孫夢(mèng)媛，劉景輝，米俊珍，張?zhí)m英，王英

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，呼和浩特 010019）

0 引言

【研究意義】人口增長(zhǎng)、耕種粗放及氣候惡化等因素導(dǎo)致全球農(nóng)業(yè)區(qū)域的耕地退化以及干旱問(wèn)題加重，低水、氮利用效率威脅著旱作地區(qū)土壤質(zhì)量以及作物生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[1]。中國(guó)是世界上化肥消費(fèi)最大的國(guó)家，在約占全球9%的耕地面積上使用了全球30%以上的化肥（FAOSTAT,http://www.fao.org/faostat/）。氮肥不合理施用，使土壤氮飽和，造成土壤氮素流失，導(dǎo)致土壤質(zhì)量退化和環(huán)境污染[1-2]。馬鈴薯是世界上僅次于水稻、玉米和小麥的第四大糧食作物[3]，含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素，是人們喜愛(ài)的糧菜兼用型經(jīng)濟(jì)作物。內(nèi)蒙古馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量位居全國(guó)前列，是當(dāng)?shù)靥厣魑?，然而馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)大部分位于農(nóng)牧交錯(cuò)帶，水資源短缺和土壤貧瘠是該地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要限制性因素[4]。與小麥、玉米等其他主要作物相比，馬鈴薯根系分布較淺且弱，對(duì)土壤氮素吸收能力較弱，將加重土壤養(yǎng)分流失，對(duì)土壤環(huán)境及地下水安全造成潛在威脅。因此，在合理施肥確保糧食安全的前提下，提高旱作馬鈴薯水、氮利用效率是保障旱區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。【研究進(jìn)展】近年來(lái)，緩/控釋肥料和地膜覆蓋的應(yīng)用成為解決上述問(wèn)題的新途徑。地膜覆蓋可以提高雨水收集能力，維持土壤熱平衡，促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放和利用，在提高水肥利用效率方面顯示出巨大潛力[5-6]。然而，地膜覆蓋追肥困難，易造成作物生長(zhǎng)前期土壤養(yǎng)分耗盡，致使馬鈴薯生長(zhǎng)后期脫肥早衰而造成減產(chǎn)等問(wèn)題[7]?？蒯尫士啥靠刂品柿橡B(yǎng)分釋放的數(shù)量和周期，可以使養(yǎng)分供應(yīng)和植物養(yǎng)分需求得以協(xié)調(diào)的聚合物包膜尿素。緩釋氮肥不僅能滿(mǎn)足高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的需要、還具有作物全生育期肥料一次性基施和節(jié)省勞動(dòng)力，減少肥料用量，提高氮肥利用率并減少環(huán)境污染的特點(diǎn)[8-9]。因此，控釋肥結(jié)合地膜覆蓋被認(rèn)為是旱作區(qū)提高土壤水氮利用效率和作物產(chǎn)量的有效措施[10]。作物地上部的氮素狀況是改善氮肥管理、優(yōu)化產(chǎn)量和質(zhì)量有效性依據(jù)[11]。傳統(tǒng)方法測(cè)定作物地上部氮素營(yíng)養(yǎng)狀況不僅會(huì)破壞植株的生長(zhǎng)，且操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)，難以實(shí)現(xiàn)作物生長(zhǎng)期間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[12]。Dualex 儀作為一種迅速、準(zhǔn)確、無(wú)損傷地測(cè)定作物葉片葉綠素（Chl）、葉片多酚（Flav主要為類(lèi)黃酮）和氮平衡指數(shù)（NBI）的工具，能及時(shí)地掌握作物氮素狀況，已在玉米、馬鈴薯等作物氮素診斷中得到了廣泛應(yīng)用[13-15]。劉飛等[16]研究表明，與普通肥料相比，控釋肥有利于提高馬鈴薯的株高、莖粗和SPAD值，分別提高5.94%、9.04%和5.55%，且控釋肥減量20%仍不影響其促進(jìn)作用。研究表明，控釋肥有利于提高馬鈴薯的產(chǎn)量和氮素表觀利用率及產(chǎn)投比，分別提高8.35%、26.75%和39.56%[17]。席旭東等[18]通過(guò)比較對(duì)全膜馬鈴薯關(guān)鍵生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量，認(rèn)為緩控釋肥在施用900 kg/hm2的高肥水平時(shí)，其馬鈴薯產(chǎn)量、大薯率和商品薯率均達(dá)到最大。Liu 等[10]研究表明，與常規(guī)尿素相比，控釋尿素提高玉米產(chǎn)量及土壤水和氮利用效率。然而，施用控釋尿素對(duì)全地膜覆蓋下作物葉片氮素診斷指標(biāo)、水和氮利用效率的研究比較缺乏?！厩腥朦c(diǎn)】目前國(guó)內(nèi)外研究主要集中在控釋肥對(duì)作物產(chǎn)量[19]和提高氮肥利用率方面[20]，而對(duì)作物耗水量，水分利用效率及葉片氮素診斷指標(biāo)（Chl、Flav 和NBI）影響的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，尚不清楚控釋尿素在全覆膜馬鈴薯下水分利用效率以及葉片氮素診斷指標(biāo)變化規(guī)律。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究基于田間觀察，探究控釋尿素對(duì)旱作全覆膜馬鈴薯氮素診斷指標(biāo)、產(chǎn)量、貯水量、耗水量、水分利用效率、氮肥偏生產(chǎn)力、肥料農(nóng)學(xué)效率和經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為黃土丘陵區(qū)旱作馬鈴薯的生產(chǎn)發(fā)展提供一定數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年5—10月在內(nèi)蒙古清水河縣宏河鎮(zhèn)（39?57′N(xiāo)，111?39′E）進(jìn)行。該地區(qū)為典型長(zhǎng)城沿線旱作丘陵區(qū)，旱坡地占95%以上，平均海拔1374 m。年平均氣溫7.1℃，≥10℃積溫2370℃，無(wú)霜期140 d，年日照時(shí)間為2914 h，年平均大風(fēng)時(shí)間達(dá)19 d，年總輻射量570.6 kJ/cm2，干燥度3.94，年蒸發(fā)量2577 mm，年均降水量365 mm，降水主要集中在7—9月，春旱尤為嚴(yán)重，屬典型的中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候[21]。試驗(yàn)地土壤為典型黃綿土，0～60 cm 土壤平均干體積質(zhì)量為1.44 g/cm3，田間持水率為22.3%（質(zhì)量）。播前0～20 cm 土層的化學(xué)性質(zhì)如下：全碳量、全氮量、C/N、有效磷量、速效鉀量和pH 值分別為10.8 g/kg、0.83 g/kg、13.17、7.2 mg/kg、121.5 mg/kg 和7.96。由表1 可知，1—6月降水量極小，最大降水量為71.4 mm，7月降水量最高160.1 mm，之后降水量又有所降低。

表1 2018年試驗(yàn)地降水量Table 1 Rainfall at the test site in 2018

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大田小區(qū)試驗(yàn)，共設(shè)5 個(gè)處理。各處理為CK：對(duì)照，不施肥；CF：普通尿素處理，施氮量按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥習(xí)慣，純氮200 kg/hm2；CRU1：控釋尿素處理，施氮量為CF 90%，純氮180 kg/hm2；CRU2：控釋尿素處理，施氮量為CF 80%，純氮160 kg/hm2；CRU3：控釋尿素處理，施氮量為CF 70%，純氮140 kg/hm2。根據(jù)當(dāng)?shù)厥┓矢魈幚砹追剩≒2O5）和鉀肥（K2O）用量分別設(shè)為120 和150 kg/hm2。氮肥用尿素（N46%，內(nèi)蒙古呼和浩特市耕宇化肥有限公司）和控釋尿素（含N44.5%，釋放周期為90 d，寧夏榮和綠色科技有限公司），磷肥用過(guò)磷酸鈣（P2O512%），鉀肥用硫酸鉀（K2O 50%），氮、磷、鉀肥全部在播種行條施。

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積40 m2（5 m×8 m），各小區(qū)之間用2 m 的保護(hù)行隔開(kāi)，試驗(yàn)地周?chē)O(shè)置5 m 寬的保護(hù)行，小區(qū)周?chē)猛蛊鸬膲虐鼑悦庥晁ㄟ^(guò)徑流流失。供試馬鈴薯品種為“克新1 號(hào)”，采用全膜單壟上微溝播種植模式，壟寬70 cm，高20 cm，壟中開(kāi)深10 cm 小溝，溝寬40 cm，每壟播種2 行，播種密度為51947 株/hm2，播深10～15 cm，馬鈴薯于5月11日播種，9月17日收獲。覆蓋地膜后1 周左右，待地膜坐實(shí)并與地面貼緊時(shí)，在溝中間每隔50 cm 處用木棍打一直徑為3 mm的滲水孔，便于降雨的下滲貯存。整個(gè)試驗(yàn)季，需要經(jīng)常沿壟溝仔細(xì)逐行檢查，發(fā)現(xiàn)地膜破損，需要及時(shí)用細(xì)土蓋嚴(yán)，防止大風(fēng)揭膜和水分散失。試驗(yàn)地管理同當(dāng)?shù)匾粯?，全生育期不進(jìn)行灌溉。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1）葉片氮素診斷指標(biāo)測(cè)定：采用Dualex-4 氮平衡指數(shù)測(cè)量?jī)x（Force-A，Orsay，法國(guó)），在馬鈴薯塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期每小區(qū)選擇具有代表性的植株10 株，于上午08:30—11:30 測(cè)定夾取測(cè)試樣品葉片進(jìn)行葉片葉綠素值（Chl）、多酚值（主要為類(lèi)黃酮Flav）和氮平衡指數(shù)（NBI）。由于葉片上表面的Dualex 值與葉片多酚值具有極顯著的相關(guān)性，所以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中只需測(cè)定葉片上表面的Dualex 值即可。

2）產(chǎn)量及構(gòu)成：收獲前每小區(qū)隨機(jī)取15 株考種，計(jì)算經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（塊莖產(chǎn)量），分析產(chǎn)量性狀。大薯的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：大薯質(zhì)量150 g 以上。測(cè)產(chǎn)時(shí)，采集除去邊行、未進(jìn)行取樣的3 壟馬鈴薯測(cè)實(shí)產(chǎn)收收獲時(shí)按小區(qū)測(cè)實(shí)產(chǎn)。

3）土壤含水率測(cè)定：馬鈴薯播種前和收獲后在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取3 點(diǎn)，取樣點(diǎn)位于2 株之間，用直徑3cm 的土鉆分層采集0～100 cm 土層的土壤樣品，每層20 cm，將各層3 點(diǎn)的土樣混合后裝入塑封袋，采用烘干稱(chēng)質(zhì)量法測(cè)定土壤質(zhì)量含水率。

4）經(jīng)濟(jì)效益分析：對(duì)不同農(nóng)藝措施經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)，是通過(guò)計(jì)算各處理下總的投入值（包括勞動(dòng)力投入和資金投入）和總產(chǎn)出值的差值，即凈收入來(lái)衡量技術(shù)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。其中，投入包括塑料薄膜的投入，肥料的投入和人工打孔開(kāi)溝投入（不包含燃油投入和種薯投入），勞動(dòng)力投入根據(jù)試驗(yàn)開(kāi)展期間當(dāng)?shù)毓べY水平轉(zhuǎn)化為資金投入來(lái)計(jì)算（地膜每卷40 元，尿素1.8 元/kg，控釋尿素3.2 元/kg，硫酸鉀2.7 元/kg，過(guò)磷酸鈣0.62 元/kg，人工每天100 元）?？偟漠a(chǎn)出值包含了馬鈴薯塊莖總的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出（平均價(jià)格0.8 元）。

1.4 計(jì)算公式

1）土壤貯水量

式中：SWS為土壤貯水量（mm）；ρb為土壤干體積質(zhì)量（g/cm3）；H為土層深度（mm）。

2）作物耗水量

式中：ET為作物生育期耗水量（mm）；P為作物生育期降水量（mm）；ΔSWS為作物播種期土壤貯水量與收獲期土壤貯水量的差（mm）；I為生育階段灌溉量（mm）（該試驗(yàn)田全生育期旱作不灌溉，可視為0）；K為生育階段地下水補(bǔ)給量（mm）（該試驗(yàn)田地下水埋深在20 m 以下，可視地下水補(bǔ)給量為0）；D為深層滲漏量（mm）（生育期內(nèi)無(wú)強(qiáng)度過(guò)大降水，可視深層滲漏量為0）。

3）水分利用效率

式中：WUE為作物水分利用效率（kg/（hm2·mm））；Y為作物產(chǎn)量（kg/hm2）；ET為作物耗水量（mm）。

4）氮肥偏生產(chǎn)力

式中：NPFP為氮肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）；Y為施肥條件下作物的產(chǎn)量（kg/hm2）；N為氮總施肥量（kg/hm2）。

5）肥料農(nóng)學(xué)效率

式中：AE為肥料農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）；Y為施肥條件下作物的產(chǎn)量（kg/hm2）；Y0為不施肥條件下作物的產(chǎn)量（kg/hm2）；F為肥料純養(yǎng)分（N、P2O5和K2O）的投入量（kg/hm2）。

6）肥料貢獻(xiàn)率

式中：FCR為肥料貢獻(xiàn)率（%）；Y為施肥條件下作物的產(chǎn)量（kg/hm2）；Y0為不施肥條件下作物的產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2007 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SAS 9.0 進(jìn)行方差分析（P＜0.05）及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯葉片Chl、Flav 及NBI 值的影響

表2 為不同施氮處理下馬鈴薯葉片Chl、Flav 及NBI值變化特征。由表2 可知，不同施氮肥量和生育期顯著影響葉片Chl 值（P＜0.01），但施氮肥量和生育期的互作差異不顯著（P＞0.05）。不同處理間葉片Chl 值隨著生育期的推進(jìn)逐漸下降且存在差異。塊莖形成期，CF 處理和CRU1 處理葉片Chl 值均顯著高于不施肥CK，CF 處理顯著高于CRU2 處理和CRU3 處理；塊莖膨大期，各施肥處理葉片Chl 值均顯著高于不施肥CK，CRU1 處理顯著高于CF、CRU2處理和CRU3 處理；淀粉積累期，各施肥處理葉片Chl 值均顯著高于不施肥CK，但CRU1 處理顯著高于CRU3 處理。平均整個(gè)生育時(shí)期，各處理馬鈴薯葉片Chl 值總體表現(xiàn)為CRU1 處理＞CF 處理＞CRU2處理＞CRU3 處理＞CK，分別為31.05、30.30、28.48、26.06 和25.88。

從表2 可以看出，不同施氮肥量和生育期顯著影響葉片F(xiàn)lav 值（P＜0.01），但施氮肥量和生育期的互作差異不顯著（P＞0.05）。葉片F(xiàn)lav 值隨著施氮量的增加而相應(yīng)降低。塊莖形成期，僅有CF 處理與CK 葉片F(xiàn)lav 值差異顯著，其余處理葉片F(xiàn)lav 值均與CK 差異不顯著；塊莖膨大期，各處理葉片F(xiàn)lav 值均與CK 差異顯著；淀粉積累期，各處理葉片F(xiàn)lav 值均與CK 差異顯著，CF 處理與CRU3 處理間葉片F(xiàn)lav值差異不顯著但顯著高于CRU1 處理和CRU2 處理。平均整個(gè)生育時(shí)期，各處理馬鈴薯葉片F(xiàn)lav 值總體表現(xiàn)為CK＞CRU3 處理＞CRU2 處理＞CRU1 處理＞CF 處理，分別為1.78、1.56、1.47、1.45 和1.40。

表2 不同處理下馬鈴薯葉片Chl、NBI 和Flav 值的變化Table 2 The variation of leafChl，NBI and Flav valueunder different treatments

由表2 亦可知，不同施氮肥量和生育期顯著影響葉片NBI值（P＜0.01），但施氮肥量和生育期的互作差異不顯著（P＞0.05）。葉片NBI值隨施氮量的減少相應(yīng)減少，各生育時(shí)期均以不施肥CK 的葉片NBI值最低。塊莖形成期和塊莖膨大期，CF 處理的NBI值最高，顯著高于CRU2 處理、CRU3 處理和CK；塊莖膨大期，CF 處理的葉片NBI值最高，顯著高于CRU2、CRU3 處理和CK；淀粉積累期，各處理葉片NBI值均顯著高于CK，而CF、CRU1 和CRU2 處理間差異不顯著。平均整個(gè)生育時(shí)期，與CK 相比，CF、CRU1、CRU2 和CRU3 處理葉片NBI 值分別增加60.31%、48.98%、38.64%和21.63%。

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

表3 為不同施氮量下馬鈴薯產(chǎn)量及構(gòu)成因素的變化。隨著施氮肥量降低，馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)降低，與CK 相比，各處理單株結(jié)薯數(shù)均無(wú)顯著差異。同理，隨著施氮肥量降低，馬鈴薯單株薯質(zhì)量降低，各處理單株薯質(zhì)量均顯著高于CK，CF 處理單株薯質(zhì)量顯著高于CRU3 處理，但與CRU1 處理和CRU2 處理間差異不顯著。商品薯率以CRU1 處理最高（93.63%）且與CK存在顯著性差異。CF處理大薯率最高為39.83%，CRU2 處理大薯率最低為29.54%，僅有CF 處理與CRU2 處理顯著差異，CK、CRU1 和CRU3 處理均與CF 處理無(wú)顯著差異。產(chǎn)量隨著施氮量的降低而降低。各處理產(chǎn)量均顯著高于CK。與控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3 處理）處理相比，CF 處理產(chǎn)量提高幅度為5.18%～17.17%。與CK 相比，CF、CRU1、CRU2 和CRU3 處理產(chǎn)量分別增加94.31%、84.74%、72.73%和65.83%。

表3 不同處理下馬鈴薯產(chǎn)量及構(gòu)成因素的變化Table 3 The variation oftuberyield and yield components of potato under different treatments

2.3 不同處理對(duì)土壤貯水量的影響

不同施氮肥量對(duì)土壤0～60 cm 土層貯水量的影響如表4 所示。從表4 可以看出，隨著生育進(jìn)程推進(jìn)，各個(gè)土層貯水量均呈先增加后降低再增加“N”形變化趨勢(shì)。塊莖形成期土壤貯水量最高，與CK 相比，CF、CRU1、CRU2 和CRU3 處理在0～20 cm 土層分別提高7.20%、-7.26%、-4.39%和-25.52%，20～40 cm土層為6.50%、-2.91%、7.72%和-8.07%，40～60 cm土層則為30.30%、14.38%、15.78%和4.48%。平均整個(gè)生長(zhǎng)季和土層，與CK 相比，CF、CRU1、CRU2和CRU3 處理土壤貯水量分別高出4.92、1.75、3.63和1.27 mm。施肥（CF、CRU1、CRU2 和CRU3 處理）0～60 cm 土層土壤貯水量?jī)?yōu)于不施肥CK。CF 處理平均土壤貯水量（29.72 mm）明顯高于控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3 處理）。

2.4 不同處理對(duì)土壤耗水量及水分利用效率的影響

表5 為不同施氮處理下馬鈴薯土壤耗水量和水分利用效率結(jié)果。由表5 可知，不同處理對(duì)土壤0～100 cm 土層范圍內(nèi)的耗水量具有不同影響。隨著施氮量減少各處理耗水量減少，但各處理均無(wú)顯著性差異，其中CF 處理的土壤耗水量最高，為393.98 mm，CK耗水量最低為372.14 mm。與控釋尿素（CRU1、CRU2和CRU3 處理）處理相比，CF 處理土壤耗水量增幅為2.79%～5.02%。與CK 相比，CF、CRU1、CRU2和CRU3處理的耗水量分別提高5.87%、2.99%、2.12%和0.80%。從表5 可以看出，隨著施氮量減少各處理水分利用效率減少，CK 的水分利用效率顯著低于其他處理，CF 處理和CRU1 處理水分利用效率無(wú)顯著差異，但均顯著高于CRU3 處理的水分利用效率。與控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3 處理）處理相比，CF 處理水分利用效率提高幅度為2.33%～11.58%。CF處理的水分利用效率最高94.40kg/（hm2·mm），CK的水分利用效率最低為51.45 kg/（hm2·mm）。與CK 相比，CF、CRU1、CRU2 和CRU3 處理的水分利用效率分別提高 83.48%、79.30%、69.10%和64.43%。

表4 不同處理各生育期0～60 cm 土壤貯水量Table 4 The variation of soil water storage under different treatments at 0～60 cm soil layermm

表5 不同處理下土壤耗水量及水分利用效率變化Table 5 The variation of water consumption and water use efficiency of potato under different treatments

2.5 不同處理對(duì)馬鈴薯氮肥偏生產(chǎn)力、肥料農(nóng)學(xué)利用效率和肥料貢獻(xiàn)率的影響

不同施氮處理氮肥偏生產(chǎn)力、肥料農(nóng)學(xué)利用效率和肥料貢獻(xiàn)率如表6 所示。由表6 可知，隨著施氮量降低氮肥偏生產(chǎn)力增加，CRU3 處理氮素偏生產(chǎn)力最高（226.68 kg/kg），顯著高于CF 處理，但與CRU1處理和CRU2 處理處理間差異不顯著。各處理氮肥偏生產(chǎn)力表現(xiàn)為：CRU3 處理＞CRU2 處理＞CRU1 處理＞CF 處理。與控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3處理）處理相比，CF 處理氮肥偏生產(chǎn)力降低幅度為5.33%～17.96%。各處理間肥料農(nóng)學(xué)效率均無(wú)顯著差異，CRU3 處理肥料農(nóng)學(xué)利用效率最低為30.71kg/kg，CF 處理肥料農(nóng)學(xué)利用效率最高為38.40 kg/kg。CF 處理肥料貢獻(xiàn)率顯著高于CRU3 處理，與CRU1 處理和CRU2 處理間無(wú)顯著差異，CRU3 處理肥料貢獻(xiàn)率最低為39.30%。

表6 不同處理下馬鈴薯氮肥偏生產(chǎn)力、肥料農(nóng)學(xué)效率和肥料貢獻(xiàn)率的變化Table 6 The variation of fertilizer use efficiency of potatounder different treatments

2.6 相關(guān)分析

葉片Chl、NBI和Flav 值與馬鈴薯產(chǎn)量間相關(guān)關(guān)系如表7 所示。從表7 可以看出，塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期葉片F(xiàn)lav 值均與產(chǎn)量顯著負(fù)相關(guān)。塊莖膨大期和淀粉積累期葉片NBI值與產(chǎn)量顯著正相關(guān)。塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期葉片Chl 值均與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。塊莖膨大期，葉片Chl、NBI和Flav 值與產(chǎn)量相關(guān)性高于淀粉積累期和塊莖形成期，除了Flav 值?？傮w而言，葉片NBI和Flav值與馬鈴薯產(chǎn)量相關(guān)性?xún)?yōu)于Chl值與馬鈴薯產(chǎn)量相關(guān)性，NBI值和Flav 值反映馬鈴薯產(chǎn)量的潛力較大。

表7 葉片Chl、NBI 和Flav 值與產(chǎn)量的相關(guān)性Table 7 Correlation among leaf Chl，NBI and Flav and yield

2.7 不同處理下馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析

不同施氮處理下馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析見(jiàn)表8。由表8 可知，不同施氮處理（CF、CRU1、CRU2 和CRU3處理）處理資金投入較CK 增加了4313、4 824、4681和4537 元，盡管總的投入值在CF 處理和CRU1 處理顯著增加，而作物產(chǎn)量的提高在很大程度上抵消了額外的投入。不同施肥（CF、CRU1、CRU2 和CRU3處理）處理的總產(chǎn)出較CK 分別增加了94.26%、84.68%、72.70%和65.76%，凈收入也相應(yīng)地增加了10 125、8 145、6 455 和5 535 元/hm2，總的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出主要取決于馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和馬鈴薯的價(jià)格。內(nèi)蒙古約為0.8 元/kg，產(chǎn)量的輸出大小直接決定了總的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出。以CF 處理和CRU1 處理經(jīng)濟(jì)效益最好。

表8 不同處理下馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的變化Table 8 The variation of economic benefits of potato under different treatments

3 討論

作物葉片氮素營(yíng)養(yǎng)狀況實(shí)時(shí)、無(wú)損及快速的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)掌握作物的生長(zhǎng)和土壤氮素狀況，對(duì)農(nóng)田管理進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)具有重要的意義。前人研究表明作物葉片NBI比獨(dú)立的Chl 值或Flav 值能更好地評(píng)估作物氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[22]，同時(shí)，葉片NBI值能及時(shí)地掌握作物氮素狀況，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)氮素管理和減少環(huán)境污染。本試驗(yàn)結(jié)果表明，塊莖形成期和塊莖膨大期，葉片Chl 值和NBI隨著施氮量的降低而呈減少趨勢(shì)，F(xiàn)lav值隨著施氮量的降低而增加，與CF 處理相比，CRU1處理葉片Chl、NBI和Flav 值均無(wú)顯著差異。植物Chl 和Dualex 值間具有極顯著相關(guān)性，能較好地反映植物氮素營(yíng)養(yǎng)狀況[23]。魚(yú)歡等[24]研究表明，同等施氮量下，SPAD值和Dualex 值均與玉米植株含氮量顯著相關(guān)，可以作為實(shí)時(shí)快速指導(dǎo)玉米追肥的有效工具。本試驗(yàn)結(jié)果表明，塊莖膨大期葉片Chl、NBI和Flav值與產(chǎn)量相關(guān)性?xún)?yōu)于塊莖形成期和淀粉積累期。與葉片Chl 和NBI相比，葉片F(xiàn)lav 值在不同生育時(shí)期均與產(chǎn)量具有更高相關(guān)性，從而在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中更好的預(yù)測(cè)產(chǎn)量。朱娟娟等[14]研究表明，Dualex 和SPAD/Dualex 值與玉米籽粒量間相關(guān)性稍?xún)?yōu)于SPAD值與玉米籽粒量間相關(guān)性，與本研究結(jié)果相似。

控釋肥具有養(yǎng)分釋放速率緩慢、減施增效效果好、減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?？蒯尫誓芊裨诤底黢R鈴薯生產(chǎn)中大面積推廣主要取決于施肥效果和成本。孫曉等[25]研究結(jié)果表明，緩/控釋尿素氮肥用量減少20%能夠維持產(chǎn)量不降低，提高氮肥利用率2.26%～12.69%。劉飛等[17]研究表明，控釋肥減量20%施用并未對(duì)其馬鈴薯單塊莖質(zhì)量、產(chǎn)量等造成明顯影響，其氮素表觀利用率、產(chǎn)投比與控釋肥常規(guī)量施用相比分別提高了22.43%和13.71%。岳超等[26]研究表明，馬鈴薯施用緩控釋肥對(duì)改善馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素不明顯，但是可以明顯提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，且產(chǎn)量增幅在7.88%～14.92%。楊永奎等[27]研究表明，施用緩釋肥料馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量和商品率都明顯高于常規(guī)施肥處理，且比常規(guī)施肥增產(chǎn)8 715 kg/hm2，純收入增加11 955 元/hm2。試驗(yàn)結(jié)果表明，控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3 處理）處理與傳統(tǒng)施肥（CF）處理相比，馬鈴薯產(chǎn)量分別降低了4.92%、11.11%和14.65%，經(jīng)濟(jì)效益分別減少1976、3666 和4586 元/hm2，且隨著控釋尿素用量減少馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益降低幅度增加，與劉飛等[17]研究研究結(jié)果不同。其原因?yàn)椋孩偈┯每蒯屇蛩乜梢匝娱L(zhǎng)氮肥利用時(shí)間，可能導(dǎo)致馬鈴薯生長(zhǎng)前期供氮不足，影響馬鈴薯壯苗，會(huì)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量造成一定的影響。②北方旱作地區(qū)生長(zhǎng)季低的土壤溫度和水分成為限制控釋尿素釋放主要因素，一定程度上限制馬鈴薯生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成。因此普通尿素與控釋尿素以一定比例混施可能更有利于馬鈴薯生長(zhǎng)與產(chǎn)量增加，且能一定程度減少資金投入，控釋尿素減施和與普通尿素配比還需進(jìn)一步研究和探討。

在水分短缺和土壤貧瘠的干旱半干旱農(nóng)業(yè)區(qū)，提高水肥利用效率是人們追求的主要目標(biāo)。胡娟等[28]研究表明，氮肥減量10%配施樹(shù)脂包膜尿素較單施普通尿素提高了玉米產(chǎn)量、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥生成效率及氮素吸收效率，且氮肥表觀損失最小。試驗(yàn)結(jié)果表明，CRU3 處理氮素偏生產(chǎn)力最高（226.68 kg/kg），顯著高于CF 處理，但與CRU1 處理和CRU2 處理處理間差異不顯著。各處理間肥料農(nóng)學(xué)效率均無(wú)顯著差異，CRU3 處理肥料農(nóng)學(xué)利用效率最低為30.71 kg/kg，CRU1 處理肥料農(nóng)學(xué)利用效率和肥料貢獻(xiàn)率低于CF處理，但差異不顯著，可能與控釋尿素處理施氮水平低于傳統(tǒng)CF 處理施氮量，在后續(xù)試驗(yàn)中需要增設(shè)與傳統(tǒng)施肥等氮量控釋尿素處理，或者與種植地的氣候環(huán)境、土壤肥力水平、土壤含水率及施氮水平等試驗(yàn)條件存在差異有關(guān)，控釋尿素減施還需進(jìn)一步研究和探討。提高水分利用效率和土壤貯水量是干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展追求的目標(biāo)之一。本研究表明，不同施肥（CF、CRU1、CRU2 和CRU3）處理對(duì)0～60 cm土層土壤貯水量的影響優(yōu)于不施肥CK，且CF 處理平均土壤貯水量（29.72 mm）明顯高于控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3 處理）處理。劉明等[29]研究表明，增加施氮量可以提高產(chǎn)量，提升水分利用效率。邵國(guó)慶等[30]與常規(guī)尿素相比，控釋尿素處理玉米籽粒灌漿速率、總水分利用效率和灌溉水增產(chǎn)效率均顯著提高。易鎮(zhèn)邪等[31]研究了不同類(lèi)型氮肥與施氮量下夏玉米水、氮利用及土壤氮素表觀盈虧，發(fā)現(xiàn)隨施氮量增大，產(chǎn)量、耗水量及水分生產(chǎn)效率（WPE）增大。譚雪蓮等[32]研究表明，覆膜顯著提高了馬鈴薯的WUE，施肥處理WUE比不施肥處理提高了62.1%，且各肥料處理間WUE差異極顯著，但施肥處理OPT和FP 與未施肥CK 相比消耗的水分無(wú)明顯區(qū)別。本試驗(yàn)結(jié)果得到相似結(jié)論，隨著施氮量降低水分利用效率和耗水量降低，且表現(xiàn)為CF 處理＞CRU1 處理＞CRU2 處理＞CRU3 處理＞CK。

4 結(jié)論

1）葉片NBI和Flav 值在塊莖膨大期更能預(yù)測(cè)產(chǎn)量。葉片NBI和Chl 值隨著施氮量的降低而降低，而葉片F(xiàn)lav 值隨著施氮量的降低而增大，CF 處理和CRU1 處理的葉片NBI和Chl 值較高，且葉片F(xiàn)lav值較低。

2）隨施氮量減少，馬鈴薯產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和耗水量及水分利用效率降低，但氮素偏生產(chǎn)力增加。與控釋尿素（CRU1、CRU2 和CRU3 處理）處理相比，CF 處理產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益和水分利用效率分別提高了5.18%～17.17%、24.26%～82.85%和2.33%～11.58%，氮素偏生產(chǎn)力降低了5.33%～17.96%。綜合考慮，增產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益和水分利用效率得出，CF 處理可推薦作為黃土丘陵溝壑區(qū)旱作農(nóng)業(yè)區(qū)全覆膜馬鈴薯的合理施肥管理模式。