陳光榮 王立明 楊如萍 董 博 楊桂芳 張國宏,* 楊文鈺

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平衡施肥對馬鈴薯-大豆套作系統(tǒng)中作物產(chǎn)量的影響

陳光榮1,2王立明1楊如萍1董 博1楊桂芳3張國宏1,*楊文鈺2,*

1甘肅省農(nóng)科院旱地農(nóng)業(yè)研究所 / 農(nóng)業(yè)部西北作物抗旱栽培與耕作重點實驗室, 甘肅蘭州730070;2四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室, 四川成都611130;3甘肅環(huán)科雅農(nóng)業(yè)科技有限公司, 甘肅蘭州730070

根據(jù)西北一熟制灌區(qū)土壤養(yǎng)分條件以及馬鈴薯-大豆系統(tǒng)中作物養(yǎng)分吸收互補的特點, 選用馬鈴薯品種費烏瑞它和大豆品種冀豆12作為試驗材料, 設(shè)置3重復(fù)隨機區(qū)組試驗, 小區(qū)處理最優(yōu)施肥(OPT: N、P、K分別為180、135、135 kg hm–2)、最優(yōu)減N (OPT-N)、最優(yōu)減P (OPT-P)、最優(yōu)減K (OPT-K)、最優(yōu)減1/3N (OPT-1/3N)、最優(yōu)增1/3N (OPT +1/3N)、最優(yōu)減1/3P (OPT-1/3P)、最優(yōu)增1/3P (OPT +1/3P)、最優(yōu)減1/3K (OPT-1/3K)和不施肥(CK) 10個處理。通過2012—2013連續(xù)2年大田試驗, 系統(tǒng)分析N、P、K對套作馬鈴薯及套作大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響。結(jié)果表明, OPT-N處理與OPT處理套作馬鈴薯產(chǎn)量差異最大(11 653.86 kg hm–2); OPT-P處理與OPT處理套作大豆產(chǎn)量差異最大(751.55 kg hm–2), 差異均達到顯著水平(<0.05), 說明影響套作馬鈴薯、套作大豆產(chǎn)量的最大的因素分別是N和P。隨N水平遞增, 套作馬鈴薯產(chǎn)量呈現(xiàn)遞增的趨勢, OPT+1/3N處理產(chǎn)量最高為50 231.85 kg hm–2; 套作大豆產(chǎn)量則呈現(xiàn)先增后減的趨勢, OPT處理產(chǎn)量最高為3373.55 kg hm–2, 方差分析表明, OPT和OPT+1/3N各處理套作馬鈴薯產(chǎn)量差異不顯著, OPT-1/3N、OPT、OPT+1/3N各處理套作大豆產(chǎn)量差異不顯著。隨P素水平增加, 套作馬鈴薯和套作大豆產(chǎn)量均呈現(xiàn)增加趨勢, OPT+1/3P處理下套作馬鈴薯、套作大豆產(chǎn)量均最高, 分別為52 430.03 kg hm–2和3637.13 kg hm–2, 同樣在OPT+1/3P處理下, 套作馬鈴薯平均單薯最重, 套作大豆有效莢數(shù)、每莢粒數(shù)及單株粒數(shù)均最高, 2年平均分別為185.13、74.24、1.87和139.15 g。綜合考慮薯豆套作產(chǎn)量效應(yīng)及養(yǎng)分利用效率, OPT施肥方案中, N適宜, P偏低, K偏高。

馬鈴薯; 大豆; 套作; 平衡施肥; 產(chǎn)量

間套作能夠有效提高作物產(chǎn)量, 增強水土保持能力, 提高土壤肥力, 以及抑制病蟲草害的發(fā)生, 已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中高產(chǎn)和養(yǎng)分高效利用的種植模式。然而, 在高效利用有限耕地資源, 不斷提高耕地產(chǎn)出率, 保護糧食穩(wěn)定發(fā)展的同時, 如何合理施用化肥是當今栽培專家關(guān)注的問題。平衡施肥是提高作物產(chǎn)量的重要措施, 其特點是根據(jù)土壤的供肥特性、作物養(yǎng)分需要和環(huán)境承載力、田間管理技術(shù)水平等合理地利用農(nóng)業(yè)資源[1-4]。關(guān)于單作馬鈴薯平衡施肥的研究較多, 西北甘肅地區(qū)N、P、K用量和比例為180-180-225 kg hm–2 [5], 東北大興安嶺地區(qū)為120-120-112 kg hm–2 [6], 西南貴州地區(qū)為45-45-75 kg hm–2 [7], 東南福建地區(qū)為150-60-225 kg hm–2 [8]。盡管不同生態(tài)區(qū)馬鈴薯N、P、K施用量和施肥配比存在差異, 但眾多研究一致表明, N對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要[9-12]; 馬鈴薯對K吸收量較大[13-15], K可以增強植株的抗逆性[16-18]; 馬鈴薯對P需求量低于N和K[19-22], 但P可以顯著提高馬鈴薯的商品薯率和干物質(zhì)積累[23-25]。豆科作物與馬鈴薯間套作, 由于作物結(jié)構(gòu)與配置差異, 系統(tǒng)對養(yǎng)分的吸收利用特性發(fā)生了顯著變化。茍久蘭[26]、郭忠富等[27]和李萍等[28]研究表明, 馬鈴薯對土壤N和K吸收量大, 而豆科作物對P比較敏感, 馬鈴薯套作豆科作物可均衡吸收土壤養(yǎng)分, 提高土地利用率。Arnon[29]在印度亞熱帶地區(qū)對馬鈴薯和菜豆間作模式研究發(fā)現(xiàn), 土壤中的有機碳含量明顯增加25%。王海燕等[30]研究馬鈴薯套作蠶豆養(yǎng)分利用效率時發(fā)現(xiàn), 套作系統(tǒng)氮素和磷素產(chǎn)投比較馬鈴薯單作提高12.99%和9.41%, 較蠶豆單作提高29.85%和60.34%。以上研究表明, 豆科作物與馬鈴薯有很強的養(yǎng)分吸收互補性, 二者間套作可以提高作物對養(yǎng)分資源的高效利用并顯著提高作物產(chǎn)量。

近年來, 西北地區(qū)馬鈴薯-大豆高產(chǎn)高效栽培模式大面積被應(yīng)用, 該模式在提高糧食產(chǎn)量和維持氮素平衡中起重要作用。然而, 該區(qū)域生產(chǎn)條件下尚缺乏有關(guān)薯豆套作模式平衡施肥的系統(tǒng)研究, 在生產(chǎn)實踐中缺少施肥參數(shù), 難以確定合理的施肥量。為此, 本研究依據(jù)當?shù)赝寥朗覂?nèi)分析及前期養(yǎng)分試驗結(jié)果, 在了解土壤養(yǎng)分狀況的基礎(chǔ)上, 補充適量微量元素, 針對馬鈴薯-大豆套作系統(tǒng)中作物養(yǎng)分吸收互補的特點設(shè)置最優(yōu)施肥方案, 擬通過連續(xù)2年的大田試驗驗證, 系統(tǒng)分析了N、P、K對套作馬鈴薯、套作大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響, 以期為該區(qū)薯豆套作模式下作物高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用馬鈴薯(L.)品種費烏瑞它和河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所育成的大豆 [(L.) Merrill]品種冀豆12 (表1)。

1.2 試驗地概況

甘肅省會寧縣郭城鎮(zhèn)地處35°37′ N、105°13′ E, 海拔1630 m, 年平均氣溫6.7℃, 年均降雨量263.1 mm, ≥10℃的有效積溫3244℃。試驗地肥力相對均勻, 播前根層土壤基礎(chǔ)肥力2012年和2013年分別為有機質(zhì)11.26 g kg–1、9.87 g kg–1, 全氮1.94 g kg–1、1.62 g kg–1, 全磷2.01 g kg–1、1.61 g kg–1, 全鉀15.79 g kg–1、12.31 g kg–1, 堿解氮94.80 g kg–1、65.25 mg kg–1, 有效磷17.48 mg kg–1、15.29 mg kg–1, 速效鉀189.16 mg kg–1、158.41 mg kg–1, pH值為7.76、7.81。

表1 供試馬鈴薯、大豆品種特性

1.3 試驗設(shè)計

設(shè)10個處理(表2), 即依據(jù)測土配方的最優(yōu)施肥(OPT); 最優(yōu)施肥中不施N (OPT-N); 最優(yōu)施肥中不施P2O5(OPT-P); 最優(yōu)施肥中不施K2O (OPT-K); 最優(yōu)施肥中減少1/3N (OPT-1/3N); 最優(yōu)施肥中增加1/3N (OPT+1/3N); 最優(yōu)施肥中減少1/3 P2O5(OPT-1/3P); 最優(yōu)施肥中增加1/3 P2O5(OPT+1/3P); 最優(yōu)施肥中減少1/3K2O (OPT-1/3K); 不施肥(CK)。隨機區(qū)組設(shè)計, 重復(fù)3次, 小區(qū)面積(3.6 m × 7.5 m), 帶幅是150 cm, 其中, 100 cm起壟覆膜種2行馬鈴薯, 壟高30 cm, 壟面呈弧形。馬鈴薯種植密度47 625穴 hm–2, 行距45 cm, 穴距28 cm, 2012年和2013年馬鈴薯的播期分別為3月22日和3月20日, 收獲期分別為8月2日和7月27日。另50 cm種2行大豆, 密度為120 000株 hm–2, 行距40 cm, 2012年和2013年大豆的播期分別是4月17日和4月15日, 收獲期分別是9月27日和9月25日。施肥方案見表2, 肥料為尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)和硫酸鉀(K2O 50%)。其中, N 50%、K2O 70%、P2O5100%, 微肥100%作為基肥; N 50%, K2O 30%作為花期追肥。肥水及大田管理同當?shù)厣a(chǎn)措施。馬鈴薯套作大豆田間種植示意見圖1。

表2 試驗處理及養(yǎng)分施用量

OPT: 最優(yōu)施肥; OPT-N: 最優(yōu)施肥中不施N; OPT-P: 最優(yōu)施肥中不施P; OPT-K: 最優(yōu)施肥中不施K; OPT-1/3N: 最優(yōu)施肥中減1/3N; OPT+1/3N: 最優(yōu)施肥中增1/3N; OPT-1/3P: 最優(yōu)施肥中減1/3P; OPT+1/3P: 最優(yōu)施肥中增1/3P; OPT-1/3K: 最優(yōu)施肥中減1/3K; CK:不施肥。

OPT: optimum fertilization; OPT-N: N deficiency; OPT-P: P deficiency; OPT-K: K deficiency; OPT-1/3N: 1/3N deficiency; OPT+1/3N: 1/3N addition; OPT-1/3P: 1/3 Pdeficiency; OPT+1/3P: 1/3 P addition; OPT-1/3K: 1/3K deficiency; CK: control.

1.4 生育期記載及產(chǎn)量調(diào)查

記載馬鈴薯及大豆播種、出苗、始花、成熟等生育時期, 統(tǒng)計出苗率、共生期。收獲馬鈴薯、大豆時, 取各小區(qū)中間3條帶共16.2 m2計產(chǎn), 連續(xù)取馬鈴薯10株、大豆20株考種, 調(diào)查馬鈴薯株高、莖粗、單株結(jié)薯數(shù)、平均單薯重、商品薯率; 調(diào)查大豆株高、有效莢數(shù)、每莢粒數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05分析試驗數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 缺素對薯豆套作系統(tǒng)作物產(chǎn)量的影響

由圖2可知, OPT-N、OPT-P、OPT-K處理套作馬鈴薯產(chǎn)量均低于OPT處理, OPT-N處理與OPT處理產(chǎn)量差距最大, 2年平均差值為11 653.86 kg hm–2; 其次是OPT-P和OPT-K, 2年平均差值分別為7090.71 kg hm–2和5142.06 kg hm–2。2年結(jié)果的方差分析表明, OPT-P和OPT-K處理差異不顯著(>0.05), 其他處理間差異顯著(<0.05), 說明影響套作馬鈴薯產(chǎn)量最大的因素是N, 其次是P和K。

2012年和2013年, OPT-N、OPT-P、OPT-K處理套作大豆產(chǎn)量均低于OPT處理, OPT-N和OPT-P處理與OPT處理產(chǎn)量差距較大, 而OPT-K與OPT處理產(chǎn)量差距較小, 2年平均差值分別為728.00、751.55和258.35 kg hm–2。方差分析結(jié)果表明(2年平均), OPT處理與OPT-K處理差異不顯著(>0.05), OPT-N處理與OPT-P處理差異不顯著(>0.05), 但前2個處理與后2個處理間差異顯著(<0.05), 說明P和N是套作大豆產(chǎn)量的主要限制因子。

柱上不同小寫字母表示達0.05顯著水平。T1、T2、T3、T4和T0分別為OPT、OPT-N、OPT-P、OPT-K和CK處理。

Bars represented by different small letters are significantly different at<0.05. Treatments T1, T2, T3, T4, and T0 represent with treatments of OPT, OPT-N, OPT-P, OPT-K, and CK.

2.2 不同N素水平對作物產(chǎn)量的影響

由圖3可知, 2012年和2013年隨N水平(0~240 kg hm–2)遞增, 套作馬鈴薯產(chǎn)量呈遞增趨勢, OPT和OPT+1/3N處理產(chǎn)量最高, 2年平均值分別為48 823.56 kg hm–2和50 231.85 kg hm–2, 較對照(CK)分別增產(chǎn)52.92%和57.34%, 較OPT-N分別增產(chǎn)31.35%和35.14%。方差分析結(jié)果表明(2年平均), OPT和OPT+1/ 3N處理間差異不顯著(>0.05), 但與其他3個處理間差異顯著(<0.05), 說明N在180 kg hm–2水平時, 套作馬鈴薯產(chǎn)量較高, 繼續(xù)增加, 增產(chǎn)效果不顯著。

隨N水平遞增, 套作大豆產(chǎn)量呈先增后減的趨勢, N在180 kg hm–2水平時, 套作大豆產(chǎn)量最高, 2年平均值為3373.55 kg hm–2, 較CK和OPT-N分別增產(chǎn)48.71%和27.52%, 繼續(xù)增加N, 套作大豆產(chǎn)量開始下降。2012年和2013年試驗結(jié)果一致。對2年的試驗結(jié)果方差分析表明, OPT-1/3N、OPT、OPT+1/3N處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK和OPT-N兩處理間差異顯著(<0.05)。

柱上不同小寫字母表示達0.05顯著水平。T0、T2、T5、T1和T6分別為CK、OPT-N、OPT-1/3N、OPT和OPT+1/3N處理。

Bars represented by different small letters are significantly different at P<0.05. Treatment T0, T2, T5, T1and T6 represent with treatments of CK, OPT-N, OPT-1/3N, OPT, and OPT+1/3N.

2.3 不同P2O5水平對作物產(chǎn)量的影響

由圖4可知, 隨著P素水平(0~180 kg hm–2)增加, 套作馬鈴薯產(chǎn)量呈現(xiàn)遞增趨勢, OPT+1/3P處理產(chǎn)量最高, 2012年和2013年試驗結(jié)果呈現(xiàn)一致的規(guī)律性, 2年平均值為52 430.03 kg hm–2, 較CK和OPT-P分別增產(chǎn)64.22%和25.63%。方差分析結(jié)果表明(2年平均), OPT和OPT+1/3P處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK和OPT-P兩處理間差異顯著(<0.05)。

套作大豆產(chǎn)量隨P水平的變化趨勢與套作馬鈴薯呈現(xiàn)一致規(guī)律, OPT+1/3P處理產(chǎn)量最高, 2年平均值為3637.13 kg hm–2, 較CK和OPT-P分別增產(chǎn)48.71%和28.66%。方差分析結(jié)果表明(2年平均), OPT和OPT+1/3P處理間, OPT-P和OPT-1/3P處理間差異均不顯著(>0.05), 但前2個處理與后2個處理及CK間差異顯著(<0.05)。

柱上不同小寫字母表示達0.05顯著水平。T0、T3、T7、T1和T8分別為CK、OPT-P、OPT-1/3P、OPT和OPT+1/3 P處理。

Bars represented by different small letters are significantly different at<0.05. Treatment T0, T3, T7, T1, and T8 represent with Treatments of CK, OPT-P, OPT-1/3P, OPT, and OPT+1/3P.

2.4 不同K素水平對作物產(chǎn)量的影響

由圖5可知, 2012年OPT、OPT-1/3K和OPT-K處理間套作馬鈴薯產(chǎn)量差距不大, OPT和OPT-1/3K較OPT-K產(chǎn)量分別提高6.34%和4.75%, 較CK產(chǎn)量分別提高46.82%和44.63%; 2013年OPT和OPT-1/3K較OPT-K產(chǎn)量分別提高16.75%和18.52%, 較CK產(chǎn)量分別提高58.42%和60.83%。2年結(jié)果方差分析表明, OPT和OPT-1/3K處理間差異不顯著(>0.05), 但與OPT-K、CK處理間差異顯著(<0.05)。

2012年和2013年套作大豆產(chǎn)量受K影響不大, OPT和OPT-1/3K較OPT-K產(chǎn)量分別提高8.29%和9.88%, 較CK產(chǎn)量分別提高48.71%和50.88%。2年結(jié)果方差分析表明, OPT、OPT-1/3K、OPT-K處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK處理間差異顯著(<0.05)。

柱上不同小寫字母表示達0.05顯著水平。T0、T4、T1和T9分別為CK、OPT-K、OPT-1/3K和OPT處理。

Bars represented by different small letters are significantly different at<0.05. Treatment T0, T4, T1, and T9 represent with treatments of CK, OPT-K, OPT-1/3K, and OPT.

2.5 施肥對作物產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.5.1 施肥對套作馬鈴薯田間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 從表3可見, 不同處理間出苗率無顯著差異。在株高上, OPT-N、OPT-P、OPT-K處理均高于CK, 但低于OPT處理, 并且OPT-N處理與OPT處理相差最大, 說明N是影響套作馬鈴薯株高的主要養(yǎng)分因子; N處理株高隨施用量的增加呈增加趨勢; P處理株高隨施用量的增加呈先增后降的變化, 兩年均為OPT處理最高; K處理下, OPT-K、OPT-1/3K、OPT處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK處理間差異顯著(<0.05)。在植株莖圍上, 2012年和2013年, OPT-P處理接近于CK, 并與OPT處理間差異顯著, 不施P對套作馬鈴薯莖圍影響較大; N處理植株莖圍隨施用量的增加呈先增后減的變化; P處理的變化趨勢與N處理相同; K2O處理植株莖圍隨施用量增加而增加。單株結(jié)薯數(shù)、平均單薯重及商品薯率是表征馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的重要指標。不同處理間單株結(jié)薯數(shù)無顯著差異。2012年, OPT、OPT+1/3N、OPT+1/3P處理下平均單薯重相對較高, 分別為158.54、159.76和167.14 g, 較CK處理119.81 g分別增加了32.33%、33.34%和39.50%; 2013年, OPT、OPT-K、OPT+1/3N和OPT+1/3P處理下平均單薯重相對較高, 分別為175.76、163.24、186.01和203.12 g, 較CK處理116.82 g分別增加了50.45%、39.74%、59.23%和73.87%, 且與CK處理間差異顯著(<0.05); 2年統(tǒng)計分析表明, 影響馬鈴薯平均單薯重的最大因素是P, 其次是N和K。在商品薯率上, 2年結(jié)果方差分析表明, 各施肥處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK處理間差異顯著(<0.05)。

表3 套作馬鈴薯田間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素的比較

同列標以不同字母的值在處理間差異顯著(<0.05)。

Values within a column followed by different letters are significantly different at<0.05.

2.5.2 施肥對套作大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 從表4可見, 不同處理間出苗率無顯著差異。在株高上, OPT-N、OPT-P、OPT-K處理均高于CK, 但低于OPT處理, 并且OPT-N處理與OPT處理相差最大, 說明N是影響套作大豆株高的主要養(yǎng)分因子; N處理、P處理及K處理株高均隨施肥量呈增加趨勢(2年平均)。在有效莢數(shù)上, 2012年和2013年, OPT、OPT-N、OPT-P、OPT-K處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK處理間差異顯著(<0.05); N處理下, 有效莢數(shù)隨施用量的增加呈先增后減的變化, 兩年均為OPT處理最高, 為68.72; P處理和K處理下, 有效莢數(shù)隨施肥量增加而增加。每莢粒數(shù)隨P、K量增加而增加, OPT和OPT+1/3P處理下相對較高, 均為1.87, 較CK處理1.65增加了13.33%。單株粒數(shù)和有效莢數(shù)及莢粒數(shù)變化趨勢一致, OPT和OPT+1/3P處理下相對較高, 分別是128.56和139.15, 較CK處理81.38分別增加了57.97%和70.99%, 且與CK處理間差異顯著(<0.05); 2年統(tǒng)計分析表明, 影響大豆單株粒數(shù)的最大因素是P, 其次是N和K。在百粒重上, 2年結(jié)果方差分析表明, OPT與OPT-N、OPT-P、OPT-K、CK處理間差異顯著; N、P和K各施肥處理間差異不顯著(>0.05), 但與CK處理間差異顯著(<0.05)。

表4 套作大豆田間農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素的比較

同列標以不同字母的值在處理間差異顯著(<0.05)。

Values within a column followed by different letters are significantly different at<0.05.

3 討論

3.1 間套作系統(tǒng)產(chǎn)量優(yōu)勢和養(yǎng)分吸收優(yōu)勢分析

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中, 間套作提高作物產(chǎn)量已被國內(nèi)外大量試驗研究所證實。北歐地區(qū)大麥間作豌豆模式[31], 東非地區(qū)玉米間作金錢草系統(tǒng)[32], 印度水稻間套作花生系統(tǒng)[33-34], 國內(nèi)玉米間作蠶豆、小麥間作玉米和小麥間作大豆等模式[35-37]。有關(guān)間套作馬鈴薯產(chǎn)量優(yōu)勢研究主要集中在2種作物生物學(xué)特性上的差異, 能夠在時間、空間尺度上互補性利用環(huán)境資源。例如, 西北地區(qū)早熟馬鈴薯套作大豆[38], 西南地區(qū)馬鈴薯間作玉米[39], 華北地區(qū)馬鈴薯間作棉花等[40]; 其次, 間套作條件下相對冷涼的群體環(huán)境有利于馬鈴薯生長和塊莖形成, 例如, 間套作相對冷涼的群體微環(huán)境有利于馬鈴薯塊莖和品質(zhì)的形成[41-42]; 此外, 間套作顯著抑制馬鈴薯的晚疫病及蟲害, 例如, He等[43]和Li等[36]研究發(fā)現(xiàn), 間套作顯著抑制玉米青枯病和馬鈴薯晚疫病。

我們前期的研究發(fā)現(xiàn), 薯豆套作模式下, 馬鈴薯在2種作物共生期處于水肥競爭優(yōu)勢, 大豆處于競爭弱勢, 而套作大豆的產(chǎn)量與其生殖生長共生期的長短有關(guān)[38]。本研究中, 從馬鈴薯與大豆的生殖生長共生期分析(表5), 僅有35 d左右, 套作馬鈴薯收獲后, 大豆具有充足時間吸收營養(yǎng)和恢復(fù)生長, 有利于套作大豆結(jié)莢與籽粒的形成。依據(jù)礦質(zhì)營養(yǎng)生態(tài)位理論[44-46], 從N營養(yǎng)角度分析, 馬鈴薯與大豆套作后增加了各自的N素養(yǎng)分生態(tài)位寬度。大豆主要通過生物固氮滿足其N素營養(yǎng)需求, 減少對土壤N素養(yǎng)分的競爭。馬鈴薯通過吸收土壤N素, 降低了該復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)土壤N素含量, 從而進一步刺激大豆生物固氮。另外, 大豆通過根系分泌物和根系脫落物及細小根系腐解礦化也能為馬鈴薯提供一定的N素營養(yǎng), 加寬了馬鈴薯的養(yǎng)分生態(tài)位。從磷、鉀營養(yǎng)角度分析, 馬鈴薯套作大豆復(fù)合系統(tǒng)中2種作物的養(yǎng)分限制因子不同, 馬鈴薯是喜鉀作物, 而大豆對磷素敏感, 馬鈴薯和大豆各自占據(jù)不同的礦質(zhì)營養(yǎng)生態(tài)位。因此, 對于薯豆套作系統(tǒng)來說, 其優(yōu)勢還體現(xiàn)在氮、磷、鉀礦質(zhì)營養(yǎng)的互補利用方面。

表5 馬鈴薯-大豆套作群體中大豆的生育期結(jié)構(gòu)

3.2 平衡施肥對作物產(chǎn)量的影響

平衡施肥技術(shù)考慮到農(nóng)田系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)的輸出、輸入因素, 依據(jù)土壤供肥特性、作物養(yǎng)分需求和環(huán)境承載力、田間管理技術(shù)水平等, 優(yōu)化肥料用量、配比和施用方法, 實現(xiàn)作物高產(chǎn)、養(yǎng)分收支平衡, 是一項重要的施肥技術(shù)改革[47]。李書田等[1]和段玉等[48]連續(xù)10年在西北地區(qū)內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏和青海開展馬鈴薯平衡施肥研究表明, 影響馬鈴薯生產(chǎn)的主要限制因子是N, 其次是K, 然后是P, 并歸納總結(jié)出N、P施用范圍分別為45~307 kg hm–2、30~332 kg hm–2。劉小明等[49]研究表明, N和P是影響大豆生長發(fā)育的兩大重要元素。本研究中, 馬鈴薯與大豆套作后, 盡管系統(tǒng)對養(yǎng)分的吸收特性發(fā)生了變化, 但限制套作馬鈴薯和大豆產(chǎn)量最大的因素不變, 分別是N和P, 這與前人研究結(jié)果基本一致。

前人研究表明, 在馬鈴薯/蠶豆間作中, 馬鈴薯對土壤和肥料N素具有更強的競爭能力, 一方面使馬鈴薯獲得充分的N素營養(yǎng), 具有顯著的增產(chǎn)作用; 另一方面, 土壤N素濃度的降低促進了蠶豆的結(jié)瘤固氮作用, 從而使系統(tǒng)吸N量明顯增加[28,30]。本研究中, 隨N水平遞增, 套作馬鈴薯產(chǎn)量呈現(xiàn)遞增的趨勢, 表現(xiàn)出N素營養(yǎng)吸收的優(yōu)勢, 說明套作大豆后, 馬鈴薯對N素吸收量明顯增加; 套作大豆則呈現(xiàn)先增后減的趨勢, 說明過量N素可能導(dǎo)致大豆出現(xiàn)“氮阻遏”現(xiàn)象。2年試驗結(jié)果的方差分析表明, OPT和OPT+1/3N各處理套作馬鈴薯產(chǎn)量差異不顯著, OPT-1/3N、OPT、OPT+1/3N各處理套作大豆產(chǎn)量差異不顯著, 綜合考慮系統(tǒng)間套作產(chǎn)量效應(yīng)和養(yǎng)分利用效率, 本試驗條件下OPT處理中N的施用量(180 kg hm–2)適宜。

李隆等[35-37]對西北灌區(qū)小麥間作大豆和玉米間作大豆種間營養(yǎng)競爭的研究表明, 間作產(chǎn)量優(yōu)勢在營養(yǎng)方面主要是吸收量的增加和利用效率的提高, 尤其是促進P的高效利用。唐明明等[50]研究西北地區(qū)不同間套作模式養(yǎng)分吸收利用效率也得到了相同的結(jié)論。本研究發(fā)現(xiàn), 隨P水平增加, 套作馬鈴薯和套作大豆產(chǎn)量均呈現(xiàn)增加趨勢, 且在OPT+1/3P處理下, 套作馬鈴薯平均單薯最重, 2012年和2013年分別為167.14 g和203.12 g, 同樣在OPT+1/3P處理下, 套作大豆有效莢數(shù)、每莢粒數(shù)及單株粒數(shù)均最高, 2年平均分別為74.24、1.87和139.15。說明馬鈴薯套作大豆系統(tǒng)促進了作物對P的吸收, 實現(xiàn)了P的高效利用。因此, 本試驗OPT處理中P的施用量(135 kg hm–2)偏低, 應(yīng)適量增加。

馬鈴薯是喜鉀作物, 對鉀肥的吸收量較大。本研究同樣發(fā)現(xiàn)K是限制套作馬鈴薯產(chǎn)量的因素之一, 這與前人研究結(jié)果一致[15-16]。但本試驗條件下套作馬鈴薯和大豆均表現(xiàn)出不缺K, OPT處理與OPT-K處理產(chǎn)量差異不顯著, 并且在不同的K水平下套作馬鈴薯和大豆田間農(nóng)藝形狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素之間差異均不顯著。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是試驗地不缺K, 2012年和2013年試驗地速效鉀含量分別是189.16 mg kg–1和158.41 mg kg–1, 施少量鉀肥即可滿足作物對K的需求。因此, 在本試驗條件下OPT處理中K的施用量(135 kg hm–2)偏高, 應(yīng)適量降低。

4 結(jié)論

西北地區(qū)馬鈴薯-大豆套作模式中, 影響馬鈴薯產(chǎn)量的主要限制因子是N, 其次是P, 然后是K; 影響大豆產(chǎn)量的主要限制因子是P和N。OPT與OPT+1/3N、OPT與OPT-1/3K處理間系統(tǒng)作物產(chǎn)量差異不顯著, OPT+1/3P處理下系統(tǒng)作物產(chǎn)量最高, 馬鈴薯和大豆產(chǎn)量分別為52 430.03 kg hm–2和3637.13 kg hm–2, 該處理有利于馬鈴薯平均單薯重的提高、大豆有效莢數(shù)及每莢粒數(shù)的增加。綜合考慮薯/豆套作產(chǎn)量效應(yīng)及養(yǎng)分利用效率, 本試驗OPT (N 180 kg hm–2, P 135 kg hm–2,K 135 kg hm–2)方案中, N適宜, P偏低, K偏高。

[1] 李書田, 段玉, 陳占全, 郭天文, 李友宏. 西北地區(qū)馬鈴薯施肥效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)分析. 中國土壤與肥料, 2014, (4): 42–47 Li S T, Duan Y, Chen Z Q, Guo T W, Li Y H. Yield response and economic benefit of fertilizer application on potato in Northwest China., 2014, (4): 42–47 (in Chinese with English abstract)

[2] Guo J H, Liu X J, Zhang Y, Shen J L, Han W X, Zhang W F, Christie P, Goulding K W T, Vitousek P W, Zhang F S. Significant acidification in major Chinese croplands., 2010, 327: 1008–1010

[3] Ng Kee Kwong K F, Bholah A, Volcy L, Pynee K. Nitrogen and phosphorus transport by surface from a silty clay loam soil under sugarcane in the humid tropical environment of Mauritius., 2002, 91: 147–157

[4] 張福鎖, 王激清, 張衛(wèi)峰, 崔振嶺, 馬文奇, 陳新平, 江榮風(fēng). 中國主要糧食作物肥料利用率現(xiàn)狀與提高途徑. 土壤學(xué)報, 2008, 45: 915–924Zhang F S, Wang J Q, Zhang W F, Cui Z L, Ma W Q, Chen X P, Jiang R F. Nutrient use efficiencies of major cereal crops in China and measures for improvement., 2008, 45: 915–924 (in Chinese with English abstract)

[5] 張朝春, 江榮風(fēng), 張福鎖, 王興仁. 氮磷鉀肥對馬鈴薯營養(yǎng)狀況及塊莖產(chǎn)量的影響. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2005, 21(9): 279–283 Zhang C C, Jiang R F, Zhang F S, Wang X R. Effect of different N, P5O2, KO2fertilization rate and ration on nutrient status and tuber yield of potato., 2005, 21(9): 279–283 (in Chinese with English abstract)

[6] 李功軼, 吳凌娟, 梁杰, 張雅奎, 董傳民, 白雅梅. 大興安嶺地區(qū)馬鈴薯測土配方施肥研究. 中國馬鈴薯, 2003, 17(2): 85–87 Li G Y, Wu L J, Liang J, Zhang Y K, Dong C M, Bai Y M. Effect of balanced fertilization on potato in Daxinanling district., 2003, 17(2): 85–87 (in Chinese)

[7] 靳穎, 肖繼梅. 馬鈴薯平衡施肥試驗初報. 耕作與栽培, 2003, (1): 59–60 Jin Y, Xiao J M. Effect of balanced fertilization on potato., 2003,(1): 59–60 (in Chinese with English abstract).

[8] 王惠珠. 馬鈴薯免耕優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培技術(shù). 上海農(nóng)業(yè)科技, 2005, (1): 71–72 Wang H Z. Technology on Soil Virginzation of High Quality Yield on Potato., 2005, (1): 71–72 (in Chinese)

[9] 蘇亞拉其其格, 秦永林, 賈立國, 樊明壽. 氮素形態(tài)及供應(yīng)時期對馬鈴薯生長發(fā)育與產(chǎn)量的影響. 作物學(xué)報, 2016, 42: 619–623 Suyala Q Q, Qin Y L, Jia L G, Fan M S. Effects of nitrogen form and its application time on plant growth and tuberyield of potato., 2016, 42: 619–623 (in Chinese with English abstract)

[10] Fan F L, Zhang F S, Song Y N, Sun J H, Bao X G, Gao T W, Li L. Nitrogen fixation of faba bean (L. ) interacting with a non-legume in two contrasting intercropping systems., 2006, 283: 275–286

[11] Al-Dalain S A. Effect of intercropping of Zea maize with potatoL. on potato growth and on the productivity and land equivalent ratio of potato and Zea maize., 2009, 4: 164–170

[12] Vos J. Nitrogen responses and nitrogen management in potato., 2009, 52: 305–317

[13] Moinuddin, Singh K, Bansal S K. Growth, yield, and economics of potato in relation to progressive application of potassium fertilizer., 2005, 28: 183–200

[14] Allison M F, Fowler J H, Allen E J. Responses of potato (solanum tuber of sum) to potassium fertilizers., 2001, 136: 407

[15] 馬文娟, 同延安, 高鵬程. 平衡施肥對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 園藝與種苗, 2012, (10): 48–52 Ma W J, Tong Y A, Gao P C. Effect of balanced fertilization on the yield and quality of potato., 2012, (10): 48–52 (in Chinese with English abstract)

[16] Panique E, Kelang K A, Schulte E E. Potassium rate and source effects on potato yield, quality, and disease interaction., 1997, 74: 379–398

[17] 吳開賢, 安曈昕, 范志偉, 周鋒, 薛國峰, 吳伯志. 根間相互作用對玉米與馬鈴薯響應(yīng)異質(zhì)氮的調(diào)控. 生態(tài)學(xué)報, 2015, 35: 508–516 Wu K X, An T X, Fan Z W, Zhou F, Xue G F, Wu B Z. Effects of root interactions on the response of maize and potato to heterogeneous nitrogen., 2015, 35: 508–516 (in Chinese with English abstract)

[18] 賈云玲, 郭天文, 王成寶. 馬鈴薯平衡施肥及鉀肥效應(yīng)研究. 中國馬鈴薯, 2006, 20: 332–335 Jia Y L, Guo T W, Wang C B. Balanced fertilization and K effect on potato., 2006, 20: 332–335 (in Chinese with English abstract)

[19] 張新明, 伍尤國, 徐鵬舉, 官利蘭, 陳洪, 曹先維. 平衡施肥與常規(guī)施肥對冬作馬鈴薯肥效的比較. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2013, 34: 475–479 Zhang X M, Wu Y G, Xu P J, Guan L L, Chen H, Cao X W. A Comparison of fertilizer effects between balanced and conventional fertilization on winter potato., 2013, 34: 475–479 (in Chinese with English abstract)

[20] 周濤, 徐開未, 王科, 黃蔚, 張朝春, 陳遠學(xué). 麥-豆和麥-玉/豆體系中大豆的磷肥增產(chǎn)增效作用研究. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2015, 21: 336–345 Zhou T, Xu K W, Wang K, Huang W, Zhang C C, Chen Y X. Effect of phosphate fertilizer on the improvement of yield and nutrient use efficiency of soybean in wheat-soybean and wheat /maize/soybean systems., 2015, 21: 336–345 (in Chinese with English abstract)

[21] 陳百翠. 氮磷鉀配比對不同馬鈴薯品種產(chǎn)量及品質(zhì)的影響. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文, 黑龍江哈爾濱, 2014 Chen B C. Effects of NPK Ratio on Yield and Quality of Potato Varieties. MS Thesis of Northeast Agricultural University, Harbin, China, 2014 (in Chinese with English abstract)

[22] 黃立梅, 黃紹文, 韓寶文. 冬小麥-夏玉米適宜氮磷用量和平衡施肥效應(yīng). 中國土壤與肥料, 2010, (5): 38–44 Huang L M, Huang S W, Han B W. Winter white-summer corn response to nitrogen and phosphorus application and balanced fertilization., 2010, (5): 38–44 (in Chinese with English abstract)

[23] Hartmut K, Sabine S B. Development, growth and chemical composition of the potato crop (L.): I. Leaf and stem., 1997, 40: 111

[24] 展嘵瑩, 任意, 張淑香, 康日峰. 中國主要土壤有效磷演變及其與磷平衡的響應(yīng)關(guān)系. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48: 4728–4737 Zhan X Y, Ren Y, Zhang S X, Kang R F. Changes in olsen phosphorus concentration and its response to phosphorus balance in the main types of soil in China., 2015, 48: 4728–4737 (in Chinese with English abstract)

[25] Sarkar D, Naik P S. Effect of inorganic nitrogen nutrition on cytokine in induced potato micro tuber production in vitro., 1998, 41: 211–217

[26] 芶久蘭. 馬鈴薯不同間作模式的氮肥營養(yǎng)效應(yīng)研究. 西南大學(xué)碩士學(xué)位論文, 重慶, 2010 Gou J L. Nutritional Effect of Nitrogen on Different Intercropping Patterns of Potato. MS Thesis of Southwest University, Chongqi, China, 2010 (in Chinese with English abstract)

[27] 郭忠富, 馮荔, 陳玢. 馬鈴薯套作大豆效應(yīng)研究. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2012, (13): 53–55 Guo Z F, Fen L, Chen F. Study on effect in potato and soybean intercropping system., 2012, (13): 53–55 (in Chinese with English abstract)

[28] 李萍, 張永成, 田豐. 馬鈴薯蠶豆間套作邊行效應(yīng)對馬鈴薯塊莖品質(zhì)影響研究. 作物研究, 2012, 26: 471–473 Li P, Zhang Y C, Tian F. Study on effect of marginal effect on quality of potato tuber in potato and faba bean intercropping system., 2012, 26: 471–473 (in Chinese with English abstract)

[29] Arnon D I. Copper enzymes in isolated chloroplast: polyphenol oxidase in., 1949, 24: 1–15

[30] 王海燕, 王嘵玲. 馬鈴薯間作蠶豆效益評價與栽培研究. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技, 2007, (3): 37–39 Wang H Y, Wang X L. Effect of potato and soybean intercropping system., 2007, (3): 37–39 (in Chinese with English abstract)

[31] Hauggaard-Nielsen H, Ambus P, Jensen E S. Interspecific competition, N use and interference with weeds in pea-barley intercropping., 2001, 70: 101–109

[32] Khan Z R, Pickett J A, Wadhams L J. Combined control ofand stemborers by maize–spp. intercrops., 2006, 25: 989–995

[33] Sarkar R K, Pal P K. Effect of intercropping rice () with groundnut () and pigeonpea () under different row orientations on rainfed uplands., 2004, 49: 147–150

[34] Ghosh P K, Mohanty M, Bandyopadhyay K K. Growth, competition, yield advantage and economics in soybean/pigeonpea intercropping system in semi-arid tropics of India: I. Effect of subsoiling., 2006, 96: 80–89

[35] Li L, Li S M, Sun J H. Diversity enhances agricultural productivity via rhizosphere phosphorus facilitation on phosphorus-deficient soils., 2007, 104: 11192–11196

[36] Li L, Sun J H, Zhang F S. Wheat/maize or wheat/soybean strip intercropping: I. Yield advantage and interspecific interactions on nutrients., 2001, 71: 123–137

[37] Li L, Sun, J H, Zhang F S. Intercropping with wheat leads to greater root weight density and larger below-ground space of irrigated maize at late growth stages., 2011, 57: 61–67

[38] 陳光榮, 楊文鈺, 張國宏, 王立明, 楊如萍, 雍太文, 劉衛(wèi)國. 薯豆套作模式下不同熟期大豆品種生長補償效應(yīng). 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49: 455–467 Chen G R, Yang W Y, Zhang G H, Wang L M, Yang R P, Yong T W, Liu W G. Compensation effect of different soybean varieties in potato/soybean intercropping systems., 2016, 49: 455–467 (in Chinese with English abstract)

[39] 吳開賢, 安瞳昕, 范志偉, 賀佳, 周峰, 薛國鋒, 吳伯志. 玉米與馬鈴薯的間作優(yōu)勢和種間關(guān)系對氮投入的響應(yīng). 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2012, 18: 31006–31012 Wu B Z, An T X, Fan Z W, He J, Zhou F, Xue G F, Wu B Z. Effects of nitrogen input on yields advantage and interaction of the maize and potato intercropping., 2012, 18: 31006–31012 (in Chinese with English abstract)

[40] 王麗霞, 陳源泉, 李超, 師江濤, 陶志強, 聶紫謹, 張建省, 隋鵬. 不同滴灌制度對棉花/馬鈴薯模式中馬鈴薯產(chǎn)量和WUE的影響. 作物學(xué)報, 2013, 39: 1864–1870 Wang L X, Chen Y Q, Li C, Shi J T, Tao Z Q, Nie Z J, Zhang J S, Sui P. Effects of different drip irrigation systems on yield and water use efficiency of potato in intercropping system of cotton and potato., 2013, 39: 1864–1870 (in Chinese with English abstract)

[41] Sharaiha R K, Battikhi A. A study on potato/corn intercropping microclimate modification and yield advantages., 2002, 29: 97–108

[42] Midmore D J, Berrios D, Roca J. Potato (spp.) in the hot tropics: V. Intercropping with maize and the influence of shade on tuber yields., 1988, 18: 159–176

[43] He X H, Zhu S S, Wang H N. Crop diversity for ecological disease control in potato and maize., 2010, 1: 45–51

[44] Garcia Palacios P, Maestre F T, Gallardo A. Soil nutrient heterogeneity modulates ecosystem responses to changes in the identity and richness of plant functional groups., 2011, 99: 551–562

[45] Tylianakis J M, Rand T A, Kahmen A, Klein A M, Buchmann N, Perner J, Tscharntke T. Resource heterogeneity moderates the biodiversity function relationship in real world ecosystems., 2008, 6: e122

[46] 呂越, 吳普特, 陳小莉, 王玉寶, 趙西寧. 玉米/大豆間作系統(tǒng)的作物資源競爭. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2014, 25: 139–146 Lyu Y, Wu P T, Chen X L, Wang Y B, Zhao X N. Resource competition in maize /soybean intercropping system., 2014, 25: 139–146 (in Chinese with English abstract)

[47] 張衍華, 畢建杰, 張興強, 于成獻. 平衡施肥對棉麥套作中小麥生長發(fā)育的影響. 氣象與環(huán)境科學(xué), 2008, 31(3): 16–19 Zhang Y H, Bi J J, Zhang X Q, Yu C X. Study on the effects of balanced fertilization on wheat growth and development in cotton and wheat intercropping., 2008, 31(3): 16–19 (in Chinese with English abstract)

[48] 段玉, 張君, 李煥春, 趙沛義, 妥德寶, 姚俊卿, 安昊, 賈有余. 馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律及施肥肥效的研究. 土壤, 2014, 46: 212–217 Duan Y, Zhang J, Li H C, Zhao P Y, Tuo D B, Yao J Q, An H, Jia Y Y. Fertilization effect and nutrition use efficiency of potato in Inner Mongolia., 2014, 46: 212–217 (in Chinese with English abstract)

[49] 劉小明, 雍太文, 蘇本營, 劉文鈺, 周麗, 宋春, 楊峰, 王小春, 楊文鈺. 減量施氮對玉米–大豆套作系統(tǒng)中作物產(chǎn)量的影響. 作物學(xué)報, 2014, 40: 1629–1638 Liu X M, Yong T W, Su B Y, Liu W Y, Zhou L, Song C, Yang F, Wang X C, Yang W Y. Effect of reduced n application on crop yield in maize–soybean intercropping system., 2014, 40: 1629–1638 (in Chinese with English abstract)

[50] 唐明明, 董楠, 包興國, 盧秉林, 張煒平, 張美俊, 章芳芳, 李隆. 西北地區(qū)不同間套作模式養(yǎng)分吸收利用及其對產(chǎn)量優(yōu)勢的影響. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2015, 20(5): 48–56 Tang M M, Dong N, Bao X G, Lu B L, Zhang M J, Zhang F F, Li L. Effect of nutrient uptake and utilization on yield of intercropping system in Northwest China., 2015, 20: 48–56 (in Chinese with English abstract)

Effect of Balanced Fertilizer Application on Crop Yield in Potato-Soybean Relay-Cropping System

CHEN Guang-Rong1,2, WANG Li-Ming1, YANG Ru-Ping1, DONG Bo1, YANG Gui-Fang3, ZHANG Guo-Hong1,*, and YANG Wen-Yu2,*

1Institute of Dryland Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Northwest Drought Crop Cultivation, Ministry of Agriculture, Lanzhou 730070, China;2College of Agronomy, Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest China, Ministry of Agriculture, Chengdu 611130, China;3Gansu Central Keya Green Agriculture Technology Ltd., Lanzhou 730070, China

The treatments of optimum fertilization (OPT: N 180, P 135,K 135 kg ha–1), OPT-N, OPT-P, OPT-K, OPT-1/3N, OPT +1/3N, OPT-1/3P, OPT +1/3P, OPT-1/3K, and CK were designed according to soil condition and uptake characteristics of nitrogen, phosphorus and potassium of potato/soybean relay-croppingsystem in Northwest irrigation districts. A field experiment was conducted in two consecutive seasons (from 2012 to 2013) to verify the yield response to balanced fertilization. The relay-cropping potato yield of OPT was significantly higher than those of OPT-N, OPT-P, and OPT-K, with obvious difference of 11 653.86 kg ha–1between OPT and OPT-N, the relay-cropping soybean yield of OPT was significantly higher than those of OPT-N, OPT-P, and OPT-K, with obvious difference of 751.55kg ha–1between OPT and OPT-P. Therefore, nitrogen and phosphorus were the first limiting factors in relay-cropping potato and soybean production. Under certain phosphorus and potassium fertilizer, the relay-cropping potato yield increased with increasing N application, reaching the highest of 50 231.85 kg ha–1under 240 kg ha–1treatment (OPT+1/3N), but there was no significant difference between OPT and OPT+1/3N. And the relay-cropping soybean yield increased firstly and decreased then with increasing nitrogen fertilizer application, with the highest yield of 3373.55 kg ha–1under 180 kg ha–1treatment (OPT), there was no significant difference between OPT, OPT-1/3N, and OPT+1/3N. Under certainnitrogen and potassium fertilizer, the yield of relay-cropping potato and soybean increased with the increase of phosphorus fertilizer application, and reaching the highest yield of 52 430.03 kg ha–1and 3637.13 kg ha–1under 180 kg ha–1treatment (OPT+1/3P), respectively. For relay-cropping potato, average fresh-weight of individual tuber reached the highest under 180 kg ha–1treatment (OPT+1/3P), which was 185.13 g. For relay-cropping soybean, the average of pods per plant, seeds per plant and seeds per pod reached the highest under OPT+1/3P, which were 74.24, 1.87, and 139.15 respectively.Therefore, nitrogen (N 180 kg ha–1) fertilizer was adequate, phosphorus (P135 kg ha–1) fertilizer a little lacking, and potassium (K135 kg ha–1) fertilizer on the high side in OPT treatment.

Potato; Soybean; Relay-cropping; Balanced fertilizer application; Yield

10.3724/SP.J.1006.2017.00596

本研究由國家自然科學(xué)基金項目(31660134), 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-04-CES17), 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中青年基金項目(2015GAAS20)和蘭州市農(nóng)業(yè)科技專項(2015-3-37)資助。

The study was supported by the National Natural Science Foundation of China, the China Agriculture Research System (CARS-04-CES17), the Science Foundation of Gansu Academy of Agricultural Sciences (2015GAAS20), and the Lanzhou Special Fund for Agro-scientific Research (2015-3-37).

張國宏, E-mail: zhangguohong223@163.com, Tel: 0931-7614895; 楊文鈺, E-mail: mssiyangwy@ sicau.edu.cn

E-mail: chengr516@163.com

2016-06-13;

Accepted(接受日期): 2016-11-03;

Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2016-12-14.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20161214.1605.010.html