高寒地区不同施肥量和密度对马铃薯产量的影响

来源:用户上传      作者: 马福荣 张永成 田丰 张凤军

　　摘 要：以青薯6号为试验材料，氮肥、磷肥、钾肥、密度为试验因素，利用二次通用旋转组合设计，研究了不同施肥量和密度对马铃薯产量的影响。研究结果表明，对马铃薯产量影响程度大小依次为密度>磷肥>钾肥>氮肥，磷肥与氮肥、钾肥均为正互作，氮肥、钾肥之间是负互作。青薯6号在青海西宁的最佳农艺措施为，氮肥：329.6～372.7 kg/hm2，磷肥：229.0～253.4 kg/hm2，钾肥：84.2～101.6 kg/hm2，密度64 950～69 375 株/hm2，此条件下目标产量可达到39 000 kg/hm2。
　　关键词：马铃薯产量；施肥量；密度；高寒地区
　　 马铃薯是世界上仅次于水稻、小麦、玉米的第四大粮食作物，原产于南美洲，广泛分布于许多国家和地区，全世界种植面积达2 000万hm2。青海地处高寒地区，气候凉爽，雨热同季，日照时间长，昼夜温差大，非常适合马铃薯的生长，青海省马铃薯种植面积仅次于小麦、油菜，位居第三，是当地的传统农作物。近年来，人们逐渐重视将资源和生产优势转变为商品经济优势，提高马铃薯的产量和品质，增加马铃薯的生产效益。合理施肥有利于土壤养分协调供应，保持较高土壤肥力[1]，对提高马铃薯的产量和品质具有重要作用[2，3] 。氮、磷、钾配施可显著提高马铃薯产量，但施肥过量将造成减产。通过比较不同肥料和密度的随机组合对马铃薯产量的影响，确定高寒地区马铃薯高产的最佳施肥措施和密度因子，从而提高肥效和马铃薯的种植效益，促进马铃薯的产业化水平[4]。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料
　　 参试的马铃薯品种为青薯6号，由青海省农科院作物所提供。试验地在青海省农科院试验田，该地土壤属于栗钙土，前茬作物为小麦，0～20 cm耕层土壤有机质含量1.73%，速效氮147.6 mg/kg，速效磷
　　21.4 mg/kg，速效钾159.6 mg/kg。供试化肥为尿素（N：46%）、三料磷肥（P2O5：46%）、氯化钾（K2O：60%）。
　　1.2 试验方法
　　 采用4因素5水平二次通用旋转设计方法进行设计，设N，P，K，密度4个因素（肥料单位为 kg/hm2，密度单位为株/hm2），每个因素5水平，各水平编码值见表1。
　　 根据当地马铃薯生产实践经验确定施肥量，具体见表2。试验共设31个处理，各处理组合随机排列，3次重复，在马铃薯培土时1/3尿素用作追肥，其余肥料均作为基肥一次性施入[5]。小区面积为21.6 m2，长5.5 m，行距0.7 m，每小区种植5行。试验期间主要靠自然降水，其他管理措施同常规大田。
　　1.3 数据分析
　　 收获时对每小区中间3行马铃薯产量进行统计，计算平均值。采用Excel、DPSv6.55软件对数据进行处理和回归分析[6]。
　　2 结果与分析
　　2.1 试验结果以及模型的建立与检验
　　 N、P、K及密度4个因素对产量的影响见表2。根据多项式回归方程： ，按试验结果计算出拟合方程的各项系数，从而得到马铃薯产量（Y）与N、P、K及密度的回归数学模型：Y=39 898.81+273.73X1+527.20X2+439.32X3+630.25X4-445.13X12-577.65X22-53.14X32-762.90X42+588.84X1X2-375.17X1X3+144.96X1X4+373.67X2X3+175.05X2X4-195.43X3X4。
　　 方差结果显示（表3），方程整体回归达到显著水平（P=0.015 3），说明本试验设计及结果良好，所得产量回归方程能反映马铃薯施肥过程中N、P、K及密度之间的关系。按照α=0.05剔除不显著项，得到简化的回归方程：Y=39 898.81+273.73X1+527.20X2+439.32X3+630.25X4-445.13X12-577.65X22-537.14X32-762.90X42+588.84X1X2-375.17X1X3+373.67X2X3。
　　 由上述方程可知，产量（Y）在一定范围内与N，P，K，密度呈正相关。根据模型一次项所得，各因子对马铃薯产量的影响大小顺序为密度>P>K>N，且二次项系数均为负值，说明不同影响因子都有最佳值，各因子量不足或过量都会影响马铃薯产量。
　　2.2 回归模型分析
　　 ①单因素分析 根据试验结果对单因素进行效益分析，结果见表4。
　　 二次通用旋转组合试验设计对平方项实行了中心化线性代换，可满足试验的正交性，模型中各项效应线性可加，偏回归系数间彼此独立[7]。因此将两因子固定为0，寻求单因子与产量的关系，得以下偏回归模型。
　　 氮肥：Y1=39 898.81+273.73X1-445.13X12
　　 磷肥：Y2=39 898.81+527.20X2-577.65X22
　　 钾肥：Y3=39 898.81+439.32X3-537.14X32
　　 密度：Y4=39 898.81+630.25X4-762.90X42
　　 由表4可知，在单因素情况下，密度对马铃薯产量影响最大，其次是P，K，N。产量随着4个因子的增加先升后降，当各因子均为0.5水平时，产量出现最大值（大于39 900 kg/hm2）。
　　 ②互作效应分析 分析了N，P，K之间的互作效应对马铃薯产量的影响（表5～7）。
　　 由表5可知，随着氮肥和磷肥的增加，马铃薯产量先增加后降低，但氮磷肥水平不同，最高值出现的点不一样。当（N，P）水平为（-1，-2）、（-0.5，-1.5）、（-0.5，-1）、
　　（0，-0.5）、（0.5，0）、（0.5，1）、（1，1）、（1.5，1.5）、（1.5，2）时，马铃薯产量最高。由此可见，低氮低磷时产量低，高氮高磷时产量高，当氮磷均为1水平时产量达到最大值。
　　 由表6可知，无论在低钾（-2~-1.5）、中钾（-0.5~0.5）、高钾（1~2）的情况下，随着氮肥的增加马铃薯块茎产量逐渐增加，到达某一氮肥水平后马铃薯块茎产量达到最高，之后随着氮肥施肥量的增加马铃薯块茎产量逐渐下降。但在低钾情况下，最高产量时氮肥水平为1，中钾情况下，最高产量时的氮肥水平为0.5，高钾情况下最高产量时的氮肥水平为-0.5，表现出高氮低钾或者低氮高钾组合块茎产量高，氮钾最高产量组合为钾0水平，氮0.5水平。
　　 由表7可知，在低钾、中钾、高钾的情况下，随着磷肥的增加马铃薯块茎产量逐渐增加，分别在磷肥为0水平、0.5水平和1水平时产量出现最大值，之后随着磷肥施肥量的增加马铃薯块茎产量逐渐下降，表现出低磷低钾产量低，高磷高钾产量高，当磷、钾均为0.5水平时产量达到最大值。
　　2.3 农艺措施优化与验证
　　 由试验结果分析可知，在试验中不但有单因素效应，而且还有因素间的交互作用，因此需对回归模型进行再解析，本试验采用频率分析法分析回归模型以找到最佳农艺措施，结果见表8。
　　3 小结与讨论
　　 ①采用二次通用旋转组合设计，以青薯6号为原料，N，P，K，密度为试验因素设计安排试验，得到了马铃薯产量对4个试验因素的四元二次数学回归模型。对回归模型的分析可知，4个因素对马铃薯产量影响程度大小依次为：密度、磷肥、钾肥、氮肥，其中磷肥与氮肥、钾肥为正互作效应，氮肥、钾肥之间为负互作效应。

　　 ②对数学模型进行优化，当氮肥为329.6～372.7 kg/hm2，磷肥229.0～253.4 kg/hm2，钾肥为84.2～101.6 kg/hm2，密度为64 950～69 375 株/hm2时，马铃薯产量大于目标产量39 000 kg/hm2。
　　参考文献
　　[1] 苏小娟，王平，刘淑英，等.
　　 施肥对定西地区马铃薯
　　 养分吸收动态、产量和品质的影响[J].西北农业学报，2010，19（1）：86-91
　　[2] 李成军.不同肥料的组配 施用对马铃薯产量的影响 试验[J].中国马铃薯，2002，16（5）：294-296.
　　[3] 王祥珍. 钾肥和专用肥对马铃薯产量及品质的影响[J].杂粮作物，2003（6）：359-361.
　　[4] 郑若良.氮钾肥比例对马铃薯生长发育、产量及品质的影响[J].江西农业学报，2004，16（4）：39-42.
　　[5] 张中原.回归设计肥料试验设置重复与小区排列的研究[J].沈阳农业大学学报，1990，2（4）：301-304.
　　[6] 唐启义，冯明光.DPS数据处理系统[M].北京：科学出版社，2006.
　　[7] 唐启义，冯明光.实用统计分析及其计算机处理平台[M]. 北京：中国农业出版社，1997.
　　Effect of Different Fertilizer Amount and Density on Potato Yield
　　in Alpine-cold Region
　　MA Furong1, ZHANG Yongcheng2, TIAN Feng1, ZHANG Fengjun2
　　( 1.Qinghai University, Xining 810016; 2.Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Science )
　　Abstract: Using quadratic general rotation design, selecting nitrogen, phosphorus, potassium, density experimental factors to Qingshu-6 as test material, the effect of different fertilizer amount and density on potato yield were studied. The results showed that impact on potato yield in proper order of Density>P>K>N. There are positive interactions between phosphate and nitrogen, potassium. It's negative interaction between nitrogen and potassium. The best agronomic measures of Qingshu No.6 in local were nitrogen 329.6-372.7 kg/hm2, phosphorus 229.0-253.4 kg/hm2, potassium 84.2-101.6 kg/hm2, density 64 950-69 375 plants/hm2, under these conditions, can achieve the target yield of 39 000 kg/hm2.
　　Key words: Potato yield; Fertilizer amount; Density; Alpine-cold region

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