測(cè)土配方施肥對(duì)北方寒區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

劉文志，于文清，胡廣民，趙曉鋒，李鵬，懷寶冬，田艷洪，隋文志

（黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)畜產(chǎn)品綜合利用研究所，黑龍江佳木斯154007）

土壤肥料

測(cè)土配方施肥對(duì)北方寒區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

劉文志，于文清，胡廣民，趙曉鋒，李鵬，懷寶冬，田艷洪，隋文志*

（黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)畜產(chǎn)品綜合利用研究所，黑龍江佳木斯154007）

為了探索適合北方寒區(qū)馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）種植的測(cè)土配方施肥技術(shù)，對(duì)比了依據(jù)不同參數(shù)建立的施肥模式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響。依據(jù)“3414”試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，采用土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)法、地力差減法及回歸方程擬合求得的一元二次方程建立了3種施肥模式，對(duì)比試驗(yàn)表明，通過(guò)回歸方程即氮（N）：Y=25 400.7+166.5 N-0.35 N2（R2=0.958），磷（P）：Y=35 669.7+181.7 P-2.2 P2（R2=0.948），鉀（K）：Y=32 714.5+107.2 K-0.4 K2（R2=0.997），建立的最施肥模式獲得的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益分別較當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥處理高7.8%和2 138元∕hm2，適合北方寒區(qū)馬鈴薯栽培。

測(cè)土配方；“3414”試驗(yàn)；馬鈴薯；北方寒區(qū)

測(cè)土配方施肥技術(shù)是提高作物產(chǎn)量的重要途徑之一[1-3]，主要是通過(guò)田間試驗(yàn)計(jì)算出相關(guān)參數(shù)或建立函數(shù)進(jìn)而求得最佳施肥量[4-6]。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）種植，不但可以提高產(chǎn)量及品質(zhì)，還可提高肥料利用率，減輕化肥施用不當(dāng)帶來(lái)的危害。為了比較測(cè)土配方施肥技術(shù)不同參數(shù)計(jì)算方法建立的施肥模式對(duì)我國(guó)北方寒區(qū)馬鈴薯種植的適用性，探索適合該地區(qū)馬鈴薯栽培的最佳測(cè)土配方施肥模式，本研究通過(guò)“3414”田間試驗(yàn)獲得參數(shù)，并對(duì)比地力差減法、土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)法和回歸分析求得的一元二次方程計(jì)算出的最佳施肥量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試馬鈴薯品種為‘富金’，供試肥料為尿素（N∶46.4%，黑龍江北大荒農(nóng)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)）、磷酸二銨（N∶18%，P2O5∶46%，廣西鹿寨化肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)）、硫酸鉀（K2O∶50%，米高化工長(zhǎng)春有限公司生產(chǎn)）。

1.2 試驗(yàn)地概況

“3414”田間試驗(yàn)于2011年在黑龍江省佳木斯市，黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院試驗(yàn)田（東經(jīng)130°24'50.7''，北緯46°46'35.2''）實(shí)施。試驗(yàn)地土壤類型為黑土。土壤pH值6.2，有機(jī)質(zhì)3.6%，速效磷、速效鉀、堿解氮含量分別為41.5、222.3和138.2 mg∕kg。采用微區(qū)試驗(yàn)，每個(gè)微區(qū)用水泥板圍成，水泥板地下部分深60 cm。每個(gè)微區(qū)內(nèi)2行，行距0.55 m，行長(zhǎng)1.5 m。

測(cè)土配方施肥不同實(shí)施方案田間對(duì)比試驗(yàn)于2012年進(jìn)行，試驗(yàn)田位于與2011年試驗(yàn)微區(qū)相鄰的小區(qū)內(nèi)，土壤養(yǎng)分狀況與微區(qū)接近，土壤pH值6.3，有機(jī)質(zhì)3.6%，速效磷、速效鉀、堿解氮含量分別為42.8、198.5和135.7 mg∕kg。采用小區(qū)試驗(yàn)，小區(qū)面積19.5 m2，行長(zhǎng)6 m，行距0.65 m，每小區(qū)5行。

1.3 處理設(shè)置

“3414”試驗(yàn)設(shè)14個(gè)處理（表1），3次重復(fù)；三因素分別為N、P2O5、K2O；四水平為分別為0水平不施肥，2水平當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿浚?水平=2水平× 0.5，3水平=2水平×1.5。第2水平施肥量為每公頃施N 100 kg，P2O550 kg，K2O 160 kg。種植密度為每公頃66 660株，行距55 cm，穴距30 cm。各處理中，氮肥40%做基肥，40%苗期追肥，20%現(xiàn)蕾期施用；鉀肥60%做基肥，40%現(xiàn)蕾期施用；磷肥全部基施[7-9]。收獲時(shí)實(shí)測(cè)微區(qū)鮮薯產(chǎn)量、收集微區(qū)地上部分莖葉，參考鮑士旦[10]的方法測(cè)定馬鈴薯莖葉及塊莖N、P、K含量及播種前和收獲后測(cè)量土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量。

表1 “3414”試驗(yàn)各處理肥料用量（kg/hm2）Table 1 Dosage of fertilizer in“3414”experiment

根據(jù)“3414”試驗(yàn)獲取的數(shù)據(jù)，通過(guò)不同實(shí)施方案計(jì)算，得到了3個(gè)測(cè)土配方施肥方案，其中，由于采用差減法計(jì)算得出磷肥施用量較高（處理3），與常規(guī)施肥最相差較遠(yuǎn)，因此增設(shè)一個(gè)減少磷肥施用量50%的處理（即處理4）。另設(shè)一個(gè)常規(guī)施肥處理和空白對(duì)照，共計(jì)6個(gè)處理。3次重復(fù)，各處理施肥量見(jiàn)表2。

表2 不同施肥模式下肥料用量(kg/hm2)及配比Table 2 Dosage of fertilizer(kg/ha)and proportion of different fertilization patterns

各處理中，氮肥40%做基肥，40%苗期追肥，20%現(xiàn)蕾期施用；鉀肥60%做基肥，40%現(xiàn)蕾期施用；磷肥全部基施。種植密度為66 660株∕hm2，行距65 cm，穴距25 cm，收獲時(shí)實(shí)測(cè)小區(qū)鮮薯產(chǎn)量。并測(cè)定馬鈴薯莖葉及塊莖中N、P、K含量，播種前和收獲后測(cè)量土壤養(yǎng)分。

1.4 計(jì)算公式

通過(guò)（公式1）計(jì)算肥料利用率[11]。

式中∶R為肥料利用率(%)，NF為施肥區(qū)作物吸收養(yǎng)分量（kg∕hm2），NL為缺素區(qū)農(nóng)作物吸收養(yǎng)分量（kg∕hm2），Q為肥料施用量，C為肥料中養(yǎng)分含量（%）。

由土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)法（公式2）計(jì)算，確定最佳施肥量[11]

式中∶Q為施肥量（kg∕hm2），Y為目標(biāo)產(chǎn)量（kg∕hm2），A∕100為單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量（kg∕100kg），換算為（kg∕kg），NL，C，R同式1。

由地力差減法（公式3）計(jì)算，確定最佳施肥量[11]。

式中∶Yo為無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量，Y，Q，A，C，R同式2。

通過(guò)肥料回歸方程擬合求得一元二次方程（公式4），進(jìn)而求得N、P、K肥最佳施肥量[12]。

式中∶Y為產(chǎn)量（kg∕hm2），x為肥料施用量（kg∕hm2），a，b，c均為常數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)分析與處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析使用的軟件為SPSS（SPSS 13.0, Inc.,Chicago,USA）。各處理之間的差異采用單因素方差分析（SPSS,One-Way ANOVA:LSD Test,P=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 “3414”田間試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 實(shí)收鮮薯測(cè)產(chǎn)結(jié)果

在當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥的基礎(chǔ)上，氮肥增加50%，磷、鉀肥各自減少50%均未對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量造成顯著影響，但氮肥施用量減少50%，磷、鉀肥肥施用量各自增加50%均顯著降低了馬鈴薯產(chǎn)量（表3）?？梢?jiàn)，在本試驗(yàn)土壤條件下，建立測(cè)土配方施肥方案時(shí)，可適當(dāng)減少磷、鉀肥施用量，但不能降低氮肥施用量。

表3 “3414”試驗(yàn)各處理馬鈴薯鮮薯產(chǎn)量Table 3 Yield of fresh potato of“3414”experiment

2.1.2 數(shù)據(jù)獲取結(jié)果

肥料利用率∶表4列出了塊莖、莖葉養(yǎng)分含量，依據(jù)這些數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（1）計(jì)算求得常規(guī)施肥條件下的肥料利用率。其中氮肥利用率為56.8%，磷肥為17.0%，鉀肥為37.3%。

表4 塊莖、莖葉養(yǎng)分含量及單位面積產(chǎn)量Table 4 Nutrient content of tuber,stem and leaf,and yield of per unit area

表5 土壤速效養(yǎng)分含量，塊莖、莖葉養(yǎng)分含量Table 5 Available nutrient content of soil and nutrient content in tuber,stem and leaf

土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)∶利用表5數(shù)據(jù)，根據(jù)公式（2）計(jì)算，由土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)法公式，計(jì)算出施肥量為N∶45 kg∕hm2，P2O5∶0 kg∕hm2，K2O∶90 kg∕hm2。

由目標(biāo)產(chǎn)量配方法計(jì)算的最佳施肥量∶當(dāng)?shù)貧v年來(lái)馬鈴薯產(chǎn)量平均為28 000 kg∕hm2，按照提高18%的增產(chǎn)幅度，將目標(biāo)產(chǎn)量定為33 000 kg∕hm2，無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量根據(jù)本試驗(yàn)結(jié)果得出，是21 749.5 kg∕hm2，由已知數(shù)據(jù)（目標(biāo)產(chǎn)量、無(wú)肥區(qū)產(chǎn)量、單位經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量、化肥養(yǎng)分含量及肥料利用率數(shù)據(jù)）通過(guò)地力差減法公式（公式3），計(jì)算出施肥量為N∶105 kg∕hm2，P2O5∶206 kg∕hm2，K2O∶234 kg∕hm2。

根據(jù)（公式4）求得N肥施用量與產(chǎn)量的一元二次方程為∶Y（kg∕hm2）=25 400.7+166.5 N-0.35 N2（R2=0.958），當(dāng)N施用量為238 kg∕hm2時(shí)，產(chǎn)量最高。磷肥施用量與產(chǎn)量的一元二次方程為∶Y（kg∕hm2）=35 669.7+181.7 P-2.2 P2（R2=0.948），當(dāng)P2O5施用量為41 kg∕hm2時(shí)，產(chǎn)量最高。鉀肥施用量與產(chǎn)量的一元二次方程為∶Y(kg∕hm2)=32 714.5+ 107.2 K-0.4 K2（R2=0.997），當(dāng)K2O施用量134 kg∕hm2時(shí)，產(chǎn)量最高。

2.2 基于“3414”試驗(yàn)的測(cè)土配方施肥各實(shí)施方案對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 測(cè)土配方施肥不同施肥方案對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

馬鈴薯實(shí)收測(cè)產(chǎn)結(jié)果表明，測(cè)土配方施肥不同方案對(duì)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響不同，各施肥處理產(chǎn)量均顯著高于空白處理，表明這5個(gè)處理施肥均為正效應(yīng)。通過(guò)回歸方程得出的施肥方案獲得的鮮薯產(chǎn)量顯著高于其它處理（表6）。在地力差減法的基礎(chǔ)上減少磷肥施用量50%，也獲得了高于常規(guī)施肥的產(chǎn)量，而地力差減法的產(chǎn)量則與常規(guī)施肥無(wú)顯著差異。土壤養(yǎng)分校正系數(shù)法建立的施肥方案應(yīng)用效果不好。

2.2.2 測(cè)土配方施肥不同施肥方案對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

各處理的經(jīng)濟(jì)效益差異主要表現(xiàn)在肥料成本和產(chǎn)量上，因此計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益時(shí)，只考慮了這兩個(gè)因素，采用回歸方程法建立的施肥方案，肥料成本居中，產(chǎn)值最高，經(jīng)濟(jì)效益最好（表6）。

表6 不同施肥模式下的馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益Table 6 Yield and economical benefit under different fertilization patterns

可見(jiàn)，綜合馬鈴薯產(chǎn)量、肥料成本、經(jīng)濟(jì)效益等因素，采用一元二次回歸方程求得的最大產(chǎn)量施肥量，為本試驗(yàn)條件下的最佳施肥方案。適用于北方寒區(qū)馬鈴薯栽培。

3 討論

制定科學(xué)合理的施肥配方是馬鈴薯測(cè)土配方施肥技術(shù)的核心，本文通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，確定了適宜北方寒區(qū)馬鈴薯栽培的測(cè)土配方施肥模式，即基于一元二次回歸方程求得的最大產(chǎn)量施肥量。通過(guò)一元肥料效應(yīng)模型計(jì)算“3414”試驗(yàn)最佳施肥量時(shí)，擬合成功率高，且簡(jiǎn)便易算[12]。本試驗(yàn)中由地力差減法、土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)法和通過(guò)回歸分析求得的一元二次方程計(jì)算出的最佳施肥量有很大差異。地力差減法和校正系數(shù)法在計(jì)算最佳施肥量時(shí)需要參數(shù)較多，各別參數(shù)又需要大量田間試驗(yàn)和樣品分析測(cè)定數(shù)據(jù)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的誤差對(duì)最終結(jié)果都有很大的影響，所以它們計(jì)算出的最佳施肥量易偏離真實(shí)值。本試驗(yàn)條件下，地力差減法中磷肥過(guò)量是限制產(chǎn)量增加的重要原因。而回歸方程法計(jì)算最佳施肥量是對(duì)不同處理產(chǎn)量數(shù)據(jù)規(guī)律性的反應(yīng)，在土壤養(yǎng)分一致的情況下，比較準(zhǔn)確。

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Effect of Formula Fertilization by Soil Testing on Yield of Potato (Solanum tuberosum L.)in North Cold Region

LIU Wenzhi,YU Wenqing,HU Guangmin,Zhao Xiaofeng,LI Peng,HUAI Baodong,TIAN Yanhong,SUI Wenzhi＊
(Institute of Agricultural and Poultry Products Comprehensive Utilization,Heilongjiang Academy of Land Reclamation Sciences,Jiamusi,Heilongjiang 154007,China)

ract:In order to explore the formula fertilization by soil testing technique adaptable to the cultivation conditions in north cold region,the effect of fertilization pattern constituted according to different parameters on the yield and economical benefit were compared.According to the data obtained from“3414”test,the fertilization patterns were achieved by soil available nutrient correlation coefficient,land fertility subtraction method and unary quadratic equation with one unknown number fitting by regression equation,respectively.The comparing experiment showed that by the best fertilization pattern constituted by regression equation,via the equations(N):Y=25400.7+166.5 N-0.35 N2(R2=0.958),(P):Y=35669.7+ 181.7 P-2.2 P2(R2=0.948),and(K):Y=32714.5+107.2 K-0.4 K2(R2=0.997),the yield and economical benefit were, respectively,7.8%and 2 138 CNY/hm2higher than the local general fertilization pattern.So unary quadratic equation with one unknown numberwas much more suitable forpotato production in north cold region..

rds:formula fertilization by soiltesting;“3414”experiment;potato(Solanum tuberosum L.);north cold region

S532

B

1672－3635（2013）06-0353-05

2013-09-12

黑龍江省農(nóng)墾總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（HNK11A-05-04）。

劉文志（1981-），男，副研究員，本科，學(xué)士，主要從事土壤肥料與植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究。

隋文志，研究員，主要從事土壤肥料與農(nóng)業(yè)微生物研究，E-mail∶suiwz@sina.com。