥比例對馬鈴薯物候期的影響Table 4 Effects of different ratios of base fertilizer and topdressing on potato phenophase

表5 不同基追肥比例對馬鈴薯出苗率的影響Table 5 Effects of different ratios of base fertilizer and topdressing on emergence rate

各處理莖粗的變化表現為先增加、后降低的變化趨勢，且開花期達最高，但處理間無顯著性差異（P＞0.05）（圖2）。

2.3 不同基追肥比例對馬鈴薯植株主莖數和分枝數的影響

各處理間的單株主莖數無顯著性差異（P＞0.05）。單株分枝數除T1處理外，其他處理為5.00～5.89個，但處理間也無顯著性差異（P＞0.05）（表6）。

2.4 不同基追肥比例對馬鈴薯植株各器官干物質重量的影響

圖1 不同基追肥比例對馬鈴薯株高的影響（cm）Figure 1 Effects of different treatments on plant height

圖2 不同基追肥比例對馬鈴薯莖粗的影響（mm）Figure 2 Effects of different treatments on stem diameter

表6 不同基追肥比例對馬鈴薯植株主莖數和分枝數的影響Table 6 Effects of different treatments on main stem numbers and branch numbers

表7 不同基追肥比例對馬鈴薯植株各器官干物質重量的影響（g）Table 7 Effects of different treatments on dry matter weight of potato organs

馬鈴薯根、莖、葉干物質重量均呈先增長后下降的變化趨勢，開花期（7月23日）達峰值，但塊莖干物質重量的增長則與之不同，其呈直線增長，成熟期（8月30日）最高（表7）。植株根干物質重量在整個生育期表現為快速增長、緩慢增長和下降3個階段，即苗期到現蕾期干物質重量呈快速直線增加，現蕾期后增加緩慢，直至開花期（7月23日）后根干物質重量出現下降，各處理根干物質重量的峰值均出現在開花期，但全生育期處理間無顯著性差異（P＞0.05）；莖干物質重量呈單峰曲線變化，開花期（7月23日）T4、T6和T7處理的干物質重量顯著高于T1處理（P＜0.05），其他生育期處理間則差異不顯著（P＞0.05）；葉片干物質重量的變化與莖相似，也呈單峰曲線變化，僅T6處理開花期（7月23日）顯著高于不施肥T1處理（P＜0.05），其他生育期處理間無顯著性差異（P＞0.05）；塊莖干物質重量呈直線上升趨勢，自現蕾期開始，其干物重量持續增加，特別是在成熟期（8月30日），干物質重量增加速度加快，最高的是T7和T5處理，且除T2外，各處理均顯著高于T1（P ＜0.05）。

2.5 不同基追肥比例對馬鈴薯植株葉柄NO3--N和K+含量的影響

不同施肥方式下NO3--N含量變化趨勢基本一致，均呈波浪形下降趨勢。T1處理在整個生育期的NO3--N含量最低，并在8月10日達最低值（276.67 mg/L）；NO3--N含量最高的為T4處理，在7月6日達最高值（1 733.33 mg/L），其他處理的NO3--N含量介于T1和T4處理間（圖3a）。不同處理植株葉柄的K+含量普遍較高，最高可達7 833.33 mg/L（7月6日），最低也有4 166.67 mg/L（8月10日），各處理K+含量整體變化趨勢也呈波浪式下降曲線（圖3b）。

圖3 不同基追肥比例對馬鈴薯植株葉柄NO3--N（a）和K+（b）含量的影響Figure 3 Effects of different treatments on NO3--N(a)and K+(b)contents in petiole of potato plant

圖4 T5植株葉柄NO3--N和K+含量的變化Figure 4 Changes in NO3--N and K+contents of treatment T5 in petiole of potato plant

進一步分析T5處理的NO3--N和K+含量的平均值變化曲線，發現硝態氮的高峰值分別對應開花期和淀粉形成期的7月6日（1 333.33 mg/L）和7月27日（1 100.00 mg/L），低谷值分別對應開花期的7月14日（990.00 mg/L）和淀粉積累期的8月10日（390.00 mg/L）；鉀離子的高峰值分別對應開花期的7月6日（7 566.67 mg/L）、7月20日（6 700.00 mg/L）和淀粉積累期的8月3日（6 566.67 mg/L），低谷值分別對應開花期的7月14日（5 500.00 mg/L）和淀粉積累期的7月27日（5 866.67 mg/L）、8月10日（5 033.33 mg/L）（圖4）。

2.6 不同基追肥比例對馬鈴薯產量的影響

不同基追肥處理（T3～T7）下馬鈴薯折算公頃產量為 44 406～49 243 kg/hm2，較不施肥 T1（CK1）處理增產22 406～27 243 kg/hm2，增幅達101.85%～123.83%，較常規處理T2（CK2）增產1094～5931kg/hm2，增幅為2.53%～13.69%（表8），其中T5～T7處理產量最高，較T1處理增產114.30%～123.83%，較T2處理增產8.85%～13.69%，且T5產量最高，表明該試驗基地已經建立的常規施肥方案（T2）盡管十分有效，但在此基礎上，進一步降低氮肥和鉀肥的基施比例、提高磷肥基施比例，還可增產8.85%～13.69%。研究還發現，不同的基追肥方式對產量的貢獻大小為：基追肥處理＞全追肥處理＞全基肥處理，全基肥（T3）和全追肥（T4）處理的產量相對較低，較T5處理減產9.82%（T3）和8.12%（T4）。由此可見，等養分量條件下，重視追肥的施用量和施用時期，是馬鈴薯高產的重要保障。

2.7 不同基追肥比例對馬鈴薯經濟性狀和效益的影響

T5處理單株塊莖數最多（8.30個），較T1（CK1）處理多2.97個、較T2（CK2）處理多0.34個，但其僅與T1（CK1）差異顯著（P ＜ 0.05）。分析大中小薯率后發現，處理間大薯率無差異顯著性（P＞0.05），中薯率T5處理最高（88.51%），但其僅與全追肥處理（T4）有顯著性差異（P＜0.05），小薯率最高的為T4處理（14.63%），僅顯著高于T5處理（9.67%）（P ＜0.05）（表9）。各處理商品薯率（大薯+中薯）均較高，達85%以上，其中商品薯率最高的為T5處理（90.33%），最低的為T4（85.36%），其與T5的差異顯著（P ＜ 0.05）（表9）。

在非試驗因素完全一致的條件下，馬鈴薯純收益的高低與產量和肥料投入量間存在明顯相關。施肥處理的純收益均高于T1（CK1）處理，較其增加28 731.03～37 392.00元/hm2；不同基追肥處理（T3～T7）也均高于T2（CK2）處理，較其增加1 580.15～8 660.97元/hm2（表10），且T5處理經濟效益最高，純收益為34 392.00元/hm2，產投比最高（1.87）。故從產量、商品薯率和經濟效益綜合考慮，T5處理為最佳處理。

表8 不同基追肥比例對馬鈴薯產量的影響Table 8 Effects of different treatments on potato yield

表9 不同基追肥比例對馬鈴薯經濟性狀的影響Table 9 Effects of different treatments on potato economic traits

表10 不同基追肥比例對馬鈴薯經濟效益的影響Table 10 Effects of different treatments on potato economic benefit

3討論

馬鈴薯生產過程中，合理施用氮磷鉀肥，能改善其經濟性狀，提高鮮薯產量，但追肥比例偏低會導致馬鈴薯后期生長養分不足，地上部生長不良，影響薯塊產量[4,5]。本研究發現，在施用氮肥180 kg/hm2，磷肥135 kg/hm2，鉀肥270 kg/hm2等養分量的基礎上，不同基追肥比例對馬鈴薯出苗率、莖粗、主莖數、分枝數和生育期沒有明顯的影響，但對株高、塊莖干物質重量、中薯率、單株塊莖數、產量和商品薯率有顯著影響，不同基追肥方式對馬鈴薯產量的貢獻大小為基追肥處理＞全追肥處理＞全基肥處理。研究者提出，追肥應該主要集中在開花期（初花、盛花和落花期）施入[6,7]，本研究也認為，花期是馬鈴薯營養生長和生殖生長并存時期，是薯塊膨大的重要時期，所需養分量大，高比例的追肥施用，可滿足植株莖葉生長和塊莖膨大所需營養，從而保證塊莖的高產優質。此外，從產量、經濟性狀和經濟效益指標綜合考慮，本試驗條件下T5處理為最佳處理，說明應重視追肥的施用時期和施肥量，降低氮肥和鉀肥基施比例、增加磷肥基施比例，馬鈴薯具有高的產量和商品薯率，這與一些學者關于氮肥施用時期的觀點是一致的[8-10]，但與張彬彬等[11]在甘薯上有關鉀肥的施用時期結論不同，即他們認為鉀肥基施利于甘薯塊根產量的形成。

植物對氮鉀肥料的吸收能力多通過凱氏定氮儀和火焰光度計等設備檢測，其需對樣本進行較為復雜的處理，且測定數據不能快速獲得。2005年，Folegatti等[12]發現，土壤溶液和植株汁液中的NO3-、K+和Na+濃度可以用LAQUAtwin便攜式設備檢測，該設備檢測結果與在實驗室中用標準方法檢測的土壤溶液和葉片干重中的數值具有很好的相關性。本研究利用LAQUAtwin series（NO3-、K+）設備測定了植株葉柄汁液的NO3--N和K+，發現T4處理的NO3--N含量始終最高，這與該處理將肥料全部做追肥致氮素含量高有關；由于馬鈴薯是喜鉀作物，K+含量也普遍較高，這與本地區石灰性土壤中鉀的含量豐富有一定關系，故該基地已成為重要加工企業的優質原料薯基地。因此，本研究以T5處理在開花期和成熟期的葉柄NO3--N和K+含量變化范圍為標準，建立了本試驗基地‘大西洋’品種葉柄氮鉀養分快速評價指標，即開花期和淀粉積累期確保植株體內的NO3--N和K+含量維持在390.00～1 333.33 mg/L和5 033.33～7 566.67 mg/L，加之防病等措施到位，就可實現加工型馬鈴薯‘大西洋’品種45 000 kg/hm2以上的產量。該研究對大田馬鈴薯生產具有參考意義。