楊云霞

摘 要：本研究在通渭縣設(shè)置了3個(gè)不同氮肥減施量、3個(gè)不同有機(jī)肥替代量、2個(gè)不同氮肥用量的施肥試驗(yàn)。結(jié)果表明，施用等量有機(jī)肥替代部分氮肥，馬鈴薯產(chǎn)量有所提高，但增幅不大；當(dāng)?shù)蕼p施30％～50％時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量最高；當(dāng)?shù)蕼p施50％～70％時(shí)，馬鈴薯產(chǎn)量有所下降；在施用等量有機(jī)肥替代部分氮肥的施肥模式中，馬鈴薯淀粉含量最低。本研究旨在探索適宜通渭縣馬鈴薯種植的最佳施肥模式，以期為當(dāng)?shù)伛R鈴薯生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氮肥減施；馬鈴薯；產(chǎn)量；品質(zhì)

文章編號：1005-2690（2023）18-0018-03? ? ? ?中國圖書分類號：S532? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

近年來，我國馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)不斷提升，成為我國第二大作物，其種植面積和總產(chǎn)量均居世界首位。馬鈴薯在甘肅省通渭縣種植面積近10萬hm2，占其耕地總面積的45％左右?，F(xiàn)階段，當(dāng)?shù)伛R鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)模式向現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期。隨著我國化肥施用量逐年增加，氮肥污染問題逐漸受到關(guān)注。在“雙替代”政策下，馬鈴薯生產(chǎn)對有機(jī)肥的需求量增加，有機(jī)肥可替代部分氮肥，減少氮素淋溶損失，從而減少對環(huán)境的污染。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在通渭縣農(nóng)技中心推廣試驗(yàn)田進(jìn)行，土壤質(zhì)地為黃壤，有機(jī)質(zhì)含量為5.24％，堿解氮含量為48.54 mg/kg，速效磷含量為57.7 mg/kg。試驗(yàn)地為丘陵梯田，地塊寬約50 m，長約50 m。

1.2 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，即氮肥減量20％、30％、50％，不減施氮肥，有機(jī)肥替代部分氮肥（N∶C∶P2O5=6∶3∶4），不施用任何肥料。馬鈴薯品種為隴薯3號。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次。共6個(gè)處理、12個(gè)小區(qū)，面積40 m×40 m（長×寬），重復(fù)間距80 cm。隨機(jī)區(qū)組排列并編號。

試驗(yàn)人員分別于馬鈴薯播種時(shí)（4月25日）、收獲時(shí)（6月14日）和馬鈴薯生長過程中（7月14日）采集植株樣品和土壤樣品，按以下步驟測定樣品。稱取10 g土樣加入燒杯中，將燒杯中的溶液滴入裝有20 mL去離子水的量筒中（使用移液管進(jìn)行操作）。加入2 mL去離子水后充分混勻，靜置3 min使懸浮液分層。向量筒中加入2 mL去離子水，不斷振蕩后靜置3 min讓其充分混勻。用移液管吸取20 mL混合液在100 ℃的條件下加熱5 min，使其完全溶解并冷卻至室溫后用移液管吸取2 mL去離子水，注入100 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。分別用移液管吸取10、40 mL去離子水注入100 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。待馬鈴薯生長成熟后取不同部位樣品進(jìn)行分析測定。

每個(gè)處理重復(fù)3次，采用GB/T 7719—2009《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)淀粉制品》測定馬鈴薯淀粉含量，取60 g左右樣品置于具塞量筒中，用去離子水定容至100 mL左右，采用紫外可見分光光度計(jì)（SPAD-502）測定其淀粉含量。試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

2 試驗(yàn)內(nèi)容與數(shù)據(jù)分析

2.1 馬鈴薯生育期記錄

4月25日開始發(fā)芽，15～25 d長出真葉，6月14日株高達(dá)到最高值，葉面積達(dá)到最大值，莖粗最粗。7月14日現(xiàn)蕾，開始開花、結(jié)薯。9月12日植株開始長葉并進(jìn)入迅速生長階段，葉面積值快速增加。11月6日株高達(dá)到峰值，莖粗最大，葉片數(shù)達(dá)到最多。1月17日、1月20日、1月30日、1月31日、2月17日、3月30日植株高度和莖粗沒有明顯變化。5月18日植株開始開花并進(jìn)入盛花期，這是花芽分化和開花期的轉(zhuǎn)折期，此時(shí)植株冠層中的有效花增多，植株光合產(chǎn)物增多，光合速率和蒸騰速率提高，植株生長速度加快，莖粗增加，但植株仍以營養(yǎng)生長為主，生殖生長緩慢。6月17日進(jìn)入旺長期，葉片數(shù)增多，莖粗增長，分枝形成，莖粗和葉面積快速增加。6月30日為生育后期，出現(xiàn)塊莖膨大期標(biāo)志。7月7日進(jìn)入盛果期后植株生長緩慢，此時(shí)是產(chǎn)量形成關(guān)鍵時(shí)期，植株葉片數(shù)減少且葉片變薄，莖和葉的光合速率和蒸騰速率降低，塊莖形成期在盛果期前后開始，塊莖進(jìn)入膨大期后在整個(gè)生育期的不同階段都有不同的特征變化。9月15日為成熟期，植株生長緩慢，莖粗和葉寬沒有明顯變化，塊莖進(jìn)入快速膨大期并迅速形成，植株冠層中有效花減少，葉片數(shù)增加，光合作用增強(qiáng)，莖粗和葉面積沒有明顯變化。

2.2 馬鈴薯生長指標(biāo)和產(chǎn)量測定

本試驗(yàn)采用烘干法測定葉綠素含量，采用SPAD—4分光光度計(jì)測定葉綠素a含量，采用高效液相色譜（HPLC）法測定葉片中葉綠素含量，用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察馬鈴薯表皮的結(jié)構(gòu)，用分光光度計(jì)測定馬鈴薯葉綠體色素含量。

于2021年7月14日收獲，每個(gè)處理3次重復(fù)測定。收獲時(shí)，隨機(jī)選取每個(gè)處理1 kg馬鈴薯進(jìn)行室內(nèi)考種，測量其單株主莖數(shù)，取平均值，再將單株地上部分鮮重?fù)Q算成鮮產(chǎn)量。測出鮮重后稱其各處理的干物重，計(jì)算出純氮、磷、鉀的吸收量，再計(jì)算產(chǎn)量，公式如下。

產(chǎn)量=（單株地上部分鮮重×植株干重）/單株鮮重×100 （1）

產(chǎn)量=純氮吸收量×1 011 g/kg×100％ （2）

本試驗(yàn)采用PloyGrid 4.0進(jìn)行田間數(shù)據(jù)采集與處理，以SPAD值和葉綠素含量為主要指標(biāo)，采用SPAD-502數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。同時(shí)，對馬鈴薯葉片組織含水量、淀粉含量進(jìn)行測定[1]。

2.3 數(shù)據(jù)分析

2.3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS軟件進(jìn)行分析處理。

2.3.2 相關(guān)性分析

相關(guān)性分析是研究2個(gè)以上變量之間是否存在相互影響的統(tǒng)計(jì)方法，也是一種常用的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)方法。其基本原理是尋找變量之間的相關(guān)性，以探索變量之間的變化規(guī)律，從而指導(dǎo)人們進(jìn)行科學(xué)決策或預(yù)測。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，采用Spearman等級相關(guān)系數(shù)（R）和單因素方差分析（one-way ANOVA）相結(jié)合的方法，以P＜0.05為顯著性差異水平進(jìn)行多重比較。

2.3.3 對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)

利用DPS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在每個(gè)處理中選取100個(gè)隨機(jī)數(shù)字（不重復(fù)），對其產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果對馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行排序，選擇產(chǎn)量最高的處理作為最佳施肥處理。

2.3.4 對馬鈴薯淀粉含量和淀粉酶活的測定結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

GB/T 7719—2009《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)淀粉制品》對樣品中淀粉含量的測定方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。利用SPSS軟件對馬鈴薯淀粉含量測定結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析，P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異非常顯著；不同處理間馬鈴薯淀粉含量變化趨勢基本一致且呈正態(tài)分布。使用SPSS軟件對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

3 結(jié)論

減施氮肥后塊莖淀粉含量有所提高，增幅為0.41％～0.59％。氮肥減施量超過30％時(shí)，淀粉含量增幅不大，主要是由于馬鈴薯收獲時(shí)植株已經(jīng)全部干枯死亡，養(yǎng)分損失較少。不減施氮肥施肥模式下馬鈴薯植株已經(jīng)完全枯萎死亡，養(yǎng)分損失較大。隨著氮肥減施比重增大，馬鈴薯塊莖中淀粉含量下降，原因是在通渭縣的施肥條件下，隨著氮肥增加，土壤肥力不斷提高，氮元素被土壤固定而減少。當(dāng)?shù)蕼p施比重大于50％時(shí)，雖然土壤肥力較高，但是隨著氮肥減施比重的增加，土壤肥力不再增加[2]，說明在當(dāng)?shù)厥┓蕳l件下，氮肥減施比重為30％～50％時(shí)最好。當(dāng)?shù)蕼p施比重大于70％時(shí)，馬鈴薯淀粉含量隨著氮肥減施比重的增加而降低，因?yàn)楫?dāng)?shù)蕼p施比重超過70％后氮肥不再為馬鈴薯提供養(yǎng)分，影響土壤對養(yǎng)分的吸收和利用。

在當(dāng)?shù)厥┓蕳l件下，隨著施氮量的增加，馬鈴薯塊莖中淀粉含量逐漸減少，這是因?yàn)槭┑窟^大導(dǎo)致土壤氮素被消耗過多，不利于馬鈴薯對氮素的吸收利用。

4 討論

通渭縣以種植馬鈴薯為主，同時(shí)種植少量的谷子、糜子等。受地形地貌、土壤類型、氣候等因素影響，馬鈴薯一般種植在地勢平坦的耕地上。為提高土壤肥力，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣施用一定數(shù)量的農(nóng)家肥，成本較高。為了降低成本，很多農(nóng)民選擇適當(dāng)減少化肥用量、增加有機(jī)肥。

研究表明，有機(jī)肥替代法能提高馬鈴薯產(chǎn)量，但是當(dāng)?shù)蕼p施比重過大時(shí)，馬鈴薯淀粉含量會(huì)降低，這可能與當(dāng)?shù)赝寥捞匦杂嘘P(guān)，也與土壤氮含量、堿解氮含量及微生物菌量等有關(guān)。今后需要對不同地區(qū)的氮肥施用模式進(jìn)行深入研究，進(jìn)一步探索適合當(dāng)?shù)氐淖罴咽┓誓Ｊ絒3]。

4.1 氮肥減施與替代研究現(xiàn)狀

我國是世界上最大的糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國，作物生產(chǎn)需要大量化肥，但過量施用化肥會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

研究表明，減少氮肥施用量對改善土壤環(huán)境和減少環(huán)境污染具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，氮肥減量20％～30％可降低化肥用量20％～50％；氮肥減量20％對小麥產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益均有促進(jìn)作用；氮肥減量20％對玉米產(chǎn)量影響較小。因此，通過調(diào)整化肥施用總量或氮素投入結(jié)構(gòu)減少化肥用量和降低成本是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要趨勢[4-5]。在氮肥減施與替代模式下，馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益均顯著提高[6-7]。

4.2 氮肥減施與替代的適宜施肥量

結(jié)果表明，氮肥減施和替代能夠顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)。在通渭縣，當(dāng)土壤中氮含量較低時(shí)，可以適當(dāng)減少氮肥施用量和有機(jī)肥施用量。當(dāng)土壤堿解氮含量低于20 mg/kg時(shí)，通過有機(jī)肥替代化肥的方式可提高馬鈴薯產(chǎn)量，改善品質(zhì)效果顯著。但是，當(dāng)土壤中堿解氮含量超過40 mg/kg時(shí)，繼續(xù)增加化肥用量和有機(jī)肥施用量對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的提升作用不明顯。在今后的工作中，可以通過模擬田間試驗(yàn)驗(yàn)證氮肥減施與替代的適宜施肥量[8-9]。

4.3 氮肥減施和替代的注意事項(xiàng)

通渭縣農(nóng)民習(xí)慣于采用大肥效應(yīng)的施肥模式，即施入的肥料越多，產(chǎn)量越高。在這種模式下，施入的肥料量是指當(dāng)季作物產(chǎn)量與上一季作物產(chǎn)量之和，包括化肥和有機(jī)肥，但可能導(dǎo)致肥料利用率低、施肥量大等問題，增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。此外，傳統(tǒng)施肥模式中大量施用氮肥使土壤環(huán)境受到嚴(yán)重污染[10]。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尿素用量降低20％時(shí)，土壤堿解氮含量提高0.33 g/kg；當(dāng)尿素用量減少50％時(shí)，土壤堿解氮含量提高0.34 g/kg。因此，相關(guān)人員需綜合考慮各種因素進(jìn)行氮肥減施和替代，控制肥料中的氮含量，保證馬鈴薯品質(zhì)。在當(dāng)?shù)伛R鈴薯生產(chǎn)中減少化肥用量、增加有機(jī)肥用量，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫得翔，石銘福，王勇，等.有機(jī)肥部分替代化肥對馬鈴薯農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，57（6）：43-51.

[2]馬秋葉.談不同肥料對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].當(dāng)代農(nóng)機(jī)，2022（11）：55，57.

[3]盧茗.鉀肥施用量對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)業(yè)文摘-農(nóng)業(yè)工程，2022，34（5）：44-47.

[4]張志成，林團(tuán)榮，王丹，等.不同施肥處理對馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].北方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2022，50（2）：47-52.

[5]董亮，張玉鳳，劉蘋，等.控釋肥減量施用對馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤硝態(tài)氮含量的影響[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，24（6）：86-89.

[6]穆俊祥，曹興明，劉拴成.保水劑和氮肥配施對馬鈴薯生長和水肥利用的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，45（9）：35-40.

[7]陳敏.不同肥料對馬鈴薯產(chǎn)量和生物性狀的影響[J].種子科技，2022，40（14）：23-26.

[8]楊琴.不同氮磷鉀配比復(fù)合肥及施用量對馬鈴薯產(chǎn)量和肥料利用效率的影響[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2022.

[9]李志玲.不同肥料對馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].農(nóng)家參謀，2022（2）：72-74.

[10]李夢露，陳彥云，夏皖豫.不同肥料配比對馬鈴薯品質(zhì)和產(chǎn)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，49（1）：44-51.

（編輯：王雨荷）