梁玲玲，周 霞，李志強(qiáng)，張海清，聶碧華，宋波濤，趙竹青，劉新偉*

（1. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部馬鈴薯生物學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)實驗室，湖北 武漢 430070；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微量元素研究中心，湖北 武漢430070；3.曾都區(qū)耕地質(zhì)量與肥料管理站，湖北 隨州 441300）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物，僅次于水稻、小麥、玉米[1]。隨著2015年馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的提出，作為糧菜兼用和工業(yè)原料作物，馬鈴薯在保障糧食供給和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用[2]。中國是全球馬鈴薯生產(chǎn)第一大國，種植面積和總產(chǎn)量居世界首位，但單產(chǎn)水平遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家[3,4]。中國馬鈴薯栽培遍及全國，主產(chǎn)區(qū)在西北、西南和東北[5]。馬鈴薯是湖北省重要的糧食作物，在開發(fā)利用冬閑田、調(diào)整糧食種植結(jié)構(gòu)、增加糧食產(chǎn)量和提高農(nóng)民收入中發(fā)揮巨大作用[6]。同時，也是一種對肥料較敏感的高產(chǎn)作物，合理的肥料配比對提高產(chǎn)量具有重要作用[7,8]。有研究表明，青海省每生產(chǎn)1 000 kg塊莖需要吸收N、P2O5、K2O養(yǎng)分分別為2.97，1.15和3.73 kg，三者比例為1∶0.39∶1.26[9]；甘肅省馬鈴薯最佳施肥方案為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2和K2O 120 kg/hm2[10]；沈陽地區(qū)氮、磷、鉀肥用量分別為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2和K2O 180 kg/hm2時馬鈴薯產(chǎn)量最高[11]；湖北襄陽氮、磷、鉀肥施用量分別在180，90 和210 kg/hm2時馬鈴薯產(chǎn)量達(dá)到最高[12]。由此可知，不同地區(qū)馬鈴薯的需肥量及適宜的養(yǎng)分配比不同。因此，在湖北省不同地區(qū)通過大量的肥效梯度試驗，用一元二次方程擬合曲線最終確定了適宜的肥料配比，但其實際應(yīng)用效果有待進(jìn)一步驗證。

新型肥料是指采用新的技術(shù)或者新的工藝而制備的新功能、新效果的肥料。在施用化學(xué)肥料的同時，配施新型肥料能夠提高作物產(chǎn)量，提高肥料利用率。腐植酸類水溶肥作物吸收快，可滿足高產(chǎn)作物快速生長期的營養(yǎng)需求，不僅能促進(jìn)作物根系的生長，還能與氮結(jié)合，提高肥料利用率和產(chǎn)量[13,14]。研究表明在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，增施腐植酸水溶肥料可以在一定程度上增加馬鈴薯株高和莖粗，增加各部位氮磷鉀含量，提高馬鈴薯商品率和產(chǎn)量[15,16]。中微量元素也是作物生長所必需的營養(yǎng)元素，雖然需求量少，但中微量元素的施用不僅會影響產(chǎn)量和品質(zhì)，提高植物抗性和酶活性，還會對養(yǎng)分吸收產(chǎn)生一定的影響[17]。相關(guān)研究表明，在馬鈴薯生育過程中適量施入Ca、Mg、S、Fe、Zn、Mn、B、Mo等中微量元素，對提高其產(chǎn)量和品質(zhì)具有十分重要的意義[18-22]。有機(jī)肥料和無機(jī)肥料配合施用是中國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提倡的重要的科學(xué)施肥技術(shù)。一方面，有機(jī)肥合理配施化肥，結(jié)合了有機(jī)肥的肥效持久性和化學(xué)肥料的速效性，可以使養(yǎng)分較為快速地結(jié)合，并且持續(xù)穩(wěn)定地為作物生長發(fā)育提供養(yǎng)分，以滿足作物需求；另一方面，有機(jī)肥不僅可以減少氮素?fù)p失和磷素固定，而且為土壤中的微生物提供充足的碳、氮養(yǎng)分，因而使土壤的供肥能力有所提升[23,24]。有機(jī)肥還增加了作物根系生物量和根系的分泌物等，改善土壤微生物活性和群落結(jié)構(gòu)[25]，提高土壤肥力，提高作物產(chǎn)量。多種新型肥料分別在馬鈴薯上的應(yīng)用效果均有所研究，但是缺少專用肥及其與各種新型肥料配施進(jìn)行對比的研究結(jié)果。

因此，本試驗研究專用肥對馬鈴薯產(chǎn)量、養(yǎng)分累積分配及肥料利用率的影響，研究在專用肥減量的基礎(chǔ)上配施幾種新型肥料的應(yīng)用效果，旨在明確本地區(qū)化學(xué)肥料的適宜減施量，以及配施新型肥料的施用效果，提高肥料利用率，提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，為馬鈴薯減肥增效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年在湖北省隨州市萬店鎮(zhèn)先覺廟村（N 31°48′37.8′′；E 113°30′49.3′′；海拔88 m）進(jìn)行。供試土壤：黃潮土，pH 7.11，有機(jī)質(zhì)11.59 g/kg，堿解氮34.30 mg/kg，速效磷21.79 mg/kg，速效鉀80.95 mg/kg。

1.2 供試材料

供試馬鈴薯品種為‘華薯1號’。供試肥料：51%復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=17∶17∶17）、40%塊莖專用肥（N∶P2O5∶K2O=14∶8∶18）、腐植酸水溶肥（腐植酸≥30 g/L，N+K2O ≥200 g/L，武漢皓達(dá)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供）、中微量元素肥（主要成分為Ca 0.5%、Mg 8%、B 3%、Zn 2%，武漢飛喜樂農(nóng)業(yè)科技有限公司提供）、生物有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥45%，總養(yǎng)分≥6%，宜昌市匯豐生物科技有限公司提供）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)7 個處理。T1：不施肥（CK）；T2：習(xí)慣施肥，51%復(fù)合肥1 500 kg/hm2；T3：推薦施肥，40%專用肥1 500 kg/hm2；T4：專用肥減施15%，40%專用肥1 275 kg/hm2+ 0.4%腐植酸水溶肥（5 400 mL/hm2，拌肥）；T5：專用肥減施15%，40%專用肥1 275 kg/hm2+ 0.4%腐植酸水溶肥（5 400 mL/hm2，噴施）；T6：專用肥減施15%，40%專用肥1 275 kg/hm2+中微量元素肥（150 kg/hm2）；T7：專用肥減施30%，40%專用肥1 050 kg/hm2+生物有機(jī)肥（2 250 kg/hm2）。各處理具體施肥量如表1所示。試驗采取完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，共21個小區(qū)。小區(qū)面積20 m2，種植密度67 500 穴/hm2，覆膜起壟種植。所有肥料作為基肥于播種前一次性施入，T5腐植酸水溶肥除外，于塊莖形成初期噴施。所有田間種植管理、灌溉及病蟲害防治均按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣統(tǒng)一管理。2018年1月22日種植，5月24日收獲。

表1 不同處理具體施肥量Table 1 Fertilization rates of different treatments

1.4 測定指標(biāo)

收獲時測定各小區(qū)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，調(diào)查大、中、小薯（＜50 g為小薯，50～100 g為中薯，＞100 g為大薯）率、單株塊莖重及最大塊莖重。于5月24日收獲時各小區(qū)隨機(jī)取3株植株樣（植株開始衰老，未全部死亡），用蒸餾水沖洗干凈，分為根、莖、葉3部分，然后在105 ℃下殺青30 min，65 ℃烘干至恒重，測各部位干物質(zhì)重。各小區(qū)隨機(jī)取大、中、小薯若干，洗凈擦干后稱鮮重，烘干后測定干重，計算其干物質(zhì)率[26]。

根、莖、葉、塊莖的烘干樣品用H2SO4-H2O2消煮，全自動定氮儀測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量[27]。

1.5 計算公式

養(yǎng)分累積量=∑各部位干物質(zhì)重×各部位養(yǎng)分含量

肥料利用率（%）=（施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量-不施肥區(qū)養(yǎng)分吸收量/肥料施用量×肥料中養(yǎng)分含量）×100

1.6 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010和SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析（P ＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

與T1不施肥相比，施肥顯著提高了馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。與T2習(xí)慣施肥相比，T3～T7處理均不同程度的提高塊莖產(chǎn)量，其中，T3推薦施肥相比T2習(xí)慣施肥增產(chǎn)6 075 kg/hm2，增產(chǎn)率為13.8%，說明合理的氮磷鉀配比對提高馬鈴薯產(chǎn)量具有重要作用。T4～T7專用肥減施的同時配施新型肥料與T3推薦施肥（單施專用肥）相比達(dá)到減肥穩(wěn)產(chǎn)的效果，T7專用肥減施30%的基礎(chǔ)上配施生物有機(jī)肥的馬鈴薯產(chǎn)量最高，與T3相比增產(chǎn)1 913 kg/hm2，增產(chǎn)率為3.8%（圖1）。由此可知，在化學(xué)肥料減量施用的情況下，生物有機(jī)肥的配施能夠顯著提高產(chǎn)量。

2.2 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成的影響

與TI 不施肥相比，施肥提高了馬鈴薯大中薯率，增長率為2.8%～6.3%。與T2 習(xí)慣施肥相比，T3～T7減肥處理大薯率無顯著差異，但中薯率均高于T2，T3推薦施肥的單株塊莖重顯著高于T2習(xí)慣施肥。與T3相比，T4～T7在專用肥減施的條件下配施新型肥料的馬鈴薯大中薯率、單株塊莖重?zé)o顯著差異，配施生物有機(jī)肥的單株塊莖重最大。不同的施肥處理對最大塊莖重也有一定的影響，與T1不施肥相比，施肥可提高馬鈴薯最大塊莖重，T3和T7處理的最大塊莖重高于T2習(xí)慣施肥（表2）。

2.3 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯氮、磷、鉀累積量的影響

2.3.1 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯氮累積量的影響

與T1相比，施肥提高了馬鈴薯各部位的氮累積量。相比T2 習(xí)慣施肥，T3 的總累積量提高了15.3%，塊莖累積量提高了22.9%，分配比例增加4.2%，說明專用肥的施用不僅能促進(jìn)植株對氮的吸收，也可提高氮素在塊莖中的積累量和分配比例。T4～T7在專用肥減量配施新型肥料的情況下，總累積量、塊莖中氮累積量及分配比例與T3相比差異不大。7 個處理各部位的氮累積量均表現(xiàn)為：塊莖＞葉＞莖＞根（圖2）。

2.3.2 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯磷累積量的影響

與T1 不施肥相比，施肥提高了馬鈴薯磷累積量，T3～T7的總累積量、塊莖累積量及分配比例均高于T2習(xí)慣施肥。相比T2習(xí)慣施肥，T3的總累積量提高了8.0%，塊莖累積量提高了10.1%，分配比例增加1.6%。與T3相比，T4～T7在專用肥減量配施新型肥料的情況下，總累積量、塊莖中磷累積量及分配比例差異不大。成熟期，馬鈴薯的磷累積量主要集中在塊莖，占總累積量的84.62%～88.14%。其次是葉片、莖稈、根，分別占總累積量的6.67%～8.92%、4.14%～5.44%、1.03%～1.60%（圖3）。

表2 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 2 Effects of different fertilizer reduction techniques on potato yields and yield components

2.3.3 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯鉀累積量的影響

不同減肥技術(shù)對馬鈴薯鉀累積量的影響如圖4所示。相比T2 習(xí)慣施肥，T3 的鉀總累積量提高了11.5%，塊莖累積量提高16.4%，分配比例增加2.8%。T4～T7 在專用肥減量配施新型肥料的情況下，塊莖中鉀累積量的分配比例要高于T3，達(dá)到70.01%～71.88%。7 個處理各部分的鉀累積量表現(xiàn)為：塊莖＞莖＞葉＞根（圖4）。

2.4 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯肥料利用率的影響

與T2習(xí)慣施肥相比，T3～T7處理均提高了馬鈴薯的氮、磷利用率，T3處理與T2處理相比，鉀利用率沒有顯著差異，T3專用肥的施用相比習(xí)慣施肥氮肥利用率提高13.93%，磷肥利用率提高13.43%，表明合理的氮磷鉀配比能夠促進(jìn)馬鈴薯對養(yǎng)分的吸收利用。T7在減肥配施生物有機(jī)肥的條件下，肥料利用率顯著高于T3，氮肥利用率提高4.83個百分點(diǎn)，磷肥利用率提高7.70 個百分點(diǎn)，鉀肥利用率提高14.17個百分點(diǎn)（表3）。這些數(shù)據(jù)說明，新型肥料的配施能夠有效提高肥料利用率，且配施生物有機(jī)肥的肥料利用率最高。

表3 不同減肥技術(shù)對馬鈴薯肥料利用率的影響Table 3 Effects of different fertilizer reduction techniques on potato fertilizer utilization rates

3 討 論

馬鈴薯專用肥的施用能夠使養(yǎng)分供應(yīng)滿足作物吸收，減少肥料損失，增加塊莖產(chǎn)量，提高大中薯率，提高肥料利用率。李勇等[28]試驗發(fā)現(xiàn)合理的氮磷鉀配比可以顯著提高莖粗和增加分枝數(shù)，進(jìn)而增加馬鈴薯的產(chǎn)量，且施N 14.4 kg/667m2、P2O59.6 kg/667m2、K2O 17.6 kg/667m2，可以獲得較高的馬鈴薯產(chǎn)量。李昊駿[10]試驗表明馬鈴薯最佳施肥方案為N 150 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2，此方案獲得的馬鈴薯塊莖的大薯率、單株薯重及產(chǎn)量最高。陳華[29]試驗表明合理的氮、磷、鉀施肥量有利于提高菜用馬鈴薯塊莖的產(chǎn)量、大中薯率、最大塊莖重、單株結(jié)薯數(shù)和單株塊莖重。本研究結(jié)果與以上結(jié)論一致，表明合理的氮磷鉀配比能夠提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，增加養(yǎng)分累積，提高肥料利用率。

在專用肥的基礎(chǔ)上配施各種新型肥料能夠有效增加馬鈴薯產(chǎn)量，提高肥料利用率。王秀娟等[21]研究了施用中微量元素對馬鈴薯產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響，結(jié)果表明，增施鎂肥馬鈴薯對氮素的吸收較常規(guī)施肥增加8%，磷的吸收增加8.33%，增施硼肥和鋅肥馬鈴薯對氮、磷、鉀的吸收略有增加，馬鈴薯產(chǎn)量提高。王學(xué)忠[30]研究表明，無論是基施還是追施硼肥，都能提高植株對氮肥和鉀肥的吸收。由此可見，中微量元素肥料均不同程度地促進(jìn)了馬鈴薯對氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收，有利于提高肥料的利用效率。李鳴鳳等[31]試驗表明配施有機(jī)水溶肥料后馬鈴薯氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量分別增加1.29～9.55 kg/hm2、0.03～0.32 kg/hm2、1.70～5.83 kg/hm2。本研究結(jié)果表明，專用肥減施15%的同時配施中微量元素肥和腐植酸水溶肥均能達(dá)到減肥穩(wěn)產(chǎn)的效果，塊莖的養(yǎng)分累積量提高，肥料利用率提高。

專用肥配施生物有機(jī)肥在減肥的基礎(chǔ)上能夠增加馬鈴薯產(chǎn)量。有機(jī)無機(jī)肥料配施可以改善根際土壤微生物區(qū)系，提高土壤酶活性，達(dá)到改良土壤、提高土壤肥力、提高作物產(chǎn)量的目的[24]。高怡安[32]試驗表明以3 000 kg/hm2普通有機(jī)肥替代10%的化肥相比單施化肥增產(chǎn)率為12.6%，氮肥利用率提高19.1%，磷肥利用率提高15.6%，鉀肥利用率提高30.7%。岳超等[33]試驗表明在化肥減少20%增施生物有機(jī)肥的條件下，相比只施用化肥馬鈴薯的產(chǎn)量增加6 825 kg/hm2，增產(chǎn)率為16%。史書強(qiáng)等[34]認(rèn)為75%化肥配施生物有機(jī)肥相比單施化肥增產(chǎn)率為11.16%。本試驗在專用肥減施30%的同時配施生物有機(jī)肥相比單施專用肥增產(chǎn)1 913 kg/hm2，增產(chǎn)率為3.8%，氮肥利用率提高4.83%，磷肥利用率提高7.70%，鉀肥利用率提高14.17%。因此表明，生物有機(jī)肥的配施使得養(yǎng)分釋放趨勢能滿足作物生長對養(yǎng)分的需求，對有效提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、提高肥料利用率具有潛在的促進(jìn)作用。

綜上所述，相比習(xí)慣施肥，專用肥的施用能夠有效提高馬鈴薯產(chǎn)量，增加養(yǎng)分累積量，提高肥料利用率；專用肥配施其他新型肥料可在減肥的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加馬鈴薯產(chǎn)量，提高肥料利用率，其中配施生物有機(jī)肥效果最優(yōu)。