湖南省馬鈴薯主產區施肥現狀調查分析

吳曉宏 全 華 隆斌慶 王元順 鐘 偉 彭淑英

（1.湘西土家族苗族自治州農業科學研究院 湖南吉首416000；2.湘西土家族苗族自治州農業農村局 湖南吉首416000）

馬鈴薯是繼水稻、玉米、小麥之后的第四大主糧作物[1]，具有單產高、適應能力強、耐貧瘠等特點，且分布廣泛。 同時，馬鈴薯播種時間靈活，是輪作的首選作物。 近些年，農業農村部多次發文倡導充分利用適宜冬閑田，來增加馬鈴薯種植面積，提高馬鈴薯產量[2-3]。 國際馬鈴薯中心研究顯示，面對全球人口數量增長和饑餓率上升， 馬鈴薯將在糧食安全方面發揮至關重要的作用，預計未來20 年需要滿足需求的糧食增產中，有50%將全部來自馬鈴薯[4]。 多項研究表明，氮肥投入量直接影響馬鈴薯的產量高低，因此生產中普遍過量施入氮肥，造成肥料利用率下降、農田面源污染等問題[5-6]。 王亞藝[7]和王小英等[8]通過調查青海省、 陜西省馬鈴薯肥料施用情況發現，2 個省份均存在有機肥投入偏少，化肥投入較多，且化肥氮、磷投入過量，鉀肥不足的現象。 要推動馬鈴薯產業的發展，需深入了解馬鈴薯生產中不合理的因素，尤其是養分的管理與利用方面[9]。 當前，“減肥減藥”已是農業生產的一大趨勢， 馬鈴薯產業的提質增效亟需施行。

2018 年湖南省馬鈴薯播種面積達7 萬hm2，總產量 35.4 萬 t[10]。 龍山縣、永順縣、桑植縣、石門縣、益陽市（主要是安化縣與資陽區）等5 地區是湖南省馬鈴薯主產區，其面積與總產占全省1/2 左右。近年來，關于湖南馬鈴薯施肥現狀的調查報道不多見， 主要集中于對馬鈴薯產業發展現狀及評價進行報道。 本文作者對龍山縣、永順縣、桑植縣、石門縣、安化縣等幾個馬鈴薯主產區2018 年的品種、施肥情況、馬鈴薯產量、種植制度、氮肥偏生產力等進行了調查，通過問卷整理和數據統計分析， 旨在發現湖南省馬鈴薯種植中存在的問題，為湖南省馬鈴薯減施化肥、綠色發展提供合理的依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取了湖南省具有代表性的10 個馬鈴薯種植區，其中5 個主產區主要包括龍山縣、永順縣、桑植縣、石門縣、安化縣。 為使調查具有代表性，另外調查了其他5 個縣市馬鈴薯種植主體，包括慈利縣、溆浦縣、 邵陽市、 長沙縣、 衡陽縣。 總共發出調查問卷150 份，經過整理回收到有效問卷106 份。

1.2 試驗方法與調查內容

試驗于 2018 年 7 月至 2019 年 6 月進行。 采用問卷與實地調查結合的方式。 由于農技推廣部門常年進行栽培技術示范與推廣， 使得該地區農戶具有相似種植習慣， 所以在調查中每個點均選取具有代表性的種植農戶、合作社進行調查。 調查問卷內容包括品種、施肥、種植制度、馬鈴薯產量等。

化肥投入量（以 N、P2O5、K2O 計）按照施用化肥包裝袋上的養分含量計算得出。

化肥氮/磷/鉀量（kg）=化肥氮/磷/鉀質量分數×化肥質量。

氮肥偏生產力是指單位投入的肥料氮所能生產的作物產量，即PFPN=Y/F，Y為施肥后所獲得的作物產量，F為化肥的投入量。 偏生產力的計算無需空白對照的設置與養分吸收量的測定。

1.3 數據處理

采用Microsoft Excel 進行數據統計。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯的種植概況

調查結果統計顯示，在品種選擇方面，湖南省馬鈴薯種植品種主要有中薯3 號、中薯5 號、鄂薯系列（1 號、3 號、8 號、10 號等）、東農 303、克新 4 號、克新1 號、大西洋、費烏瑞它系列、興佳2 號等，其中，中薯系列、鄂薯系列與費烏瑞它系列三個占主要地位。 興佳2 號是近幾年來農戶選擇的熱門新興品種。 在肥料選擇上，復合肥仍然是絕大數種植戶的首選，是馬鈴薯生長的主要養分來源， 其養分含量和廠家也是不盡相同， 有機肥的投入占比較低。 本次調查的馬鈴薯產區施肥方式中， 采用一次性基施的占80.6%，播前一次性施足底肥， 播后不再追肥； 另有19.4%采用傳統的基肥+追肥施肥模式。 本次調查的10 個馬鈴薯產區中， 在龍山縣、 永順縣、 桑植縣等一些海拔較高地區及部分冬種馬鈴薯產區播種后采用地膜覆蓋。

在種植制度方面，統計結果顯示，種植田塊以旱地馬鈴薯為主，占68.7%，稻田馬鈴薯占31.2%；播種時間以春馬鈴薯種植為主，占總量的52.5%，秋馬鈴薯占28.3%，冬種馬鈴薯占19.2%。 秋馬鈴薯多分布在城鎮郊區及低海拔區域，生育期較短，產量較低，但價格較高，效益好。 調查統計馬鈴薯主要種植模式有：春馬鈴薯（冬馬鈴薯）—中稻，占41.4%；中稻—秋馬鈴薯，占23.3%；單種一季馬鈴薯，占20.7%；玉米馬鈴薯套種，占14.6%。 幾種主要模式中，春馬鈴薯（冬馬鈴薯）—中稻模式產量較高， 這種模式馬鈴薯生育期較長，兩季作物產出高，效益較可觀。 單種一季馬鈴薯模式多分布在偏中高海拔山地丘陵區。 在海拔300～500 m 的區域， 馬鈴薯多與玉米等作物套種，玉米馬鈴薯套種模式整個生育期內產量較高，土地單位面積產出高，土地利用率高，效益較好。

2.2 馬鈴薯主要產區產量分布

參考已有的研究報道和本次調查的結果，將馬鈴薯產量劃分為低（<24.0 t/hm2）、偏低（24.0~28.5 t/hm2）、中等 （28.5~36.0 t/hm2）、 偏高 （36.0~42.0 t/hm2）、高（>42.0 t/hm2）5 個等級，產量分布結果見表 1。 本次調查的湖南省馬鈴薯主要產區中，龍山縣、永順縣、安化縣、邵陽市這4 個產區的產量分布等級較多，有偏低、中等、偏高、高4 個等級，其中，龍山縣的中等、偏高產量等級占比最高，分別為63.5%、23.5%；永順縣的高產量等級占比最高，達6.2%，是本次調查的幾個產區中高產量等級占比最高的。 龍山縣與永順縣的產量多分布在中等與偏高2 個級別， 龍山縣在中等與偏高產量水平占比達84%，永順縣為73.3%，并且兩縣在高產量等級均有分布， 分析其原因是兩縣為湖南省馬鈴薯主產區，歷來有種植馬鈴薯的傳統，加上地方農業部門重視，常年的高產栽培示范及推廣，形成良好的種植習慣。 石門縣、溆浦縣、衡陽縣3 縣的產量偏低等級占比較高， 分別為40.7%、46.6%、41.4%，是本次調查結果中產量水平相對偏低的幾個縣。 分析本次調查的湖南省10 個馬鈴薯產區產量分布結果發現，偏低產量等級平均占比達31.81%，各產區產量等級相對集中分布在中等水平， 平均占比為56.43%， 而偏高與高產量等級平均占比分別僅為10.27%、1.47%， 說明湖南省馬鈴薯主要產區的產量分布不合理，還需進一步優化，產量還有較大的提高空間。

表1 湖南省馬鈴薯主要產區產量分布

2.3 馬鈴薯主要產區肥料投入情況

湖南省主要產區馬鈴薯生產每畝平均投入N 22.2 kg、P2O518.5 kg、K2O 19.5 kg，化肥（純養分）總投入平均為 60.3 kg/畝，N、P2O5、K2O 比例為 1∶0.83∶0.88。在本次調查的馬鈴薯產區中，龍山縣的化肥總投入最高，為71.2 kg/畝，是湖南省馬鈴薯施肥量較大的區域；其次邵陽市、安化縣、桑植縣、長沙縣、永順縣等區域，分別為 68.1 kg/畝、66.1 kg/畝、65.4 kg/畝、61.7 kg/畝 、60.3 kg/畝，衡陽縣最少，化肥總投入為48.8 kg/畝。本次調查的各產區肥料投入占比分別為N 32.7%~39.8%、P2O523.8%~33.9%、K2O 28.9%~36.4%。 其中，永順縣、桑植縣、石門縣、安化縣、溆浦縣、邵陽縣的氮肥施用量在18.6~26.3 kg/畝之間，占化肥總投入的比例均在36%以上。 衡陽縣化肥總投入量相對最少，且氮肥施用量也最低，平均為17.5 kg/畝，因化肥總投入量相對較少，氮肥施用量占了總投入的35.7%（表2）。

表2 湖南省馬鈴薯主要產區肥料投入情況比較

2.4 氮肥偏生產力分析

通過計算本次調查的湖南省10 個馬鈴薯產區的氮肥偏生產力（PFPN），并將其分為5 個等級，計算不同等級下氮肥偏生產力的樣本占比，可以得知當前馬鈴薯產區氮肥偏生產力的樣本分布頻率。 由圖1（a）可知，PFPN在 50~100 kg/kg 范圍內的種植戶占33.96%，47.16%的種植戶 PFPN在 100~150 kg/kg，PFPN在 150~200 kg/kg 的 占 9.4%，PFPN在 200~250 kg/kg 與 PFPN>250 kg/kg 僅分別占 6.6% 、2.8%，由此可見湖南省馬鈴薯產區的氮肥偏生產力有較大的提高空間。

在農作物生產過程中， 在保持產量不降低的前提下，可通過“減量、多次”施肥、測土配方、有機肥替代等方式實現化肥減施增效，降低氮肥施用量，提高利用率。 根據國家減施化學肥料與農藥計劃目標要求， 在保證馬鈴薯產量不變前提下， 氮肥施用減少17%，可提高馬鈴薯 PFPN。 由圖 1（b）可知，氮肥減施17%，PFPN在 50~100 kg/kg 的種植戶占比減至了9.43%，降低了 24.53 個百分點，PFPN在 100~150 kg/kg、150~200 kg/kg、200~250 kg/kg、>250 kg/kg 的 種 植戶分別增加了 7.56 個、12.30 個、1.90 個、2.90 個百分點。

圖1 氮肥減施前后湖南省馬鈴薯產區的氮肥偏生產力構成比較

由圖2 可知， 氮肥施用量與偏氮肥生產力呈冪函數關系，R2=0.780 1，可靠性較高。 當氮肥施用量在較低水平時，PFPN分布較離散，變異較大，極值間相差可達2~3 倍。隨著氮肥施用量增加，PFPN呈下降趨勢并維持在較低水平。 因此，氮肥投入高是當前馬鈴薯種植戶PFPN低的重要原因之一。

圖2 氮肥施用量與PFPN 關系

3 結論與討論

3.1 結論

通過對湖南省10 個馬鈴薯主要產區調查發現，品種選擇以中薯系列、鄂薯系列、費烏瑞它系列為主，興佳2 號是近些年熱門新興品種； 施肥方式以一次性基施為主，占80.6%；種植田塊以旱地馬鈴薯為主，占68.7%；播種時間以春馬鈴薯種植為主，占52.5%。

本次調查的馬鈴薯主要產區產量大部分在24~36 t/hm2范圍內，其中，龍山縣、永順縣、安化縣、邵陽縣4 個產區是產量相對較高的區域。 湖南省主要產區馬鈴薯生產每畝平均投入N 22.2 kg、P2O518.5 kg、K2O 19.5 kg，化肥（純養分）總投入平均為60.3 kg/畝，N、P2O5、K2O 比例為 1∶0.83∶0.88， 與推薦比例不相符。龍山縣的化肥總投入最高，為71.2 kg/畝。 氮肥投入高是馬鈴薯種植戶氮肥偏生產力低的重要原因之一，通過分析氮肥施用量與氮肥偏生產力關系表明，隨著氮肥施用量增加， 氮肥偏生產力呈下降趨勢并維持在較低水平。

綜上所述，按照國家化學肥料減施目標要求，在保證產量的前提下， 湖南省馬鈴薯生產應平衡氮肥和磷肥用量，適時科學追肥，通過減少氮肥用量，提高馬鈴薯氮肥偏生產力及肥料利用率， 并適當增補鉀肥和有機肥來提高馬鈴薯產量和種植效益。

3.2 討論

因為實際生產中不會有空白對照， 所以氮肥偏生產力（PFPN）是調查研究中首選的指標來評價肥料表征利用率。

馬鈴薯在生長發育過程中對氮敏感， 施氮能夠明顯提高馬鈴薯產量[11-12]。 許國春等研究發現，與不施氮相比， 施氮的馬鈴薯產量增產幅度為31.1%[13]。本次調查發現，龍山縣、永順縣、安化縣、邵陽縣4 個區域氮肥施用量相對較多， 其對應產量分布相對集中在中等偏高等級。 然而，施用氮肥較多的種植戶，其氮肥偏生產力相對較低， 施肥過量是導致氮肥偏生產力低的主要因素之一。 張福鎖等通過對水稻、小麥等糧食作物的肥料利用率現狀研究認為， 化肥過量施用是造成我國肥料利用效率低的首要原因[14]。仲乃琴等通過測定田間尿素利用率發現， 寧夏馬鈴薯田塊氮肥利用率僅為美國主要糧食作物的50%，導致這種現象的原因仍然是氮肥施用過多[15]。本次調查結果表明，隨著氮肥施用量增加，氮肥偏生產力呈下降趨勢并維持在較低水平， 這與上述研究結果具有相似之處。 研究發現， 馬鈴薯對氮素響應具有持續性、階段性的特性，通過一次性基施，可為馬鈴薯前期生長發育提供充足氮素， 但這種施肥方式容易造成營養生長過旺，前期養分消耗大，且養分易流失，導致塊莖膨大期氮素供應不足。 采用基施+追肥的方式可以調節氮素供應與植株不同時期需求的關系，增加塊莖膨大期氮素供應來提高產量[16]。在保證產量的前提下，適時科學追肥可減少氮肥用量，是提高馬鈴薯氮肥偏生產力及肥料利用率的有效措施。

馬鈴薯是喜鉀作物， 在施肥中需要重視鉀肥的平衡施用。 王小英等調查發現，陜北區域鉀肥施用合適農戶的平均產量是鉀肥施用不足農戶的2 倍[8]。 李成晨等對廣東省冬種馬鈴薯施肥現狀進行調查發現，廣東馬鈴薯產區化肥施用量大，特別是氮肥和磷肥施用量高，N、P2O5、K2O 比例為 1∶0.8∶1.19，與推薦配方施肥比例［1∶0.53∶（1.46~1.95）］不符，施用鉀肥比例偏低[17]。本次調查結果中，馬鈴薯 N、P2O5、K2O 施用比例平均為 1∶0.82∶0.88，鉀肥比例偏低。 因此，化肥施用需平衡氮肥和磷肥用量， 適當增補鉀肥和有機肥來提高馬鈴薯產量和種植效益。