氮磷鉀肥配施對(duì)閩東地區(qū)甘薯增產(chǎn)效應(yīng)分析

王和壽

(寧德市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測(cè)中心， 福建 寧德 352100)

甘薯是我國(guó)重要的糧食作物，在福建省種植面積和總產(chǎn)量?jī)H次于水稻。近年來(lái)，隨著社會(huì)的發(fā)展和人們健康意識(shí)的提高，甘薯受到廣大消費(fèi)者的認(rèn)可，農(nóng)民種植收益也大幅提高。但在甘薯栽培技術(shù)方面，因甘薯具有耐旱、耐瘠、適應(yīng)性廣的特點(diǎn)，多數(shù)農(nóng)戶習(xí)慣將甘薯種植在地理?xiàng)l件相對(duì)較差的邊際土地，而且管理方式粗放，肥料施用不科學(xué)，偏施、濫施肥料現(xiàn)象普遍存在，從而影響甘薯產(chǎn)量品質(zhì)，另外濫施肥料還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，生態(tài)環(huán)境污染加劇，使農(nóng)戶種植效益和生態(tài)效益得不到進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)甘薯新品種的選育工作平穩(wěn)推進(jìn)，選育出的甘薯新品種種類較多，但甘薯產(chǎn)量卻徘徊不前，其主要原因是缺少科學(xué)的配套栽培技術(shù)。一個(gè)優(yōu)良的新甘薯品種只有配以科學(xué)的配套栽培技術(shù)，該品種的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)才能得到發(fā)揮。因此，在引進(jìn)新品種之前，需要開展該品種在當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性、生長(zhǎng)發(fā)育特性和施肥技術(shù)等相關(guān)試驗(yàn)研究。

普薯32是廣東省普寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成的甘薯新品種，具有鮮薯產(chǎn)量高、食味品質(zhì)好、薯形美觀等優(yōu)點(diǎn)，且胡蘿卜素含量高，廣受消費(fèi)者喜歡[1]。普薯32甘薯新品種由于心葉紫紅色，成葉葉片較大，在生產(chǎn)上被稱為“西瓜紅”“大葉紅”等名稱，也是漳浦“六鰲蜜薯”的品種。目前普薯32在全國(guó)各地較廣泛栽培，在福建省亦有較大的種植面積，但該品種在寧德地區(qū)尚未大面積推廣，原因之一是普薯32在該地區(qū)生態(tài)和土壤環(huán)境下的配套栽培技術(shù)還有待探索，無(wú)法為當(dāng)?shù)厝罕娞峁┛茖W(xué)的氮磷鉀配施方案。所以加快普薯32在閩東地區(qū)的科學(xué)配施研究十分必要。當(dāng)前甘薯平衡施肥的研究報(bào)道較多[2-5]，其中“3414”設(shè)計(jì)方案是3因素、4水平、14個(gè)處理優(yōu)化的不完全實(shí)施的正交試驗(yàn)，具有回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)處理少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)外研究人員廣泛應(yīng)用于田間試驗(yàn)。因此本試驗(yàn)采用“3414”試驗(yàn)方案，即氮、磷、鉀3個(gè)因素、4個(gè)水平，共計(jì)14個(gè)處理方案，研究氮、磷、鉀平衡施肥對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響，試圖找到最適宜當(dāng)?shù)氐氖┓史桨福瑥亩岣弋a(chǎn)量、節(jié)約肥料，為普薯32在寧德地區(qū)的推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年在寧德市蕉城區(qū)洋中鎮(zhèn)鐘洋村實(shí)施，供試土壤為壤土，前作為水稻。其土壤肥力狀況：pH值5.9；有機(jī)質(zhì)為13.8 g·kg-1，堿解氮為98.5 mg·kg-1，速效磷為15.7 mg·kg-1，速效鉀為63.6 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

供試甘薯品種為普薯32。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用“3414”設(shè)計(jì)，即設(shè)3個(gè)因素(氮、磷、鉀)，4個(gè)水平(0、1、2、3)，14個(gè)處理組合。在4個(gè)施肥水平中，“0”表示不施肥，“2”表示當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣施肥量，“1”表示0.5倍習(xí)慣施肥量，“3”表示1.5倍習(xí)慣施肥量。根據(jù)當(dāng)?shù)氐囊话惝a(chǎn)量水平，結(jié)合當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣，并參考本地以往甘薯田間試驗(yàn)結(jié)果，擬定了當(dāng)?shù)刈罴咽┓柿康慕浦?，即N2P2K2處理組施肥量為：純氮(N)、五氧化二磷(P2O5)、氧化鉀(K2O)分別為150、75、225 kg·hm-2，即施用尿素326.1 kg·hm-2，過磷酸鈣625.0 kg·hm-2，硫酸鉀416.7 kg·hm-2(表1)。

1.4 田間管理

按試驗(yàn)要求進(jìn)行整地做畦，每個(gè)小區(qū)面積13.32 m2，每小區(qū)種2畦，每畦種1行，畦帶溝寬1 m，四周設(shè)2行保護(hù)行。種植密度為5.25萬(wàn)株·hm-2。7月1日扦插，1周后施苗肥(尿素)，1個(gè)月后施夾邊肥(尿素、過氧化鈣和硫酸鉀)，具體施肥量按試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表1)施用。12月1日收獲，生育期153 d。

表1 甘薯平衡施肥試驗(yàn)因素水平Table 1 Experimental factor level of the balanced fertilization of sweet potato

1.5 收獲、考種與數(shù)據(jù)處理

收獲時(shí)按大、中、小薯分別稱重，大薯單薯重大于250 g，中薯單薯重介于100～250 g，小薯單薯重低于100 g。收獲后第2 d采用烘干法進(jìn)行干率測(cè)定，選擇250～500 g薯塊5個(gè)，整塊刨絲拌勻后取300 g用80℃烘干至恒重，測(cè)定干物率，每個(gè)重復(fù)測(cè)定1次，共3個(gè)重復(fù)。淀粉率按公式折算，公式為：淀粉率(%)=烘干率(%)×0.86945-6.34587。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果利用DPS軟件和Excel 2003版進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到產(chǎn)量的回歸方程，求出最高產(chǎn)量，并根據(jù)土壤狀況推薦合理施用量。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤基礎(chǔ)肥力與缺素對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響

甘薯抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)性廣，是比較耐貧瘠的作物，在不施肥的情況下也可以有一定的產(chǎn)量。在本試驗(yàn)條件下，不施肥組(N0P0K0)的產(chǎn)量?jī)H為推薦施肥組(N2P2K2)產(chǎn)量的57.3%(表2)，說明當(dāng)?shù)赝寥阑A(chǔ)肥力較低，適當(dāng)增施氮肥、磷肥、鉀肥具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。

表2 土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分供應(yīng)能力與缺素對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of soil basic nutrient supplying capacity and nutrient deficiency on the yield of Pushu 32

缺氮組(N0P2K2)、缺磷組(N2P0K2)和缺鉀組(N2P2K0)的產(chǎn)量占推薦施肥組產(chǎn)量的比例可以表明各元素對(duì)產(chǎn)量的影響能力(表2)。缺素組的產(chǎn)量占推薦施肥組產(chǎn)量的比例越高，則表明缺失的元素對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響越小。由表2可知，缺氮組(N0P2K2)、缺磷組(N2P0K2)和缺鉀組(N2P2K0)的產(chǎn)量分別為推薦施肥組(N2P2K2)的68.2%、91.4%、86.6%，說明在該地區(qū)普薯32栽培過程中，施用氮肥增產(chǎn)效應(yīng)最大，其次為鉀肥，磷肥的增產(chǎn)效應(yīng)最小。

2.2 氮、磷、鉀平衡配施對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響

由表3可知，經(jīng)F檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大中薯率、薯塊干率和淀粉產(chǎn)量F值均小于F0.05，差異未達(dá)顯著水平，表明不同施肥處理對(duì)普薯32大中薯率、薯塊干率和淀粉產(chǎn)量影響不顯著。但對(duì)鮮薯產(chǎn)量進(jìn)行F檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)0.05

表3 不同氮磷鉀配合施用對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響Table 3 Effect of the combined application of different nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer on the yield of Pushu 32

利用DPS軟件對(duì)不同氮磷鉀處理水平與鮮薯產(chǎn)量進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，建立普薯32鮮薯產(chǎn)量與氮磷鉀三要素使用量的效應(yīng)函數(shù)為：Y=1612.537+388.284X1+701.9819X2+578.7894X3-262.996X12-150.732X22-206.657X32+62.36765X1X2+250.3017X1X3-207.251X2X3。尋優(yōu)結(jié)果表明，純N水平X1=1.714 、P2O5水平X2=1.537、K2O水平X3=1.668，即純N施用量為128.55 kg·hm-2(尿素279.46kg·hm-2)、P2O5施用量為57.64 kg·hm-2(過磷酸鈣480.33 kg·hm-2)和K2O施用量為187.65 kg·hm-2(硫酸鉀347.50 kg·hm-2)時(shí)普薯32產(chǎn)量達(dá)到最高，為44 509.7 kg·hm-2。

2.3 氮、磷、鉀肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng)分析

2.3.1氮肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng) 由表4可知，在磷肥和鉀肥水平不變的條件下，普薯32鮮薯產(chǎn)量隨著N肥施用量的增加而增加，當(dāng)施用量達(dá)到2水平(推薦施肥量)時(shí)，鮮薯產(chǎn)量最高，為42 336 kg·hm-2。繼續(xù)增加氮肥施用量，普薯32產(chǎn)量隨之下降。經(jīng)回歸分析，得到普薯32鮮薯產(chǎn)量與施N水平的回歸方程為：Y=1933.859+949.719X-246.351X2。根據(jù)dY/dX=0時(shí)，鮮薯產(chǎn)量最高。即施N水平X=1.928，施氮量為144.6 kg·hm-2時(shí)，普薯32鮮薯產(chǎn)量最高，可達(dá)42 737.8 kg·hm-2。

表4 氮肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng)Table 4 Effect of nitrogen fertilizer on the yield increase of Pushu 32

2.3.2磷肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng) 由表5可知，在氮肥和鉀肥不變的情況下，不同磷肥水平對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響明顯，普薯32產(chǎn)量隨磷肥施用量的增加而增加，當(dāng)施用量達(dá)到1水平(0.5倍推薦施用量)時(shí)，產(chǎn)量最高，為48 351.0 kg·hm-2。繼續(xù)增加磷肥，普薯32產(chǎn)量隨之下降。經(jīng)回歸分析，得到施磷水平與普薯32鮮薯產(chǎn)量回歸方程為：Y=2643.213+599.929X-208.091X2。得出施磷水平X=1.218時(shí)，即施P2O5量為45.7 kg·hm-2，普薯32鮮薯產(chǎn)量可達(dá)45 975.0 kg·hm-2。在各小區(qū)中，普薯32鮮薯產(chǎn)量高的處理組是N2P1K2，即氮肥和鉀肥在常規(guī)水平下，磷肥在常規(guī)水平1/2時(shí)，即可達(dá)到最高產(chǎn)量，說明在該地區(qū)普薯32生長(zhǎng)對(duì)磷肥需求量相對(duì)不高，過多的磷肥對(duì)產(chǎn)量增加無(wú)益。

表5 磷肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng)Table 5 Effect of phosphorus fertilizer on the yield increase of Pushu 32

2.3.3鉀肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng) 由表5可知，在氮肥和磷肥不變的情況下，不同鉀肥水平對(duì)普薯32產(chǎn)量的影響明顯，普薯32產(chǎn)量隨鉀肥施用量的增加而增加，當(dāng)施用量達(dá)到2水平(推薦施用量)時(shí)，產(chǎn)量最高，為42 336.0 kg·hm-2。繼續(xù)增加鉀肥，普薯32產(chǎn)量隨之下降。經(jīng)回歸分析，得到施鉀水平與普薯32鮮薯產(chǎn)量回歸方程為：Y=2 766.325-187.105X+34.47142X2。根據(jù)dY/dX=0時(shí)，為最高產(chǎn)的施肥量，可以得出施鉀水平X=2.714，即施鉀量為305.32 kg·hm-2時(shí)，普薯32鮮薯產(chǎn)量可達(dá) 37 686.4 kg·hm-2。

表6 鉀肥對(duì)普薯32的增產(chǎn)效應(yīng)Table 6 Effect of potassium fertilizer on the yield increase of Pushu 32

3 討論與結(jié)論

“3414”試驗(yàn)設(shè)計(jì)是三因素四水平肥料試驗(yàn)，具有因子全、水平多、設(shè)計(jì)少、效率高的優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)試驗(yàn)可完成空白、單因子、二因子、三因子分析，結(jié)合土壤化驗(yàn)、植株分析，可以完成土壤供肥能力、肥料利用率等數(shù)據(jù)的分析，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性[6-9]。本試驗(yàn)?zāi)M的普薯32鮮薯產(chǎn)量與氮、磷、鉀三要素施用量效應(yīng)函數(shù)的尋優(yōu)結(jié)果，當(dāng)純N施用量為128.55 kg·hm-2(尿素279.46 kg·hm-2)、P2O5施用量為57.64 kg·hm-2(過磷酸鈣480.33 kg·hm-2)和K2O施用量為187.65 kg·hm-2(硫酸鉀347.50 kg·hm-2)時(shí)普薯32產(chǎn)量達(dá)到最高，為44 509.7 kg·hm-2。這一結(jié)果與前人研究的結(jié)果趨勢(shì)一致[2-5]，但結(jié)果也存在一定的差異，這與試驗(yàn)地土壤的肥力等因素有關(guān)，但主要原因是不同品種甘薯養(yǎng)分吸收量顯著不同，養(yǎng)分吸收的數(shù)量和比例存在較大的差異[10-12]。

相關(guān)研究表明甘薯產(chǎn)量形成過程中，施氮具有最明顯的增產(chǎn)效果，其次是鉀肥，合適的氮鉀肥配施，即可充分利用氮肥對(duì)甘薯莖葉生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，也可充分發(fā)揮鉀肥對(duì)光合產(chǎn)物向地下部轉(zhuǎn)運(yùn)的優(yōu)勢(shì)，提高塊根產(chǎn)量[13-14]。在本試驗(yàn)條件下，氮肥對(duì)產(chǎn)量的效應(yīng)研究結(jié)果表明，當(dāng)?shù)适┯昧繛?44.6kg·hm-2時(shí)，普薯32最高產(chǎn)量可達(dá)42 737.8 kg·hm-2，這與每生產(chǎn)1 000 kg甘薯需要從土壤中吸收4～5 kg純氮的理論值[15]相比略為偏低，說明本試驗(yàn)地土壤提供的氮肥也對(duì)產(chǎn)量形成有較大的貢獻(xiàn)。在甘薯生產(chǎn)中也普遍存在大量施用鉀肥以提高產(chǎn)量的現(xiàn)象，本試驗(yàn)條件下鉀肥對(duì)甘薯產(chǎn)量的效應(yīng)研究中，發(fā)現(xiàn)鉀肥施量為305.32 kg·hm-2時(shí)，產(chǎn)量可達(dá)37 686.4 kg·hm-2，在推薦的氮、磷、鉀肥比例(約為2∶1∶3)中，遠(yuǎn)高于氮和磷的施用量，這可能與本試驗(yàn)土壤中速效鉀含量(63.6 g·kg-1)偏低有關(guān)。另外相關(guān)研究認(rèn)為磷肥對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)相對(duì)較低，但其卻對(duì)甘薯根的形成與生長(zhǎng)具有非常重要的作用，特別是淀粉型甘薯對(duì)磷的需求量相對(duì)較高[10-12]。在本試驗(yàn)條件下，磷肥施用量在3水平(1.5倍推薦施肥量)時(shí)，即P2O5施用量達(dá)到112.5 kg·hm-2時(shí)，甘薯薯塊干率最高，達(dá)30.89%。