陳孝賞 陳偉強 張中熙 蔡東升

摘要?研究興佳2號的需肥規(guī)律，為合理施肥、減少和避免不合理施肥所造成的浪費和環(huán)境污染提供理論依據(jù)。采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計，研究氮、磷、鉀施用量對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響，建立相應(yīng)的肥料效應(yīng)函數(shù)模型。對于馬鈴薯高產(chǎn)栽培種，鉀肥用量對產(chǎn)量的影響最大，其次是磷肥用量和氮肥用量。由此可見，增鉀、控氮、適磷的施肥措施是馬鈴薯獲得高產(chǎn)的有效措施。產(chǎn)量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的優(yōu)化施肥方案為氮肥用量116.42～156.13?kg/hm2，磷肥用量85.45～119.75?kg/hm2，鉀肥用量229.69～318.25?kg/hm2。為了高產(chǎn)不能偏面增加肥料用量，需要將氮肥、磷肥、鉀肥配施，同時應(yīng)做好土壤培肥工作。馬鈴薯栽培中的優(yōu)化施肥技術(shù)研究可采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計。

關(guān)鍵詞?馬鈴薯;肥料效應(yīng);最佳用量;興佳2號;“3414”最優(yōu)設(shè)計

中圖分類號?S532文獻標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）07-0176-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.07.050

Study?on?Fertilization?Optimization?in?Potato?（cv.Xingjia?No.2）

CHEN?Xiaoshang，CHEN?Weiqiang，ZHANG?Zhongxi?et?al

（Taizhou?Academy?of?Agricultural?Sciences，Linhai，?Zhejiang?317000）

Abstract?To?provide?a?scientific?basis?for?rational?fertilization，as?well?as?to?avoid?and?reduce?the?waste?pollution?caused?by?irrational?fertilization，the?nutrient?requirement?law?of?potato?（cv.Xingjia?No.2）?was?studied.The?effect?of?nitrogen，phosphorus，and?potassium?fertilizer?supplies?on?potato?tuber?yield?was?tested?by?employing?“3414”?optimum?regression?design?method.Corresponding?mathematical?models?were?established.In?highyielding?cultivation?of?potato，the?application?amount?of?K?fertilizer?had?the?greatest?effect?on?potato?yield，while?N?and?P?fertilizer?had?a?minor?effect.Thus，to?control?N，increase?K?and?properly?use?P?fertilizer?was?the?effective?measure?to?obtain?high?yield?in?potato.The?optimum?fertilizer?combination?for?potato?yield?more?than?25.0?t/hm2?and?profits?more?than?20?000?yuan/hm2?was?nitrogen?116.42-156.13?kg/hm2，phosphorus?85.45-119.75?kg/hm2，potassium?229.69-318.25?kg/hm2.Overuse?of?fertilizer?to?increase?yield?was?not?desirable.Instead，NPK?fertilizers?should?be?combined?and?soil?fertility?should?be?well?managed.The?“3414”?optimum?regression?design?could?be?applied?to?optimization?techniques?in?potato?cultivation.

Key?words?Potato;Fertilizer?effect;Optimum?amount;Xingjia?No.2;“3414”?optimum?design

基金項目?臺州市科技計劃項目（15ny08）。

作者簡介?陳孝賞（1976—），男，浙江天臺人，高級農(nóng)藝師，農(nóng)業(yè)推廣碩士，從事農(nóng)作物高產(chǎn)栽培技術(shù)及新品種推廣工作。

收稿日期?2019-10-08

馬鈴薯（Solanum?tuberosum）是世界上四大主要作物之一，其種植面積廣泛、適應(yīng)性強、產(chǎn)量高且營養(yǎng)豐富，是一種糧蔬兼用及工業(yè)原料等多用途的作物。2013年浙江省《關(guān)于加快發(fā)展旱糧生產(chǎn)的意見》出臺和2015年國家馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略啟動[1]，浙江省馬鈴薯的種植面積不斷擴大。馬鈴薯品種良種化和先進適用栽培技術(shù)也逐漸得到重視。農(nóng)戶耕作粗放，偏面追求產(chǎn)量而大量施用化肥，導(dǎo)致環(huán)境污染，且經(jīng)濟效益不高。

“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計是目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗方案[2]。一些學(xué)者應(yīng)用“3414”試驗設(shè)計對馬鈴薯、玉米（Zea?mays）、棉花（Gossypium?spp）、大豆（Glycine?max）、芋（Colocasia?esculenta）、水稻（Oryza?sativa）、大麥（Hordeum?vulgare）、花生（Arachis?hypogaea）、茄子（Solanum?melongena）和甘薯（Dioscorea?esculenta）等作物進行肥料效應(yīng)試驗，建立氮磷鉀與產(chǎn)量的肥料效應(yīng)函數(shù)模型，求得最佳施肥方案?[3-18]。筆者開展了馬鈴薯“3414”肥料試驗，提出最佳施肥方案，這對提高肥料利用率、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?供試材料為黑龍江省大興安嶺地區(qū)農(nóng)業(yè)林業(yè)科學(xué)研究院選育的馬鈴薯新品種“興佳2號”，系脫毒種薯，由仙居縣種子公司提供。

供試肥料均選用單質(zhì)肥料，氮素為46%的尿素，磷素為12%的過磷酸鈣，鉀素為51%硫酸鉀。

1.2?試驗地概況

試驗地設(shè)在仙居縣白塔鎮(zhèn)下崔上宅村，地勢平坦，地力均衡，排灌條件較好。前茬作物為水稻，土壤為砂泥田。翻耕前多點取樣風(fēng)干化驗，土壤測試值：有機質(zhì)33.4?g/kg、堿解氮240.0?mg/kg、速效磷24.0?mg/kg、速效鉀225.0?mg/kg、pH?5.81。

1.3?試驗方法?采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計，設(shè)氮、磷和鉀3個因素，4個水平，14個處理，3個因素及其設(shè)計水平列于表1。采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，共42個小區(qū)，小區(qū)面積20?m2。

除處理因素外，其他栽培措施與大田生產(chǎn)相同。

1.4?數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用DPS軟件[19]進行統(tǒng)計分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同肥料處理的產(chǎn)量分析?把肥料處理①～B14試驗小區(qū)的產(chǎn)量折算成1?hm2產(chǎn)量，列于表2。從表2可以看出，處理⑥的產(chǎn)量最高，為26.35?t/hm2，其次為處理③，處理①的產(chǎn)量最低，僅為處理⑥的31.2%。同時處理⑥的利潤最高，達21?985元/hm2，其次為處理③，處理①的利潤為-10?533元/hm2。方差分析結(jié)果表明，處理間的P=0<0.01，差異達極顯著水平，說明不同處理間的產(chǎn)量差異達極顯著水平。

2.2?土壤缺素分析?試驗方案中處理①（N0P0K0）為空白區(qū)，處理②（N0P2K2）為缺氮區(qū)，處理④（N2P0K2）為缺磷區(qū)，

處理⑧（N2P2K0）為缺鉀區(qū)，處理⑥（N2P2K2）施肥區(qū)。缺素區(qū)的相對產(chǎn)量采用缺素區(qū)產(chǎn)量占施肥區(qū)產(chǎn)量的百分比[2]。經(jīng)統(tǒng)計，馬鈴

薯的基礎(chǔ)肥力產(chǎn)量8.23?t/hm2，其相對產(chǎn)量31.2%，也就是馬鈴薯產(chǎn)量對土壤的依存率為31.2%。缺氮、缺磷和缺鉀的相對產(chǎn)量分別為78.0%、72.5%和66.6%，即氮、磷、鉀對馬鈴薯產(chǎn)量的貢獻率為22.0%、27.5%和33.4%，說明3種肥料對產(chǎn)量的影響大小為鉀>磷>氮（表3）。

2.3?一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型的建立?以處理②、③、⑥、B11進行N肥料效應(yīng)擬合，以處理④、⑤、⑥、⑦對P肥料效應(yīng)進行擬合，;以處理⑥、⑧、⑨、⑩進行K肥料效應(yīng)擬合，得出3個一元肥料效應(yīng)函數(shù)模型：

Y=-2.270?8N2+7.422?8N+20.517?8?R2=0.980?5??（1）

Y=-1.801?7P2+7.201?0P+19.089?3?R2=0.987?5（2）

Y=-2.208?3K2+8.866?3K+17.621?3?R2=0.990?8?（3）

通過求導(dǎo)法得出最大施肥量和最佳施肥量（表4）。

2.4?二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型的建立?以處理②、③、④、⑤、⑥、⑦、B11、B12進行NP肥料效應(yīng)擬合，以處理②、③、⑥、⑧、⑨、⑩、B11、B13對NK肥料效應(yīng)進行擬合，以處理④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩、B14進行PK肥料效應(yīng)擬合，得出3個一元肥料效應(yīng)函數(shù)模型：

Y=3.986?8+12.076?5N+11.847?7P-2.260?8N2-1.789?6P2-2.343?9NP?R2=0.982?6??（4）

Y=10.687?0+8.150?3N+9.222?1K-2.334?8N2-2.162?9K2-0.255?1NK??R2=0.984?2??（5）

Y=13.293?1+5.907?2P+7.207?8K-1.865?0P2-2.164?4K2+0.754?5?PK?R2=0.989??0?（6）

通過邊際效益分析得出最大施肥量和最佳施肥量（表4）。

2.5?三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型的建立?通過二次多項式回歸分析，得到氮、磷、鉀與馬鈴薯產(chǎn)量的三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程：

Y=8.127?3+8.779?5N+6.527?7P+3.443?5K-2.108?2N2-1.637?0P2-1.936?4K2-1.536?5NP+0.655?9NK+1.667?5PK?R=0.989?9????F=445.336?3?（7）

此方程中R2、F反映出該三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)方程擬合成功，說明模型真實可靠，能較準(zhǔn)確地反映客觀實際，可用建立的數(shù)學(xué)模型進行各項指標(biāo)的分析。通過邊際效益分析得出，當(dāng)N、P2O5、K2O?為1.557、2.370、2.173時，馬鈴薯的產(chǎn)量達到最大，為26.437?t/hm2，其相對的農(nóng)藝措施為140.09、106.65、293.38?kg/hm2，N∶P2O5∶K2O≈1∶0.7∶2。當(dāng)N、P2O5、K2O?為1.512、2.248、1.970時，馬鈴薯的最佳經(jīng)濟產(chǎn)量為26.368?t/hm2，其相對的農(nóng)藝措施為136.08?、101.15?、265.96?kg/hm2（表4）。

2.6?頻數(shù)統(tǒng)計分析?各因素在馬鈴薯產(chǎn)量大于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2時的取值頻率分布見表5。

設(shè)定氮、磷、鉀的水平步長為0.3，水平值為0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7和3.0這11級，3個參試因素11個處理水平共有1?331套方案。通過計算機模擬尋優(yōu)，得到表5。馬鈴薯的產(chǎn)量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的施肥方案有85套，占所有組合方案的6.39?%，其中氮、磷和鉀的高產(chǎn)頻數(shù)峰值分別集中在1.2～1.8、2.1～2.7和1.8～2.4。統(tǒng)計分析得出，產(chǎn)量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的農(nóng)藝措施優(yōu)化組合方案為氮肥用量116.42～156.13?kg/hm2，磷肥用量85.45～119.75?kg/hm2，鉀肥用量229.69～318.25?kg/hm2，3因素的平均取值分別為136.28、102.60?和273.97?kg/hm2，N∶P2O5∶K2O?≈1.0∶0.75∶2.0。

3?結(jié)論

“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計是目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的肥料效應(yīng)田間試驗方案。該方案除能構(gòu)建1個三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型外，也可以構(gòu)建3個二元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型和3個一元一次肥料效應(yīng)函數(shù)模型[20]。該試驗構(gòu)建的7個肥料效應(yīng)函數(shù)模型中的理論值與實測值之間的相關(guān)系數(shù)R2達極顯著水平，說明該數(shù)學(xué)模型具有較強的實用性，可用來指導(dǎo)試驗和應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

研究表明，氮、磷、鉀對馬鈴薯產(chǎn)量的貢獻率為22.0%、27.5%和33.4%，說明3種肥料對產(chǎn)量的影響為鉀>磷>氮。通過頻數(shù)統(tǒng)計分析，得出產(chǎn)量高于25.0?t/hm2和利潤大于2.0萬元/hm2的優(yōu)化施肥方案為氮肥用量116.42～156.13?kg/hm2，磷肥用量85.45～119.75?kg/hm2，鉀肥用量229.69～318.25?kg/hm2。該方案包含了7個肥料效應(yīng)函數(shù)模型，得到最大施肥量和最佳施肥量，說明該方案是可行的。

吳艷秋等[21]指出，“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計能夠通過模擬尋優(yōu)找到目標(biāo)產(chǎn)量以上的所有方案，得出各因子的取值區(qū)間、平均值和頻數(shù)分布，特別是頻數(shù)分布，能檢驗水平2設(shè)置的準(zhǔn)確性。該試驗中氮、磷和鉀的高產(chǎn)頻數(shù)峰值分別集中在1.2～1.8、2.1～2.7和1.8～2.4，說明該試驗水平2中氮肥施用量偏高，磷肥施用量偏低，鉀肥施用量比較恰當(dāng)。

該試驗雖然成功構(gòu)建了三元二次肥料效應(yīng)函數(shù)模型，但只有一年一點的數(shù)據(jù)，代表性有所欠缺，有待在實際生產(chǎn)中進一步驗證。

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