有機(jī)肥氮替代部分化肥氮對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響

何萬春，令 鵬，李鵬程，譚偉軍，楊榮洲，王景才，黃 凱

（定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅定西 743000）

馬鈴薯是糧菜兼用型作物，為保障中國糧食安全發(fā)揮了巨大作用[1-3]，特別是馬鈴薯作為定西地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)作物，種植面積穩(wěn)定在6.67萬hm2，為提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，化肥的大量投入使用成為提高產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，但化肥的過量投入使用，造成了土壤板結(jié)，水體污染等一系列嚴(yán)重問題[2-4]，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境友好發(fā)展，構(gòu)建綠色健康可持續(xù)的馬鈴薯發(fā)展體系，合理施用化肥成為當(dāng)務(wù)之急[5-7]。研究表明，有機(jī)無機(jī)肥配施提高了作物產(chǎn)量和氮肥利用率[8-10]。研究表明，有機(jī)無機(jī)肥料配施能有效提高水稻產(chǎn)量[11-14]。但是，定西地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)的有機(jī)無機(jī)肥最佳比例鮮見報(bào)道，因此，特布置試驗(yàn)來探討適合定西地區(qū)的有機(jī)無機(jī)肥配施比例。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)院良種繁育基地，供試土壤理化性狀見表1。

表1 供試土壤理化性狀

1.2 供試品種

試驗(yàn)品種為‘隴薯10號’原種，由甘肅省定西百泉馬鈴薯有限責(zé)任公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：

T1：不施肥料（CK）；

T2：單施化肥氮，施氮量為純氮180 kg/hm2；

T3：10%有機(jī)肥氮替代10%化肥氮；

T4：20%有機(jī)肥氮替代20%化肥氮；

T5：30%有機(jī)肥氮替代30%化肥氮；

T6：40%有機(jī)肥氮替代40%化肥氮。

氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3。供試有機(jī)肥為生物有機(jī)肥（N + K2O + P2O5≥5%，有機(jī)質(zhì)≥45%，有效活菌數(shù)≥0.2億/g，經(jīng)檢測，N含量為2.05%，P2O5含量為1.45%，K2O含量為1.48%），由甘肅大行農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)，化肥分別用尿素（N ≥ 46%）、過磷酸鈣（P2O5≥ 12%）和氯化鉀（K2O ≥ 24%）。各施肥處理分別扣除有機(jī)肥N、P2O5和K2O含量后用尿素、過磷酸鈣和氯化鉀補(bǔ)充。有機(jī)肥和氮、磷、鉀肥作基肥一次性施入。各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積5.5m×10m=55m2。在馬鈴薯生育期間，按照降雨情況進(jìn)行灌溉，灌溉方式為滴管，年總灌溉量為115.3mm。試驗(yàn)于2019年4月28日播種，9月27日收獲，田間管理同大田一致。

1.4 樣品采集與分析

在馬鈴薯生育期間，分別于盛花期（7月15日）、塊莖膨大期（8月20日）和成熟期（9月20日）取樣3次，每次5株，分不同器官稱鮮重，烘干后稱干重。

1.5 調(diào)查測定項(xiàng)目

在馬鈴薯苗期測定各處理出苗率、各生育期馬鈴薯生長指標(biāo)、收獲時(shí)調(diào)查馬鈴薯塊莖產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀和馬鈴薯商品薯率（≥100g為商品薯）。

用烘干法測定播前、關(guān)鍵生育期、收獲后土壤0-100 cm土壤含水量，計(jì)算水分利用效率（WUE）。

水分利用效率（WUE，kg/hm2.mm）=Y/ETa，Y為馬鈴薯產(chǎn)量（kg/hm2），Eta為全生育期實(shí)際蒸散量。

補(bǔ)灌量（mm）：作物生育期補(bǔ)充灌溉的水量。實(shí)際蒸散量（ETa，mm）= 播前土壤貯水量+降雨量+補(bǔ)灌量－收后土壤貯水量。

貯水量（mm）= 重量含水量×土壤容重×土壤層厚度（mm）。

水分利用效率（WUE，kg/hm2.mm）= Y/ETa，Y為馬鈴薯產(chǎn)量（kg/hm2），Eta為全生育期實(shí)際蒸散量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SPSS 19對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和最小顯著性檢驗(yàn)（LSR法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響

表2是不同處理對馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響，馬鈴薯地上部和根鮮重隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先增后減的趨勢，在塊莖膨大期達(dá)到最大值。其中施用有機(jī)肥的地上部和根鮮重都要高于對照，同時(shí)，也明顯高于純施化肥的處理，隨著有機(jī)肥用量的增加，馬鈴薯地上部和根鮮重呈先增后減的趨勢變化，都以30%有機(jī)肥氮替代化肥氮最高，在成熟期10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理地上部鮮重與對照相比分別高17.82%、22.71%、31.80%和17.28%，與純施化肥相比分別高6.10%、10.51%、18.70%和5.62%，主要可能是由于有機(jī)無機(jī)肥配施能夠改善土壤氮素供應(yīng)過程，從而更有利于馬鈴薯的生長發(fā)育。

表2 不同處理對馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響

2.2 不同處理對馬鈴薯生育期塊莖動(dòng)態(tài)變化影響

馬鈴薯塊莖數(shù)和塊莖重都隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)逐漸增加，在成熟期達(dá)到最大值（表3）。施用有機(jī)肥的單株塊莖重和平均單薯重量都要高于單施化肥的處理，隨著有機(jī)肥用量的增加，馬鈴薯塊莖數(shù)、單株塊莖重和平均單薯重量隨之增加，以30%有機(jī)肥氮替代化肥氮最高，隨后下降。在成熟期，與對照相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理單株塊莖重分別增加9.92%、14.41%、17.51%和10.00%，與純施化肥相比，分別高4.60%、8.88%、11.83%和4.69%。

2.3 不同處理對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品薯率的影響

由表4可以看出，施用有機(jī)肥增加了馬鈴薯的塊莖產(chǎn)量和商品薯率，與馬鈴薯地上部和根鮮重的變化趨勢一樣，隨著有機(jī)肥用量的增加馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率隨之增加，當(dāng)30%有機(jī)肥氮替代化肥氮時(shí)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品薯率達(dá)到最大值，隨后減小，與對照相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理塊莖產(chǎn)量分別增加44.17%、50.28%、59.99%和45.94%，與純施化肥相比則分別高11.32%、16.04%、23.53%和12.69%，施用有機(jī)肥也明顯提高了馬鈴薯塊莖商品薯率。

表3 不同處理對馬鈴薯生育期塊莖數(shù)和塊莖重變化的影響

表4 不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.4 不同處理對水分利用效率的影響

由表5可以看出，與對照相比，施用有機(jī)肥增加了馬鈴薯的水分利用效率，隨著有機(jī)肥用量的增加，馬鈴薯水分利用效率逐漸提高，以30%有機(jī)肥氮替代化肥氮水分利用效率最高，為86.81 kg/hm2·mm，而后隨著有機(jī)肥用量的增加水分利用效率減小，與對照相比，10%、20%、30%和40%有機(jī)肥氮替代化肥氮處理水分利用效率分別高50.62%、54.95%、62.22%和50.07%，與純施化肥相比則分別高12.80%、16.04%、21.49%和12.39%。這可能是因?yàn)橛袡C(jī)無機(jī)肥配施提高土壤供氮能力，使土壤養(yǎng)分平衡施放，為作物生長提供了良好的氮素營養(yǎng)條件。

表5 不同處理對水分利用效率的影響

3 討論

有機(jī)無機(jī)配施能有效提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[15-17]。本研究表明有機(jī)肥氮替代化肥氮能夠提高馬鈴薯地上地下生物量、塊莖產(chǎn)量以及塊莖商品薯率，而且都以30%有機(jī)肥氮替代化肥氮最高，塊莖產(chǎn)量比對照高59.99%，比純施化肥高23.53%，主要是由于有機(jī)無機(jī)肥配施提高土壤供氮能力，使土壤養(yǎng)分平衡施放，為作物生長提供了良好的氮素營養(yǎng)條件，從而獲得較單施化肥氮更高的塊莖產(chǎn)量，但施用更多有機(jī)肥馬鈴薯塊莖產(chǎn)量反而降低。

水分利用效率反映了作物利用水分生產(chǎn)干物質(zhì)的能力，本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用有機(jī)肥提高了馬鈴薯水分利用效率，其中以30%有機(jī)肥氮代替化肥氮水分利用效率最高，可能主要是由于有機(jī)肥改善了土壤性狀，平衡了養(yǎng)分的釋放過程，從而更有利于植株的生長發(fā)育，提高了水分利用效率，這與前人的研究有許多相似之處，但還需進(jìn)一步研究。因此，在施純氮180 kg/hm2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3的條件下，以30%有機(jī)肥氮替代化肥氮是適合干旱半干旱地區(qū)馬鈴薯生長的最佳施肥方式。在當(dāng)前國家大力實(shí)施“生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”以及化肥農(nóng)藥“雙減”的大背景下，有機(jī)無機(jī)配施是當(dāng)前農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要途徑，因而本研究對于目前定西地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

4 結(jié)論

在干旱半干旱定西市，施氮量為純氮180kg.hm-2，氮磷鉀配比為N∶P2O5∶K2O=4∶3∶3，有機(jī)肥氮替代化肥氮的比例為30%，可以有效增加馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品薯率以及水分利用效率，因此30%有機(jī)肥氮替代化肥氮是最佳施肥方式。