段 玉，張 君，張三粉，景宇鵬，王 博，莎 娜，栗艷芳，李書(shū)田

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院資源環(huán)境與檢測(cè)技術(shù)研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所北京辦事處，北京 100081；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京 100081）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，容易栽培，產(chǎn)量亦高，種植廣泛，是世界上僅次于稻、麥、玉米的第四大糧食作物。中國(guó)是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國(guó)，2010～2014 年馬鈴薯播種面積平均為547 萬(wàn)hm2，總產(chǎn)達(dá)9 081 萬(wàn)t，占世界總產(chǎn)量的25%左右[1]。內(nèi)蒙古自治區(qū)具有獨(dú)特的種植馬鈴薯區(qū)位優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，是中國(guó)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)之一，2010～2014 年全區(qū)馬鈴薯播種面積平均64.5萬(wàn)hm2，占全區(qū)播種面積的12%，總產(chǎn)占全國(guó)總產(chǎn)量的10%[2]。中國(guó)馬鈴薯總產(chǎn)量偏低，其主要原因之一是肥料養(yǎng)分施用與作物需求不匹配，養(yǎng)分投入不平衡。內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）投入量分別為150～750，75～375 和0～750 kg/hm2。寧夏南部山區(qū)旱地馬鈴薯氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）投入量分別為249，95 和60 kg/hm2。陜西省馬鈴薯化肥氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）投入量分別為155，78和13 kg/hm2[3-5]。整體來(lái)看，中國(guó)馬鈴薯氮磷投入量偏高，鉀素投入嚴(yán)重不足，化肥施用不盡合理，簡(jiǎn)單易行的推薦施肥技術(shù)研究與推廣勢(shì)在必行。科學(xué)合理施肥是馬鈴薯增產(chǎn)增收的物質(zhì)基礎(chǔ)，每生產(chǎn)1 000 kg 馬鈴薯塊莖吸收N，P2O5，K2O 的量變化范圍較大，頻率分析發(fā)現(xiàn)，需N 多集中在3.0～6.0 kg，P2O5集中在1.0～1.5 kg，K2O 在4.0～8.0 kg[6-10]。馬鈴薯根系淺，養(yǎng)分吸收面積小，多種植在質(zhì)地較粗的土壤上，使得馬鈴薯的養(yǎng)分管理更加困難。國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量針對(duì)氮磷鉀合理配施對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響的研究，但由于種植方式、品種、土壤、施肥方式、施肥量等不同，獲得的最高產(chǎn)量的推薦施肥差異較大，推薦用 量N 60～350 kg/hm2、P2O530～200 kg/hm2、K2O 45～375 kg/hm2[11-19]。這些研究主要采用肥料效應(yīng)函數(shù)法，只能針對(duì)一定區(qū)域或一定的土壤養(yǎng)分范圍，不宜大面積應(yīng)用。另一種馬鈴薯推薦施肥方法是依據(jù)土壤供肥能力、養(yǎng)分損失率和栽培品種的生產(chǎn)潛力等來(lái)確定施肥量[20-22]，雖然這一方法可有效地用于指導(dǎo)施肥，但測(cè)試土壤的氮磷鉀的臨界水平難以確定，且難以及時(shí)測(cè)定進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用，特別是氮肥用量與土測(cè)值沒(méi)有多少相關(guān)性。基于作物產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的推薦施肥方法是一種簡(jiǎn)單易于掌握的作物增產(chǎn)增收、提高肥料利用率和保護(hù)環(huán)境的新方法，不需要取土測(cè)試，已在小麥和玉米上進(jìn)行了大面積應(yīng)用[23-28]。但馬鈴薯施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率以及二者之間的相互關(guān)系，基于產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率的馬鈴薯推薦施肥方法等相關(guān)研究未見(jiàn)報(bào)道。本研究以內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)為研究區(qū)域，采用多年多點(diǎn)試驗(yàn)，研究馬鈴薯施用氮磷鉀養(yǎng)分的產(chǎn)量反應(yīng)、農(nóng)學(xué)效率以及產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率的相關(guān)關(guān)系，建立基于產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率的馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分推薦方法，確定內(nèi)蒙古馬鈴薯生產(chǎn)中氮磷鉀肥的適宜推薦用量范圍，這對(duì)于指導(dǎo)區(qū)域作物科學(xué)施肥具有重要的理論與實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2002～2014年在內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的武川縣（62 項(xiàng)次）、察右中旗（20 項(xiàng)次）和固陽(yáng)縣（34 項(xiàng)次）的不同試驗(yàn)地塊共進(jìn)行116 項(xiàng)次試驗(yàn)。試驗(yàn)地土壤為栗鈣土，砂壤，每個(gè)試驗(yàn)播前取0～20 cm耕層土樣分析，土壤養(yǎng)分狀況和養(yǎng)分施用量見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4 個(gè)處理：即NPK，PK，NK，NP。（1）NPK：N、P、K 化肥配合施用的最優(yōu)施肥處理，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院-加拿大國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室推薦[29,30]。最優(yōu)施肥處理的推薦用量 為N 45～300 kg/hm2，P2O530～150 kg/hm2，K2O 30～225 kg/hm2，平 均N∶P2O5∶K2O = 172.3∶75.2∶94.2 kg/hm2（表1）。（2）PK：不施氮肥處理。（3）NK：不施磷肥處理。（4）NP：不施鉀肥處理。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積30 m2。在總的116 項(xiàng)次試驗(yàn)中，布置全肥區(qū)（NPK）、不施氮肥（PK）、不施磷肥（NK）和不施鉀肥（NP）的4個(gè)處理試驗(yàn)有62 項(xiàng)次，設(shè)置全肥區(qū)（NPK）和不施鉀肥（NP）試驗(yàn)有54項(xiàng)次。

供試馬鈴薯品種為‘克新1 號(hào)’一級(jí)種薯。試驗(yàn)用氮肥為尿素（N 46%），磷肥為重過(guò)磷酸鈣（P2O546%），鉀肥為氯化鉀（K2O 60%），磷鉀肥全部作種肥一次基施，氮肥40%基施，60%在開(kāi)花期追施。田間管理同一般生產(chǎn)田。

表1 供試土壤養(yǎng)分狀況與施肥量Table 1 Properties of tested soils and nutrients applied in trials

1.3 測(cè)定方法

收獲時(shí)各小區(qū)分別收獲記產(chǎn)，每小區(qū)隨機(jī)取樣3 株，測(cè)定莖、葉和塊莖的鮮重，切碎后80 ℃烘干測(cè)定莖、葉和塊莖干物質(zhì)重，混勻后粉碎，過(guò)2 mm 篩備用。植株樣品用H2SO4-H2O2消解后，全氮用凱氏定氮法，全磷用釩鉬黃比色法，全鉀用火焰光度法測(cè)定[31]。

有關(guān)計(jì)算公式：

某元素的相對(duì)產(chǎn)量（RY）（%）=缺該元素區(qū)產(chǎn)量/全肥區(qū)產(chǎn)量×100，RY（%）=Y0/Y×100

某養(yǎng)分元素的產(chǎn)量反應(yīng)（YR）（t/hm2）=全肥區(qū)產(chǎn)量－缺該元素區(qū)產(chǎn)量，YR（t/hm2）=Y-Y0

某養(yǎng)分元素的農(nóng)學(xué)效率（AE）（kg/kg）=（全肥區(qū)產(chǎn)量－缺該養(yǎng)分區(qū)產(chǎn)量）/該養(yǎng)分施入量，AE（kg/kg）=（Y-Y0）/F

某養(yǎng)分元素的利用率（NUE）（%）=（全肥區(qū)該元素吸收量－缺該元素區(qū)養(yǎng)分吸收量）/全肥區(qū)該元素養(yǎng)分用量×100，NUE（%）=（NU-NU0）/F×100

某養(yǎng)分元素的吸收比率（NR）（kg/t）= 全肥區(qū)該元素吸收量/全肥區(qū)產(chǎn)量，NR（kg/t）=NU/Y

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

缺素區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量、施肥的產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率、NPK 養(yǎng)分的養(yǎng)分利用率和NPK 養(yǎng)分的吸收比率的頻率分布圖和統(tǒng)計(jì)表使用SPSS 20軟件。

分別用對(duì)數(shù)曲線模型來(lái)描述產(chǎn)量反應(yīng)與相對(duì)產(chǎn)量和產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)藝效率之間的關(guān)系。用對(duì)數(shù)曲線模型來(lái)描述土壤速效養(yǎng)分含量與缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量之間的關(guān)系?；貧w方程的系數(shù)值和R2測(cè)定值由Microsoft Excel 2010計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 缺氮磷鉀區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量

2002～2014年進(jìn)行的116項(xiàng)次馬鈴薯田間試驗(yàn)結(jié)果表明（表2），NPK 處理的產(chǎn)量為5.3～60.2 t/hm2，平均22.4 t/hm2；PK 處理的產(chǎn)量為4.2～51.2 t/hm2，平均18.9 t/hm2；NK 處理的產(chǎn)量為4.4～51.4 t/hm2，平均19.5 t/hm2；NP 處理的產(chǎn)量為4.9～55.5 t/hm2，平均19.7 t/hm2。馬鈴薯缺素區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量（不施用氮磷鉀肥）反映了該元素對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響的重要程度。不施氮肥的相對(duì)產(chǎn)量（n=62）為55.7%～97.3%，平均為81.7%，其頻率分布如圖1a，出現(xiàn)頻率較高的是75%～90%，占72.5%。不施磷肥的相對(duì)產(chǎn)量（n = 62）為61.5%～98.8%，平均為84.5%，其頻率分布如圖1b，出現(xiàn)頻率較高的是75%～90%，占64.5%。不施鉀肥的相對(duì)產(chǎn)量（n =116）為69.8%～99.1%，平均為87.8%，其頻率分布如圖1c，出現(xiàn)頻率較高的是80%～95%，占72.4%。因此，結(jié)合N、P、K 的產(chǎn)量反應(yīng)可以看出，氮肥是影響馬鈴薯能否獲得高產(chǎn)的主要因子，其次是磷肥，鉀肥對(duì)產(chǎn)量的影響相對(duì)最小。

表2 施用NPK養(yǎng)分對(duì)馬鈴薯的相對(duì)產(chǎn)量的影響Table 2 Effect of NPK nutrients on potato relative yield

2.2 施用氮磷鉀肥的馬鈴薯產(chǎn)量反應(yīng)

施用氮磷鉀肥區(qū)（NPK）與缺素區(qū)（PK，NK，NP）的產(chǎn)量差稱為缺該元素的產(chǎn)量反應(yīng)（表3）。氮肥的產(chǎn)量反應(yīng)（YRN）為0.7～12.6 t/hm2，平均為4.2 t/hm2（n=62），頻率分布表明（圖2a），＜1 t/hm2占7%，1～5 t/hm2占61%，＞5 t/hm2占32%；磷肥的產(chǎn)量反應(yīng)（YRP）為0.2～16.0 t/hm2，平均為3.6 t/hm2（n =62），頻率分布表明（圖2b），＜1 t/hm2占9.7%，1～5 t/hm2占69.3%，＞5 t/hm2占21%；鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)（YRK）為0.2～13.0 t/hm2，平均為2.7 t/hm2（n =116），頻率分布表明（圖2c），＜1 t/hm2占16.4%，1～5 t/hm2占71.5%，＞5 t/hm2占12.1%。由此看出，施肥的增產(chǎn)效果為氮肥＞磷肥＞鉀肥。

表3 施用NPK養(yǎng)分對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量反應(yīng)的影響Table 3 Effect of NPK nutrients on potato yield response

圖2 施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)的頻率分布Figure 2 Frequency distribution of yield response with NPK application on potato

2.3 施用氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率

農(nóng)學(xué)效率是反映施肥肥效的重要指標(biāo)之一，是推薦施肥中不可或缺的指標(biāo)（表4）。結(jié)果表明施用氮肥的農(nóng)學(xué)效率為每公斤N 增產(chǎn)馬鈴薯塊莖4.6～90.3 kg，平均為27.5 kg，頻率分布表明（圖3a），N 的農(nóng)學(xué)效率在10～40 kg 占64.5%，＞40 kg占16.1%，＜10 kg 占19.4%；施用磷肥，每公斤P2O5增產(chǎn)馬鈴薯塊莖1.8～133.3 kg，平均為46.6 kg，頻率分布表明（圖3b），P2O5的農(nóng)學(xué)效率在20～70 kg占77%，＞70 kg 占15%，＜20 kg 占8%；施用鉀肥，每公斤K2O 增產(chǎn)馬鈴薯塊莖1.7～95.0 kg，平均為29.3 kg，頻率分布表明（圖3c），K2O 的農(nóng)學(xué)效率在15～40 kg 占50%，＞40 kg 占24%，＜15 kg 占26%。說(shuō)明在目前進(jìn)行的肥料試驗(yàn)的施肥量情況下，每公斤純養(yǎng)分增產(chǎn)的馬鈴薯數(shù)量（農(nóng)學(xué)效率）分別為P2O5＞K2O ＞N。施肥的產(chǎn)量反應(yīng)反映了該肥料的增產(chǎn)潛力，能夠更好地反映產(chǎn)量對(duì)養(yǎng)分的依賴性。農(nóng)學(xué)效率盡管也是反映施肥肥效的重要指標(biāo)，但受施肥量的影響，施肥量大，農(nóng)學(xué)效率相對(duì)較??；反之，施肥量小，農(nóng)學(xué)效率就較大，本文中氮肥的農(nóng)學(xué)效率較低，磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率較高，主要是試驗(yàn)中氮肥用量較大，磷鉀肥用量較小。

表4 施用NPK養(yǎng)分對(duì)馬鈴薯農(nóng)學(xué)效率的影響Table 4 Effect of NPK nutrients on potato agronomic efficiency(AE)

圖3 施用氮磷鉀肥的農(nóng)學(xué)效率的頻率分布Figure 3 Frequency distributions of agronomic efficiency with NPK fertilization

2.4 施用NPK肥的肥料利用率

由于各試驗(yàn)點(diǎn)的土壤肥力、施肥用量、施肥方式、管理水平等差異，施用氮磷鉀肥的肥料利用率有較大差異。施用氮肥的利用率（NUEN，N）為15.7%～57.7%，平均為31.8%，頻率分布表明（表5，圖4a），20%～40%占86.5%，＞40%占10.8%，＜20% 占2.7% ； 施 用 磷 肥 的 利 用 率（NUEP，P2O5）為7.5%～20.9%，平均為15.3%，頻率分布表明（圖4b），13%～20%占64.9%，＞20%占8.1%，＜13%占27.0%；施用鉀肥的利用率（NUEK，K2O）為10.2%～92.6%，平均37.4%，頻率分布表明（圖4c），20%～55%占81.3%，＞55%占8.8%，＜20%占9.9%。

表5 施用NPK肥料對(duì)馬鈴薯肥料利用率和吸收量的影響Table 5 Effect of NPK application on nutrient use efficiency (NUE) and uptake of potato

圖4 馬鈴薯施用氮磷鉀肥的肥料利用率頻率分布Figure 4 Frequency distributions of nutrient use efficiency (NUE) with NPK application

表6 施用NPK肥料對(duì)馬鈴薯養(yǎng)分吸收量的影響Table 6 Effect of NPK application on nutrient uptake of potato

2.5 生產(chǎn)1 t馬鈴薯吸收氮磷鉀養(yǎng)分量

每生產(chǎn)1 t 馬鈴薯吸收的氮磷鉀養(yǎng)分量（表6）由于種植方式、土壤狀況、施肥方式、施肥量等不同有較大差異。每生產(chǎn)1 t馬鈴薯吸收氮素（N）為3.3～8.0 kg，平均為5.6 kg，頻率分布表明（圖5a），＜4.0 kg/t 占8%，4.0～6.0 kg/t 占62%，＞6.0 kg/t 占30%；每生產(chǎn)1 t 馬鈴薯吸收P2O5為0.9～2.5 kg，平均為1.5 kg/t，頻率分布表明（圖5b），＜1.0 kg/t 占3%，1.0～2.0 kg/t 占83%，＞2.0 kg/t 占14%；每生產(chǎn)1 t 馬鈴薯吸收K2O 為3.2～13.8 kg，平均為6.1 kg/t，頻率分布表明（圖5c），＜4.0 kg/t占4%，4.0～8.0 kg/t占88%，＞8.0 kg/t占8%。

2.6 產(chǎn)量反應(yīng)與相對(duì)產(chǎn)量和農(nóng)學(xué)效率的相互關(guān)系

從圖6 氮、磷、鉀的產(chǎn)量反應(yīng)與相對(duì)產(chǎn)量之間的關(guān)系可以看出，施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)（x）與缺素區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量（y）呈顯著或極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。施用氮肥為：yN=-6.107ln(x) +88.861，R2= 0.314 5*（n = 62）；施用磷肥為：yP=-6.058ln(x) + 90.231，R2= 0.455 1**（n = 62）；施用鉀肥為：yK=-6.27ln(x)+91.834，R2=0.597 6**（n=116）。

對(duì)于單項(xiàng)試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，農(nóng)學(xué)效率=產(chǎn)量反應(yīng)/施肥量。對(duì)于多年多點(diǎn)試驗(yàn)，施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)（x）和農(nóng)學(xué)效率（y）之間也存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系（P ＜0.01）（圖7），表明施肥的產(chǎn)量反應(yīng)越小農(nóng)學(xué)效率越低，產(chǎn)量反應(yīng)越大農(nóng)學(xué)效率越高。施用氮肥為：yN=17.94ln(x)+6.401，R2=0.556 2**（n=62）；施用磷肥為：yP=30.652ln(x)+17.599，

圖5 馬鈴薯施用氮磷鉀肥的養(yǎng)分吸收量頻率分布Figure 5 Frequency distributions of nutrient uptake with NPK application

圖6 產(chǎn)量反應(yīng)與相對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系Figure 6 Relationship between yield response and relative yield

圖7 產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率的相關(guān)關(guān)系Figure 7 Relationship between yield response and agronomic efficiency

2.7 土壤磷鉀養(yǎng)分豐缺指標(biāo)

土壤測(cè)試值是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要依據(jù)，可以用于指導(dǎo)馬鈴薯的推薦施肥。土壤堿解氮（x）與缺氮區(qū)相對(duì)產(chǎn)量（yN）之間可用對(duì)數(shù)曲線表達(dá)：土壤有效磷（x）和缺磷區(qū)相對(duì)產(chǎn)量（yP）之間可用對(duì)數(shù)曲線表達(dá)：yP=16.417ln(x)+49.152，R2=0.636 1**（n = 62）；土壤交換性鉀（x）和缺鉀區(qū)相對(duì)產(chǎn)量（yK）之間也可用對(duì)數(shù)曲線表達(dá)：yK= 14.59ln(x) +19.323，R2=0.512 6**（n=116）（圖8）。

如果把缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量低于70%設(shè)定為土壤養(yǎng)分極缺，相對(duì)產(chǎn)量70%～80%為缺乏，相對(duì)產(chǎn)量80%～90%為中等，相對(duì)產(chǎn)量90%～95%為豐富，相對(duì)產(chǎn)量大于95%為極豐富，共5 個(gè)等級(jí)，從而可基于上述2 個(gè)回歸方程確定內(nèi)蒙古馬鈴薯生產(chǎn)中的土壤堿解氮、土壤有效磷和土壤交換性鉀的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)（表7）。

圖8 土壤養(yǎng)分狀況與相對(duì)產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系Figure 8 Relationship between soil nutrient and relative yield

表7 土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)Table 7 Soil nutrient abundance and deficiency indicators

可見(jiàn)土壤堿解氮達(dá)到240 mg/kg 以上時(shí)，說(shuō)明土壤氮素比較豐富，不需要施氮肥。土壤有效磷達(dá)到12 mg/kg 以上時(shí)，說(shuō)明土壤磷素比較豐富，不需要施用磷肥。土壤速效鉀達(dá)到127 mg/kg 以上時(shí)，說(shuō)明土壤鉀素比較豐富，可以不施鉀肥。但本方法需要取土測(cè)試，針對(duì)每一農(nóng)戶田塊進(jìn)行測(cè)土推薦施肥存在困難。

2.8 基于產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率的馬鈴薯施肥推薦

基于產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率（AE）的推薦施肥量（F）（N 或P2O5或K2O）（kg/hm2）=產(chǎn)量反應(yīng)（kg/hm2）/農(nóng)學(xué)效率（AEN或AEP或AEK）（kg/kg）即F=YR/AE，YR是施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)（t/hm2），AE是施肥的農(nóng)學(xué)效率（每公斤養(yǎng)分增產(chǎn)的塊莖產(chǎn)量，kg/kg）。由YR =（1- RY）× Ya，那么F =（1 - RY）× Ya/AE，RY 是特定土壤養(yǎng)分測(cè)試水平下的相對(duì)產(chǎn)量（%），如果已知土壤養(yǎng)分測(cè)定值，那么RY 可用土壤養(yǎng)分測(cè)定值與相對(duì)產(chǎn)量之間的回歸方程進(jìn)行估計(jì)；Ya 是施肥獲得的產(chǎn)量（生產(chǎn)實(shí)踐中的目標(biāo)產(chǎn)量）（kg/hm2）。

對(duì)于氮素養(yǎng)分推薦量，主要依據(jù)產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率，即FN=（1 - RYN）× Ya/AEN，如目標(biāo)產(chǎn)量為30 t/hm2，那么推薦施氮量（N）為：FN=（1 - 81.7%）× 30 t/hm2× 1 000 kg/t/27.5 kg/kg =200 kg/hm2。

而對(duì)于磷、鉀的推薦，除考慮肥效外，要考慮土壤養(yǎng)分平衡，主要基于產(chǎn)量反應(yīng)和土壤本身供應(yīng)量給出推薦施肥量，即FP（K）=[1-RYP（K）]×Ya/AEP（K）+Ya×RYP（K）×NRP（K），如目標(biāo)產(chǎn)量為30 t/hm2，那么推薦施磷量（P2O5）為：FP=（1-84.5%）×30 t/hm2×1 000 kg/t/46.6 kg/kg + 30 t/hm2× 0.845 × 1.52 kg/t =138 kg/hm2；那么推薦施鉀量（K2O）為：FK=（1-87.8%）× 30 t/hm2× 1 000 kg/t/29.3 kg/kg + 30 t/hm2×0.878×6.13 kg/t=309 kg/hm2。如果不知道土壤養(yǎng)分含量，可以采用表8 確定不同目標(biāo)產(chǎn)量的施肥推薦。

表8 內(nèi)蒙古馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分推薦量（無(wú)測(cè)試值）Table 8 NPK nutrient recommendation for potato in Inner Mongolia

表9 內(nèi)蒙古馬鈴薯磷鉀養(yǎng)分推薦量（有測(cè)試值時(shí)）Table 9 PK nutrient recommendation for potato in Inner Mongolia

如果已知該地塊的土壤測(cè)試值，對(duì)于氮素的推薦仍然采用基于產(chǎn)量反應(yīng)與農(nóng)學(xué)效率的推薦方法（表8）；對(duì)于磷肥推薦，相對(duì)產(chǎn)量（RYP）可以用RYP= yP= 16.417ln(x) + 49.152（圖8b，x 表示土壤有效磷值）估算，推薦施磷（P2O5）量為：FP=（1-RYP）× Ya/AEP+ Ya × NRP= [1-（16.417ln(x) +49.152）/100] × Ya/AEP+ Ya × NRP，如目標(biāo)產(chǎn)量為30 t/hm2，土壤有效磷10 mg/kg，那么FP= [1-（16.417ln(10)+49.152）/100]×30×1 000/46.6+30×1.52 = 130 kg/hm2。對(duì)于鉀肥推薦，相對(duì)產(chǎn)量（RYK）可以用RYK=yK=14.59ln(x)+19.323（圖8c，x 表示土壤速效鉀值）估算，推薦施鉀（K2O）量為：FK=（1- RYK）× Ya/AEK+ Ya × NRK= [1-（14.59ln(x)+19.323）/100]×Ya/AEK+Ya×NRK，如目標(biāo)產(chǎn)量為30 t/hm2，土壤速效鉀為100 mg/kg，那么FK= [1 -（14.59ln(100) +19.323）/100] × 30 ×1 000/29.3+30×6.13=322 kg/hm2（表9）。

3 討 論

作物產(chǎn)量反應(yīng)可以表征土壤的養(yǎng)分狀況，而農(nóng)學(xué)效率是評(píng)價(jià)施肥效應(yīng)最為直接的手段。

馬鈴薯缺素區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量（不施用氮、磷、鉀肥）反映了該元素對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響的重要程度。缺素區(qū)的馬鈴薯相對(duì)產(chǎn)量越高，表明缺少該養(yǎng)分元素對(duì)產(chǎn)量的影響越小，反之對(duì)產(chǎn)量影響越大。本研究表明不施氮肥的相對(duì)產(chǎn)量為81.7%，不施磷肥的相對(duì)產(chǎn)量為84.5%，不施鉀肥的相對(duì)產(chǎn)量為87.8%。馬鈴薯施用氮磷鉀肥區(qū)（NPK）較缺素區(qū)（PK，NK，NP）的產(chǎn)量增加值稱為缺該元素的產(chǎn)量反應(yīng)，氮、磷、鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)因土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況、施肥水平等不同而有較大差異，產(chǎn)量反應(yīng)越大表明施肥效果越好。本試驗(yàn)中氮磷鉀的產(chǎn)量反應(yīng)分別為4.2，3.6 和2.7 t/hm2。由相對(duì)產(chǎn)量和產(chǎn)量反應(yīng)看出，氮肥＞磷肥＞鉀肥，說(shuō)明氮肥仍然是限制產(chǎn)量的最主要元素，其次是磷鉀肥。這與其他人的研究結(jié)果基本相似[9-18]。

施肥的農(nóng)學(xué)效率反映了施肥效果和投入產(chǎn)出狀況，施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)與缺素區(qū)的相對(duì)產(chǎn)量有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相對(duì)產(chǎn)量較高表明土壤本身供肥能力較強(qiáng)，土壤本身生產(chǎn)能力和可獲得的產(chǎn)量差距較小，這樣施肥后的產(chǎn)量反應(yīng)也較小。施用氮肥（N）的農(nóng)學(xué)效率為27.5 kg/kg，施用磷肥（P2O5）的農(nóng)學(xué)效率為46.6 kg/kg，施用鉀肥（K2O）的農(nóng)學(xué)效率為29.3 kg/kg。施用氮磷鉀肥的產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率之間有顯著的正相關(guān)關(guān)系，通常產(chǎn)量反應(yīng)越小表明土壤的肥力越高，導(dǎo)致農(nóng)學(xué)效率較低。相反，產(chǎn)量反應(yīng)越高意味著土壤供肥能力越低，因而施肥的農(nóng)學(xué)效率相對(duì)較高?？梢圆捎没谧魑锂a(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的推薦施肥方法進(jìn)行馬鈴薯的施肥推薦。這種推薦施肥方法已在小麥和玉米上進(jìn)行了應(yīng)用[23-28]。

生產(chǎn)單位產(chǎn)量馬鈴薯塊莖需要吸收的養(yǎng)分量受土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況、栽培管理技術(shù)和氣候條件等綜合因素的影響其數(shù)值不是絕對(duì)穩(wěn)定的而是相對(duì)的[6-9]，由這一數(shù)值可以確定一定馬鈴薯目標(biāo)產(chǎn)量的養(yǎng)分需求量。土壤測(cè)試值是評(píng)價(jià)土壤肥力的重要依據(jù)，可以用于指導(dǎo)馬鈴薯生產(chǎn)的推薦施肥，特別是磷鉀肥。土壤有效磷和速效鉀含量和缺素區(qū)相對(duì)產(chǎn)量之間有較好的線性相關(guān)關(guān)系，依據(jù)這一相關(guān)關(guān)系可以確定內(nèi)蒙古馬鈴薯生產(chǎn)的土壤有效磷和土壤交換性鉀的養(yǎng)分豐缺指標(biāo)，可以指導(dǎo)測(cè)土推薦磷鉀肥。可以依據(jù)土壤測(cè)試值、目標(biāo)產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量、肥料利用率等參數(shù)確定一定馬鈴薯產(chǎn)量下的養(yǎng)分推薦施用量，鄭海春等[32]、張子義等[33]、田越和李勇[34]依據(jù)土壤養(yǎng)分豐缺指標(biāo)對(duì)陰山南北麓和陜南的馬鈴薯提出了施肥建議。

本文提出的采用基于作物產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的馬鈴薯推薦施肥方法，可以應(yīng)用于內(nèi)蒙古馬鈴薯的施肥推薦。對(duì)于土壤鉀素含量較低的區(qū)域可以采用本方法進(jìn)行鉀肥推薦，但是對(duì)于土壤鉀素含量較高的地塊，鉀肥推薦量可以不考慮土壤植物系統(tǒng)的鉀素平衡，只考慮施鉀的產(chǎn)量反應(yīng)進(jìn)行推薦。本方法解決了目前馬鈴薯生產(chǎn)上由于沒(méi)有較適用的推薦施肥方法而盲目施肥問(wèn)題，具有重要意義。