侯翔皓，張富倉，胡文慧，王海東，范軍亮，李志軍

（西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實驗室/西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西楊凌 712100）

馬鈴薯是世界上繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物，也是中國的第四大糧食作物。農(nóng)業(yè)部數(shù)據(jù)顯示，2014年，我國馬鈴薯種植面積達(dá)557萬公頃，鮮薯產(chǎn)量9500多萬噸，種植面積和產(chǎn)量均占世界的四分之一左右。但是中國的馬鈴薯單產(chǎn)遠(yuǎn)不及荷蘭、英國、美國等歐美發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)水平，品質(zhì)也不高[1]。陜西省是我國馬鈴薯的主產(chǎn)區(qū)之一，特別是陜北榆林地區(qū)土光熱資源豐富，晝夜溫差大，年降水量400～600 mm，擁有極其深厚、適宜種植的沙質(zhì)黃土，是陜西省馬鈴薯的優(yōu)勢生產(chǎn)區(qū)。干旱缺水及水肥利用效率低是制約榆林馬鈴薯等作物高效生產(chǎn)的主要障礙。此外，陜北榆林馬鈴薯存在栽培管理粗放、灌溉與施肥技術(shù)落后、大水漫灌、肥料資源浪費(fèi)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后等諸多問題，嚴(yán)重制約著馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。據(jù)當(dāng)?shù)卣{(diào)查，同樣畝產(chǎn)3 t馬鈴薯的條件下，大水漫灌需水400 m3，移動式噴灌需水270 m3，滴灌僅需水135 m3，利用滴灌水肥一體化技術(shù)，肥料的施用量可減少42%，節(jié)水節(jié)肥效果顯著。因此，研究馬鈴薯高效灌溉施肥技術(shù)，對實現(xiàn)該地區(qū)馬鈴薯節(jié)水節(jié)肥高效生產(chǎn)和保護(hù)土壤生態(tài)環(huán)境等具有重要理論與實際意義。

近些年來，國內(nèi)外許多學(xué)者就馬鈴薯灌溉施肥技術(shù)對馬鈴薯生長、產(chǎn)量和水肥利用效率的影響進(jìn)行了大量研究[2-9]。康躍虎等[2]和王鳳新等[3-4]最早研究了滴灌調(diào)控土壤水分對馬鈴薯耗水規(guī)律和生長的影響；江俊燕等[5]研究了灌水量和灌水頻率對滴灌馬鈴薯生長的影響，在灌水量相同的條件下，滴灌馬鈴薯的生長和產(chǎn)量隨著灌水頻率的增加而增加；Wang等[6]研究了滴灌頻率和根區(qū)土壤基質(zhì)勢對馬鈴薯產(chǎn)量的影響，表明隨著灌水頻率的增加，塊莖產(chǎn)量有增加的趨勢，但差異不顯著；Badr等[7]通過研究發(fā)現(xiàn)，在充足的灌水量條件下，馬鈴薯的產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，但在水分虧缺的條件下，施氮量的增加則對產(chǎn)量產(chǎn)生消極影響；宋娜等[8]研究了水氮耦合對膜下滴灌馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用的影響，結(jié)果表明，70%的土壤濕潤比水平和N 180 kg/hm2施氮量，是西北旱區(qū)滴灌馬鈴薯生產(chǎn)中節(jié)水節(jié)肥的水氮組合；張富倉等[9]研究了水肥供應(yīng)對榆林沙土馬鈴薯生長和水肥利用效率的影響，從產(chǎn)量和節(jié)水節(jié)肥的角度考慮，100%ETc，N-P2O5-K2O 175-60-225 kg/hm2是適宜的水肥組合。較多的學(xué)者研究表明，馬鈴薯的產(chǎn)量會隨著施肥量的增加先增加后減小[10-12]，氮肥是影響馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的最主要的營養(yǎng)元素[13-14]。氮、磷、鉀的施用對馬鈴薯干物質(zhì)的積累和塊莖的形成有著促進(jìn)作用，其中鉀肥對塊莖的促進(jìn)作用最為明顯[15-16]；增加施氮量可以延遲馬鈴薯的生育進(jìn)程，通過追肥可以增加馬鈴薯塊莖增長期各個器官中的干物質(zhì)積累量[17]。

在針對馬鈴薯水肥管理展開的眾多研究中，多以灌水量和施肥量作為單一因子來評價不同灌水量及施肥量對馬鈴薯生產(chǎn)的影響，而有關(guān)水肥一體化條件下的研究報道較少。本文針對陜北榆林風(fēng)沙地區(qū)的特定氣候和土壤環(huán)境條件，以當(dāng)?shù)刂髟择R鈴薯品種‘紫花白’為研究對象，研究在滴灌施肥條件下，不同灌水頻率和施肥量對馬鈴薯生長、產(chǎn)量和水肥利用效率的影響，以期對滴灌馬鈴薯水肥進(jìn)行科學(xué)的調(diào)控，為當(dāng)?shù)伛R鈴薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于陜西省榆林市榆陽區(qū)牛家梁鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)。榆林市地處陜西最北部，東經(jīng)107°28′～111°15′，北緯 36°57′～39°35′，屬于溫帶半干旱大陸性氣候，晝夜溫差大，年平均氣溫為10℃，年降水量為400 mm，降雨主要集中在6、7、8三個月份，無霜期約為150 d，氣候適宜馬鈴薯的生長。試驗地土壤為風(fēng)沙土，質(zhì)地為砂壤土。耕層 (0—40 cm) 土壤容重為1.72 g/cm3、田間持水量為9.21%、有機(jī)質(zhì)含量為4.31 g/kg、全氮含量為0.30 g/kg、有效磷為10.80 mg/kg、速效鉀為60.0 mg/kg、土壤pH值為8.10。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以脫毒馬鈴薯種薯‘紫花白’為試驗材料，在大田滴灌條件下，設(shè)置了3個灌水頻率D1 (4 d一灌)、D2 (8 d一灌)、D3 (10 d一灌)。依據(jù)當(dāng)?shù)氐氖┓式?jīng)驗以及前人的試驗結(jié)果[9]，設(shè)置3個施肥量(N、P2O5、K2O) 水平：F1 (100、40、150 kg/hm2)，F(xiàn)2 (150、60、225 kg/hm2)，F(xiàn)3 (200、80、300 kg/hm2)。共9個處理，分別為D1F1、D1F2、D1F3、D2F1、D2F2、D2F3、D3F1、D3F2、D3F3，每個處理設(shè)3次重復(fù)，共計27個小區(qū)，小區(qū)長27 m、寬1.8 m，小區(qū)面積為48.6 m2。試驗采用機(jī)器起壟、人工種植的高壟種植模式，壟寬為0.9 m，株距約為2 cm，種植密度約為45000株/hm2。

圖1 馬鈴薯全生育期內(nèi)各處理累積灌水量和降雨量Fig. 1 Accumulated irrigation amount and rainfall in the whole growing period of potato

大田馬鈴薯的灌溉采用壟上滴灌方式，為研究不同灌水頻率對馬鈴薯生長的影響，不同處理下的灌溉定額相同，為100% ETc，ETc為馬鈴薯的蒸騰蒸發(fā)量，利用試驗地的氣象資料，通過彭曼修正公式計算獲得ET0，再根據(jù)馬鈴薯的作物系數(shù)Kc計算獲得ETc[18]，全生育期共灌水218 mm，試驗期間累積降雨量為213.8 mm。試驗所用肥料為尿素、磷酸二銨和硝酸鉀，D1和D2分6次施入，D3分5次施入，除了出苗灌水外，D2和D3肥料均隨每次灌水施入，D1施肥日期與D2相同。施肥使用的是容量為15 L小型壓差式施肥罐，每次施肥前，先灌清水1 h左右，然后將施肥球閥關(guān)閉一半并倒入肥料，3～4 h可完全施入，然后繼續(xù)灌清水至當(dāng)次灌水定額。每個施肥罐控制1個處理。生育期的降雨量、灌水日期和灌水定額見圖1。

1.3 數(shù)據(jù)的測定

在馬鈴薯的各個生育階段，選取有代表性的植物樣進(jìn)行測定，具體的觀測指標(biāo)如下：

1.3.1 株高和莖粗的測定 在馬鈴薯的各個生育期，在每個小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取能夠代表小區(qū)馬鈴薯整體長勢的植株3株，用米尺來測定其株高。使用游標(biāo)卡尺精確測量植株莖粗。

1.3.2 葉面積的測定 使用打孔器打孔的方法測定選取的馬鈴薯的葉面積。先用打孔器打出已知面積的葉片，烘干后，把已知面積的葉片與植株總?cè)~片干物質(zhì)進(jìn)行比較，得出系數(shù)，使用已知面積乘以系數(shù)即為植株葉面積。

LAI (葉面積指數(shù)) = 單株葉面積 × 單位土地面積株數(shù)/單位土地面積

1.3.3 馬鈴薯干物質(zhì)累積量的測定 每個小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取具有代表性的馬鈴薯植株3株，放入保鮮袋中帶回實驗室，洗凈，用濾紙吸干，分別將植株的根、莖、葉和塊莖分開裝入檔案袋中，放入105℃烘箱中殺青30 分鐘，然后在75℃～80 ℃烘干至恒重，冷卻后使用電子天平稱重，測定干物質(zhì)含量。

1.3.4 產(chǎn)量的測定 收獲時，每個小區(qū)內(nèi)選取馬鈴薯長勢相當(dāng)區(qū)域，選擇2壟馬鈴薯，平行的挖取1 m的距離，測定面積為1.8 m2，每個小區(qū)選取3個區(qū)域，然后測量馬鈴薯產(chǎn)量、單株薯重及商品薯重，其中，商品薯是指質(zhì)量大于75 g的馬鈴薯塊莖。

1.3.5 植株養(yǎng)分的測定 將馬鈴薯各個生育期的干樣充分研磨后，過1 mm篩，經(jīng)濃H2SO4-H2O2消煮，消煮液用于養(yǎng)分的測定[19]。利用流動分析儀測定植株各個器官中的全氮和全磷含量，利用火焰分光光度計測定全鉀含量。

1.3.6 作物全生育期耗水量[20]計算

式中：ETc為作物騰發(fā)量即耗水量(mm)；P為降雨量(mm)；I為全生育期灌水量(mm)；ΔS為0—100 mm土層播種前后土體貯水量的變化(mm)；R為地表徑流量(mm)；D為深層滲漏量(mm)。在本試驗中，滴灌條件下不會形成地表徑流，而且灌水定額較低，不會形成深層滲漏，因此R和D忽略不計。相關(guān)指標(biāo)計算如下[21]：

水分利用效率 (WUE) [kg/hm2·mm] = 產(chǎn)量/作物全生育期耗水量；

各器官氮 (磷、鉀) 吸收量 (kg/hm2) = 各器官全氮 (磷、鉀) 含量 × 干物質(zhì)量 × 種植密度；

氮 (磷、鉀) 素利用效率 (NUE，kg/kg) = 產(chǎn)量/植株總氮 (磷、鉀) 吸收量；

氮 (磷、鉀) 素吸收效率 (UPE，kg/kg) = 植株總氮 (磷、鉀) 吸收量/氮 (磷、鉀) 養(yǎng)分投入；

肥料偏生產(chǎn)力 (PFP，kg/kg) = 產(chǎn)量/施肥量總和。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件分析實驗數(shù)據(jù)；Duncan’s新復(fù)極差法分析顯著性；采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；Origin8.0軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯株高、莖粗和葉面積指數(shù)的影響

由表1可知，在馬鈴薯全生育期內(nèi)，灌水頻率和施肥量對馬鈴薯的株高都有極其顯著的影響 (P ＜0.01)。在相同的灌水頻率下，各個施肥量下的馬鈴薯株高差異顯著 (P ＜ 0.05)，株高隨施肥量的增加而增加；在相同的施肥量條件下，各個灌水頻率處理下的株高差異顯著 (P ＜ 0.05)，在馬鈴薯的苗期和塊莖形成期，株高隨著灌水頻率的增加而增加，在塊莖增長期、淀粉積累期和成熟期，株高隨著灌水頻率的增加先增加后減小，說明在馬鈴薯生育的前期，適當(dāng)增加灌水頻率有利于馬鈴薯株高的增加。

在苗期時，施肥量對馬鈴薯的莖粗沒有顯著影響 (P ＞ 0.05)，但施肥量對其他生育期的莖粗有極其顯著的影響 (P ＜ 0.01)，在相同的灌水頻率下，莖粗隨著施肥量的增加而增加；在整個生長過程中，灌水頻率對馬鈴薯的莖粗都有著極其顯著的影響 (P ＜0.01)，相同的施肥量條件下，莖粗隨著馬鈴薯灌水頻率的增加先增加后減小。

在馬鈴薯的苗期和塊莖形成期，灌水頻率和施肥量對株高的交互作用不顯著 (P ＞ 0.05)；在塊莖增長期，對株高有著顯著的交互作用 (P ＜ 0.05)。在淀粉積累期和成熟期，灌水頻率和施肥量對株高有著極其顯著的交互作用 (P ＜ 0.01)。在馬鈴薯的苗期，灌水頻率和施肥量對莖粗有著極其顯著的交互作用(P ＜ 0.01)；在塊莖形成期，對莖粗有著顯著的交互作用 (P ＜ 0.0.5)；在塊莖增長期和淀粉積累期，對莖粗的交互作用不明顯 (P ＞ 0.05)；在成熟期，對莖粗有著極其顯著的交互作用 (P ＜ 0.01)。

不同處理下馬鈴薯葉面積指數(shù)隨生育期的變化如圖2所示。在馬鈴薯的整個生育過程中，不同處理下馬鈴薯的葉面積指數(shù) (LAI) 的增長均呈現(xiàn)拋物線變化。相同的灌水頻率下，施肥量為F2、F3時，LAI在淀粉積累期時達(dá)到最大值，施肥量為F1時，LAI在塊莖增長期時達(dá)到最大，說明增加施肥量在一定程度上可以延緩馬鈴薯葉片的生長進(jìn)程，有利于馬鈴薯葉面積的增加。在馬鈴薯的各個生育期內(nèi)，灌水頻率和施肥量對馬鈴薯的LAI都有極其顯著的影響 (P ＜ 0.01)，LAI隨著施肥量的增加而增加，在馬鈴薯的苗期和塊莖形成期，LAI隨著灌水頻率的增加而增加，說明前期增加灌水頻率有利于馬鈴薯葉片的生長，在塊莖增長期、淀粉積累期和成熟期，馬鈴薯的LAI隨著灌水頻率的增加先增加后減小。在馬鈴薯的全生育期內(nèi)，灌水頻率和施肥量對LAI的交互作用不明顯 (P ＞ 0.05)。

總體來看，馬鈴薯的株高、莖粗和LAI都是隨著施肥量的增加而增加，說明適當(dāng)增加施肥量可以促進(jìn)馬鈴薯植株的生長；在馬鈴薯的生育后期，株高、莖粗和LAI都隨著灌水頻率的增加先增加后減小，說明在馬鈴薯生長的后期，灌水在一定程度上會抑制馬鈴薯植株的生長，適當(dāng)減小灌水頻率有利于馬鈴薯的生長。

表1 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯株高和莖粗的影響Table 1 Effects of irrigation frequency and fertilizer rate on plant height and stem diameter

2.2 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯干物質(zhì)量的影響

如圖3所示，馬鈴薯的總干物質(zhì)量隨著生育期推進(jìn)呈現(xiàn)出“慢-快-慢”的增長趨勢，在塊莖增長期之前增長緩慢，在塊莖增長期之后近乎線性增長，在淀粉積累期之后增長速度趨于平緩。苗期時，各個灌水頻率之間差異不顯著，塊莖增長期開始，各個灌水頻率之間差異顯著，且在苗期及塊莖增長期時，D1灌水頻率下的總干物質(zhì)量最高，其值分別為 479.3～644.4 kg/hm2和 1327～1902 kg/hm2，塊莖增長期之后，馬鈴薯在D2灌水頻率下的總干物質(zhì)量最高，成熟期平均值達(dá)到6526 kg/hm2，比D1和D3灌水頻率下成熟期的總干物質(zhì)量分別高出17.07%和41.68%。馬鈴薯的總干物質(zhì)量受施肥量的影響顯著，總干物質(zhì)量與施肥量呈正相關(guān)關(guān)系，在各個灌水頻率下，成熟期時F3處理下平均的總干物質(zhì)量為6557 kg/hm2，比F1和F2處理下的總干物質(zhì)量分別高出了45.33%和16.28%，在馬鈴薯成熟期時，D2F3處理下的總干物質(zhì)量達(dá)到最高，為7556 kg/hm2。由此可以看出，適當(dāng)增加施肥量可以有效增加馬鈴薯成熟期的總干物質(zhì)量，而灌水在一定程度上可能會降低成熟期馬鈴薯的總干物質(zhì)量。

圖2 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯葉面積指數(shù)的影響Fig. 2 Effects of irrigation frequency and fertilizer rate on leaf area index (LAI) of potato

圖3 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯干物質(zhì)累積的影響Fig. 3 Effects of irrigation frequency and fertilizer rate on dry biomass of potato

2.3 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用的影響

由表2可以看出，灌水頻率和施肥量及二者的交互作用對馬鈴薯的單株塊莖重、商品薯重和產(chǎn)量都有著極顯著的影響 (P ＜ 0.01)。其中，D2F3的單株產(chǎn)量、商品薯重及產(chǎn)量均達(dá)到了最高值，分別為1068.7 g/株、1016.8 g/株、44870 kg/hm2。

由表2可知，D2處理的產(chǎn)量明顯高于D1和D3處理的產(chǎn)量，D2處理的產(chǎn)量最高為44870.37 kg/hm2，比D1和D3處理的最大值分別高出了5.90%和20.25%。在高灌水頻率時 (D1)，F(xiàn)1和F2之間產(chǎn)量、單株產(chǎn)量和商品薯重差異不顯著 (P ＞ 0.05)，F(xiàn)3與F1處理之間產(chǎn)量和單株產(chǎn)量差異顯著 (P ＜ 0.05)，商品薯重差異不顯著 (P ＞ 0.05)，F(xiàn)3的產(chǎn)量比F1和F2分別高出5.29%和2.79%；在中等灌水頻率下 (D2)，F(xiàn)1、F2和F3之間產(chǎn)量和單株產(chǎn)量差異顯著 (P ＜ 0.05)，而F1和F2之間的商品薯重差異不顯著 (P ＞ 0.05)，F(xiàn)3的產(chǎn)量比F1和F2分別高出8.95%和4.98%；在低灌水頻率下 (D3)，F(xiàn)1和F2產(chǎn)量之間差異不顯著(P ＞ 0.05)，F(xiàn)3 產(chǎn)量和 F1、F2 之間差異顯著 (P ＜ 0.05)，F(xiàn)1、F2和F3處理的單株塊莖產(chǎn)量和商品薯重之間差異顯著 (P ＜ 0.05)，F(xiàn)3的產(chǎn)量比F1和F2高出24.23%和21.09%。3個灌水頻率下，F(xiàn)3處理平均產(chǎn)量為41518 kg/hm2，比F1和F2處理分別提高11.75%和8.52%?？梢钥闯觯诘凸嗨l率下 (D3)，施肥量對產(chǎn)量的影響更大。

在低施肥量下 (F1)，D1和D2處理產(chǎn)量、單株塊莖產(chǎn)量和商品薯重之間差異不顯著 (P ＞ 0.05)，D3與D1、D2產(chǎn)量、單株塊莖產(chǎn)量和商品薯重之間差異顯著 (P ＜ 0.05)，D1和D2處理的產(chǎn)量分別比D3高出33.97%和37.11%；在中等施肥量下 (F2)，D1、D2和D3處理的產(chǎn)量和單株塊莖產(chǎn)量之間差異顯著 (P ＜ 0.05)，但D1和D2處理之間商品薯重差異不顯著 (P ＞ 0.05)，D2處理產(chǎn)量比D1和D3分別高3.68%和38.70%；在高施肥量下 (F3)，D1、D2、D3處理產(chǎn)量、單株塊莖產(chǎn)量和商品薯重之間差異顯著 (P ＜ 0.05)。D2處理的產(chǎn)量比D1和D3分別高出5.90%和20.25%。3個施肥量下，D2處理平均產(chǎn)量為42932 kg/hm2?？梢钥闯?，當(dāng)施肥量較低時，馬鈴薯產(chǎn)量受灌水頻率的影響更為顯著。

表2表明，馬鈴薯的水分利用效率受灌水頻率的顯著影響，而施肥量對水分利用效率的影響不顯著。在相同的灌水頻率下，水分利用效率隨著施肥量增加而增加，但施肥量對水分利用效率的影響并沒有達(dá)到顯著的程度，說明增加施肥量不能顯著提高水分利用效率。當(dāng)施肥量一定時，D3處理的水分利用效率明顯低于D1和D2處理下的水分利用效率，而且從馬鈴薯全生育期的耗水量角度來看，馬鈴薯的耗水量隨著灌水頻率的減小而增加，這是由于灌水頻率的減小使得馬鈴薯植株會受到一定程度的干旱脅迫，促使馬鈴薯根系從土壤中吸收更多的水分來滿足生長需求，從而導(dǎo)致D3處理的耗水量最高，平均值達(dá)到437.1 mm，比D1和D2灌水頻率下的平均耗水量分別高出8.85% 和3.28%，但是各個灌水頻率之間產(chǎn)量差別較大，因此使得灌水頻率對水分利用效率產(chǎn)生顯著影響。

表2 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用的影響Table 2 Effects of irrigation frequency and fertilizer rate on yield, water use efficiency of potato

2.4 不同灌水頻率和施肥量對馬鈴薯養(yǎng)分吸收和分配的影響

馬鈴薯成熟期各個器官中的氮、磷、鉀累積量隨著施肥量的增加而增加，隨著灌水頻率的增加先增加后減小 (圖4)。D2F3處理下成熟期馬鈴薯氮、磷、鉀累積量最高，分別為191.79、57.50、179.48 kg/hm2。

從圖4(A)可以看出，各個器官中的氮累積量塊莖 ＞ 葉片 ＞ 莖 ＞ 根，塊莖中的氮素累積量為最高，最大值達(dá)到152.65 kg/hm2，占成熟期植株氮素總累積量的73.90%～81.47%，而根僅占到3.19%～4.33%。氮素累積量隨著施肥量的增加而增加，隨著灌水頻率的增加先增加后減小，且F1、F2和F3處理下馬鈴薯成熟期的全株平均氮素累積量滿足1∶1.5∶2，這與F1、F2和F3下的施氮量比例基本相同，說明施肥量的增加不能顯著提高氮肥的吸收效率，D2處理下全株平均氮素累積量為146.50 kg/hm2，比D1和D3處理分別高出19.47%和42.37%。

從圖4(B)可以看出，各個器官中的磷素累積和分配規(guī)律與氮素類似，為塊莖 ＞ 葉片 ＞ 莖 ＞ 根，塊莖中的磷素累積量最大值出現(xiàn)在D2F3處理下，為48.64 kg/hm2，占全株磷素總累積量的84.40%～87.74%。在相同的灌水頻率下，磷素在各個器官中的累積量隨著施肥量的增加而增加，F(xiàn)3處理達(dá)到最大值，平均值為53.99 kg/hm2，比F1和F2分別高出50.31%和18.61%；在相同的施肥量下，磷素累積量隨著灌水頻率的增加先增加后減小，在D2處達(dá)到最大值，平均值為48.90 kg/hm2，比D1和D3分別高出7.85%和18.72%，可以看出，相較于灌水頻率，施肥量對磷素累積量的影響更顯著。

從圖4(C)可以看出，鉀素在各個器官中的累積分配與氮素和磷素不同，為塊莖 ＞ 莖 ＞ 葉片 ＞ 根，塊莖中的鉀素累積量最高，最大值出現(xiàn)在D2F3處理，為97.23 kg/hm2，占成熟期植株總的鉀素累積量的54.19%～58.50%，莖的鉀素累積量占植株總的鉀素累積量的29.74%～39.65%。在相同的灌水頻率下，鉀素在各個器官中的累積量隨著施肥量的增加而增加，F(xiàn)3處理下總的鉀素累積量為143.01 kg/hm2，比F1和F2處理分別高出69.58%和33.92%；在相同的施肥量下，鉀素累積量隨著灌水頻率的增加先增加后減小，D2處理植株總的鉀素累積量平均值為138.62 kg/hm2，比D1和D3處理高出31.16%和54.33%。

2.5 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯養(yǎng)分吸收利用的影響

灌水頻率和施肥量對氮磷鉀利用效率和肥料偏生產(chǎn)力都有著極其顯著的影響 (P ＜ 0.01)，灌水頻率對磷素的吸收效率有顯著影響 (P ＜ 0.05)，對氮素和鉀素的吸收效率有著極其顯著的影響 (P ＜ 0.01), 施肥量對磷素的吸收效率有著極其顯著影響 (P ＜ 0.01)，但對氮素和鉀素的吸收效率沒有顯著影響 (P ＞ 0.05)，灌水頻率和施肥量的交互作用對各元素的利用效率及肥料偏生產(chǎn)力都有著極其顯著影響 (P ＜ 0.01)，對各元素的吸收效率沒有顯著影響 (P ＞ 0.05)(表3)。

從表3可以看出，在同一灌水頻率下，馬鈴薯肥料的利用效率隨著施肥量的增加而減小，F(xiàn)1處理氮磷鉀素的利用效率均達(dá)到最大值，平均值分別為449.6 kg/kg、1031.42 kg/kg和439.62 kg/kg、比F2和F3分別高出48.50%和74.36%，23.34%和34.25%，19.63%和48.25%；在相同的施肥量下，磷素的利用效率隨著灌水頻率的增加而增加，而氮素和鉀素則隨著灌水頻率的增加先減小后增加，因此，綜合看來，灌水頻率和施肥量都對各元素的利用效率有著顯著影響，D1F1處理下各個元素的利用效率最高。

表3 灌水頻率和施肥量對馬鈴薯養(yǎng)分吸收利用的影響(kg/kg)Table 3 Effect of irrigation frequency and fertilizer rate on nutrient uptake and use of potato

在同一灌水頻率下，施肥量對氮素和鉀素的吸收效率沒有顯著影響，但對磷素的吸收效率有著極其顯著的影響，磷素的吸收效率隨著施肥量的增加而減?。辉谙嗤氖┓柿肯?，各元素的吸收效率隨著灌水頻率的增加先增加后減小，氮磷鉀素的吸收效率均值在D2灌水頻率下達(dá)到最大值，平均值分別為0.98 kg/kg、0.84 kg/kg和0.62 kg/kg，比D1和D3處理的吸收效率分別高19.51%和42.03%，7.69%和18.31%，29.17%和67.57%。

在同一灌水頻率下，F(xiàn)1處理下的馬鈴薯肥料偏生產(chǎn)力最高，平均值為128.12 kg/kg，比F2和F3處理的平均值高出45.67%和78.99%，由于產(chǎn)量隨著施肥量的增加而增加，但產(chǎn)量增加的速率要低于施肥量的增加速率，從而導(dǎo)致低施肥量下的肥料偏生產(chǎn)力最高；在相同的施肥量下，D2處理下的肥料偏生產(chǎn)力明顯高于灌水頻率為D1和D3的處理，平均值達(dá)到105.88 kg/kg，比灌水頻率為D1和D3處理的平均值高出3.61%和33.03%，由此可見，當(dāng)馬鈴薯的灌水頻率過低時，會使馬鈴薯大幅度減產(chǎn)，從而導(dǎo)致肥料偏生產(chǎn)力的急劇下降。而且與灌水頻率相比，肥料偏生產(chǎn)力受施肥量的影響更加顯著。

3 討論

本文研究結(jié)果表明，灌水頻率和施肥量對馬鈴薯的生長指標(biāo)、產(chǎn)量、水肥利用以及品質(zhì)都有顯著的影響。在有關(guān)灌水量和灌水頻率對馬鈴薯生長的影響方面，前人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)馬鈴薯灌水量越大，周期越短時，株高越高，但莖粗不會隨著灌水周期的減小而增大[5]，當(dāng)灌溉定額相同時，灌溉周期為8 d的處理馬鈴薯的生長狀況最好[22]。而對于施肥量來說，馬鈴薯的生長指標(biāo)會因施肥量過大出現(xiàn)減小的現(xiàn)象[23]。本試驗中，馬鈴薯生育的前期，株高、莖粗和葉面積會隨著灌水頻率的增加而增加，在生育后期，灌水頻率以D2處理生長指標(biāo)最好，這與前人研究結(jié)果相似，在灌水條件相同的條件下，馬鈴薯的生長指標(biāo)隨著施肥量的增加而增加，這可能與土壤初始養(yǎng)分不足以及施肥量不足有關(guān)。

灌水頻率和施肥量對馬鈴薯干物質(zhì)累積有著顯著影響，前人通過對馬鈴薯干物質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)干物質(zhì)的積累速率呈現(xiàn)單峰曲線變化，且峰值出現(xiàn)在塊莖增長期。隨著馬鈴薯生育期的推進(jìn)，干物質(zhì)積累的中心由葉片逐漸轉(zhuǎn)向了塊莖[24]。馬鈴薯總干物質(zhì)量在整個生育過程中呈現(xiàn)“S”型增長，而根莖葉的干物質(zhì)積累量在全生育期內(nèi)呈單峰曲線變化，峰值出現(xiàn)在塊莖增長期末期，塊莖增長期后，馬鈴薯各個器官干物質(zhì)所占全株干物質(zhì)的比例大小為塊莖 ＞ 葉 ＞莖 ＞ 根[16]，而且干物質(zhì)量在苗期之后受到施肥量的影響較大[7]。本試驗結(jié)果顯示，馬鈴薯干物質(zhì)含量在整個生育過程中呈“S”型曲線變化，且根莖葉的干物質(zhì)含量呈單峰曲線變化，峰值出現(xiàn)在淀粉積累期的前期，結(jié)果與前人研究相似。而且在成熟期，馬鈴薯各個器官的干物質(zhì)累積量都隨著灌水頻率的增加先增加后減小，隨著施肥量的增加而增加，D2F3處理的干物質(zhì)積累量最高。

滴灌施肥對馬鈴薯的產(chǎn)量及水肥利用有著顯著的影響。一些研究發(fā)現(xiàn)，在相同的條件下高頻灌溉可以提高馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率[2,5,25-27]。當(dāng)灌水條件相同時，馬鈴薯的產(chǎn)量會隨著施肥量的增加先增加后減小[8,11,28]，但也有研究發(fā)現(xiàn)，增加施肥量可以在一定程度上緩解水分脅迫對馬鈴薯生長的影響，調(diào)節(jié)馬鈴薯的生理生長過程，從而提高產(chǎn)量和水分利用效率[29-30]，對于肥料偏生產(chǎn)力，有研究表明，隨著施肥量的增加，作物的肥料偏生產(chǎn)力呈減小的趨勢[31-32]。本試驗中，馬鈴薯在相同的灌水條件下，產(chǎn)量及水分利用效率會隨著施肥量的增加而增加，而肥料偏生產(chǎn)力則隨著施肥量的增加而減小，這與前人研究結(jié)果相同；當(dāng)施肥量相同時，產(chǎn)量會隨著灌水頻率的增加先增加后減小，D2處理下的馬鈴薯產(chǎn)量最高，即灌水周期為8天，這與秦軍紅等[22]的研究結(jié)果相同，但水分利用效率在D1與D2灌水頻率下差異不顯著，D3水分利用效率明顯低于D1和D2處理。

前人對滴灌條件下的馬鈴薯養(yǎng)分吸收及運(yùn)移有大量的研究。有研究表明，馬鈴薯對鉀素的需求量最大，對磷素的需求量最少[33-35]，而且馬鈴薯對養(yǎng)分的吸收速率會直接影響到生物量的累積[36]。Badr 等發(fā)現(xiàn)水分虧缺越嚴(yán)重，馬鈴薯的養(yǎng)分吸收量就越低，當(dāng)灌水量充足時，養(yǎng)分吸收量隨著施肥量的增加而增加，同時水分虧缺時會導(dǎo)致馬鈴薯的產(chǎn)量降低，從而降低養(yǎng)分利用效率[7]；當(dāng)施肥量較低時，會迫使植株根系從土壤中吸收更多的養(yǎng)分來滿足生長需求，從而增加馬鈴薯的養(yǎng)分利用效率[28,37]。本研究中，在灌水量充足的情況下，馬鈴薯的養(yǎng)分利用效率隨著施肥量的增加而逐漸減小，隨著灌水頻率的增加而增加。馬鈴薯對氮素的吸收效率受施肥量的影響不顯著，但是吸收量隨著施肥量的增加而增加，這與前人的研究結(jié)果相同，但是在相同的施肥量下，各個營養(yǎng)元素的吸收效率對不同灌水頻率的響應(yīng)沒有明顯的規(guī)律，灌水頻率對養(yǎng)分吸收效率的影響有待進(jìn)一步的研究。綜合各水肥處理下的馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率，中度灌水頻率和高施肥量不僅能維持馬鈴薯較好的生長特性，提高馬鈴薯的水分利用效率，并且能保證馬鈴薯的產(chǎn)量。

4 結(jié)論

不同的灌水頻率和施肥量對滴灌施肥條件下馬鈴薯的生長、產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收效率都有著顯著影響。無論是從馬鈴薯的生長指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)，還是從水肥利用效率來看，8 d的灌水頻率相較于其他兩種灌水頻率對馬鈴薯的生長和產(chǎn)量的增加具有重要作用，是適宜該地區(qū)的灌水頻率。馬鈴薯的生長狀況和產(chǎn)量都隨著施肥量的增加而增加，生長指標(biāo)、干物質(zhì)和產(chǎn)量均在F3施肥量處理達(dá)到最大值，但水分利用效率受施肥量的影響不顯著，且肥料偏生產(chǎn)力隨著施肥量的增加而減小，施肥量F1處理肥料偏生產(chǎn)力及養(yǎng)分利用效率均達(dá)到最大值。在產(chǎn)量與節(jié)水節(jié)肥的綜合考慮下，D2F3處理 (8 d，N 200 kg/hm2、 P2O580 kg/hm2、K2O 300 kg/hm2) 可作為基于本試驗條件下較適宜的灌水施肥組合。