Study on the Pattern of Fertilizer Absorption and Utilization by Potatoes under the Water-Fertilizer Integration Conditions
With the rapid development of modern agricultural science and technology, potato water-fertilizer integration technology has become a highly respected advanced agricultural management strategy and has been widely used in the field of potato planting. This technology not only improves planting efficiency, but also promotes the stable growth of potato yield. This experimental study aims to explore the effects of macroelements N, P, and K on potato yield under the conditions of water-fertilizer integration; the fertilizer effects of potassium chloride and potassium sulfate on different potato varieties; the effects of different phosphate fertilizer varieties and medium and trace element fertilizers on yield in potato production, and screen out fertilizers containing N, P, K and medium and trace elements with the best absorption and utilization of potatoes and the best application plan, so as to provide a scientific basis for optimizing potato water-fertilizer integration technology, increasing yield, and improving quality.
Potato
随着现代农业技术的持续进步,水肥一体化技术因其高效且环保的特性,已成为一种广受欢迎的农业管理模式
然而,要实现水肥一体化技术在马铃薯种植中的广泛应用,我们需要深入了解马铃薯对N、P、K等肥料的吸收、利用规律。这是因为不同作物对养分的吸收和利用存在差异性,只有掌握了这些规律,我们才能根据马铃薯的生理需求,科学合理地制定施肥方案,实现水肥的高效利用。
因此,本研究旨在通过对马铃薯水肥一体化技术中N、P、K等肥料吸收、利用规律的探究,为马铃薯的科学、合理施肥,提供理论依据和技术支持。通过深入研究,我们期望能够揭示马铃薯在不同生长阶段对N、P、K等养分的吸收特点、利用效率和影响程度,为马铃薯的现代化科学栽培提供技术指导。
试验小区坐落于黑龙江省牡丹江市温春镇的黑龙江农业经济职业学院内,其地理位置为北纬44.61˚,东经129.60˚。该地区年平均降雨量450~550 mm,此地区的农业耕作以旱田为主,年平均日照总时长2295.2 h,平均活动积温范围为2300℃至2500℃,这些气候参数使其归属于第二和第三积温带。
试验小区土壤类型为草甸土,质地为壤质黏土,田间持水量为25.6%,饱和土壤含水量平均为37.8%,容重1.35 g/cm3,在试验之前,前茬作物为大豆,且经过秋季的深翻处理。水源方面,该试验田使用江水灌溉,并由电力驱动进行灌溉操作。这样的地理位置和气候条件,以及土壤和水源特征,为各种作物的种植提供了理想的试验环境
试验于2022~2023年4~9月进行,应用膜下滴灌水肥一体化栽培方式,垄距0.8 m,株距0.25 m,滴头间距0.2 m,流速1~2 L/h。4月25日播种,9月15日收获。
供试品种为尤金原种。小区行长10 m,宽5 m,每小区50 m2。试验设置14个处理
处理 |
肥料水平 |
有机肥用量(kg/667m2) |
N (kg/667m2) |
P2O5(kg/667m2) |
K2O (kg/667m2) |
1 |
N0P0K0 |
2000 |
0 |
0 |
0 |
2 |
N0P2K2 |
2000 |
0 |
6 |
7.5 |
3 |
N1P2K2 |
2000 |
5 |
6 |
7.5 |
4 |
N2P2K2 |
2000 |
10 |
6 |
7.5 |
5 |
N3P2K2 |
2000 |
15 |
6 |
7.5 |
6 |
N4P2K2 |
2000 |
20 |
6 |
7.5 |
7 |
N2P0K2 |
2000 |
10 |
0 |
7.5 |
8 |
N2P1K2 |
2000 |
10 |
3 |
7.5 |
9 |
N2P3K2 |
2000 |
10 |
9 |
7.5 |
10 |
N2P4K2 |
2000 |
10 |
12 |
7.5 |
11 |
N2P2K0 |
2000 |
10 |
6 |
0 |
12 |
N2P2K1 |
2000 |
10 |
6 |
3.75 |
13 |
N2P2K3 |
2000 |
10 |
6 |
11.25 |
14 |
N2P2K4 |
2000 |
10 |
6 |
15 |
主处理 马铃薯品种 |
副处理 钾肥品种 |
有机肥用量 (kg/667m2) |
化肥N用量 (kg/667m2) |
化肥P2O5用量 (kg/667m2) |
化肥K2O用量 (kg/667m2) |
马铃薯品种 |
1 |
氯化钾A |
1800 |
11.5 |
5 |
6.5 |
尤金 |
硫酸钾B |
||||||
2 |
氯化钾A |
1800 |
11.5 |
5 |
6.5 |
费乌瑞它 |
硫酸钾B |
||||||
3 |
氯化钾A |
1800 |
11.5 |
5 |
6.5 |
实验1号 |
硫酸钾B |
采用裂区设计,主处理为不同的品种:1尤金、2费乌瑞它、3实验1号,副处理为不同的钾肥品种:A氯化钾、B硫酸钾。小区行长8 m,宽5 m,每小区40 m2(每副小区20 m2),3次重复,有机肥于种植前施入且与耕层土壤混匀。试验地肥料用量根据目标产量2500 kg/667m2制定,具体见
试验种薯实验1号脱毒原种,试验共设6个处理。
处理1 (CK1):过磷酸钙(P2O5-12%) 116 kg/667m2+ 尿素(N-46%) 54 kg/667m2,折合P2O514 kg/667m2、N 10 kg/667m2;磷肥结合深耕以底肥一次性施入。
处理2 (CK2):磷酸二铵(N-18%,P2O5-46%) 30 kg/667m2+ 尿素(N-46%) 42 kg/667m2,折合P2O514 kg/667m2、N 10 kg/667m2。磷肥结合深耕以底肥一次性施入。
处理3:磷酸一铵(N-11%,P2O5-44%) 32 kg/667m2+ 尿素(N-46%) 46 kg/667m2,折合P2O514 kg/667m2、N 10 kg/667m2。磷肥结合深耕以底肥一次性施入。
处理4:磷酸一铵(N-11%,P2O5-44%) 32 kg/667m2+ 尿素(N-46%) 46 kg/667m2,折合P2O514 kg/667m2、N 10 kg/667m2。磷肥2/3作为基肥随深耕以底肥施入,1/3作为追肥,于出苗——结薯期分4次随滴灌施入。
处理5:磷酸一铵(N-11%,P2O5-44%) 32 kg/667m2+ 尿素(N-46%) 46 kg/667m2,折合P2O514 kg/667m2、N 10 kg/667m2。磷肥1/3作为基肥随深耕以底肥施入,2/3作为追肥,于出苗——结薯期分4次随滴灌施入。
处理6:磷酸一铵(N-11%,P2O5-44%) 32 kg/667m2+ 尿素(N-46%) 46 kg/667m2,折合P2O514 kg/667m2、N 10 kg/667m2。磷肥全部作为追肥,于出苗——结薯期分4次随滴灌施入。
试验种薯采用实验1号脱毒原种,试验设5个处理:
处理1:种薯 + 苯甲·咯·噻虫12 g/667m2+ 微肥(B ≥ 2.5%,Zn ≥ 3%,Mn ≥ 3%,Fe ≥ 16%)混合溶液(微肥250 g兑水6~18 kg拌种190 kg)均匀喷雾作种薯处理,喷施微肥3次,滴灌钙镁肥2次。
处理2:微肥4 kg + 滑石粉200 kg拌匀 + 苯甲·咯·噻虫12 g/667m2,拌薯块200 kg,作种薯处理,喷施微肥3次,滴灌钙镁肥2次。
处理3:种薯 + 苯甲·咯·噻虫12 g/667m2+ 微肥混合溶液(微肥250 g兑水6~18 kg拌种190 kg)均匀喷雾作种薯处理,滴灌钙镁肥2次。
处理4:微肥4 kg + 滑石粉200 kg拌匀 + 苯甲·咯·噻虫12 g/667m2,拌薯块200 kg,作种薯处理,滴灌钙镁肥2次。
处理5 (CK):清水对照,种薯块不拌任何微肥和药,于苗期、初蕾期、花展末期各喷施等量于微肥的清水。
喷施微肥:于苗期、初蕾期、花展期各喷施1次,次施微肥250 g/667m2,兑水35 kg。滴灌钙镁肥:从马铃薯膨大期开始滴灌钙镁肥,间隔15天后,滴灌第2次,次用量5 kg/667m2。钙镁肥为江苏常州多阳生物科技有限公司生产的钙镁肥(CaO 23.41%,MgO 1.56%,N 23.73%,H3BO30.25%,元素总量48.95%,Ca:Mg = 15:1)。
关于大量元素N。由
处理 |
I |
II |
III |
平均值 |
位次 |
1 |
1381 |
1404 |
1452 |
1412b |
14 |
2 |
1604 |
1941 |
2407 |
1984ab |
10 |
3 |
2111 |
2015 |
2611 |
2246a |
4 |
4 |
2204 |
2196 |
2552 |
2317a |
3 |
5 |
2093 |
1530 |
1552 |
1725ab |
13 |
6 |
1700 |
1015 |
2496 |
1737ab |
12 |
7 |
2019 |
1915 |
2770 |
2235a |
5 |
8 |
2344 |
1563 |
2567 |
2158a |
7 |
9 |
2289 |
2556 |
2300 |
2381a |
1 |
10 |
1804 |
2604 |
2559 |
2322a |
2 |
11 |
1944 |
2311 |
2415 |
2223a |
6 |
12 |
1896 |
2367 |
1867 |
2043ab |
9 |
13 |
1111 |
2307 |
2348 |
1922ab |
11 |
14 |
1993 |
2130 |
2078 |
2067ab |
8 |
注:不同小写字母表示处理间显著(P ≤ 0.05);不同大写字母表示处理间极显著(P ≤ 0.01)。下同。
处理 |
I |
II |
III |
平均 |
位次 |
1 |
2144 |
2030 |
2019 |
2064c |
14 |
2 |
2356 |
2511 |
2233 |
2367abc |
6 |
3 |
2293 |
2537 |
2233 |
2354abc |
7 |
4 |
2507 |
2300 |
2900 |
2569ab |
2 |
5 |
2311 |
2356 |
1900 |
2189bc |
11 |
6 |
2019 |
1841 |
2363 |
2074c |
13 |
7 |
2274 |
2063 |
2141 |
2159c |
10 |
8 |
2122 |
2241 |
1863 |
2075c |
12 |
9 |
2430 |
2463 |
2404 |
2432abc |
4 |
10 |
2137 |
2363 |
2678 |
2393abc |
5 |
11 |
2468 |
2433 |
2443 |
2448abc |
3 |
12 |
2041 |
2285 |
2526 |
2284abc |
9 |
13 |
2485 |
2656 |
2744 |
2628a |
1 |
14 |
2274 |
2100 |
2685 |
2353abc |
8 |
由
另一方面,在磷肥用量的试验中,我们设定了五个不同的水平:0、5、10、12和20 kg/667m2。与之对应的马铃薯产量分别为1984、2246、2317、1725和1737 kg/667m2。然而,这些不同磷肥用量处理间的产量差异也并未达到显著水平。
考虑到土壤肥力的维持和追求较高的马铃薯产量,在中等肥力的风沙地中,我们推荐每667 m2的马铃薯田施用氮肥量为10 kg。这一推荐用量旨在实现土壤肥力的平衡利用,同时确保马铃薯产量的最大化。
关于大量元素P。在试验磷肥用量范围内,随着氮肥用量的增加,马铃薯产量呈先增后减的趋势,虽然没有达到差异显著水平,但产量与施磷量的相关系数还是较高,为0.7295。由回归方程计算得出,磷肥施用量为19.84 kg/667m2时,最大产量为2383 kg/667m2。
在评估磷肥对马铃薯产量的影响时,我们注意到尽管通过试验得到的最大产量所对应的磷肥用量(10 kg/667m2)并不在设定的磷肥用量范围内,但通过对实际试验数据的分析,我们发现磷肥的施用量对马铃薯产量的提升作用相对有限。
具体来说,当磷肥用量分别为0、3、6、9和12 kg/667m2时,马铃薯的产量分别为2235、2158、2317、2381和2312 kg/667m2。尽管随着磷肥用量的增加,产量有所波动,但各处理间的产量差异并不显著,这表明在本试验条件下,磷肥并不是决定马铃薯产量的主要因素。
为了维持土壤矿质营养的均衡和持续,同时确保马铃薯产量相对较高,我们建议在中等肥力的风沙地中,磷肥的推荐用量为6 kg/667m2。这一推荐用量旨在实现土壤肥力的平衡利用,同时确保马铃薯产量的稳定提升。
关于大量元素K。在试验钾肥用量范围内,随着钾肥用量的增加,马铃薯产量变化趋势不明显,直线回归和二次方程回归均发现施钾和产量没有明显的相关性。且本试验钾肥用量分别为0、3.75、7.5、11.25和15 kg/667m2时,产量分别为2223、2043、2317、1922和2067 kg/667m2,各处理间产量没有达到差异显著水平。这也说明了在本试验地土壤上施用钾肥对马铃薯产量的增产作用不大。为了使土壤矿质营养均衡持续,马铃薯产量相对较高,建议在中等肥力的风沙地,钾肥推荐用量为7.5 kg/667m2。
由
处理 |
I |
II |
III |
平均值 |
位次 |
1A |
4043 |
3772 |
3037 |
3617ab |
3 |
2A |
3253 |
4500 |
3679 |
3811ab |
2 |
3A |
2957 |
4604 |
4599 |
4053a |
1 |
1B |
2901 |
3309 |
3611 |
3274abc |
2 |
2B |
3352 |
3111 |
2698 |
3054bcd |
3 |
3B |
3420 |
4253 |
3877 |
3850ab |
1 |
处理 |
I |
II |
III |
平均 |
位次 |
1A |
2815 |
3722 |
3208 |
3248abc |
1 |
2A |
2787 |
2727 |
2593 |
2702bc |
3 |
3A |
2857 |
3468 |
2958 |
2974ab |
2 |
1B |
2588 |
2560 |
3042 |
2730a |
2 |
2B |
1958 |
2444 |
1671 |
1904abc |
3 |
3B |
2857 |
3111 |
2569 |
2845ab |
1 |
试验结果表明(
磷肥处理 |
pH |
偏生产力(kg/kg) |
农学利用率(kg/kg) |
吸收利用率(%) |
过磷酸钙 |
2.38 |
236.88 |
72.70 |
8.62 |
磷酸一铵 |
4.35 |
259.09 |
94.91 |
17.51 |
磷酸二铵 |
8.16 |
226.53 |
62.35 |
9.49 |
试验地点 |
处理 |
种植密度(株/667m2) |
株高(cm) |
单株块茎数(个) |
单株块茎重(kg) |
商品率(%) |
小区产量(kg/50m2) |
折合产量 (kg/667m2) |
牡丹江农经学院基地 |
1 (CK1) |
3300 |
84.5 |
3.2 |
1.56 |
79.28 |
257.01 |
3428.51b/B |
2 (CK2) |
3300 |
87.6 |
4.8 |
1.63 |
83.53 |
269.05 |
3589.13ab/AB |
|
3 |
3300 |
88.2 |
4.2 |
1.64 |
86.12 |
270.85 |
3613.14ab/AB |
|
4 |
3300 |
88.6 |
3.8 |
1.71 |
87.54 |
282.08 |
3762.95a/AB |
|
5 |
3300 |
88.3 |
3.6 |
1.73 |
88.58 |
284.96 |
3801.37a/A |
|
6 |
3300 |
87.9 |
3.6 |
1.64 |
86.35 |
269.76 |
3598.60ab/AB |
使用磷酸一铵的4个处理的产量均高于对照,且均与CK1差异显著,与CK2差异不显著。处理2的氮、磷肥成本为187.8元,处理5的氮、磷肥成本167.4元,施用磷酸一铵较施用磷酸二铵667 m2降低肥料投入20.4元;增加产量126.60 kg/667m2,增加收入151.92元/667m2,共计节本增效172.32元/667m2。
从
同样地,单株块茎数也在不同处理间存在差异。处理3下的马铃薯单株块茎数最多,达到了7.6个,而对照处理的单株块茎数最少,只有5.9个。这意味着处理3的马铃薯在单株块茎数上较对照高出1.7个,进一步表明了处理3的增产潜力。
商品薯率也是评估马铃薯品质的重要指标之一。在处理3下,马铃薯的商品薯率最高,达到了88.60%,而对照处理的商品薯率最低,为75.67%。这意味着处理3下的马铃薯商品薯率较对照高出12.93个百分点,显示出更好的市场价值。
最后,从折合产量来看,处理3下的马铃薯产量最高,达到了3497.6 kg/667m2,而对照处理的产量最低,为2565.4 kg/667m2。其中,处理1、2、3、4的折合产量均明显高于对照处理。特别是处理3,其增产量和增产率均为最高,分别为932.2 kg/667m2和36.34%,进一步证明了处理3在马铃薯种植中的优越性和增产潜力。
处理 |
种植密度(株/m2) |
株高 (cm) |
单株块茎数(个) |
单株块茎重(g) |
商品率(%) |
小区产量(kg/54m2) |
折合产量(kg/m2) |
较对照增减产(kg/m2) |
增产率(%) |
1 |
3700 |
83.2 |
7.3 |
971.5 |
85.54 |
267.24 |
3300.9bA |
735.5 |
28.67 |
2 |
3700 |
78.8 |
6.2 |
808.0 |
83.11 |
235.13 |
2904.3cB |
338.9 |
13.21 |
3 |
3700 |
85.5 |
7.6 |
1064.1 |
88.60 |
283.17 |
3497.6aA |
932.2 |
36.34 |
4 |
3700 |
79.7 |
7.0 |
873.2 |
83.49 |
250.64 |
3095.9cB |
530.5 |
20.68 |
5 (CK) |
3700 |
75.0 |
5.9 |
716.1 |
75.67 |
207.69 |
2565.4dC |
- |
- |
本试验结果和预期的一致,肥料水平N2P2K2,即氮、磷和钾施用量分别为10、6和7.5 kg/667m2时,马铃薯获得较高的产量和品质,两年产量分别为2317 kg/667m2和2569 kg/667m2。因此今后风沙土地马铃薯有机肥、化肥氮、磷和钾肥推荐量应该分别是2000、10、6和7.5 kg/667m2。
两年的试验结果表明,氯化钾对马铃薯不仅没有减产的作用,反而有较大幅度的增产潜能,同时还能提高马铃薯的品质,在滴灌条件下增加了可操作性,可以替代硫酸钾进行追肥,达到节本增效目的。
经过试验验证,在滴灌的种植环境下,磷酸一铵在三种磷肥(过磷酸钙、磷酸一铵、磷酸二铵)中脱颖而出,成为马铃薯种植的最佳选择。这一发现表明,磷酸一铵在滴灌条件下对马铃薯的生长和产量有着更为显著和积极的促进作用。
经过一系列的实验研究,我们发现微肥处理对于马铃薯植株的生长具有显著的促进作用,特别是能够显著提升马铃薯的株高。不仅如此,微肥处理还显著提高了马铃薯的产量和商品薯率,这表明微肥在提高马铃薯产量和品质方面发挥着重要作用。
通过对不同微肥处理下马铃薯植株性状和产量的综合分析,我们得出结论:采用干拌+叶面喷施微肥三次并结合滴灌钙镁肥两次(即处理3)的方法效果最佳。这种处理方式不仅能够显著提高马铃薯的产量,还能对马铃薯的品质产生积极的改善作用。这一组合的发现为马铃薯种植中微肥的合理应用提供了有力的科学依据。
牡丹江市应用技术研究开发计划项目(HT2022JG037),课题名称:水肥一体化技术在马铃薯生产中的应用研究。