王凌云，賈崢嶸，李江輝，解曉紅，解紅娥，武宗信，李 波

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

不同氮磷鉀肥施用量對(duì)甘薯產(chǎn)量及養(yǎng)分利用率的影響

王凌云，賈崢嶸，李江輝，解曉紅，解紅娥，武宗信，李 波

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

采用田間小區(qū)試驗(yàn)，研究不同施肥處理對(duì)甘薯產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用率的影響。結(jié)果表明，平衡施肥（N2P2K2）增產(chǎn)效果明顯；甘薯氮磷鉀素的偏因子生產(chǎn)力隨養(yǎng)分施用量的提高而降低，且從高到低依次為磷素、氮素和鉀素。甘薯氮磷鉀素的農(nóng)學(xué)效率隨著養(yǎng)分施用量的提高呈先增大后減小的趨勢(shì)；氮、磷素的養(yǎng)分回收利用率隨著氮、磷肥施用量的提高呈先增后降的趨勢(shì)，鉀素養(yǎng)分回收利用率隨著養(yǎng)分施用量的提高而降低。平衡施肥（N2P2K2）的氮磷鉀素農(nóng)學(xué)利用率與氮磷素的養(yǎng)分回收利用率顯著高于其他處理，且差異顯著。

甘薯；產(chǎn)量；養(yǎng)分利用率

近年來，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的迅猛發(fā)展，我國(guó)薯類產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了以高新技術(shù)為基礎(chǔ)、以企業(yè)為主體的科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新階段。甘薯作為山西省發(fā)展雜糧的優(yōu)勢(shì)作物之一，伴隨著薯類作物上升為主要糧食作物[1]，甘薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也備受人們重視。近年來，甘薯種植面積在山西省增長(zhǎng)明顯，已從20世紀(jì)80年代的4萬hm2增加到現(xiàn)在的7萬余hm2，甘薯的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值與附加值也逐年攀升。但是在甘薯產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展壯大中，一些問題也隨之而來，由于農(nóng)民多年形成的種植習(xí)慣，缺乏科學(xué)的施肥方案，在甘薯的肥料施用上存在嚴(yán)重的誤區(qū)，常常導(dǎo)致肥料投入成本較大而經(jīng)濟(jì)效益低下[2-5]。

隨著糧食安全和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐步提高，化學(xué)肥料的施用效率越來越受到人們的關(guān)注，其中，基于生產(chǎn)中肥料養(yǎng)分的利用效率研究尤為得到關(guān)注[6]。多年來，科研工作者對(duì)水稻、小麥、玉米等大宗糧食作物的需肥規(guī)律以及肥料養(yǎng)分利用效率的研究較多，使人們了解到了平衡施肥的重要性，然而，針對(duì)甘薯等雜糧作物的養(yǎng)分利用率的研究報(bào)道比較少[7]，使得農(nóng)民在甘薯的種植施肥上缺乏科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)，常常造成產(chǎn)值、資源、環(huán)境的多重?fù)p失[8-9]。

本研究通過設(shè)置不同氮磷鉀肥的施用量試驗(yàn)，分析甘薯產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用率等指標(biāo)，旨在提出山西省甘薯種植合理的氮磷鉀肥施用量，為運(yùn)城地區(qū)沙壤質(zhì)地、中低肥力地塊中甘薯氮磷鉀肥料效應(yīng)以及適宜的施用量提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容與試驗(yàn)地點(diǎn)

2014年5—10月在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所牛家凹基地開展甘薯氮、磷、鉀施肥參數(shù)試驗(yàn)。試驗(yàn)土壤質(zhì)地為砂質(zhì)土壤，肥力水平中等。在試驗(yàn)開始前采集土樣，測(cè)定其養(yǎng)分含量，并確定試驗(yàn)方案[8]。在試驗(yàn)布置前采用蛇形取樣法在該地塊選取5～10個(gè)耕層土樣，獲得該地塊基礎(chǔ)土壤肥力列于表1。

表1 供試土壤理化性狀

1.2 供試材料

供試甘薯作物品種為商薯19，種植密度為6.525萬株/hm2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)氮磷鉀3因子4水平和空白對(duì)照共11個(gè)處理。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理重復(fù)3次，施肥方案列于表2。處理1（N0P2K2），2（N1P2K2），3（N2P2K2），4（N3P2K2）均是以P2K2為基礎(chǔ)，進(jìn)行氮肥的效應(yīng)分析。處理3（N2P2K2），5（N2P0K2），6（N2P1K2），7（N2P3K2）均是以N2K2為基礎(chǔ)，進(jìn)行磷肥的效應(yīng)分析。處理3（N2P2K2），8（N2P2K0），9（N2P2K1），10（N2P2K3）均是以N2P2為基礎(chǔ)，進(jìn)行鉀肥的效應(yīng)分析。供試肥料品種：氮肥品種選用尿素（含N 46%），磷肥品種選用普通過磷酸鈣（含P2O512%），鉀肥品種選用硫酸鉀（含K2O50%）。所有肥料均一次性基施，在小區(qū)劃好起壟前撒施。甘薯苗定植日期為2014年5月4日，收獲日期為2014年10月12日，其他管理同一般大田。

表2 氮磷鉀肥施用方案

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

試驗(yàn)地塊按小區(qū)全部一次性采收，測(cè)定公頃產(chǎn)量。每小區(qū)隨機(jī)選取10株作為樣本來測(cè)定植株中的氮磷鉀含量，植株全量氮、磷、鉀的測(cè)定[10]采用濃硫酸-雙氧水消煮，其中，采用凱氏定氮法測(cè)定氮素含量，釩鉬黃酸比色法測(cè)定磷素含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀素含量[10]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析和多重比較。

偏因子生產(chǎn)力（PFP）（kg/kg）＝施肥區(qū)塊根產(chǎn)量/施肥量；農(nóng)學(xué)利用率（AE）（kg/kg）＝（施肥區(qū)塊根產(chǎn)量－空白區(qū)塊根產(chǎn)量）/施肥量；養(yǎng)分回收率利用率（RE）＝（施肥區(qū)塊根養(yǎng)分吸收量－空白區(qū)塊根養(yǎng)分吸收量）/施肥量×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響

表3 不同氮磷鉀施用量對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響

由表3可知，施用甘薯氮磷鉀肥均可提高甘薯產(chǎn)量，且增產(chǎn)效果與對(duì)照間差異顯著。其中，處理3（N2P2K2）、處理4（N3P2K2）比CK處理11（N0P0K0）分別增產(chǎn)47.2%，40.01%。從氮磷鉀不同施用量處理的最終產(chǎn)量來看，處理3（N2P2K2）、處理4（N3P2K2）位于前2位，處理1（N0P2K2）、處理2（N1P2K2）位于末尾。由此可得，該地塊種植甘薯在能夠保證氮磷肥合理施用的前提下，鉀肥施用量的多少對(duì)甘薯產(chǎn)量影響較小。這可能是由于試驗(yàn)地是富鉀土壤的原因，土壤鉀素含量已經(jīng)基本能滿足甘薯生長(zhǎng)的需要。由處理1（N0P2K2）和處理2（N1P2K2）可知，如果缺少氮肥，即使在磷鉀2元素合理施用的前提下仍不能獲得高產(chǎn)，由李比希最小養(yǎng)分律可得，在該地塊中氮素是限制高產(chǎn)的重要因子。通過氮磷鉀各自效應(yīng)處理比較，甘薯的增產(chǎn)效果大小依次為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

2.2 不同氮磷鉀施用量對(duì)偏因子生產(chǎn)力的影響

肥料偏生產(chǎn)力[11]（PFP）是指施加某種特定肥料下的作物產(chǎn)量與所施入的該種肥料量的比值，其是用來反映土壤的基礎(chǔ)養(yǎng)分水平和化肥施入量綜合效應(yīng)的重要參考指標(biāo)。從表4可以看出，試驗(yàn)地塊中氮磷鉀3因子的偏因子生產(chǎn)力從高到低依次為磷素、氮素和鉀素，且甘薯氮磷鉀肥的偏因子生產(chǎn)力隨著養(yǎng)分施加量的加大而降低。經(jīng)方差分析可知，各因子間的偏因子生產(chǎn)力差異顯著；在相關(guān)性檢驗(yàn)分析中也得出，氮磷鉀3因素的肥料施用量和對(duì)應(yīng)的偏因子生產(chǎn)力間呈高度負(fù)相關(guān)。

表4 不同肥料施用量對(duì)偏因子生產(chǎn)力的影響 kg/kg

2.3 不同氮磷鉀施用量對(duì)農(nóng)學(xué)利用率的影響

農(nóng)學(xué)利用率是指作物施用肥料所增加產(chǎn)量與所施肥料用量的比值[12]，可用來評(píng)價(jià)所施肥料的肥效，然而，肥效又是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最為關(guān)心的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，它反映肥料的生產(chǎn)效率[13]。由表5可知，氮磷鉀3因子的農(nóng)學(xué)效率表現(xiàn)為隨著養(yǎng)分施用量的提高呈先增大后減小的趨勢(shì)，且平衡施肥處理3（N2P2K2）農(nóng)學(xué)利用率相比各因子的其他處理差異顯著。在試驗(yàn)地塊中，處理3（N2P2K2）的氮素、磷素和鉀素的農(nóng)學(xué)利用率均最高，可以看出，平衡施肥能較好地保證氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)利用率，處理4（N3P2K2）、處理7（N2P3K2）和處理10（N2P2K3）的各農(nóng)學(xué)利用率最低，說明在生產(chǎn)中過量施肥會(huì)大大降低該種肥料的農(nóng)學(xué)利用率。

表5 不同肥料施用量對(duì)農(nóng)學(xué)利用率的影響 kg/kg

2.4 不同氮磷鉀施用量對(duì)養(yǎng)分回收利用率的影響

養(yǎng)分回收利用率的高低是衡量肥料施用是否合理的一項(xiàng)重要指標(biāo)[14]。從表6可以看出，氮磷肥的養(yǎng)分回收利用率隨著氮磷肥施入量的增加表現(xiàn)為先增后降的趨勢(shì)，鉀素的養(yǎng)分回收利用率隨養(yǎng)分施用量的提高而降低。在處理3（N2P2K2）的平衡施肥下，氮素和磷素的養(yǎng)分回收利用率顯著高于其他各個(gè)處理。鉀素養(yǎng)分回收利用率處理9（N2P2K1）大于其他處理，經(jīng)方差分析多重比較，其差異不顯著。綜合考慮氮磷鉀3種養(yǎng)分元素的養(yǎng)分利用率，可以得出，在平衡施肥條件下，甘薯氮磷鉀素的養(yǎng)分回收利用率最好。

表6 不同肥料施用量對(duì)養(yǎng)分回收利用率的影響 %

3 討論與結(jié)論

戴樹榮[15]對(duì)比了不同土壤類型上甘薯施用氮、磷、鉀肥的增產(chǎn)效果，結(jié)果表明，氮磷鉀肥的施用對(duì)甘薯增產(chǎn)作用明顯，且其增產(chǎn)效果表現(xiàn)為NPK肥平衡施加＞N肥＞K肥＞P肥的各自處理，施加磷肥的增產(chǎn)幅度較小，甚至還出現(xiàn)了小幅度減產(chǎn)。盛錦壽[16]通過研究氮磷鉀配施對(duì)甘薯的增產(chǎn)效果結(jié)果表明，甘薯每公頃施N150～225kg，N∶P2O5∶K2O比例以1∶（0.3～0.5）∶（0.8～1.2）為宜。增產(chǎn)效果N＞K＞P，旱地明顯高出水旱輪作地。陳金英[17]研究也證實(shí)，在甘薯氮磷鉀肥綜合作用方面，根據(jù)作物需肥規(guī)律合理配施肥料，對(duì)提高甘薯產(chǎn)量極其重要，不足或過量施肥均會(huì)降低甘薯產(chǎn)量。解曉紅等[18]在富鉀土壤研究不同氮磷水平對(duì)甘薯生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，在氮水平75kg/hm2、磷水平135kg/hm2時(shí)可獲得高產(chǎn)，且氮水平大于等于75 kg/hm2與磷水平高于135 kg/hm2時(shí)，隨著氮、磷用量的提高，薯塊鮮質(zhì)量和莖葉鮮質(zhì)量均隨施加水平的升高急劇下降。本研究也得出，在富鉀區(qū)土壤中配合施用氮磷鉀肥可顯著提高甘薯的產(chǎn)量。其中，處理3（N2P2K2）產(chǎn)量最高，相比處理4（N3P2K2）產(chǎn)量差異明顯。說明氮素過量對(duì)地下部器官的形成不利，會(huì)造成植株莖葉徒長(zhǎng)。綜合全部處理來看，在氮磷較高水平條件下，都能獲得高產(chǎn)，同時(shí)在氮磷肥合理施用的前提下，鉀素施用量的多少對(duì)甘薯產(chǎn)量影響較小，這在鉀素的回收利用率中也得到了證實(shí)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出，氮磷鉀3種肥料對(duì)甘薯的增產(chǎn)效果大小依次為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

當(dāng)前，對(duì)甘薯養(yǎng)分利用率的研究較少，劉唯一[8]針對(duì)不同氮磷鉀施用量對(duì)甘薯養(yǎng)分偏因子生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率等進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在沙壤質(zhì)、沙質(zhì)中低肥力地塊，氮磷鉀的偏因子生產(chǎn)力為磷素＞氮素＞鉀素，氮素、磷素和鉀素的農(nóng)學(xué)利用率呈先增大后減小的趨勢(shì)，而養(yǎng)分回收利用率則為氮素＞鉀素＞磷素。劉潤(rùn)梅等[6]在研究馬鈴薯施肥量與化肥偏因子生產(chǎn)力中也得出了類似的結(jié)論。本試驗(yàn)結(jié)果與劉唯一的結(jié)論基本相同。本研究結(jié)果表明，偏因子生產(chǎn)力為磷素＞氮素＞鉀素，偏因子生產(chǎn)力均隨著肥料施入量的加大而降低，且經(jīng)相關(guān)性檢驗(yàn)可知，二者之間呈負(fù)相關(guān)。說明試驗(yàn)地塊肥力不足時(shí)，化肥偏因子生產(chǎn)力相對(duì)較高，施肥過量時(shí)化肥偏因子生產(chǎn)力相對(duì)較低，合理施肥的化肥偏因子生產(chǎn)力介于二者之間，因此也得出，在平衡施肥下，處理3（N2P2K2）能夠獲得高產(chǎn)。同時(shí)，肥料的偏因子生產(chǎn)力包含地力的貢獻(xiàn)，磷氮肥的偏因子生產(chǎn)力相對(duì)較高，能夠說明一定程度上土壤中存在磷氮肥因子缺乏和鉀素富足。

本研究結(jié)果表明，氮素、磷素、鉀素的農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為氮素＞磷素＞鉀素，隨著施肥量的增加，農(nóng)學(xué)利用率表現(xiàn)為先增大后降低的趨勢(shì)，說明氮肥對(duì)甘薯產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于磷素、鉀素，這與實(shí)際情況相符。通過對(duì)不同氮磷鉀素的回收利用率表現(xiàn)可得出，氮、磷素的養(yǎng)分回收利用率均隨著氮、磷肥施加量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，鉀素的養(yǎng)分回收利用率逐漸降低，在處理3（N2P2K2）中，氮磷的回收利用率最大，與其他處理間差異達(dá)顯著水平。因此，綜合考慮氮磷鉀3元素的養(yǎng)分利用率，得出平衡施肥的處理下氮磷鉀素的養(yǎng)分回收利用率最高。綜上所述，即使在富鉀區(qū)沙壤土中，要保證甘薯的高產(chǎn)同時(shí)兼顧生態(tài)效益，平衡施肥處理3（N2P2K2）也是最好的施肥方案。

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Effects of Different Fertilization of Nitrogen,Phosphorus and Potassium on the Yield and Nutrient Use Efficiency in Sweet Potato

WANGLingyun，JIAZhengrong，LI Jianghui，XIE Xiaohong，XIE Honge，WUZongxin，LI Bo
（Institute ofCotton，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Yuncheng044000，China）

A field plot experiment was conducted to study the effects`of different fertilization treatments on the yield and nutrient use efficiencyin sweet potato.The results showed that the effect was obvious and significant difference ofincreased production in the balanced fertilization（N2P2K2）.The partial factor productivity of NPK in sweet potato reduced as the increase of applying nutrient content, and removal from high to lowin turn was phosphorus,nitrogen and potassium.The agronomic efficiency of NPK in sweet potato with the increase ofapplyingnutrient content,the trend offirst increases and then decreases.The nutrient recoveryefficiencyofNP with the fertilization first increased and then droped.The nutrient recovery efficiency of K reduced as the increase of applying nutrient content.The balanced fertilization（N2P2K2）could significantlyimprove the yield,agronomic use efficiencyand nutrient recoveryefficiencyofNPK in sweet potato,and the difference was significant with other treatments.

sweet potato;yield;nutrient use efficiency

S531.062

A

1002-2481（2016）06-0790-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.06.17

2016-01-14

國(guó)家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-11-C-02）；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目（20130311015-3）

王凌云（1974-），女，山西運(yùn)城人，助理研究員，主要從事甘薯栽培研究工作。武宗信為通信作者。