張富倉 高 月 焦婉如 胡文慧

(1.西北農(nóng)林科技大學旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室， 陜西楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院， 陜西楊凌 712100)

水肥供應對榆林沙土馬鈴薯生長和水肥利用效率的影響

張富倉1,2高 月1,2焦婉如1,2胡文慧1,2

(1.西北農(nóng)林科技大學旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點實驗室， 陜西楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院， 陜西楊凌 712100)

通過大田滴灌施肥試驗，研究不同水肥供應對滴灌施肥馬鈴薯生長、產(chǎn)量及水肥利用效率的影響。大田試驗設置3個灌水水平W1(60%ETc)、W2(80%ETc)和W3(100%ETc)以及3個施肥水平(以氮、磷、鉀施肥量計)F1(100-40-150 kg/hm2)、F2(175-60-225 kg/hm2)和F3(250-80-300 kg/hm2)，共9個處理，分析馬鈴薯的生長和產(chǎn)量等指標對不同灌水量和不同氮、磷、鉀施用量的響應規(guī)律。結果表明，灌水量和施肥量均對馬鈴薯的株高、葉面積指數(shù)、干物質量、產(chǎn)量、水分利用效率(WUE)、肥料偏生產(chǎn)力(PFP)、不同塊莖質量和經(jīng)濟效益有顯著影響。馬鈴薯生長量、產(chǎn)量和肥料偏生產(chǎn)力均隨著灌水量的增加而增加，高水(W3)處理更有利于馬鈴薯的生長，但W3處理水分利用效率明顯低于W1和W2處理，W1處理的平均水分利用效率比W2 和W3處理高5.83%和13.05%；生長量和產(chǎn)量隨著施肥量的增加先增大后減小，最大產(chǎn)量在高水中肥(W3F2)處理獲得，為59 394.98 kg/hm2，且F2水分利用效率明顯大于F1和F3處理。通過線性擬合得出在一定范圍內(nèi)株高、葉面積指數(shù)和干物質量對馬鈴薯產(chǎn)量的增加具有正相關性。綜合分析可知，適宜的灌水量和氮、磷、鉀施用量不僅能維持馬鈴薯較好的生長特性，還能獲得較大的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。從產(chǎn)量和節(jié)水節(jié)肥的角度考慮，W3F2處理(100%ETc，175-60-225 kg/hm2)可作為基于本試驗條件下較適宜的水肥組合。

馬鈴薯； 滴灌施肥； 生長； 產(chǎn)量； 水分利用效率； 肥料偏生產(chǎn)率

引言

聯(lián)合國糧農(nóng)組織把馬鈴薯列為世界第四大糧食作物，中國農(nóng)業(yè)部也啟動了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略[1]。馬鈴薯不僅是重要的糧食作物，對于人類未來糧食危機也具有重要意義[2]。當前在馬鈴薯水肥管理過程中普遍存在盲目過量灌溉施肥的問題，不僅造成水資源和肥料的嚴重浪費，還對作物的養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量和品質等產(chǎn)生了不良影響[3-4]，甚至導致土壤肥力退化和環(huán)境污染[5]。

近些年來，國內(nèi)外許多學者就馬鈴薯作物產(chǎn)量和品質提高的滴灌或施肥技術進行了大量的研究，大多集中在不同種植方式[6]、不同灌溉量及灌溉方式[7-9]、施肥方式[10-11]、氮磷鉀施肥水平[12]，以及滴灌施肥條件下單因素水肥耦合對馬鈴薯產(chǎn)量和養(yǎng)分利用效率的影響等。BADR等[13]通過馬鈴薯4個灌水水平和氮素水平的交互作用，確定了馬鈴薯適宜的水氮用量。何建勛等[14]通過馬鈴薯水肥耦合盆栽試驗，建立了馬鈴薯生長量與產(chǎn)量的關系方程。結果表明，單因素水肥耦合對馬鈴薯產(chǎn)量和水分養(yǎng)分利用效率有顯著的影響。但是對馬鈴薯水肥耦合模式下氮磷鉀用量的研究不足。袁安明等[15]發(fā)現(xiàn)不合理的氮磷鉀用量會導致地上部分薯秧徒長，地下部薯塊發(fā)育不良，品質較差，增加生產(chǎn)成本。李勇等[16]發(fā)現(xiàn)合理的氮磷鉀用量可以顯著增加馬鈴薯的莖粗和分枝數(shù)，進而提高馬鈴薯的產(chǎn)量。尹梅等[17]發(fā)現(xiàn)在少耕覆蓋模式下，合理的氮磷鉀用量可以提高肥料利用效率高，增加產(chǎn)量效益。ABDELLAH等[18]通過觀察培養(yǎng)基中氮磷鉀用量不同的馬鈴薯，發(fā)現(xiàn)合理的氮磷鉀用量可以顯著提高馬鈴薯塊莖質量。但結合滴灌和施肥技術的研究較少。

陜西榆林市地處黃土高原和毛烏素沙漠過渡地帶，北部風沙灘水地區(qū)為沙壤土，是馬鈴薯最為理想的生長土壤，該地區(qū)是我國西北重要的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，但灌溉水源不足，致使馬鈴薯高效節(jié)水灌溉生產(chǎn)水平徘徊不前，特別是在大田馬鈴薯生產(chǎn)過程中，灌溉施肥方式仍是大水漫灌和土壤撒施肥料，水肥利用率極低。本文通過研究滴灌施肥條件下不同水肥供應對馬鈴薯產(chǎn)量及水肥利用效率的影響，探索適應該地區(qū)沙土馬鈴薯生長的最佳滴灌施肥方案和供水供肥模式，旨在更好地指導該地區(qū)農(nóng)田馬鈴薯的水肥管理。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2015年6—10月份在西北農(nóng)林科技大學榆林現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范園區(qū)進行。供試馬鈴薯品種為具有生長勢強、耐貯藏、抗病性強等特點的當?shù)刂髟云贩N紫花白。試驗地區(qū)位于東經(jīng)109°43′、北緯38°23′。試驗站海拔高度1 050 m，年平均氣溫8.6℃，年平均降水量371 mm。園區(qū)內(nèi)試驗土壤0～20 cm土層為沙質層，20～40 cm土層為淤泥層，40～60 cm土層為沙質層，60～80 cm土層為淤泥層，80～100 cm土層為沙質層。0～20 cm土壤的基本性狀為：有機質質量比為5.05 g/kg，全氮質量比為0.38 g/kg，有效磷質量比為13.95 mg/kg，速效鉀質量比為87 mg/kg，pH值為8.1。

1.2 試驗設計

試驗設置馬鈴薯滴灌水量和滴灌施肥量2個因素。灌水量設置3個水平：W1(60%ETc)、W2(80%ETc)和 W3(100%ETc)。示范園區(qū)內(nèi)設有自動氣象站，馬鈴薯需水量ETc等于參考作物需水量ETo[19]乘以馬鈴薯作物系數(shù)Kc[20]，即ETc=KcETo(馬鈴薯全生育期內(nèi)Kc苗期取0.5；塊莖形成期取0.8；塊莖增大期取1.2；淀粉積累期取0.95；成熟期取0.75)。灌水量通過水表控制，每個小區(qū)裝有獨立的水表和閥門。當?shù)貍鹘y(tǒng)種植方式下馬鈴薯氮、磷、鉀施肥量為250-80-300 kg/hm2，施肥量較大且利用效率低。施肥量設置3個水平：F1(100-40-150 kg/hm2)、F2(175-60-225 kg/hm2)和F3(250-80-300 kg/hm2)。肥料采用尿素(含氮質量分數(shù)為46.4%)、磷酸二銨(含氮質量分數(shù)為18%，含磷質量分數(shù)為46%)和硝酸鉀(含氮質量分數(shù)為13.5%，含鉀質量分數(shù)為46%)。施肥時先將肥料溶于水，然后通過施肥罐進行滴灌施肥。試驗共9個處理，每個處理重復3次，共27個小區(qū)。小區(qū)長26 m，寬1.7 m，面積44.2 m2。為了避免不同處理間的相互影響，相鄰處理均間隔1 m，試驗地兩端設置保護行。

試驗種植方式為機械起壟，壟寬0.85 m，株距20 cm，密度為58 830株/hm2，滴灌施肥系統(tǒng)中的管道、施肥罐(容積15 L)、水表和滴灌管(管徑16 mm，滴頭間距30 cm)等均為市售材料。馬鈴薯于2015年6月20日播種，播種深度8～10 cm，于10月2日收獲。馬鈴薯全生育期內(nèi)共灌水10次，施肥8次，灌水和施肥頻率均為7 d。W1、W2和W3灌水總量分別為151.58、202.11、252.65 mm，生育期總降水量為159.4 mm，如圖1所示。滴灌施肥從第2次灌水開始，每次等量施加F1(12.5-5-18.75 kg/hm2)、F2(21.875-7.5-28.125 kg/hm2)和F3(31.25-10-37.5 kg/hm2)。滴灌施肥采用肥料利用效率高的1/4-1/2-1/4模式，即前1/4時間灌清水，中間1/2時間打開施肥罐施肥，后1/4時間再灌清水沖洗，灌溉水利用系數(shù)為0.95[21]。

圖1 全生育期內(nèi)各處理累計灌水量和降水量Fig.1 Accumulated irrigation amount and rainfall in growth period

1.3 測定項目與方法

1.3.1 參考作物需水量確定

采用孫景生等[19]適用于風沙區(qū)參考作物需水量ETo的Penman-Monteith公式，即

(1)

式中 ETo——參考作物需水量，mm/dRn——凈輻射量，MJ/(m2·d)G——土壤熱通量，MJ/(m2·d)Δ——飽和水汽壓與溫度關系曲線的斜率，kPa/℃

γ——濕度計常數(shù)，kPa/℃

T——空氣平均溫度，℃

u2——地面以上2 m高處的風速，m/s

es——空氣飽和水汽壓，kPa

ea——空氣實際水汽壓，kPa

1.3.2 生長指標測定

各試驗小區(qū)隨機取樣，分別測定馬鈴薯苗期、塊莖形成期、塊莖增大期、淀粉積累期和成熟期的株高和葉面積指數(shù)。株高用卷尺測定；葉面積用打孔法測定，葉面積指數(shù)(LAI)等于單株葉面積乘以單位土地面積總株數(shù)和單位土地面積的商。成熟期在各小區(qū)隨機挖取3株完整馬鈴薯，測定地上部分和地下部分的干物質質量，包括葉、莖、根和塊莖。在105℃條件下殺青30 min后，置于75℃條件下干燥至質量恒定，精確至0.01 g。馬鈴薯根系和塊莖殺青前需用清水洗凈，并用吸水紙吸干表面的水分。

1.3.3 產(chǎn)量測定

各試驗小區(qū)隨機挖取單位面積的馬鈴薯稱取總質量后計算產(chǎn)量，并稱取單株馬鈴薯每個塊莖的質量計算單株薯質量、大薯質量(單個塊莖大于200 g)和商品薯質量(單個塊莖大于75 g)。

水分利用效率(WUE)計算式為

(2)

式中Y——作物產(chǎn)量, kg/hm2ET——作物全生育期內(nèi)的耗水量, mm

肥料偏生產(chǎn)力(PFP)計算式為

(3)

式中T——作物全生育期投入N、P2O5和K2O的總量, kg/hm2

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 22.0統(tǒng)計分析軟件進行方差分析，多重比較采用 Duncan 法(P<0.05為顯著性水平)。運用Origin 8.0作圖。

2 結果與分析

2.1 水肥耦合對馬鈴薯株高和葉面積指數(shù)的影響

表1為水肥耦合對馬鈴薯株高和葉面積指數(shù)的影響，從表中可看出灌水量和施肥量對馬鈴薯株高和葉面積指數(shù)均有極顯著影響(P<0.01)。不同水肥耦合處理條件下，馬鈴薯的株高隨生育期的延長而增加。苗期各處理株高增加最快，且各處理之間存在顯著差異，高水高肥處理(W3F3)株高明顯大于其他處理，說明馬鈴薯苗期對水肥需求較大，增加灌溉施肥有利于植株的生長。在塊莖形成期時，其生長規(guī)律與苗期無顯著差別。在塊莖增大期時，高肥處理(F3)下株高增長減慢(0.61 cm/d)，與中肥處理(F2)無顯著性差異。在淀粉積累期和成熟期時，中肥處理(F2)下的株高明顯大于高肥處理(F3)，高水中肥處理(W3F2)株高達到最大值69.02 cm。馬鈴薯全生育內(nèi)隨著灌水量的增加，株高顯著增加，W3處理平均株高比W2和W1高4.14%和10.09%，說明充分灌溉有助于植株株高的增長；在灌水量相同時，F(xiàn)2處理平均株高比F1和F3高12.21%和6.94%，說明少量施肥不利于植株株高的增長，過多施肥反而抑制植株株高的增長。

馬鈴薯的葉面積指數(shù)隨著生育期的推進，呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，在淀粉積累期葉面積指數(shù)達到最大值。葉面積指數(shù)隨著灌水量的增加顯著增加，在高水處理(W3)下達到最大。馬鈴薯葉面積指數(shù)隨著施肥量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。在苗期和塊莖形成期時，馬鈴薯葉面積指數(shù)在高肥處理(F3)達到最大。在塊莖增大期時，中肥(F2)與高肥處理(F3)的馬鈴薯葉面積指數(shù)無顯著性差異。在淀粉積累期和成熟期時，馬鈴薯葉面積指數(shù)在中肥處理(F2)達到最大，但各處理之間無顯著性差異。

表1 水肥耦合對馬鈴薯株高和葉面積指數(shù)的影響Tab.1 Effects of water and fertilizer coupling on plant height and LAI of potato

注：同列數(shù)值后不同字母表示差異顯著；*表示差異顯著(P<0.05)，** 表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

2.2 水肥耦合對馬鈴薯干物質量的影響

水分和養(yǎng)分與作物干物質量存在密切關系，圖2為成熟期不同水肥組合處理下的馬鈴薯干物質量。從灌水量和施肥量耦合效應看，以高水中肥處理(W3F2)干物質量最大，平均為278.65 g/株；低水低肥處理(W1F1)干物質量最小，平均為217.77 g/株。整體上，在同一施肥水平下，高水處理(W3) 馬鈴薯干物質量大于中水和低水(W2和W1)處理，W3處理平均干物質量比W2和W1高5.20%和10.41%，說明隨著灌水量的增加，馬鈴薯干物質量有增加的趨勢。在同一灌水水平下，中肥處理(F2)馬鈴薯干物質量大于低肥和高肥處理(F1和F3)，F(xiàn)2處理平均干物質量比F1和F3高12.46%和4.74%，說明過多施肥抑制了馬鈴薯干物質量的積累。不同灌水水平和施肥水平對馬鈴薯干物質量的影響均達到極顯著水平(P<0.01)。

圖2 水肥耦合對馬鈴薯干物質量的影響Fig.2 Effects of water and fertilizer coupling on dry weight of potato

2.3 水肥耦合對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響

由圖3可以看出，高水中肥處理(W3F2)產(chǎn)量最大，平均為59 394.98 kg/hm2，其次為中水中肥處理(W2F2)，平均為57 551.18 kg/hm2，低水低肥處理(W1F1)產(chǎn)量最小，平均為43 939.05 kg/hm2。隨灌水量的增加，馬鈴薯產(chǎn)量由大到小依次表現(xiàn)為W3、W2、W1，W3處理平均產(chǎn)量比W2和W1高4.98%和13.20%；隨施肥量的增加，馬鈴薯產(chǎn)量由大到小依次表現(xiàn)為F2、F3、F1，F(xiàn)2處理平均產(chǎn)量比F3和F1高6.37%和16.37%。經(jīng)方差分析可知，灌溉水平和施肥水平對馬鈴薯產(chǎn)量有極顯著性影響(P<0.01)，灌溉施肥交互作用對馬鈴薯產(chǎn)量有顯著性影響(P<0.05)?？傮w上可以看出，水分利用效率最大值出現(xiàn)在W1處理，而水分利用效率最小值出現(xiàn)在W3處理，說明隨灌水量的增加，水分利用效率由大到小依次表現(xiàn)為W1、W2、W3，呈下降的趨勢，低水處理的水分利用效率更高，W1處理的平均水分利用效率比W2 和W3處理高5.83%和13.05%。各處理中，W1F2處理水分利用效率最高，平均達到16.51 kg/m3，W3F1處理的水分利用效率最低，平均僅為12.20 kg/m3，各處理之間的水分利用效率差異顯著(P<0.05)。

圖3 水肥耦合對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響Fig.3 Effects of water and fertilizer coupling on yield and WUE of potato

2.4 水肥耦合對馬鈴薯肥料偏生產(chǎn)力的影響

肥料偏生產(chǎn)力(PFP)是反映土壤基礎養(yǎng)分水平和化肥施用量綜合效應的指標。由圖4可知，高水低肥處理(W3F1)PFP最大，平均為173.39 kg/kg，低水高肥處理(W1F3)PFP最小，平均為76.67 kg/kg。當灌水量相同時，馬鈴薯PFP由大到小依次表現(xiàn)為F1、F2、F3；當施肥量相同時，馬鈴薯PFP由大到小依次表現(xiàn)為W3、W2、W1,各處理之間PFP差異顯著(P<0.05)。

圖4 水肥耦合對馬鈴薯肥料偏生產(chǎn)力的影響Fig.4 Effects of water and fertilizer coupling on fertilizer partial productivity of potato

2.5 水肥耦合對馬鈴薯不同級別塊莖質量的影響

不同水肥組合馬鈴薯單株塊莖、大塊莖和商品薯質量的多因素方差分析結果如表2所示，結果表明高水中肥處理(W3F3)的單株塊莖質量、大塊莖質量和商品薯質量達到最大值，平均為1 009.71、760.66、899.51 g/株。在同一施肥水平下，隨著灌水量的增加，馬鈴薯塊莖有增大的趨勢。W3處理平均單株塊莖質量比W2和W1高4.98%和13.19%，W3處理平均大塊莖質量比W2和W1高10.30%和18.82%，W3處理平均商品薯質量比W2和W1高6.13%和12.45%，說明馬鈴薯塊莖對水分的需求量較大。在同一灌水水平下，F(xiàn)2處理平均單株塊莖質量比F1和F3高16.37%和6.37%，F(xiàn)2處理平均大塊莖質量比F1和F3高43.97%和11.77%，F(xiàn)2處理平均商品薯質量比F1和F3高22.72%和6.93%，說明過量施肥不利于馬鈴薯塊莖對養(yǎng)分的吸收。

通過多因素方差分析可以看出，滴灌灌溉水平與施肥水平對馬鈴薯單株塊莖、大塊莖和商品薯質量的影響均達到極顯著水平(P<0.01)；水肥交互作用對大塊莖質量也呈現(xiàn)極顯著影響(P<0.01)，對單株塊莖和商品薯質量有顯著影響(P<0.05)。說明適宜的灌溉施肥量能促進馬鈴薯塊莖的生長，提高大塊莖率和商品率，對實現(xiàn)農(nóng)民增收有著至關重要的作用。

表2 水肥耦合對馬鈴薯不同級別塊莖質量的影響Tab.2 Effects of water and fertilizer coupling on tuber weight of potato g/株

2.6 水肥耦合條件下馬鈴薯產(chǎn)量的相關關系

馬鈴薯成熟期各水肥處理下產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)和干物質累積量的相關關系見圖5。馬鈴薯產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)、干物質累積量具有顯著正相關關系(R2分別為0.922 5、0.717 4和0.872 0)，說明在當前的播種密度下，株高從52 cm開始到71 cm，株高每增加1 cm大約可以增加1 104 kg/hm2的馬鈴薯產(chǎn)量；葉面積指數(shù)從3.7開始到5.5，葉面積指數(shù)每增加1大約可以增加11 228 kg/hm2的馬鈴薯產(chǎn)量；單株干物質累積量從210 g開始到290 g，干物質累積量每增加1 g大約可以增加244 kg/hm2的馬鈴薯產(chǎn)量。線性擬合效果表現(xiàn)為株高(R2=0.945 4)優(yōu)于葉面積指數(shù)(R2=0.717 4)和干物質累積量(R2=0.872 0)。由以上可知，在一定范圍內(nèi)通過合理調控馬鈴薯適宜的株高、葉面積指數(shù)以及干物質累積量很有可能會獲得較理想的馬鈴薯產(chǎn)量。

2.7 水肥耦合對馬鈴薯經(jīng)濟效益的影響

表3為不同水肥組合條件下馬鈴薯的經(jīng)濟收益。滴灌管、水表和管道等滴灌設施費每公頃共計1 200元；全生育期人工費每公頃共計3 000元。馬鈴薯按照市場價格1.0元/kg計算，得到其經(jīng)濟效益。經(jīng)濟效益與總投入的差值為純收益，經(jīng)濟效益與總投入的比值為產(chǎn)投比。各水肥處理下，高水中肥處理(W3F3)的經(jīng)濟效益最大，為59 395元/hm2，低水低肥處理(W1F1)的經(jīng)濟效益最小，為43 939元/hm2。相同灌水水平下，W3處理平均純收益比W2和W1高8.62%和22.67%；相同施肥水平下，F(xiàn)2處理平均純收益比F1和F3高27.56%和10.65%。且各處理之間純收益和產(chǎn)投比具有顯著性差異(P<0.05)。說明合理的水肥組合可以提高馬鈴薯的經(jīng)濟效益，對于促進農(nóng)民的增收具有重要意義。

圖5 馬鈴薯產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)、干物質累積量的相關關系Fig.5 Relationships between potato yield and plant height, LAI and dry weight表3 水肥耦合對馬鈴薯經(jīng)濟收益影響Tab.3 Effects of water and fertilizer coupling on income of potato

灌溉施肥處理農(nóng)資/(元·hm-2)設施費/(元·hm-2)人工費/(元·hm-2)總投入/(元·hm-2)產(chǎn)出/(kg·hm-2)經(jīng)濟效益/(元·hm-2)純收益/(元·hm-2)產(chǎn)投比W155501200030002055043939h43939h23384f2.14eF1W255501200030002055046424g46424g25869e2.26dW355501200030002055050282e50282e29727cd2.45cW176201200030002262051352e51352e28651d2.27dF2W276201200030002262057551b57551b35131b2.55bW376201200030002262059395a59395a36770a2.63aW197201200030002472048299f48299f23574f1.95fF3W297201200030002472053464d53464d28748d2.16eW397201200030002472055794c55794c31230c2.26d

3 討論

水和肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中影響馬鈴薯生長的2個重要因素[22]，協(xié)調灌水量和氮磷鉀的用量使其關系達到最優(yōu)時，可實現(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)增收的目標。本文通過田間試驗，采用滴灌施肥條件下的水肥耦合效應模式，研究了不同灌水量和氮磷鉀用量下馬鈴薯生長、產(chǎn)量、水分利用效率和經(jīng)濟效益的變化情況。結果表明，不同灌水量和氮磷鉀用量對馬鈴薯株高、葉面積指數(shù)、干物質量、產(chǎn)量、水分利用效率、肥料偏生產(chǎn)力、不同級別塊莖質量和經(jīng)濟效益均有不同程度的影響。本試驗中，不同灌水量對馬鈴薯生長、產(chǎn)量、肥料偏生產(chǎn)力和不同塊莖質量均有顯著性影響，均隨灌水量的增加而增加，由大到小依次表現(xiàn)為W3、W2、W1，這與前人的研究結果一致[23-24]。江俊燕等[23]研究表明，在同一灌水周期處理下,馬鈴薯株高的變化趨勢是灌水量越大,植株越高；灌水量越大,產(chǎn)量越高。宋娜等[24]研究表明，土壤濕潤比越大，單株塊莖質量、大塊莖質量和商品薯質量越大。而對于氮磷鉀的用量，馬鈴薯生長、產(chǎn)量、肥料偏生產(chǎn)力和不同塊莖質量呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，在F2(175-60-225 kg/hm2)處理時達到最大值，與馬鈴薯最佳推薦施肥量一致[25]，表明施肥過高反而對馬鈴薯的生長有一定的抑制作用[26]。戴樹榮[25]通過建立二次肥料效應函數(shù)發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯最佳施肥效益的推薦平均施肥量為N 219.09 kg/hm2、P2O556.77 kg/hm2、K2O 267.08 kg/hm2。YANG等[26]研究表明，過量施肥對馬鈴薯生長和產(chǎn)量表現(xiàn)出一定的負效應。

針對水肥供應對馬鈴薯水分利用效率的研究較多，何華等[27]研究表明，水與氮配合下的水分利用效率,中水中肥與低水低肥有較好的效應值,高水低肥或高肥低水配合會大幅度降低WUE。王立為等[28]研究表明，在多雨年，中肥處理既能保證較高的水分利用效率，也能保證較高產(chǎn)量；少雨年采取低肥處理，正常年采取中低肥處理較適宜。本試驗研究表明，在同一灌水水平下，水分利用效率隨施肥水平的增加呈拋物線狀，F(xiàn)1處理處于拋物線上升階段，F(xiàn)2 處理的水分利用效率最大，F(xiàn)3處理處于拋物線下降階段，可能是由于根區(qū)養(yǎng)分濃度較高，不利于作物根部吸收水分。在同一施肥水平下，水分利用效率由大到小依次表現(xiàn)為W1、W2、W3。因此馬鈴薯F2和F1處理、W1和W2處理有較好的水分利用效率，與前人研究結果一致[27-28]。

通過對馬鈴薯產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)和干物質量的線性擬合，表明合理調控馬鈴薯適宜的株高、葉面積指數(shù)以及干物質累積量可以提高馬鈴薯的產(chǎn)量。李勇等[29]研究表明，株高和葉面積對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)為負值，這說明如果植株過高和葉面積過大，反而會降低產(chǎn)量。因此，產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)和干物質累積量的線性關系存在一定的范圍。經(jīng)濟效益是科學水肥管理模式的最終目標，李書田等[30]研究表明，不合理的施肥會降低馬鈴薯的經(jīng)濟效益，減小產(chǎn)投比。本試驗中，F(xiàn)2 處理的經(jīng)濟效益最大，可能是因為F3處理的肥料施用量增加，但養(yǎng)分利用率不高，造成經(jīng)濟效益減少，該結果與前人研究結果一致[30]。綜合各水肥處理下的馬鈴薯產(chǎn)量、水分利用效率和經(jīng)濟效益，高水中肥(W3F2)不僅能維持馬鈴薯較好的生長特性，提高作物的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，并且能保證馬鈴薯的水分利用效率。

4 結束語

不同的水肥組合對滴灌條件下大田馬鈴薯有顯著性影響，其產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加，隨著施肥量的增加先增大后減小，且最大產(chǎn)量在高水(W3)處理和中肥(F2)處理獲得，但W3水分利用效率明顯低于W1和W2處理，F(xiàn)2水分利用效率明顯大于F1和F3處理。株高、葉面積指數(shù)和干物質量對馬鈴薯產(chǎn)量的增加具有重要作用，且高水中肥(W3F2)處理更有利于馬鈴薯的生長。因此，適宜的灌水量和氮磷鉀施用量不僅能維持馬鈴薯較好的生長特性，而且能獲得較大的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。在產(chǎn)量和節(jié)水節(jié)肥條件下，W3F2處理(100%ETc，175-60-225 kg/hm2)可作為本試驗條件下較合理的水肥組合。

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Effects of Water and Fertilizer Supply on Growth, Water and Nutrient Use Efficiencies of Potato in Sandy Soil of Yulin Area

ZHANG Fucang1,2GAO Yue1,2JIAO Wanru1,2HU Wenhui1,2

(1.KeyLaboratoryofAgriculturalSoilandWaterEngineeringinAridandSemiaridAreas,MinistryofEducation,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China2.InstituteofWater-savingAgricultureinAridAreasofChina,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

Considering the low water and fertilizer use efficiencies with flood irrigation in sandy soil of Yulin, Northern Shaanxi, the effects of different water and fertilizer supplies on potato growth, yield and water and fertilizer use efficiencies were investigated through the field drip fertigation experiments. There were three water levels: W1(60%ETc), W2(80%ETc) and W3(100%ETc), and three fertilizer levels: F1(100-40-150 kg/hm2), F2(175-60-225 kg/hm2) and F3(250-80-300 kg/hm2), resulting in a total of nine treatments. Based on those, key indicators (e.g., growth and yield) of potato in response to different irrigation water and N, P and K amounts were further analyzed. Results showed that different water and fertilizer amounts significantly influenced the plant height, leaf area index, dry weight, yield, water use efficiency (WUE), partial factor productivity of fertilizer (PFP), different tuber quality, yield related relations and economic benefits. The growth, yield and PFP were increased with the increase of irrigation amount, and W3 was more beneficial to growth of potato. However, the water use efficiency of W3 was significantly lower than those of W1 and W2. The average water use efficiency of W1 was 5.83% and 13.05% higher than those of W2 and W3. The impact of fertilizer on growth and yield showed an increasing and then decreasing trend, and yield reached the maximum of 59394.98 kg/hm2at W3F2 level. The water use efficiency of F2 was significantly greater than those of F1 and F3. Linear fitting revealed a positive relationship between plant height, leaf area index, dry weight and yield of potato within a certain range. Comprehensive analysis indicated that the appropriate irrigation and N, P and K amounts can not only maintain the good growth of potato, but also can obtain great yield and economic benefits. From the point of view of obtaining high yield and saving water and fertilizer, W3F2 (100%ETc, 175-60-225 kg/hm2) can be used as an appropriate combination under the present experimental conditions.

potato; drip fertigation; growth; yield; water use efficiency； partial factor productivity of fertilizer

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.03.034

2016-10-18

2016-12-19

國家自然科學基金項目(51579211)和陜西省農(nóng)業(yè)領域重點產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新鏈項目(2016KTZDNY-01-02)

張富倉(1962—)，男，教授，博士生導師, 主要從事節(jié)水灌溉理論與技術研究，E-mail: zhangfc@nwsuaf.edu.cn

S152.7+5; S532

A

1000-1298(2017)03-0270-09