不同灌溉模式下新型缓释肥对马铃薯产量与土壤养分运移的影响

赵颖++史书强+++何志刚++娄春荣

摘要：采用单因素随机区组设计，于辽宁省葫芦岛市绥中县进行大田试验，研究不同灌溉技术配合不同施肥处理对马铃薯产量的影响。结果表明，膜下滴灌技术配合缓释肥处理可显著提高马铃薯的肥料利用率，对马铃薯的产量构成、土壤养分运移均有一定影响；膜下滴灌技术配合缓释肥处理的马铃薯产量比常规灌溉施肥提高12.07%，在马铃薯关键时期土壤养分运移发挥重要作用，速效磷、速效氮分别比常规灌溉施肥提高11.5%、15.5%。膜下滴灌技术配合缓释肥不仅显著提高马铃薯产量，还可节约水资源，并降低肥料量过大造成的环境污染。

关键词：新型肥料；马铃薯；养分吸收；经济效益；灌溉模式

中图分类号：S157.4+1；S532.06文献标志码： A文章编号：1002-1302（2016）02-0130-03

收稿日期：2015-01-05

基金项目：中央财政重大科技推广示范项目（编号：GCNT-LN-13）；辽宁省农业科技攻关项目（编号：2013215001）。

作者简介：赵颖（1967—），辽宁沈阳人，助理研究员，主要从事农作物高效复种研究。E-mail：1984838601@qq.com。

通信作者：何志刚，硕士，副研究员，主要从事作物高效复种营养调控研究。E-mail：hezhigang1227@126.com。水分和肥料是农业生产中影响作物生长的2个重要因素，合理灌溉和施肥是作物增产增收的主要途径之一[1]。马铃薯因其适应性强、产量高、增产潜力大、粮菜兼用等特点，近年来在我国的种植面积不断扩大，已成为第四大粮食作物[2-3]。马铃薯在辽宁省西部地区被大规模种植，是当地农民的主要收入来源之一，但该地区水资源及其匮乏，农业干旱频繁发生，水资源供需矛盾十分凸出；与此同时，辽西地区马铃薯生产施肥量偏高，远超过其生长需求，导致生产成本提高，既影响了经济效益，又因化肥施用过量造成浪费和环境污染。

传统马铃薯生产中多采用大水漫灌的灌溉方式和一次性基肥的施肥方式，这2种方式不仅浪费水资源，且需要很多劳动力，难以满足马铃薯集约化生产的要求[4]。邓兰生等研究表明，水肥配合施用有利于提高马铃薯的水肥利用率，从而提高马铃薯产量[5]。缓释氮肥不仅能够满足高产优质的需要，作为作物全生育期肥料一次性基施，还具有节省追肥所需的劳动力投入、减少肥料用量、提高氮肥利用率、减少环境污染等优点[6]。

目前，国内外对马铃薯的研究大多单方面研究其水分或缓释肥，关于膜下滴灌配合缓释肥的研究较少。本研究将新型缓释肥料与膜下滴灌技术应用于马铃薯大田生产，研究不同灌溉方式配合缓释肥的效果及其对作物产量的影响，为膜下滴灌技术和新型缓释肥在实际生产中的应用提供理论基础。

1材料与方法

1.1试验时间和地点

试验于2013年3月28日至7月3日在辽宁省葫芦岛市绥中县小庄子乡进行。试验区位于辽宁省葫芦岛市西南部（119°34′E～120°31′E，39°59′N～40°37′N），属温带半湿润大陆性季风气候区，全年平均气温9.8 ℃、平均无霜期176 d、多年平均降水量652.5 mm。该地区地势平坦、土质肥沃，十分适于种植马铃薯。试验地耕层土壤为草甸土，土壤pH值6.7、碱解氮（N）145 mg/kg、速效磷（P2O5）116.8 mg/kg、速效钾（K2O）145 mg/kg、有机质15.5 g/kg、全氮（N）0.86 g/kg、全磷（P）1.42 g/kg、全钾（K）25 g/kg。

1.2试验材料

供试马铃薯品种为中薯5号。供试肥料含尿素（N）46%、普通过磷酸钙（P2O5）12%、硫酸钾（K2O）50%。常规马铃薯复合肥（N 18%、P2O5 10%、K2O 15%），尿酶抑制剂（DMP），磷素活化剂（植酸酶）。

1.3试验设计

试验共设置4个处理。处理1：常规灌溉施肥，灌溉方式为大水漫灌；施用复合肥1 500 kg/hm2（N 270 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2）。处理2：常规灌溉+缓释肥料，与处理1等养分，施用辽宁省农业科学院植物营养环境资源研究所自制肥料（尿素587 kg/hm2、普通过磷酸钙1 250 kg/hm2、硫酸钾450 kg/hm2、尿酶抑制剂DMP 8 g/kg、N和磷素活化剂植酸酶2 g/kg，P通过吸附剂加入肥料中混匀后制成）。处理3：滴灌施肥，灌溉方式为膜下滴灌；施用复合肥1 500 kg/hm2（N 270 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2）。处理4：滴灌+缓释肥料，与处理3等养分，施用辽宁省农业科学院植物营养环境资源研究所自制肥料（尿素587 kg/hm2、普通过磷酸钙1 250 kg/hm2、硫酸钾450 kg/hm2、尿酶抑制剂DMP 8 g/kg、N和磷素活化剂植酸酶2 g/kg，P通过吸附剂加入肥料中混匀后制成）。

试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积为30 m2。于2013年3月25日播种，单层地膜。行距80 cm，垄上双行种植，株距27 cm，密度达90 000株/hm2，及时引苗，于2013年6月23日收获。各处理的管理方式（拔草、松土）相同。底肥一次性施肥，整个生育期滴灌处理统一用水量每次267 m3/hm2，共用水2 670 m3/hm2，每7 d灌水1次，共灌水10次；常规灌溉处理采用沟灌，马铃薯生长期间每14 d灌水1次，共灌水5次，总灌溉量为2 670 m3/hm2，与滴灌相同。

1.4研究方法

分别于土壤春季种植前和马铃薯不同生育时期进行田间取样。采用五点混合取样法，采集0～20 cm耕层土壤，每个处理重复3次。

1.5测定项目与方法

1.5.1土壤养分状况采用碱解扩散法测定土壤中的碱解氮含量，采用钼锑抗比色法测定土壤中的有效磷含量，采用重铬酸钾氧化法测定土壤中的有机质含量[7]。

1.5.2生育性状 分别于苗期和块茎膨大期测定植株株高、叶片叶绿素SPAD值。当地农户习惯在块茎膨大后期喷施控制徒长的药剂，因此于淀粉积累期未测量植株株高、叶绿素SPAD值。

1.5.3测定产量 收获期每个小区选取中间10 m2测定产量，记录块茎产量、地上部茎叶鲜质量，最终估算产量；同时，每个重复选取10株马铃薯考种，记录块茎和地上部茎叶的鲜质量、干质量，估算干质量产量。

1.6统计分析

采用SPSS 11.0软件进行统计分析。不同处理间的差异采用单因素方差分析，多重比较采用新复极差法（Duncan测验）进行。

2结果与分析

2.1不同处理马铃薯植株的生育性状调查

马铃薯首先生长地上部，株高增长很快，随后转入地上部与地下部共同生长阶段，增长变缓；在块茎膨大期，地上部的养分不断传送至地下块茎，株高达到最高峰；而在淀粉积累期，株高衰减[8]。

由表1可知，在苗期，常规灌溉+缓释肥处理、滴灌+缓释肥处理的株高与叶绿素SPAD值均低于常规灌溉施肥处理、滴灌施肥处理，可能的原因为缓释肥料前期释放养分不足，除滴灌+缓释肥处理显著低于其他3个处理外，其他各处理间差异不显著。在块茎膨大期，随着作物需水高峰期、养分释放高峰期的来临，滴灌+缓释肥处理的效果有所呈现，株高、叶绿素SPAD值均明显高于其他处理，与常规灌溉施肥处理差异显著。

2.2不同处理对马铃薯各生育期土壤碱解氮、速效磷含量的影响

由表2可知，在苗期，常规灌溉施肥和常规灌溉+缓释肥处理土壤中速效氮、速效磷养分的释放显著高于其他2个处理，表明前期施肥量过大导致肥料大量流失。常规灌溉+缓释肥处理低于常规灌溉施肥处理，表明土壤水分含量较高时，常规灌溉方式使肥料大量流失。滴灌施肥处理、滴灌+缓释肥处理明显低于常规灌溉施肥处理，且差异显著。在块茎膨大期，滴灌+缓释肥处理土壤中的速效氮、速效磷养分显著高于其他处理。可见，块茎膨大期滴灌+缓释肥处理进入养分释放高峰，速效磷分别比常规灌溉施肥处理、常规灌溉+缓释肥处理提高20%、12.5%，速效氮分别比常规灌溉施肥处理、常规灌溉+缓释肥处理提高32.2%、18.2%，差异达到显著水平。在淀粉积累期，滴灌+缓释肥处理土壤中的速效氮与其他处理差异不显著，速效磷则明显高于其他处理，且差异显著。

综合不同时期，滴灌+缓释肥处理底肥中的氮、磷养分在植物生育前期释放较少，而在植物生育高峰期释放相对较多，常规灌溉施肥处理则相反。滴灌+缓释肥处理的养分释放趋势更能满足作物生长对养分的需求，对有效提高马铃薯块茎产量具有潜在促进作用。

2.3不同处理对马铃薯产量及构成因素的影响

由表3可知，滴灌+缓释肥处理在地上部干质量、地下部干质量均高于常规灌溉施肥处理，滴灌+缓释肥处理的总干物质量、块茎质量分别比常规灌溉施肥处理平均提高 5.60%、28.68%，表明滴灌+缓释肥处理的土壤养分供给更符合马铃薯生长周期内对养分的需求，从而使结薯率最高。产量、综合经济效益分别平均提高12.07%、10 139元/hm2。

3结论与讨论

马铃薯是重要的粮蔬兼用作物，具有种植区域广、种植水平和产量差异大等特点。在马铃薯生产中，肥料投入是最主要的成本构成之一，合理的水肥管理则是获得高产、稳产的重要保证[9]。据调查，在辽宁省西部马铃薯早熟种植地区，肥料成本约占总生产成本的30%，而肥料和劳动力成本构成则超过总成本的50%。传统种植方式常有施肥过量、比例不当等问题，加之大水漫灌等过量灌溉和不合理灌溉措施，极易导致肥料大量流失，降低养分利用率[8，10]。章明奎等对砂质土壤的养分积累和迁移特点进行研究，发现砂土中的养分极易随水迁移，高浓度养分在短时间内即可沿剖面迁移至地下水，或随地表径流迁移至周围水体[11]；因此，马铃薯施肥宜少量多次，避免高量一次性施肥。本研究采用滴灌技术配合缓释肥技术，按照马铃薯不同生长时期对养分的需求规律进行供肥，最大限度减少因肥料过量灌溉而随灌溉水渗漏至深层土壤，以保持作物根层适宜的水、肥、气条件，为作物根系的生长提供良好环境，最终达到增产、增收的目的。研究结果表明，滴灌处理明显优于常规灌溉处理，缓释肥处理优于常规施肥处理。在整个生育期，滴灌配合缓释肥料处理的氮、磷养分释放比较合理，明显优于常规灌溉施肥处理。常规灌溉施肥处理前期释放养分较高，后期养分供应不足，而膨大期的营养吸收对产量影响较大。滴灌配合缓释肥处理的养分释放趋势更能满足作物生长对养分的需求，对有效提高马铃薯块茎产量具有潜在促进作用。在当前施肥水平和技术配套条件下，膜下滴灌配合施用缓释肥是一种较为安全、减投增效、有利于可持续发展的措施，可达到稳产、节约成本的目的。

参考文献：

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