氮磷鉀配施對魯西南地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

吳靜，楊小華，徐寶連

（濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東濟(jì)寧272131）

土壤肥料

氮磷鉀配施對魯西南地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

吳靜，楊小華*，徐寶連

（濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東濟(jì)寧272131）

以‘荷蘭15’為供試馬鈴薯品種，采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，建立氮肥（X1）、磷肥（X2）和鉀肥（X3）三因子的回歸數(shù)學(xué)模型，通過方差分析和數(shù)學(xué)模型優(yōu)化得到施肥的優(yōu)化區(qū)間。結(jié)果表明，三項(xiàng)肥料因子對馬鈴薯產(chǎn)量影響的大小順序依次為：鉀肥（X3）＞氮肥（X1）＞磷肥（X2）；馬鈴薯產(chǎn)量大于2 782.04 kg/667m2的肥料施用量優(yōu)化區(qū)間為：N 16.755～24.675 kg/667m2、P2O58.36～11.64 kg/667m2、K2O 42.24～48.48 kg/667m2。

馬鈴薯；二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)；肥料；產(chǎn)量

馬鈴薯已成為世界上繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物，含有豐富的礦物質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)，是人們?nèi)粘２妥郎喜豢扇鄙俚囊环N食物。為提高馬鈴薯的產(chǎn)量與品質(zhì)，施用有效的肥料是一種重要手段［1-3］。目前，在馬鈴薯生產(chǎn)實(shí)際過程中，由于菜農(nóng)更注重經(jīng)濟(jì)效益，為提高馬鈴薯產(chǎn)量，生產(chǎn)上盲目施肥，過度施肥，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且對土壤環(huán)境造成了一定污染［4］，同時(shí)也制約了馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的提升以及效益的提高。當(dāng)馬鈴薯所需氮肥、磷肥、鉀肥充足，而且養(yǎng)分配比合理時(shí)，地上部分達(dá)到最大生物產(chǎn)量，地下塊莖產(chǎn)量也相應(yīng)達(dá)到最高［5，6］，氮磷鉀配施可顯著提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)［7］。

氮、磷、鉀肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響已有較多報(bào)道，但施肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響效果因品種、栽培地區(qū)氣候、土壤、栽培方式等條件有所差異。在濟(jì)寧地區(qū)氣候、土壤條件下施肥對馬鈴薯產(chǎn)量的影響報(bào)道較少。本研究采用三因子二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)氮、磷、鉀肥施用量對馬鈴薯產(chǎn)量的影響，得出最優(yōu)的肥料配比，對指導(dǎo)馬鈴薯實(shí)際生產(chǎn)有重要意義。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在濟(jì)寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試品種為‘荷蘭15’，供試土壤pH7.1，有機(jī)質(zhì)19.6 g/kg，堿解氮75.6 mg/kg，速效磷28.7 mg/kg，速效鉀56.7mg/kg。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)氮肥（X1）、磷肥（X2）和鉀肥（X3）3個(gè)因子，采用三因子二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，選擇的因素水平及其編碼見表1。設(shè)20個(gè)小區(qū)，四周設(shè)保護(hù)行，小區(qū)長5.0 m，寬3.2 m，3次重復(fù)，小區(qū)面積16 m2。馬鈴薯種植株行距為：25 cm×80 cm，每小區(qū)種植100株。試驗(yàn)所需肥料為尿素（N 46.4％），過磷酸鈣（P2O516％），硫酸鉀（K2O 51％）。

表1　試驗(yàn)因素和編碼水平Table 1Experimental factor and code level

試驗(yàn)播種薯塊為單芽，平均重30～50 g，芽長1～2 cm。2015年3月4日種植，6月8日收獲。生長期間，田間統(tǒng)一管理。

2　結(jié)果與分析

2.1數(shù)學(xué)模型的建立

各處理的馬鈴薯產(chǎn)量見表2，以此為目標(biāo)函數(shù)，利用三因子二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)DPS（V7.05）系統(tǒng)的程序分析，可得出產(chǎn)量（Y）與氮肥（X1）、磷肥（X2）、鉀肥（X3）三因子的三元二次回歸數(shù)學(xué)模型：

Y=2 990.806 91-115.067 61X1-6.098 82X2+ 242.19502X3-100.01582X12-89.05549X22-116.66324X32+ 8.000 37X1X2+1.271 13X1X3-8.354 62X2X3

表2　不同處理的馬鈴薯產(chǎn)量Table 2Yield of potato under different treatments

對產(chǎn)量的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行顯著性測定（表3），失擬檢驗(yàn)F1的P值=0.136 7＞0.05，失擬不顯著，說明未知試驗(yàn)因素對試驗(yàn)結(jié)果的影響很??；回歸檢驗(yàn)F2的P值=0.001 4＜0.05，達(dá)顯著水平，說明數(shù)學(xué)模型與實(shí)測值擬合較好，具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

以下是α=0.05顯著水平剔除不顯著項(xiàng)后，簡化后的回歸方程：

Y=2 990.806 91-115.067 61X1+242.195 02X3-100.015 82X12-89.055 49X22-116.663 24X32

由以上三元二次回歸數(shù)學(xué)模型一次項(xiàng)系數(shù)和表3中的P值得出，鉀肥（X3）對馬鈴薯產(chǎn)量有正向極顯著影響，氮肥（X1）有負(fù)向極顯著影響，磷肥（X2）對產(chǎn)量的影響不顯著；從二次項(xiàng)系數(shù)中可以看出，氮肥和磷肥對產(chǎn)量有負(fù)向顯著影響，鉀肥對產(chǎn)量有負(fù)向極顯著影響。

表3　試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果方差分析Table 3Analysis of variance for yield results

表4　單因子效應(yīng)分析Table 4Effect analysis of single factor

2.2單因子效應(yīng)分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對單因子進(jìn)行效應(yīng)分析，其他因子為零水平，結(jié)果見表4。

由表4可知，隨著氮肥施用量的增加，馬鈴薯產(chǎn)量的增長呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當(dāng)?shù)仕皆?1.682～-0.5時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量隨肥料用量增加而增加，增加幅度不大。但是當(dāng)?shù)仕匠^-0.5后，氮肥施用量增加，馬鈴薯產(chǎn)量降低，降低幅度較大。說明一定程度的增加氮肥的施用量可以提高馬鈴薯的產(chǎn)量。

當(dāng)磷肥水平在-1.682～0時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量隨肥料用量的增加而增加。但當(dāng)磷肥水平超過0后，磷肥施用量增加，馬鈴薯產(chǎn)量降低。說明磷肥的施用量對馬鈴薯產(chǎn)量也存在最適量。

隨著鉀肥水平值的不斷增加，馬鈴薯產(chǎn)量也在不斷的增加，且增加幅度較大。鉀肥水平在-1.682～1時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量不斷增加，但是鉀肥水平超過1以后，隨著鉀肥施用量的增加，馬鈴薯產(chǎn)量略有下降。說明只有肥料施用量恰當(dāng)，馬鈴薯產(chǎn)量才會出現(xiàn)最優(yōu)值。

綜上所述，三項(xiàng)肥料因子對馬鈴薯產(chǎn)量影響的大小順序依次為：鉀肥（X3）＞氮肥（X1）＞磷肥（X2），鉀肥的施用量對馬鈴薯產(chǎn)量的影響最大，氮肥次之，而磷肥影響最小，因此馬鈴薯在種植過程中，為提高馬鈴薯產(chǎn)量應(yīng)特別注意多施鉀肥，其次是氮肥，同時(shí)注意磷肥的施用。

2.3肥料施用量優(yōu)化

由試驗(yàn)結(jié)果分析可知，在試驗(yàn)中不但存在著單因子效應(yīng)，而且還有因子間的交互作用，因此很難從單因子效應(yīng)和交互作用的結(jié)果分析中找到最佳提取條件，并且三元二次回歸的數(shù)學(xué)模型不存在產(chǎn)量函數(shù)的極值，同時(shí)考慮到試驗(yàn)中氮肥、磷肥和鉀肥施用量不宜太高等因素，需對回歸模型進(jìn)行再解析，采用頻率分析法分析回歸模型以找到最佳施用量，結(jié)果見表5。

表5　肥料施用量優(yōu)化Table 5Optimization of fertilizer application

根據(jù)計(jì)算機(jī)分析結(jié)果（表5），馬鈴薯產(chǎn)量大于2 782.04 kg/667m2的組合方案有39個(gè)，通過這39個(gè)方案中各變量取值的頻率分布，得出馬鈴薯產(chǎn)量大于2 782.04 kg/667m2的X1、X2和X3變量95％的置信區(qū)間分別為-0.883～-0.355、-0.328～0.328、0.816～1.212，即馬鈴薯產(chǎn)量大于2 782.04 kg/667m2的肥料施用量優(yōu)化區(qū)間為：N 16.755～24.675 kg/ 667m2、P2O58.36～11.64 kg/667m2、K2O 42.24～48.48 kg/ 667m2。

3　討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在中高肥力條件下，鉀肥（X3）對馬鈴薯產(chǎn)量有正向極顯著影響，氮肥（X1）有負(fù)向極顯著影響，磷肥（X2）對產(chǎn)量的影響不顯著。三項(xiàng)肥料因子對馬鈴薯產(chǎn)量影響的大小順序依次為：鉀肥（X3）＞氮肥（X1）＞磷肥（X2），鉀肥的變化對馬鈴薯產(chǎn)量的影響最大，氮肥次之，而磷肥影響最小。因此馬鈴薯在種植過程中，應(yīng)特別注意多施鉀肥，其次是氮肥，同時(shí)注意磷肥的施用。此結(jié)論與許愛霞等［9］的研究結(jié)果不一致，可能是因?yàn)閷︸R鈴薯的測定指標(biāo)不同，有的研究側(cè)重馬鈴薯品質(zhì)，有的側(cè)重馬鈴薯耐貯性，有的側(cè)重馬鈴薯產(chǎn)量。許愛霞等［9］研究指出，從產(chǎn)量效益來看，最高產(chǎn)量對應(yīng)的3種肥料配比為N：P：K=1：0.44：1.04，提高馬鈴薯產(chǎn)量要注意鉀肥和氮肥的用量。從耐貯性效益看，最佳耐貯性對應(yīng)的3種肥料配比為N：P：K=1：0.80：0.77，如果要提高馬鈴薯耐貯性，要適當(dāng)降低氮肥和鉀肥的比例。

計(jì)算機(jī)尋優(yōu)表明，馬鈴薯產(chǎn)量大于2 782.04 kg/ 667m2的肥料施用量優(yōu)化區(qū)間為：N 16.755～24.675 kg/667m2、P2O58.36～11.64 kg/667m2、K2O 42.24～48.48 kg/667m2。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬求得的數(shù)學(xué)模型反映了馬鈴薯生產(chǎn)中肥料施用量與產(chǎn)量之間的關(guān)系，為馬鈴薯施肥技術(shù)提供了非常重要的科學(xué)依據(jù)。但試驗(yàn)結(jié)果僅是在特定區(qū)域試驗(yàn)得出的，存在一定局限性，還應(yīng)進(jìn)一步試驗(yàn)，并在生產(chǎn)中推廣示范。

［1］殷文，孫春明，馬曉燕，等.鉀肥不同用量對馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的效應(yīng)［J］.土壤肥料，2005（4）:44-47.

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［3］李勇，呂典秋，胡林雙，等.不同氮磷鉀配比對馬鈴薯農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和干物質(zhì)含量的影響［J］.中國馬鈴薯，2013，27（3）: 148-152.

［4］王德建，林靜慧，孫瑞娟，等.太湖地區(qū)稻麥高產(chǎn)的氮肥適宜量及其對地下水的影響［J］.土壤學(xué)報(bào)，2003，40（3）:426-432.

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Effect of Nitrogen，Phosphorus and Potassium Fertilizer on Yield of Potato in Southwest of Shandong Province

WU Jing，YANG Xiaohua*，XU Baolian
（Jining Academy of Agricultural Sciences，Jining，Shandong 272131，China）

:The potato variety'The Netherlands 15'was tested using two general revolving combination design，and three factors regression mathematical model of nitrogen（X1），phosphorus（X2）and potassium（X3）was established and the optimized range of fertilization by the analysis of variance and mathematical model optimization were obtained.The results showed that the order of three fertilizer factors on potato yield was K（X3）＞N（X1）＞P（X2）.When the optimized range of nitrogen fertilizer（N）were 16.755-24.675 kg/667m2，phosphorus fertilizer（P2O5）8.36-11.64 kg/667m2，and potassium fertilizer（K2O）42.24-48.48 kg/667m2，the yield could be more than 2 782.04 kg/667m2.

:potato；two general revolving combination design；fertilizer；yield

S532

B

1672-3635（2016）04-0213-05

2015-11-04

山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系薯類創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“SDAIT-10”。

吳靜（1981-），女，農(nóng)藝師，碩士，主要從事蔬菜育種與栽培技術(shù)研究。

（Corresponding author）：楊小華，農(nóng)藝師，主要從事蔬菜育種與栽培技術(shù)研究，E-mail:snow111418@163.com。