不同肥力水平和種植密度對(duì)定西秸稈覆蓋馬鈴薯生產(chǎn)的影響

王友生，岳 云，李效文

(1.甘肅省定西市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，甘肅定西 743000； 2.甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，蘭州 730020)

定西市具有發(fā)展馬鈴薯的獨(dú)特自然優(yōu)勢(shì)[1-2]，隨著馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的提出，定西市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)迎來前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，它將成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的脫貧致富產(chǎn)業(yè)，在全市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位。素有“中國馬鈴薯之鄉(xiāng)”的甘肅省定西市既是馬鈴薯優(yōu)質(zhì)主產(chǎn)區(qū)，又是全國馬鈴薯三大生產(chǎn)基地之一，通過當(dāng)?shù)卣腿罕?0多年努力，定西市馬鈴薯播種面積已多年穩(wěn)定在20萬hm2以上，總產(chǎn)達(dá)500萬t左右[3]。目前，在中國馬鈴薯生產(chǎn)過程中，普遍存在施用氮、磷、鉀肥不合理以及施肥時(shí)期、施肥方法、栽培方式不當(dāng)?shù)葐栴}，導(dǎo)致種植成本偏高、土壤養(yǎng)分失衡、土壤嚴(yán)重鹽堿化、生物多樣性衰退等，嚴(yán)重制約高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效馬鈴薯生產(chǎn)及其產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4-6]，這也成為定西市馬鈴薯生產(chǎn)面臨的最大問題。有諸多研究表明，馬鈴薯生產(chǎn)受施肥量、品種、生態(tài)環(huán)境和栽培措施等因素的影響[7]，即使在同一種植區(qū)域，不同種植密度對(duì)不同品種馬鈴薯的影響也不一樣[8-9]，如何平衡氮磷鉀等施肥量及種植密度之間關(guān)系，進(jìn)一步促進(jìn)馬鈴薯對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高氮、磷、鉀肥的養(yǎng)分利用率及產(chǎn)量，將成為定西市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要節(jié)本增效措施。因此，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際，在定西旱作區(qū)進(jìn)行田間密度和肥料試驗(yàn)，進(jìn)一步掌握各施肥單元馬鈴薯施肥數(shù)量、適宜密度及群體結(jié)構(gòu)變化，為定西市旱作區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯密度肥料合理搭配以及高產(chǎn)高效栽培提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)選在甘肅省定西市安定區(qū)團(tuán)結(jié)鎮(zhèn)小山村的旱作梯田地上，當(dāng)?shù)仄骄０螢? 074 m，經(jīng)緯度為東經(jīng)104°36′45″，北緯35°29′13″，年平均氣溫6.3 ℃，有效積溫2 300 ℃，無霜期141 d。該區(qū)域?qū)儆诘湫偷暮底鬓r(nóng)業(yè)區(qū)，在地塊的選擇上選擇地勢(shì)平坦，通透性好，保水保肥性能好，肥力中上的地塊，土壤類型為黑壚土，前茬作物為玉米，前茬收獲后旋耕滅茬整地，結(jié)合整地，農(nóng)家肥施量為2 500 kg·(667 m2)-1。0～30 cm耕層有機(jī)質(zhì)10.3 g·kg-1，全氮0.81 g·kg-1，全磷0.65 g·kg-1，全鉀7.1 g·kg-1，pH 7.8。選擇該地開展試驗(yàn)研究，取得的試驗(yàn)結(jié)果具有較高的可信度。

1.2 供試材料

馬鈴薯指示品種為甘肅農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的‘隴薯7號(hào)’，‘隴薯7號(hào)’一級(jí)種由甘肅定西百泉馬鈴薯有限公司提供；施可豐高效緩釋肥(N∶P∶K=26∶13∶7)，由山東施可豐化工有限公司提供。農(nóng)家肥在覆膜前結(jié)合整地作基肥一次性撒施施入。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 處理方法 設(shè)2個(gè)因素，分別為種植密度和復(fù)合肥施用量。施用量設(shè)低肥(L)、中肥(M)、高肥(H)3個(gè)量，分別為600、750和900 kg·hm-2；種植密度結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況分別為45 000、52 500、60 000、67 500株·hm-2，復(fù)合肥在覆蓋前將肥料開溝施于溝內(nèi)，開溝深度為15～20 cm。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)排列，設(shè)12個(gè)處理，3個(gè)重復(fù)，共36個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積30.8 m2(4.4 m×7 m)，具體處理見表1。試驗(yàn)于2017-04-28統(tǒng)一旋耕、施肥，采用玉米秸稈帶狀覆蓋種植方式進(jìn)行種植，小區(qū)間距30 cm，保護(hù)行50 cm。10月18日收獲。試驗(yàn)期間調(diào)查記載各處理馬鈴薯生育期的地上生長(zhǎng)指標(biāo)，成熟期每小區(qū)取樣15株考種，并按小區(qū)單收實(shí)測(cè)產(chǎn)量。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法 在馬鈴薯盛花期分別測(cè)定株高、莖粗、主莖數(shù)、葉面積指數(shù)，每小區(qū)隨機(jī)選取15株進(jìn)行測(cè)定，然后取平均值。株高采用生理株高衡量，為地上莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的距離；主莖粗為近基部最粗處的直徑；葉面積指數(shù)采用剪紙稱量法測(cè)定。

單株結(jié)薯數(shù)：成熟期每小區(qū)挖取15株，數(shù)塊莖個(gè)數(shù)。

單株薯種：成熟期每小區(qū)挖取15株，分株稱量塊莖質(zhì)量。

商品率=大中薯鮮質(zhì)量/薯塊總鮮質(zhì)量×100%，大薯率=大薯鮮質(zhì)量/薯塊總鮮質(zhì)量×100%；以小薯<50 g、50 g≤中薯≤100 g、大薯>100 g計(jì)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)用Microsoft Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS19.0軟件進(jìn)行方差分析，方差分析包括種植密度、施用量以及兩因素之間交互效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥量和密度對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀的影響

不同施肥量和種植密度組合處理對(duì)馬鈴薯的主要農(nóng)藝性狀影響差異較大(表2)。從統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來看，施肥量對(duì)馬鈴薯株高、莖粗、葉鮮質(zhì)量及葉面積指數(shù)4項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響顯著(P<0.05)，但對(duì)主莖數(shù)影響不顯著；種植密度對(duì)馬鈴薯株高、主莖數(shù)、葉鮮質(zhì)量及葉面積指數(shù)4項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)的影響顯著(P<0.05)，但對(duì)莖粗影響不顯著；施用量×密度對(duì)測(cè)定所有指標(biāo)影響都不顯著(P>0.05)。在相同施肥量下，低肥處理時(shí)不同種植密度的葉鮮質(zhì)量和葉面積指數(shù)差異顯著，60 000株·hm-2種植密度的葉鮮質(zhì)量和葉面積指數(shù)分別達(dá)到最大值345.7 g和4.0，其他測(cè)定指標(biāo)的差異不顯著；中肥和高肥處理下不同種植密度的各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)間差異顯著，中、高肥低密度45 000株·hm-2種植時(shí)莖粗分別達(dá)到最大值1.19 cm 和1.23 cm，但葉面積指數(shù)值反而最小分別為3.73和3.88，與其他種植密度差異顯著，說明密度過低不利于馬鈴薯生長(zhǎng)。

表1 不同種植密度和施肥水平Table 1 Different planting density and fertilizing level

在相同種植密度下，肥力越高，株高、主莖數(shù)、莖粗、葉鮮質(zhì)量和葉面積指數(shù)5項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)值也越大。綜合來看，高密度×高肥(處理12)的株高及葉面積指數(shù)兩項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)值最大，分別為69.2 cm和4.34，說明增加施肥量和密度能促進(jìn)植株生長(zhǎng)并增加田間郁閉度；60 000株·hm-2×中肥(處理7)的主莖數(shù)和葉鮮質(zhì)量?jī)身?xiàng)測(cè)定指標(biāo)達(dá)到最大值，分別為5.1和377.1 g，60 000株·hm-2×高肥(處理11)莖粗值最大為1.34 cm，說明60 000株·hm-2種植密度能促進(jìn)馬鈴薯主莖分蘗及生長(zhǎng)。

表2 不同處理對(duì)馬鈴薯的農(nóng)藝性狀Table 2 Potato agronomic traits of different treatments

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示各處理差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Values marked with different letters in the column were significantly different(P<0.05). The same below.

2.2 不同施肥量和密度對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量形成指標(biāo)的影響

不同施肥量和種植密度組合處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量形成指標(biāo)的影響差異較大(表3)。從統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來看，施肥量對(duì)馬鈴薯單株薯質(zhì)量、大中薯質(zhì)量和小薯質(zhì)量的影響達(dá)顯著水平(P<0.05)，種植密度對(duì)大中薯個(gè)數(shù)、小薯個(gè)數(shù)、單株薯質(zhì)量、大中薯質(zhì)量和小薯質(zhì)量的影響呈顯著水平(P<0.05)，施肥量×密度對(duì)所測(cè)定所有指標(biāo)影響都不顯著(P>0.05)。在相同施肥量下，低肥處理在60 000株·hm-2種植密度下的單株個(gè)數(shù)、大中薯個(gè)數(shù)、單株薯質(zhì)量和大中薯質(zhì)量4項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)高于其他種植密度，分別為8.4個(gè)·株-2、5.2個(gè)·株-2、472.0 g·株-2和388.0 g·株-2；中肥和高肥處理也是60 000株·hm-2種植密度的大中薯個(gè)數(shù)和大中薯質(zhì)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)最高，說明在相同肥力下60 000株·hm-2的種植密度適宜當(dāng)?shù)伛R鈴薯生長(zhǎng)，能夠有效促進(jìn)塊莖形成和膨大；在3種肥力水平下當(dāng)種植密度達(dá)到67 500株·hm-2時(shí)單株薯質(zhì)量明顯減小、小薯個(gè)數(shù)及小薯質(zhì)量明顯增加，并與其他種植密度間差異顯著。在相同種植密度下，肥力越高，單株個(gè)數(shù)、大中薯個(gè)數(shù)、單株薯質(zhì)量和大中薯質(zhì)量4項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)值也越大，這說明無論在何種種植密度下，高肥均有利于提高馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)、單株薯質(zhì)量和大中薯質(zhì)量。

2.3 不同施肥量和密度對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率的影響

不同施肥量和種植密度組合處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率的影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。由表4可知，不同施肥量和種植密度對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量及商品薯率的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.05)，而施用量×密度對(duì)馬鈴薯小區(qū)產(chǎn)量影響顯著(P<0.05)，對(duì)商品薯率影響不顯著(P>0.05)。在相同施肥量下，隨著種植密度的增加馬鈴薯小區(qū)產(chǎn)量及商品薯率呈先增后減的趨勢(shì)，3種施肥水平下都是60 000株·hm-2的馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率最高；在相同種植密度下，45 000株·hm-2時(shí)不同施肥水平間差異不顯著，52 500株·hm-2時(shí)高肥與低肥處理之間差異顯著，但與中肥之間處理差異不顯著，60 000株·hm-2時(shí)高肥與中肥、低肥處理差異顯著，但中低肥兩個(gè)處理之間差異不顯著，種植密度達(dá)到67 500株·hm-2時(shí)不同施肥水平間差異不顯著。

表3 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量形成指標(biāo)的影響Table 3 Effects of different treatments on yield formation indexes of potato

綜合來說，高肥下的60 000株·hm-2種植密度處理的馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率最高，折合產(chǎn)量和商品薯率分別為30 112.45 kg·hm-2和89.1%，較低肥處理3和中肥處理7分別增產(chǎn)2 013.99 kg·hm-2和1 266.87 kg·hm-2，商品薯率分別提高6.9%和2.1%。因此，處理11為該種植區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯提高產(chǎn)量的最佳組合。

表4 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及商品率的影響Table 4 Effects of different treatments on yield and commodity rate of potato

3 結(jié)論與討論

秸稈覆蓋技術(shù)能有效抑制土壤水分蒸發(fā)，提高作物產(chǎn)量和水分利用率[10-11]，在干旱地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)上，秸稈覆蓋能有效提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率[12]。除種植模式的影響外，馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育和塊莖產(chǎn)量、品質(zhì)形成還取決于植株個(gè)體與群體的光合作用[13]。本研究對(duì)旱作區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯種植中復(fù)合肥的合理使用量和種植密度作了研究探討，了解馬鈴薯主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量形成指標(biāo)隨不同施肥和種植密度處理組合的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同施肥量和種植密度對(duì)旱作區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及商品薯率的影響均達(dá)到顯著水平。在相同施肥量下，隨著種植密度的增加，馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率呈先增后減的趨勢(shì)，這與張智芳等[14]的結(jié)論一致。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在60 000株·hm-2的種植密度下產(chǎn)量及商品薯率分別達(dá)到30 112.45 kg·hm-2和89.1%；在相同種植密度下，肥力越高，單株個(gè)數(shù)、大中薯個(gè)數(shù)、單株薯質(zhì)量和大中薯質(zhì)量也越大，說明高肥均有利于提高馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)、單株薯質(zhì)量和大中薯質(zhì)量；同時(shí)，在高肥水平下馬鈴薯的產(chǎn)量和商品薯率也達(dá)到最大值，但本研究并未得出在相同種植密度下，當(dāng)施肥量增加到一定水平時(shí)產(chǎn)量便呈現(xiàn)下降趨勢(shì)[14]這一結(jié)論，這可能與本文試驗(yàn)設(shè)置的肥力范圍較小有關(guān)。有研究報(bào)道[15]指出，種植密度較低時(shí)作物通風(fēng)透光良好，單株的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)良，但是群體數(shù)量偏低，也會(huì)造成產(chǎn)量較低，因此，針對(duì)不同馬鈴薯品種、種植方式和施肥水平應(yīng)確定其最佳種植密度，充分考慮單株與整體產(chǎn)量的關(guān)系，才能充分發(fā)揮出馬鈴薯的生產(chǎn)潛力。本試驗(yàn)僅在3種不同施用量和4種種植密度下，研究其組合對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量的影響，結(jié)果顯示所設(shè)高肥900 kg·hm-2與高密度60 000株·hm-2為該種植區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯種植的最佳組合，但對(duì)于更高施用量和種植密度組合以及復(fù)合肥的合理施用量與傳統(tǒng)施肥的效益比較等方面未做探討。