內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力及增產(chǎn)潛力研究

王迎男，高 娃，郜翻身，樸明姬，樊明壽，賈立國(guó)，柳 昱，鄭海春*

（1 內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤肥料和節(jié)水農(nóng)業(yè)工作站，呼和浩特 010011；2 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特 010018）

馬鈴薯是中國(guó)第四大糧食作物之一。2016年中國(guó)馬鈴薯種植面積達(dá)581.3萬(wàn)公頃，總產(chǎn)量為9906.6萬(wàn)噸，較2006年面積增加38.0%，產(chǎn)量增加83.4% (FAO)，種植面積的增加、肥料的投入、馬鈴薯品種的改良、管理措施的改進(jìn)以及土壤肥力的提升是馬鈴薯產(chǎn)量提高的重要因素[1]。內(nèi)蒙古是我國(guó)馬鈴薯主產(chǎn)省區(qū)之一，其種植面積、產(chǎn)量均居于全國(guó)前列[2]。種植區(qū)域主要集中在陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)和大興安嶺北麓區(qū)。由于生態(tài)類型與栽培技術(shù)匹配性差，加之肥料的過(guò)量投入，導(dǎo)致肥料利用率降低[3-4]。因此，探究?jī)?nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響，對(duì)于指導(dǎo)內(nèi)蒙古地區(qū)合理施肥具有重要的意義。前人研究[5-6]指出，作物施肥產(chǎn)量與基礎(chǔ)地力呈顯著正相關(guān)，基礎(chǔ)地力越高，作物施肥產(chǎn)量越高。Fan等[7]采用地力貢獻(xiàn)率評(píng)價(jià)了基礎(chǔ)地力對(duì)施肥產(chǎn)量的影響，提升基礎(chǔ)地力，可增加作物產(chǎn)量，即地力對(duì)施肥產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率越大。梁濤等[8]研究表明，土壤基礎(chǔ)地力越高，在合理施肥的條件下，可獲得的作物產(chǎn)量潛力越大，作物產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性越好。然而，有關(guān)內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)土壤基礎(chǔ)地力現(xiàn)狀的研究未見(jiàn)報(bào)道，針對(duì)主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響尚不清晰。因而探究基礎(chǔ)地力和施肥效應(yīng)與馬鈴薯產(chǎn)量的關(guān)系對(duì)于指導(dǎo)不同生態(tài)區(qū)土壤肥力下的馬鈴薯科學(xué)施肥顯得尤為重要。本研究收集了2006—2015年在內(nèi)蒙古陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)4個(gè)生態(tài)區(qū)開(kāi)展的1118個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，對(duì)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量、貢獻(xiàn)率以及基礎(chǔ)地力和肥料效應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的影響進(jìn)行評(píng)估，旨在揭示內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)土壤基礎(chǔ)地力及馬鈴薯的產(chǎn)量潛力，為區(qū)域馬鈴薯增產(chǎn)和提質(zhì)增效奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古馬鈴薯種植范圍較廣，主要分布在陰山南麓區(qū)、北麓區(qū)，燕山丘陵區(qū)和大興安嶺北麓區(qū)。陰山南麓位于大青山南部沖擊平原，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，≥ 10℃有效積溫2000～3000℃，年平均降水量為335～535 mm，主要土壤類型為栗鈣土、草甸土、風(fēng)沙土等；陰山北麓區(qū)位于內(nèi)蒙古中部大青山背部山地丘陵區(qū)，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，≥ 10℃有效積溫1800～2500℃，年平均降水量為150～450 mm，主要土壤類型為栗鈣土；燕山丘陵區(qū)位于內(nèi)蒙古燕山低山丘陵區(qū)，屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，≥ 10℃有效積溫為1800～3300℃，年平均降水量為300～500 mm，主要土壤類型為栗鈣土、褐土、草甸土、栗褐土、風(fēng)沙土等；大興安嶺北麓區(qū)位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市東北部，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，≥ 10℃有效積溫為1651～2647℃，年平均降水量為250～550 mm，主要土壤類型為黑鈣土、栗鈣土、草甸土、灰色森林土等。具體旗縣分布見(jiàn)表1。

1.2 研究?jī)?nèi)容與方法

本研究收集了2006—2015年國(guó)家測(cè)土配方施肥項(xiàng)目在內(nèi)蒙古開(kāi)展的1118個(gè)馬鈴薯田間試驗(yàn)，試驗(yàn)分別在陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)4個(gè)生態(tài)區(qū)進(jìn)行，各生態(tài)區(qū)馬鈴薯試驗(yàn)樣本數(shù)分別為336個(gè)、571個(gè)、129個(gè)和82個(gè)，各生態(tài)區(qū)的土壤基本理化性狀見(jiàn)表2。試驗(yàn)小區(qū)面積為20～50 m2。選取每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)無(wú)肥對(duì)照 (CK) 和氮磷鉀肥 (NPK) 處理的馬鈴薯產(chǎn)量數(shù)據(jù)，對(duì)照處理不施用任何肥料，氮磷鉀肥處理按照試驗(yàn)點(diǎn)當(dāng)?shù)販y(cè)土配方施肥結(jié)果推薦施用，4個(gè)生態(tài)區(qū)的氮磷鉀肥施用量見(jiàn)表1。供試氮肥為尿素 (N 46%)，磷肥為過(guò)磷酸鈣 (P2O514%)，鉀肥有硫酸鉀 (K2O 50%) 和氯化鉀(K2O 60%)，其中磷肥和鉀肥全部基施，氮肥分次追施。試驗(yàn)由試驗(yàn)點(diǎn)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)技部門人員開(kāi)展，試驗(yàn)肥料、田間管理以及產(chǎn)量的測(cè)定等均參照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《測(cè)土配方施肥技術(shù)規(guī)范》[9]進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

土壤基礎(chǔ)地力 (indigenous soil productivity，ISP)通?？梢杂貌皇┓蕳l件下作物產(chǎn)量來(lái)評(píng)價(jià)土壤基礎(chǔ)地力狀況[7]。本研究用無(wú)肥區(qū) (CK) 馬鈴薯產(chǎn)量表示馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量；同時(shí)，為了評(píng)價(jià)作物產(chǎn)量對(duì)土壤的依賴性，計(jì)算土壤 (對(duì)產(chǎn)量的) 貢獻(xiàn)率(Csoil)。

式中，YCK為無(wú)肥區(qū)處理的平均產(chǎn)量；YNPK為氮磷鉀處理的平均產(chǎn)量。

采用線性回歸[8]和邊界線分析方法[10]量化基礎(chǔ)地力對(duì)施肥產(chǎn)量和產(chǎn)量差的影響。邊界線擬合計(jì)算方法如下：

式中，Yp是邊界線預(yù)測(cè)產(chǎn)量，Ya是氮磷鉀肥處理可獲得的最高預(yù)測(cè)產(chǎn)量，K、R為方程常數(shù)。

表1 內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)旗縣分布及施肥量Table 1 Banners and counties located in each eco-region of Inner Mongolia and the corresponding fertilization rate

表2 內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)土壤基礎(chǔ)理化性狀Table 2 The physical-chemical properties on main production areas of potato in Inner Mongolia

根據(jù)邊界線擬合得到的最高產(chǎn)量 (Ya) 計(jì)算產(chǎn)量差 (Ygap)。

式中，Ygap是產(chǎn)量差，表示施用氮磷鉀肥處理可獲得的最高預(yù)測(cè)產(chǎn)量與試驗(yàn)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)量之差。

作物產(chǎn)量的可持續(xù)性指數(shù) (sustainable yield index，SYI) 是衡量系統(tǒng)能否持續(xù)生產(chǎn)的一個(gè)參數(shù)，SYI值越大，表明產(chǎn)量的可持續(xù)性越好。產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù) (stability index，SI) 是衡量作物產(chǎn)量穩(wěn)定性的重要參數(shù)，SI值越低表明產(chǎn)量越穩(wěn)定[11]。計(jì)算方法為：

可持續(xù)性指數(shù) (SYI) = [AVE (YNPK) - STD(YNPK)]/YNPK-max

穩(wěn)定性指數(shù) (SI) = STD (YNPK)/AVE (YNPK)

式中，AVE (YNPK) 為平均產(chǎn)量，STD (YNPK) 為標(biāo)準(zhǔn)差，YNPK-max為試驗(yàn)中的最高產(chǎn)量。

為評(píng)價(jià)馬鈴薯產(chǎn)量和肥料對(duì)土壤基礎(chǔ)地力的響應(yīng)，本文采用平均單產(chǎn)法[5]將1118個(gè)試驗(yàn)按照不施肥對(duì)照產(chǎn)量的高低將土壤地力產(chǎn)量分為 ＜ 6、6～12、12～18、18～24、24～30 和 ＞ 30 t/hm2共 6 個(gè)等級(jí)。

利用Excel2010、SPSS25.0、Sigmaplot10.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量及地力貢獻(xiàn)率

馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量及地力貢獻(xiàn)率統(tǒng)計(jì)結(jié)果 (表3)表明，內(nèi)蒙古地區(qū)馬鈴薯土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量在13.10～16.45 t/hm2，平均為14.98 t/hm2。按四個(gè)生態(tài)區(qū)比較，基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由高到低依次為大興安嶺北麓區(qū) ＞ 燕山丘陵區(qū) ＞ 陰山北麓區(qū) ＞ 陰山南麓區(qū)，陰山南麓區(qū)顯著低于其他三個(gè)區(qū)。在現(xiàn)有基礎(chǔ)地力條件下，四個(gè)生態(tài)區(qū)氮磷鉀推薦施肥下的馬鈴薯產(chǎn)量、增產(chǎn)量以及地力貢獻(xiàn)率由大到小的順序與地力相同，陰山南麓區(qū)施肥產(chǎn)量、施肥增產(chǎn)量和地力貢獻(xiàn)率均顯著低于其他三個(gè)生態(tài)區(qū)。

2.2 馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力水平對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)率的影響

各生態(tài)區(qū)中，當(dāng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由小于6 t/hm2增加到大于30 t/hm2時(shí)，馬鈴薯地力貢獻(xiàn)率陰山南麓區(qū)由52.7% 增加到72.2%，陰山北麓區(qū)由56.2%增加到74.5%，燕山丘陵區(qū)由39.0%增加到75.7%，大興安嶺北麓區(qū)由52.4%增加到76.7%。4個(gè)馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的結(jié)果均表明，隨著基礎(chǔ)地力的提升，土壤基礎(chǔ)地力對(duì)施肥產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì) (圖1)。

2.3 基礎(chǔ)地力和施肥對(duì)馬鈴薯預(yù)測(cè)產(chǎn)量與實(shí)測(cè)產(chǎn)量差值的影響

對(duì)馬鈴薯施肥產(chǎn)量與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量進(jìn)行直線擬合，陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)的擬合決定系數(shù)分別為0.769、0.876、0.770和0.790 (P＜ 0.0001)，直線斜率均為正值，表明隨著土壤基礎(chǔ)地力的提高，馬鈴薯推薦施肥產(chǎn)量也隨之提高 (表4、圖2)。然而，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，隨著基礎(chǔ)地力的提高，肥料的增產(chǎn)效應(yīng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，當(dāng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由 ＜ 6 t/hm2上升到 ＞ 30 t/hm2時(shí)，肥料增產(chǎn)率從120%下降到35.4% (表5)。說(shuō)明施肥產(chǎn)量并不能隨著基礎(chǔ)地力的提升而不斷增加。

基礎(chǔ)地力與馬鈴薯施肥產(chǎn)量的邊界線擬合結(jié)果見(jiàn)表4和圖2。陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)馬鈴薯邊界線擬合系數(shù)分別為0.852、0.877、0.666 和 0.832 (P ＜ 0.0001)。四個(gè)生態(tài)區(qū)馬鈴薯施肥可獲得的產(chǎn)量潛力 (Ya) 分別為53.68、62.87、65.39 和 69.65 t/hm2。

施用氮磷鉀肥處理可獲得的最高預(yù)測(cè)產(chǎn)量與試驗(yàn)現(xiàn)實(shí)產(chǎn)量之差即為產(chǎn)量差。圖3為不同基礎(chǔ)地力等級(jí)下馬鈴薯的產(chǎn)量差。陰山南麓區(qū)當(dāng)馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由小于6 t/hm2增加到大于30 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量差由44.36 t/hm2下降至11.06 t/hm2；陰山北麓區(qū)馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由小于6 t/hm2增加到大于30 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量差由56.48 t/hm2下降至12.85 t/hm2；燕山丘陵區(qū)馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由小于6 t/hm2增加到大于30 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量差由51.56 t/hm2下降至13.97 t/hm2；大興安嶺北麓區(qū)馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量由小于6 t/hm2增加到大于30 t/hm2時(shí)，產(chǎn)量差由55.36 t/hm2下降至19.11 t/hm2，表現(xiàn)為隨著基礎(chǔ)地力的提升，馬鈴薯獲得區(qū)域高產(chǎn)潛力的產(chǎn)量差逐漸降低，表明通過(guò)提升土壤基礎(chǔ)地力，可以縮減產(chǎn)量差，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)。

表3 馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量、施肥產(chǎn)量及地力貢獻(xiàn)率Table 3 The yield in ISP and fertilization yield and the contribution of ISP on main production areas of potato in Inner Mongolia

圖 1 各生態(tài)區(qū)基礎(chǔ)地力對(duì)地力貢獻(xiàn)率的影響Fig. 1 Effect of indigenous soil productivity on contribution rate of soil productivity in each eco-region of Inner Mongolia

表4 基礎(chǔ)地力與馬鈴薯施肥產(chǎn)量的直線擬合和邊界線分析Table 4 Linear fitting and boundary line analysis of indigenous soil productivity and fertilization yield

圖 2 馬鈴薯施肥產(chǎn)量與基礎(chǔ)地力的關(guān)系Fig. 2 The relationship between fertilization yield and indigenous soil productivity

2.4 基礎(chǔ)地力對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性的影響

從圖4可以看出，不同生態(tài)區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性隨著土壤基礎(chǔ)地力的變化而變化。各生態(tài)區(qū)土壤基礎(chǔ)地力上升時(shí)，馬鈴薯施肥產(chǎn)量的穩(wěn)定性指數(shù)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，而可持續(xù)性指數(shù)呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)；當(dāng)土壤基礎(chǔ)地力由小于6 t/hm2上升到大于30 t/hm2時(shí)，陰山南麓區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)由0.19下降至0.07，可持續(xù)性指數(shù)由0.11上升至0.49；陰山北麓區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)由0.33下降至0.06，可持續(xù)性指數(shù)由0.03上升至0.42；燕山丘陵區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)由0.19下降至0.06，可持續(xù)性指數(shù)由0.14上升至0.46；大興安嶺北麓區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)由0.16下降至0.06，可持續(xù)性指數(shù)由0.15上升至0.70。因此，土壤基礎(chǔ)地力較低的地塊不僅馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性較低，而且產(chǎn)量波動(dòng)性較大，易受環(huán)境和氣候的影響；土壤基礎(chǔ)地力較高的地塊易獲得更高的產(chǎn)量，且穩(wěn)定性和可持續(xù)性相對(duì)較好，所以提升土壤基礎(chǔ)地力可同時(shí)促進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，有利于實(shí)現(xiàn)馬鈴薯的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

3 討論

3.1 提升土壤基礎(chǔ)地力，實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)性生產(chǎn)

圖 3 基礎(chǔ)地力對(duì)馬鈴薯施肥產(chǎn)量差的影響Fig. 3 Effect of indigenous soil productivity on fertilization yield gap of potato

大量試驗(yàn)研究結(jié)果表明，作物產(chǎn)量與土壤基礎(chǔ)地力密切相關(guān)，基礎(chǔ)地力產(chǎn)量和地力貢獻(xiàn)率是衡量基礎(chǔ)地力的綜合指標(biāo)[7-8,12-13]，基礎(chǔ)地力產(chǎn)量是確定適宜施肥水平的重要依據(jù)。魯艷紅等[14-15]通過(guò)長(zhǎng)期定位試驗(yàn)表明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀是影響土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量的主要養(yǎng)分因子。有機(jī)質(zhì)在土壤中既可以周轉(zhuǎn)養(yǎng)分，穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，又可以促進(jìn)根系環(huán)境的發(fā)展，有利于土壤水分的保持。本研究對(duì)內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的基礎(chǔ)地力評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，大興安嶺北麓區(qū)土壤類型主要以黑鈣土為主，有機(jī)質(zhì)平均含量較高，陰山南麓區(qū)土壤類型主要有栗鈣土、風(fēng)沙土等，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量較低，低于全區(qū)平均水平。土壤有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為陰山南麓區(qū) ＜ 陰山北麓區(qū) ＜ 燕山丘陵區(qū) ＜ 大興安嶺北麓區(qū)(表2)，馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量依次為13.10、14.67、15.71和16.45 t/hm2，其高低順序與有機(jī)質(zhì)含量相同。基礎(chǔ)地力對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率與基礎(chǔ)地力產(chǎn)量表現(xiàn)出相同的規(guī)律，基礎(chǔ)地力產(chǎn)量越高，土壤對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率越大。然而，內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)地力的時(shí)空特征尚不明晰，尤其是對(duì)基礎(chǔ)地力較低的土壤空間分布分析較少，這將成為今后的重點(diǎn)研究方向。

3.2 提升基礎(chǔ)土壤肥力，提高肥料的效益

土壤基礎(chǔ)地力與肥料相對(duì)貢獻(xiàn)率呈顯著負(fù)相關(guān)[7]，土壤基礎(chǔ)地力的提升可以有效降低作物產(chǎn)量對(duì)肥料的依賴，實(shí)現(xiàn)作物的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。本研究通過(guò)對(duì)多年多點(diǎn)田間試驗(yàn)的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，施肥產(chǎn)量均與土壤基礎(chǔ)地力呈顯著正相關(guān) (圖2)，與徐春麗等[16]、黃興成等[12]在糧油作物和玉米上的研究結(jié)果一致。然而，隨著基礎(chǔ)地力的提高，肥料增產(chǎn)效果有所下降，當(dāng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量小于6 t/hm2時(shí)，肥料增產(chǎn)率可達(dá)到120%，當(dāng)基礎(chǔ)地力產(chǎn)量增加到大于30 t/hm2時(shí)，肥料增產(chǎn)率僅為35.4% (表5)。另外，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)地力與馬鈴薯施肥產(chǎn)量的邊界線擬合發(fā)現(xiàn)，陰山南北麓、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)施肥可獲得的產(chǎn)量潛力分別為53.68、62.87、65.39和69.65 t/hm2。這充分說(shuō)明土壤基礎(chǔ)地力越高，可獲得的產(chǎn)量潛力越大，因此通過(guò)提高土壤基礎(chǔ)地力，不僅可以挖掘農(nóng)田生產(chǎn)潛力，增加作物產(chǎn)量，還可以減少對(duì)外源肥料的依賴，將肥料用量控制在適宜范圍內(nèi)，降低農(nóng)業(yè)環(huán)境污染。通過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)，土壤基礎(chǔ)地力的提升對(duì)降低作物產(chǎn)量差至關(guān)重要，表現(xiàn)在隨著基礎(chǔ)地力的提升，馬鈴薯獲得區(qū)域高產(chǎn)潛力的產(chǎn)量差逐漸降低 (圖3)，表明通過(guò)基礎(chǔ)地力的提升，可以縮減產(chǎn)量差，實(shí)現(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)，為今后馬鈴薯產(chǎn)量差縮減途徑研究提供了新方向。土壤生產(chǎn)力的穩(wěn)定性和可持續(xù)性是實(shí)現(xiàn)區(qū)域作物綠色生產(chǎn)的必然要求，本研究結(jié)果顯示，隨著土壤基礎(chǔ)地力的提升，馬鈴薯施肥產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性隨之提高 (圖4)，表明地力的提升不僅能夠促進(jìn)馬鈴薯高產(chǎn)潛力的挖掘，還可以有效促進(jìn)區(qū)域馬鈴薯穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)性生產(chǎn)，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域馬鈴薯綠色生產(chǎn)提供了有力保障。

圖 4 不同生態(tài)區(qū)土壤基礎(chǔ)地力下的馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性和可持續(xù)性Fig. 4 Stability and sustainable yield indexes (SI and SYI) of potato under different indigenous soil productivity

陰山南北麓區(qū)馬鈴薯播種面積達(dá)44 萬(wàn)公傾，約占全區(qū)馬鈴薯播種面積的75%，是內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)域。但是，產(chǎn)量占全區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的69% (低于面積占比)，主要是由于陰山南麓區(qū)耕地水蝕和風(fēng)蝕沙化嚴(yán)重。沒(méi)有完善的水保措施，都存在不同程度的水蝕；氣候干旱，植被稀疏，風(fēng)蝕沙化耕地面積占總耕地面積的23.4%。加之水資源緊缺，天然降水和灌溉用水的利用效率低。陰山北麓區(qū)土壤養(yǎng)分貧瘠，物理性狀差，土壤有機(jī)質(zhì)含量低于20 g/kg、全氮含量低于1.0 g/kg；耕層土壤質(zhì)地以沙壤土、沙土為主，土體構(gòu)型薄層型、漏沙型，保水保肥能力低等因素制約了馬鈴薯產(chǎn)量的提高。因此，可以采取以下保護(hù)措施進(jìn)行改善：一是通過(guò)風(fēng)蝕沙化耕地治理工程，采用農(nóng)田整治、田林路配套、建設(shè)生物籬帶等措施開(kāi)展風(fēng)蝕沙化耕地治理；二是耕層建設(shè)工程，推廣輪作免耕深松、增施有機(jī)肥或者建設(shè)小型智能化配肥站；三是農(nóng)田節(jié)水工程，配套滴灌、噴灌等設(shè)施，建設(shè)實(shí)施水肥一體化。以往內(nèi)蒙古地區(qū)土壤地力研究主要為單一或多肥力因子，鮮少有長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系的報(bào)道研究，缺乏對(duì)造成我區(qū)土壤地力低的障礙因素的綜合分析，因此建立土壤耕地地力等級(jí)變更評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)耕地保護(hù)與質(zhì)量提升和化肥減量增效是馬鈴薯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中亟待解決的重大課題。

4 結(jié)論

1) 內(nèi)蒙古馬鈴薯各主產(chǎn)區(qū)的土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量、施肥產(chǎn)量及地力貢獻(xiàn)率存在差異。土壤基礎(chǔ)地力產(chǎn)量在13.10～16.45 t/hm2，平均為14.98 t/hm2，其中陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)馬鈴薯基礎(chǔ)地力產(chǎn)量分別為13.10、14.67、15.71和16.45 t/hm2，基礎(chǔ)地力對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率分別為57.6%、62.7%、63.9%和66.2%。氮磷鉀推薦施肥產(chǎn)量在20.90～26.54 t/hm2，施肥平均增產(chǎn)9.01 t/hm2。

2) 邊界線擬合結(jié)果表明，陰山南麓區(qū)、陰山北麓區(qū)、燕山丘陵區(qū)、大興安嶺北麓區(qū)施肥可獲得的最高預(yù)測(cè)產(chǎn)量分別為53.68、62.87、65.39和69.65 t/hm2。隨著土壤基礎(chǔ)地力的提升，土壤對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率增加，施肥可獲得的產(chǎn)量潛力增大。

3) 土壤基礎(chǔ)地力與馬鈴薯產(chǎn)量差呈顯著負(fù)相關(guān)，通過(guò)提升基礎(chǔ)地力，可以縮減產(chǎn)量差。隨著土壤基礎(chǔ)地力提升，馬鈴薯施肥產(chǎn)量的穩(wěn)定性指數(shù)下降，可持續(xù)性指數(shù)增大，意味著提升基礎(chǔ)地力有利于馬鈴薯的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。