氮磷鉀肥配施對閩東地區甘薯增產效應分析

王和壽

(寧德市農產品質量安全檢驗檢測中心， 福建 寧德 352100)

甘薯是我國重要的糧食作物，在福建省種植面積和總產量僅次于水稻。近年來，隨著社會的發展和人們健康意識的提高，甘薯受到廣大消費者的認可，農民種植收益也大幅提高。但在甘薯栽培技術方面，因甘薯具有耐旱、耐瘠、適應性廣的特點，多數農戶習慣將甘薯種植在地理條件相對較差的邊際土地，而且管理方式粗放，肥料施用不科學，偏施、濫施肥料現象普遍存在，從而影響甘薯產量品質，另外濫施肥料還會導致生產成本增加，生態環境污染加劇，使農戶種植效益和生態效益得不到進一步提高。目前，我國甘薯新品種的選育工作平穩推進，選育出的甘薯新品種種類較多，但甘薯產量卻徘徊不前，其主要原因是缺少科學的配套栽培技術。一個優良的新甘薯品種只有配以科學的配套栽培技術，該品種的增產優勢才能得到發揮。因此，在引進新品種之前，需要開展該品種在當地的適應性、生長發育特性和施肥技術等相關試驗研究。

普薯32是廣東省普寧市農業科學研究所育成的甘薯新品種，具有鮮薯產量高、食味品質好、薯形美觀等優點，且胡蘿卜素含量高，廣受消費者喜歡[1]。普薯32甘薯新品種由于心葉紫紅色，成葉葉片較大，在生產上被稱為“西瓜紅”“大葉紅”等名稱，也是漳浦“六鰲蜜薯”的品種。目前普薯32在全國各地較廣泛栽培，在福建省亦有較大的種植面積，但該品種在寧德地區尚未大面積推廣，原因之一是普薯32在該地區生態和土壤環境下的配套栽培技術還有待探索，無法為當地群眾提供科學的氮磷鉀配施方案。所以加快普薯32在閩東地區的科學配施研究十分必要。當前甘薯平衡施肥的研究報道較多[2-5]，其中“3414”設計方案是3因素、4水平、14個處理優化的不完全實施的正交試驗，具有回歸最優設計處理少、效率高的優點，被國內外研究人員廣泛應用于田間試驗。因此本試驗采用“3414”試驗方案，即氮、磷、鉀3個因素、4個水平，共計14個處理方案，研究氮、磷、鉀平衡施肥對普薯32產量的影響，試圖找到最適宜當地的施肥方案，從而提高產量、節約肥料，為普薯32在寧德地區的推廣提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年在寧德市蕉城區洋中鎮鐘洋村實施，供試土壤為壤土，前作為水稻。其土壤肥力狀況：pH值5.9；有機質為13.8 g·kg-1，堿解氮為98.5 mg·kg-1，速效磷為15.7 mg·kg-1，速效鉀為63.6 g·kg-1。

1.2 試驗材料

供試甘薯品種為普薯32。

1.3 試驗設計

試驗采用“3414”設計，即設3個因素(氮、磷、鉀)，4個水平(0、1、2、3)，14個處理組合。在4個施肥水平中，“0”表示不施肥，“2”表示當地種植習慣施肥量，“1”表示0.5倍習慣施肥量，“3”表示1.5倍習慣施肥量。根據當地的一般產量水平，結合當地施肥習慣，并參考本地以往甘薯田間試驗結果，擬定了當地最佳施肥量的近似值，即N2P2K2處理組施肥量為：純氮(N)、五氧化二磷(P2O5)、氧化鉀(K2O)分別為150、75、225 kg·hm-2，即施用尿素326.1 kg·hm-2，過磷酸鈣625.0 kg·hm-2，硫酸鉀416.7 kg·hm-2(表1)。

1.4 田間管理

按試驗要求進行整地做畦，每個小區面積13.32 m2，每小區種2畦，每畦種1行，畦帶溝寬1 m，四周設2行保護行。種植密度為5.25萬株·hm-2。7月1日扦插，1周后施苗肥(尿素)，1個月后施夾邊肥(尿素、過氧化鈣和硫酸鉀)，具體施肥量按試驗設計(表1)施用。12月1日收獲，生育期153 d。

表1 甘薯平衡施肥試驗因素水平Table 1 Experimental factor level of the balanced fertilization of sweet potato

1.5 收獲、考種與數據處理

收獲時按大、中、小薯分別稱重，大薯單薯重大于250 g，中薯單薯重介于100～250 g，小薯單薯重低于100 g。收獲后第2 d采用烘干法進行干率測定，選擇250～500 g薯塊5個，整塊刨絲拌勻后取300 g用80℃烘干至恒重，測定干物率，每個重復測定1次，共3個重復。淀粉率按公式折算，公式為：淀粉率(%)=烘干率(%)×0.86945-6.34587。

1.6 數據分析

試驗結果利用DPS軟件和Excel 2003版進行統計分析，得到產量的回歸方程，求出最高產量，并根據土壤狀況推薦合理施用量。

2 結果與分析

2.1 土壤基礎肥力與缺素對普薯32產量的影響

甘薯抗逆性強，適應性廣，是比較耐貧瘠的作物，在不施肥的情況下也可以有一定的產量。在本試驗條件下，不施肥組(N0P0K0)的產量僅為推薦施肥組(N2P2K2)產量的57.3%(表2)，說明當地土壤基礎肥力較低，適當增施氮肥、磷肥、鉀肥具有顯著的增產效應。

表2 土壤基礎養分供應能力與缺素對普薯32產量的影響Table 2 Effects of soil basic nutrient supplying capacity and nutrient deficiency on the yield of Pushu 32

缺氮組(N0P2K2)、缺磷組(N2P0K2)和缺鉀組(N2P2K0)的產量占推薦施肥組產量的比例可以表明各元素對產量的影響能力(表2)。缺素組的產量占推薦施肥組產量的比例越高，則表明缺失的元素對甘薯產量的影響越小。由表2可知，缺氮組(N0P2K2)、缺磷組(N2P0K2)和缺鉀組(N2P2K0)的產量分別為推薦施肥組(N2P2K2)的68.2%、91.4%、86.6%，說明在該地區普薯32栽培過程中，施用氮肥增產效應最大，其次為鉀肥，磷肥的增產效應最小。

2.2 氮、磷、鉀平衡配施對普薯32產量的影響

由表3可知，經F檢驗發現，大中薯率、薯塊干率和淀粉產量F值均小于F0.05，差異未達顯著水平，表明不同施肥處理對普薯32大中薯率、薯塊干率和淀粉產量影響不顯著。但對鮮薯產量進行F檢驗發現，F0.05

表3 不同氮磷鉀配合施用對普薯32產量的影響Table 3 Effect of the combined application of different nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer on the yield of Pushu 32

利用DPS軟件對不同氮磷鉀處理水平與鮮薯產量進行數學建模，建立普薯32鮮薯產量與氮磷鉀三要素使用量的效應函數為：Y=1612.537+388.284X1+701.9819X2+578.7894X3-262.996X12-150.732X22-206.657X32+62.36765X1X2+250.3017X1X3-207.251X2X3。尋優結果表明，純N水平X1=1.714 、P2O5水平X2=1.537、K2O水平X3=1.668，即純N施用量為128.55 kg·hm-2(尿素279.46kg·hm-2)、P2O5施用量為57.64 kg·hm-2(過磷酸鈣480.33 kg·hm-2)和K2O施用量為187.65 kg·hm-2(硫酸鉀347.50 kg·hm-2)時普薯32產量達到最高，為44 509.7 kg·hm-2。

2.3 氮、磷、鉀肥對普薯32的增產效應分析

2.3.1氮肥對普薯32的增產效應 由表4可知，在磷肥和鉀肥水平不變的條件下，普薯32鮮薯產量隨著N肥施用量的增加而增加，當施用量達到2水平(推薦施肥量)時，鮮薯產量最高，為42 336 kg·hm-2。繼續增加氮肥施用量，普薯32產量隨之下降。經回歸分析，得到普薯32鮮薯產量與施N水平的回歸方程為：Y=1933.859+949.719X-246.351X2。根據dY/dX=0時，鮮薯產量最高。即施N水平X=1.928，施氮量為144.6 kg·hm-2時，普薯32鮮薯產量最高，可達42 737.8 kg·hm-2。

表4 氮肥對普薯32的增產效應Table 4 Effect of nitrogen fertilizer on the yield increase of Pushu 32

2.3.2磷肥對普薯32的增產效應 由表5可知，在氮肥和鉀肥不變的情況下，不同磷肥水平對普薯32產量的影響明顯，普薯32產量隨磷肥施用量的增加而增加，當施用量達到1水平(0.5倍推薦施用量)時，產量最高，為48 351.0 kg·hm-2。繼續增加磷肥，普薯32產量隨之下降。經回歸分析，得到施磷水平與普薯32鮮薯產量回歸方程為：Y=2643.213+599.929X-208.091X2。得出施磷水平X=1.218時，即施P2O5量為45.7 kg·hm-2，普薯32鮮薯產量可達45 975.0 kg·hm-2。在各小區中，普薯32鮮薯產量高的處理組是N2P1K2，即氮肥和鉀肥在常規水平下，磷肥在常規水平1/2時，即可達到最高產量，說明在該地區普薯32生長對磷肥需求量相對不高，過多的磷肥對產量增加無益。

表5 磷肥對普薯32的增產效應Table 5 Effect of phosphorus fertilizer on the yield increase of Pushu 32

2.3.3鉀肥對普薯32的增產效應 由表5可知，在氮肥和磷肥不變的情況下，不同鉀肥水平對普薯32產量的影響明顯，普薯32產量隨鉀肥施用量的增加而增加，當施用量達到2水平(推薦施用量)時，產量最高，為42 336.0 kg·hm-2。繼續增加鉀肥，普薯32產量隨之下降。經回歸分析，得到施鉀水平與普薯32鮮薯產量回歸方程為：Y=2 766.325-187.105X+34.47142X2。根據dY/dX=0時，為最高產的施肥量，可以得出施鉀水平X=2.714，即施鉀量為305.32 kg·hm-2時，普薯32鮮薯產量可達 37 686.4 kg·hm-2。

表6 鉀肥對普薯32的增產效應Table 6 Effect of potassium fertilizer on the yield increase of Pushu 32

3 討論與結論

“3414”試驗設計是三因素四水平肥料試驗，具有因子全、水平多、設計少、效率高的優點，一個試驗可完成空白、單因子、二因子、三因子分析，結合土壤化驗、植株分析，可以完成土壤供肥能力、肥料利用率等數據的分析，具有很強的實用性和可操作性[6-9]。本試驗模擬的普薯32鮮薯產量與氮、磷、鉀三要素施用量效應函數的尋優結果，當純N施用量為128.55 kg·hm-2(尿素279.46 kg·hm-2)、P2O5施用量為57.64 kg·hm-2(過磷酸鈣480.33 kg·hm-2)和K2O施用量為187.65 kg·hm-2(硫酸鉀347.50 kg·hm-2)時普薯32產量達到最高，為44 509.7 kg·hm-2。這一結果與前人研究的結果趨勢一致[2-5]，但結果也存在一定的差異，這與試驗地土壤的肥力等因素有關，但主要原因是不同品種甘薯養分吸收量顯著不同，養分吸收的數量和比例存在較大的差異[10-12]。

相關研究表明甘薯產量形成過程中，施氮具有最明顯的增產效果，其次是鉀肥，合適的氮鉀肥配施，即可充分利用氮肥對甘薯莖葉生長的促進作用，也可充分發揮鉀肥對光合產物向地下部轉運的優勢，提高塊根產量[13-14]。在本試驗條件下，氮肥對產量的效應研究結果表明，當氮肥施用量為144.6kg·hm-2時，普薯32最高產量可達42 737.8 kg·hm-2，這與每生產1 000 kg甘薯需要從土壤中吸收4～5 kg純氮的理論值[15]相比略為偏低，說明本試驗地土壤提供的氮肥也對產量形成有較大的貢獻。在甘薯生產中也普遍存在大量施用鉀肥以提高產量的現象，本試驗條件下鉀肥對甘薯產量的效應研究中，發現鉀肥施量為305.32 kg·hm-2時，產量可達37 686.4 kg·hm-2，在推薦的氮、磷、鉀肥比例(約為2∶1∶3)中，遠高于氮和磷的施用量，這可能與本試驗土壤中速效鉀含量(63.6 g·kg-1)偏低有關。另外相關研究認為磷肥對產量的貢獻相對較低，但其卻對甘薯根的形成與生長具有非常重要的作用，特別是淀粉型甘薯對磷的需求量相對較高[10-12]。在本試驗條件下，磷肥施用量在3水平(1.5倍推薦施肥量)時，即P2O5施用量達到112.5 kg·hm-2時，甘薯薯塊干率最高，達30.89%。