吳曉宏 全 華 隆斌慶 王元順 鐘 偉 彭淑英

（1.湘西土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 湖南吉首416000；2.湘西土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 湖南吉首416000）

馬鈴薯是繼水稻、玉米、小麥之后的第四大主糧作物[1]，具有單產(chǎn)高、適應(yīng)能力強(qiáng)、耐貧瘠等特點(diǎn)，且分布廣泛。 同時(shí)，馬鈴薯播種時(shí)間靈活，是輪作的首選作物。 近些年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部多次發(fā)文倡導(dǎo)充分利用適宜冬閑田，來增加馬鈴薯種植面積，提高馬鈴薯產(chǎn)量[2-3]。 國際馬鈴薯中心研究顯示，面對(duì)全球人口數(shù)量增長和饑餓率上升， 馬鈴薯將在糧食安全方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用，預(yù)計(jì)未來20 年需要滿足需求的糧食增產(chǎn)中，有50%將全部來自馬鈴薯[4]。 多項(xiàng)研究表明，氮肥投入量直接影響馬鈴薯的產(chǎn)量高低，因此生產(chǎn)中普遍過量施入氮肥，造成肥料利用率下降、農(nóng)田面源污染等問題[5-6]。 王亞藝[7]和王小英等[8]通過調(diào)查青海省、 陜西省馬鈴薯肥料施用情況發(fā)現(xiàn)，2 個(gè)省份均存在有機(jī)肥投入偏少，化肥投入較多，且化肥氮、磷投入過量，鉀肥不足的現(xiàn)象。 要推動(dòng)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需深入了解馬鈴薯生產(chǎn)中不合理的因素，尤其是養(yǎng)分的管理與利用方面[9]。 當(dāng)前，“減肥減藥”已是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一大趨勢(shì)， 馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效亟需施行。

2018 年湖南省馬鈴薯播種面積達(dá)7 萬hm2，總產(chǎn)量 35.4 萬 t[10]。 龍山縣、永順縣、桑植縣、石門縣、益陽市（主要是安化縣與資陽區(qū)）等5 地區(qū)是湖南省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，其面積與總產(chǎn)占全省1/2 左右。近年來，關(guān)于湖南馬鈴薯施肥現(xiàn)狀的調(diào)查報(bào)道不多見， 主要集中于對(duì)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及評(píng)價(jià)進(jìn)行報(bào)道。 本文作者對(duì)龍山縣、永順縣、桑植縣、石門縣、安化縣等幾個(gè)馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)2018 年的品種、施肥情況、馬鈴薯產(chǎn)量、種植制度、氮肥偏生產(chǎn)力等進(jìn)行了調(diào)查，通過問卷整理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析， 旨在發(fā)現(xiàn)湖南省馬鈴薯種植中存在的問題，為湖南省馬鈴薯減施化肥、綠色發(fā)展提供合理的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取了湖南省具有代表性的10 個(gè)馬鈴薯種植區(qū)，其中5 個(gè)主產(chǎn)區(qū)主要包括龍山縣、永順縣、桑植縣、石門縣、安化縣。 為使調(diào)查具有代表性，另外調(diào)查了其他5 個(gè)縣市馬鈴薯種植主體，包括慈利縣、溆浦縣、 邵陽市、 長沙縣、 衡陽縣。 總共發(fā)出調(diào)查問卷150 份，經(jīng)過整理回收到有效問卷106 份。

1.2 試驗(yàn)方法與調(diào)查內(nèi)容

試驗(yàn)于 2018 年 7 月至 2019 年 6 月進(jìn)行。 采用問卷與實(shí)地調(diào)查結(jié)合的方式。 由于農(nóng)技推廣部門常年進(jìn)行栽培技術(shù)示范與推廣， 使得該地區(qū)農(nóng)戶具有相似種植習(xí)慣， 所以在調(diào)查中每個(gè)點(diǎn)均選取具有代表性的種植農(nóng)戶、合作社進(jìn)行調(diào)查。 調(diào)查問卷內(nèi)容包括品種、施肥、種植制度、馬鈴薯產(chǎn)量等。

化肥投入量（以 N、P2O5、K2O 計(jì)）按照施用化肥包裝袋上的養(yǎng)分含量計(jì)算得出。

化肥氮/磷/鉀量（kg）=化肥氮/磷/鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)×化肥質(zhì)量。

氮肥偏生產(chǎn)力是指單位投入的肥料氮所能生產(chǎn)的作物產(chǎn)量，即PFPN=Y/F，Y為施肥后所獲得的作物產(chǎn)量，F(xiàn)為化肥的投入量。 偏生產(chǎn)力的計(jì)算無需空白對(duì)照的設(shè)置與養(yǎng)分吸收量的測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯的種植概況

調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示，在品種選擇方面，湖南省馬鈴薯種植品種主要有中薯3 號(hào)、中薯5 號(hào)、鄂薯系列（1 號(hào)、3 號(hào)、8 號(hào)、10 號(hào)等）、東農(nóng) 303、克新 4 號(hào)、克新1 號(hào)、大西洋、費(fèi)烏瑞它系列、興佳2 號(hào)等，其中，中薯系列、鄂薯系列與費(fèi)烏瑞它系列三個(gè)占主要地位。 興佳2 號(hào)是近幾年來農(nóng)戶選擇的熱門新興品種。 在肥料選擇上，復(fù)合肥仍然是絕大數(shù)種植戶的首選，是馬鈴薯生長的主要養(yǎng)分來源， 其養(yǎng)分含量和廠家也是不盡相同， 有機(jī)肥的投入占比較低。 本次調(diào)查的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)施肥方式中， 采用一次性基施的占80.6%，播前一次性施足底肥， 播后不再追肥； 另有19.4%采用傳統(tǒng)的基肥+追肥施肥模式。 本次調(diào)查的10 個(gè)馬鈴薯產(chǎn)區(qū)中， 在龍山縣、 永順縣、 桑植縣等一些海拔較高地區(qū)及部分冬種馬鈴薯產(chǎn)區(qū)播種后采用地膜覆蓋。

在種植制度方面，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，種植田塊以旱地馬鈴薯為主，占68.7%，稻田馬鈴薯占31.2%；播種時(shí)間以春馬鈴薯種植為主，占總量的52.5%，秋馬鈴薯占28.3%，冬種馬鈴薯占19.2%。 秋馬鈴薯多分布在城鎮(zhèn)郊區(qū)及低海拔區(qū)域，生育期較短，產(chǎn)量較低，但價(jià)格較高，效益好。 調(diào)查統(tǒng)計(jì)馬鈴薯主要種植模式有：春馬鈴薯（冬馬鈴薯）—中稻，占41.4%；中稻—秋馬鈴薯，占23.3%；單種一季馬鈴薯，占20.7%；玉米馬鈴薯套種，占14.6%。 幾種主要模式中，春馬鈴薯（冬馬鈴薯）—中稻模式產(chǎn)量較高， 這種模式馬鈴薯生育期較長，兩季作物產(chǎn)出高，效益較可觀。 單種一季馬鈴薯模式多分布在偏中高海拔山地丘陵區(qū)。 在海拔300～500 m 的區(qū)域， 馬鈴薯多與玉米等作物套種，玉米馬鈴薯套種模式整個(gè)生育期內(nèi)產(chǎn)量較高，土地單位面積產(chǎn)出高，土地利用率高，效益較好。

2.2 馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量分布

參考已有的研究報(bào)道和本次調(diào)查的結(jié)果，將馬鈴薯產(chǎn)量劃分為低（<24.0 t/hm2）、偏低（24.0~28.5 t/hm2）、中等 （28.5~36.0 t/hm2）、 偏高 （36.0~42.0 t/hm2）、高（>42.0 t/hm2）5 個(gè)等級(jí)，產(chǎn)量分布結(jié)果見表 1。 本次調(diào)查的湖南省馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)中，龍山縣、永順縣、安化縣、邵陽市這4 個(gè)產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量分布等級(jí)較多，有偏低、中等、偏高、高4 個(gè)等級(jí)，其中，龍山縣的中等、偏高產(chǎn)量等級(jí)占比最高，分別為63.5%、23.5%；永順縣的高產(chǎn)量等級(jí)占比最高，達(dá)6.2%，是本次調(diào)查的幾個(gè)產(chǎn)區(qū)中高產(chǎn)量等級(jí)占比最高的。 龍山縣與永順縣的產(chǎn)量多分布在中等與偏高2 個(gè)級(jí)別， 龍山縣在中等與偏高產(chǎn)量水平占比達(dá)84%，永順縣為73.3%，并且兩縣在高產(chǎn)量等級(jí)均有分布， 分析其原因是兩縣為湖南省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，歷來有種植馬鈴薯的傳統(tǒng)，加上地方農(nóng)業(yè)部門重視，常年的高產(chǎn)栽培示范及推廣，形成良好的種植習(xí)慣。 石門縣、溆浦縣、衡陽縣3 縣的產(chǎn)量偏低等級(jí)占比較高， 分別為40.7%、46.6%、41.4%，是本次調(diào)查結(jié)果中產(chǎn)量水平相對(duì)偏低的幾個(gè)縣。 分析本次調(diào)查的湖南省10 個(gè)馬鈴薯產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量分布結(jié)果發(fā)現(xiàn)，偏低產(chǎn)量等級(jí)平均占比達(dá)31.81%，各產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量等級(jí)相對(duì)集中分布在中等水平， 平均占比為56.43%， 而偏高與高產(chǎn)量等級(jí)平均占比分別僅為10.27%、1.47%， 說明湖南省馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量分布不合理，還需進(jìn)一步優(yōu)化，產(chǎn)量還有較大的提高空間。

表1 湖南省馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量分布

2.3 馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)肥料投入情況

湖南省主要產(chǎn)區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)每畝平均投入N 22.2 kg、P2O518.5 kg、K2O 19.5 kg，化肥（純養(yǎng)分）總投入平均為 60.3 kg/畝，N、P2O5、K2O 比例為 1∶0.83∶0.88。在本次調(diào)查的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)中，龍山縣的化肥總投入最高，為71.2 kg/畝，是湖南省馬鈴薯施肥量較大的區(qū)域；其次邵陽市、安化縣、桑植縣、長沙縣、永順縣等區(qū)域，分別為 68.1 kg/畝、66.1 kg/畝、65.4 kg/畝、61.7 kg/畝 、60.3 kg/畝，衡陽縣最少，化肥總投入為48.8 kg/畝。本次調(diào)查的各產(chǎn)區(qū)肥料投入占比分別為N 32.7%~39.8%、P2O523.8%~33.9%、K2O 28.9%~36.4%。 其中，永順縣、桑植縣、石門縣、安化縣、溆浦縣、邵陽縣的氮肥施用量在18.6~26.3 kg/畝之間，占化肥總投入的比例均在36%以上。 衡陽縣化肥總投入量相對(duì)最少，且氮肥施用量也最低，平均為17.5 kg/畝，因化肥總投入量相對(duì)較少，氮肥施用量占了總投入的35.7%（表2）。

表2 湖南省馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)肥料投入情況比較

2.4 氮肥偏生產(chǎn)力分析

通過計(jì)算本次調(diào)查的湖南省10 個(gè)馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN），并將其分為5 個(gè)等級(jí)，計(jì)算不同等級(jí)下氮肥偏生產(chǎn)力的樣本占比，可以得知當(dāng)前馬鈴薯產(chǎn)區(qū)氮肥偏生產(chǎn)力的樣本分布頻率。 由圖1（a）可知，PFPN在 50~100 kg/kg 范圍內(nèi)的種植戶占33.96%，47.16%的種植戶 PFPN在 100~150 kg/kg，PFPN在 150~200 kg/kg 的 占 9.4%，PFPN在 200~250 kg/kg 與 PFPN>250 kg/kg 僅分別占 6.6% 、2.8%，由此可見湖南省馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力有較大的提高空間。

在農(nóng)作物生產(chǎn)過程中， 在保持產(chǎn)量不降低的前提下，可通過“減量、多次”施肥、測(cè)土配方、有機(jī)肥替代等方式實(shí)現(xiàn)化肥減施增效，降低氮肥施用量，提高利用率。 根據(jù)國家減施化學(xué)肥料與農(nóng)藥計(jì)劃目標(biāo)要求， 在保證馬鈴薯產(chǎn)量不變前提下， 氮肥施用減少17%，可提高馬鈴薯 PFPN。 由圖 1（b）可知，氮肥減施17%，PFPN在 50~100 kg/kg 的種植戶占比減至了9.43%，降低了 24.53 個(gè)百分點(diǎn)，PFPN在 100~150 kg/kg、150~200 kg/kg、200~250 kg/kg、>250 kg/kg 的 種 植戶分別增加了 7.56 個(gè)、12.30 個(gè)、1.90 個(gè)、2.90 個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 氮肥減施前后湖南省馬鈴薯產(chǎn)區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力構(gòu)成比較

由圖2 可知， 氮肥施用量與偏氮肥生產(chǎn)力呈冪函數(shù)關(guān)系，R2=0.780 1，可靠性較高。 當(dāng)?shù)适┯昧吭谳^低水平時(shí)，PFPN分布較離散，變異較大，極值間相差可達(dá)2~3 倍。隨著氮肥施用量增加，PFPN呈下降趨勢(shì)并維持在較低水平。 因此，氮肥投入高是當(dāng)前馬鈴薯種植戶PFPN低的重要原因之一。

圖2 氮肥施用量與PFPN 關(guān)系

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

通過對(duì)湖南省10 個(gè)馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，品種選擇以中薯系列、鄂薯系列、費(fèi)烏瑞它系列為主，興佳2 號(hào)是近些年熱門新興品種； 施肥方式以一次性基施為主，占80.6%；種植田塊以旱地馬鈴薯為主，占68.7%；播種時(shí)間以春馬鈴薯種植為主，占52.5%。

本次調(diào)查的馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量大部分在24~36 t/hm2范圍內(nèi)，其中，龍山縣、永順縣、安化縣、邵陽縣4 個(gè)產(chǎn)區(qū)是產(chǎn)量相對(duì)較高的區(qū)域。 湖南省主要產(chǎn)區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)每畝平均投入N 22.2 kg、P2O518.5 kg、K2O 19.5 kg，化肥（純養(yǎng)分）總投入平均為60.3 kg/畝，N、P2O5、K2O 比例為 1∶0.83∶0.88， 與推薦比例不相符。龍山縣的化肥總投入最高，為71.2 kg/畝。 氮肥投入高是馬鈴薯種植戶氮肥偏生產(chǎn)力低的重要原因之一，通過分析氮肥施用量與氮肥偏生產(chǎn)力關(guān)系表明，隨著氮肥施用量增加， 氮肥偏生產(chǎn)力呈下降趨勢(shì)并維持在較低水平。

綜上所述，按照國家化學(xué)肥料減施目標(biāo)要求，在保證產(chǎn)量的前提下， 湖南省馬鈴薯生產(chǎn)應(yīng)平衡氮肥和磷肥用量，適時(shí)科學(xué)追肥，通過減少氮肥用量，提高馬鈴薯氮肥偏生產(chǎn)力及肥料利用率， 并適當(dāng)增補(bǔ)鉀肥和有機(jī)肥來提高馬鈴薯產(chǎn)量和種植效益。

3.2 討論

因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中不會(huì)有空白對(duì)照， 所以氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）是調(diào)查研究中首選的指標(biāo)來評(píng)價(jià)肥料表征利用率。

馬鈴薯在生長發(fā)育過程中對(duì)氮敏感， 施氮能夠明顯提高馬鈴薯產(chǎn)量[11-12]。 許國春等研究發(fā)現(xiàn)，與不施氮相比， 施氮的馬鈴薯產(chǎn)量增產(chǎn)幅度為31.1%[13]。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，龍山縣、永順縣、安化縣、邵陽縣4 個(gè)區(qū)域氮肥施用量相對(duì)較多， 其對(duì)應(yīng)產(chǎn)量分布相對(duì)集中在中等偏高等級(jí)。 然而，施用氮肥較多的種植戶，其氮肥偏生產(chǎn)力相對(duì)較低， 施肥過量是導(dǎo)致氮肥偏生產(chǎn)力低的主要因素之一。 張福鎖等通過對(duì)水稻、小麥等糧食作物的肥料利用率現(xiàn)狀研究認(rèn)為， 化肥過量施用是造成我國肥料利用效率低的首要原因[14]。仲乃琴等通過測(cè)定田間尿素利用率發(fā)現(xiàn)， 寧夏馬鈴薯田塊氮肥利用率僅為美國主要糧食作物的50%，導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因仍然是氮肥施用過多[15]。本次調(diào)查結(jié)果表明，隨著氮肥施用量增加，氮肥偏生產(chǎn)力呈下降趨勢(shì)并維持在較低水平， 這與上述研究結(jié)果具有相似之處。 研究發(fā)現(xiàn)， 馬鈴薯對(duì)氮素響應(yīng)具有持續(xù)性、階段性的特性，通過一次性基施，可為馬鈴薯前期生長發(fā)育提供充足氮素， 但這種施肥方式容易造成營養(yǎng)生長過旺，前期養(yǎng)分消耗大，且養(yǎng)分易流失，導(dǎo)致塊莖膨大期氮素供應(yīng)不足。 采用基施+追肥的方式可以調(diào)節(jié)氮素供應(yīng)與植株不同時(shí)期需求的關(guān)系，增加塊莖膨大期氮素供應(yīng)來提高產(chǎn)量[16]。在保證產(chǎn)量的前提下，適時(shí)科學(xué)追肥可減少氮肥用量，是提高馬鈴薯氮肥偏生產(chǎn)力及肥料利用率的有效措施。

馬鈴薯是喜鉀作物， 在施肥中需要重視鉀肥的平衡施用。 王小英等調(diào)查發(fā)現(xiàn)，陜北區(qū)域鉀肥施用合適農(nóng)戶的平均產(chǎn)量是鉀肥施用不足農(nóng)戶的2 倍[8]。 李成晨等對(duì)廣東省冬種馬鈴薯施肥現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣東馬鈴薯產(chǎn)區(qū)化肥施用量大，特別是氮肥和磷肥施用量高，N、P2O5、K2O 比例為 1∶0.8∶1.19，與推薦配方施肥比例［1∶0.53∶（1.46~1.95）］不符，施用鉀肥比例偏低[17]。本次調(diào)查結(jié)果中，馬鈴薯 N、P2O5、K2O 施用比例平均為 1∶0.82∶0.88，鉀肥比例偏低。 因此，化肥施用需平衡氮肥和磷肥用量， 適當(dāng)增補(bǔ)鉀肥和有機(jī)肥來提高馬鈴薯產(chǎn)量和種植效益。