控失肥作为基肥对滴灌施肥马铃薯生长和品质的影响

冯志文1,2,康跃虎1,3,万书勤1,刘士平1

(1.中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室,北京100101;2.中国科学院大学,北京100049;3.中国科学院大学资源与环境学院,北京100190)

摘 要:【目的】研究控失肥作为基肥在滴灌施肥马铃薯上的应用效果。【方法】通过田间试验,选用“克新1号”(薯块早膨大型)和“夏波蒂”(薯块晚膨大型)2个不同薯块膨大型品种,以复合肥作为基肥为对照,于2012—2013年研究了控失肥作为基肥对滴灌施肥马铃薯生长、产量和品质等的影响。【结果】滴灌施肥条件下,当滴头正下方20 cm深度处的土壤水基质势低于-25 kPa时进行施肥灌溉,与复合肥作为基肥相比,控失肥作为基肥时改善了根区土壤水分状况,促进了块茎膨大初期马铃薯地上部的生长,“克新1号”的株高和鲜生物量分别提高了4.9%~5.1%和2.3%~9.9%,“夏波蒂”的叶面积指数和鲜生物量分别提高了32.7%和45.1%。同时,控失肥作为基肥时有利于“克新1号”块茎膨大后期的块茎膨大,单薯质量提高了2.8%~6.4%,大薯率提高了3.4%~4.5%,增产6.8%~13.1%,并且商品薯率提高了0.7%~2.5%。然而,控失肥作为基肥时却不利于“夏波蒂”块茎膨大后期块茎的快速膨大,单薯质量下降了9.5%~15.1%,最终总产量和商品薯产量分别降低了7.5%~14.1%和5.7%~8.6%。【结论】滴灌施肥时,对于薯块早膨大型马铃薯品种,如“克新1号”,建议采用控失肥作为基肥,而对于薯块晚膨大型马铃薯品种,如“夏波蒂”,不建议将控失肥作为基肥。

关 键 词:滴灌施肥;控失肥;产量;鲜生物量;马铃薯

0 引言

马铃薯(Solanum tuberosumL.)适应性强,产量高,经济效益好,是世界上仅次于水稻、玉米和小麦的第四大粮食作物[1]。同时块茎营养丰富,也是重要的菜用鲜食作物和食品加工原料,在我国北方地区广泛种植[2]。内蒙古地区气候冷凉,日照充足,昼夜温差大,非常适合马铃薯的生长且土地资源丰富,已经成为我国马铃薯的主要产区,播种面积和总产量均居全国前三位,占到全国的10%以上[3]

滴灌施肥是马铃薯最适宜的灌溉和追肥方式之一[4-7],可以根据马铃薯的需水需肥规律和土壤水分养分状况,将水分和肥料直接供应到根系分布范围,能精确控制灌水量、施肥量和灌溉施肥时间,不仅增加了马铃薯产量,还显著提高了水分和养分利用效率。马铃薯整个生育期内,营养生长阶段相对较短,施肥以基肥为主,追肥为辅[8]。施足基肥可促进马铃薯前期枝叶繁茂,根系发达,有利于后期块茎的膨大。目前,马铃薯施肥主要以尿素、磷酸二铵、马铃薯专用复合肥和缓/控释肥等作为基肥[9-12]。尿素、磷酸二铵和马铃薯专用复合肥等作为基肥施入土壤后,当进行滴灌施肥时,土壤中的非吸附性养分(特别是硝态氮)会随着灌溉水向湿润体的边缘累积[13],而这部分养分不仅难以被湿润体内的根系吸收利用,还会因强降雨或者过量灌溉造成养分的淋失,导致肥料利用效率降低。滴灌施肥时(特别是灌水间隔超过2 d时),基施缓/控释肥能够延缓或控制肥料养分的释放,减弱土壤养分随时间的变化,并降低因作物暂时饥饿所带来的养分胁迫,提高养分利用效率[14]。由于多数缓/控释肥没有保水能力,释放到土壤中且未被植物吸收利用的养分在遇到强降雨时仍存在淋失的风险[15],且施用量过大时还会因释放后土壤盐分偏高而抑制作物的生长[16]

控失肥是中国科学院离子束生物工程学重点实验室研制出的一种新型环保肥料,与缓/控释肥利用物理或者化学手段控制或延缓养分释放速率的原理不同[17-18],其从控制养分的流失出发,采用化学固定化技术,利用现有生产工艺和设备在常规肥料中添加8%~15%的“控失剂”(由天然一维纳米矿物材料凹凸棒土进行物理和生物改性制得)进行复配造粒而成[19]。控失肥施入土壤后遇水形成的巨大的互穿网络,能将肥料养分“网捕”或“定植”在植株根系周围土壤中,靠作物根系伸展到互穿网络中吸收养分而被动释放,多余未被吸收的养分仍被“网捕”在土壤中,从而减少了肥料养分的流失,提高了养分利用效率[18-20]。控失肥肥效长稳,与常规肥料相比,基施控失肥在水稻[21]、玉米[15]、小麦[23]和棉花[24]等作物上增产提质显著,遭遇强降雨时比基施控释肥时肥料淋失少[25]。研究证实,施肥量相同的条件下,基施控失肥可使马铃薯增产达3.49%~40.9%[26-27],同时,在保证产量的情况下,还可以减少20%的施肥量和施肥次数[26]

克新1号薯块形成后逐渐膨大,且大薯主要在块茎形成早期形成[2],属薯块早膨大型品种,而夏波蒂薯块形成后表现为“S”型增长,以块茎膨大中后期块茎积累最快[28],属薯块晚膨大型品种,二者均是内蒙古地区主栽的马铃薯品种。为此,以“克新1号”和“夏波蒂”为材料,研究控失肥作为基肥对滴灌施肥马铃薯生长、产量与品质的影响,以期为控失肥作为基肥在滴灌施肥马铃薯上的推广应用提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗白泥井镇(110°28′E,40°18′N,海拔1 006 m),为半干旱温带大陆季风气候,昼夜温差大,年蒸发量2 100 mm左右,有效积温(≥10℃)3 200℃左右,无霜期135~150 d。试验于2012年和2013年进行,试验期间(5—9月)的降雨量分别为352.2 mm和315.4 mm,且主要集中在7—8月,土壤质地为砂土,接近于流沙,透水性强,土壤体积质量为1.52 g/cm3,田间质量持水率为15.5%,电导率(EC)为0.6 dS/m,pH值为8.4。0~40 cm土层的硝态氮、铵态氮、速效磷和速效钾的质量分数分别为19.3、11.8、4.1和71.8 mg/kg。

1.2 供试材料与试验设计

马铃薯品种为“克新1号”和“夏波蒂”,各设置马铃薯专用复合肥和控失肥作为基肥2个处理,将基肥总量与滴灌施肥总量(表1)按纯养分N、P2O5、K2O的量计算,其纯养分施用量相同,2012年N、P2O5、K2O施用量分别为297、74、349 kg/hm2,2013年N、P2O5、K2O施用量分别为332、128、395 kg/hm2。2个基肥处理:①马铃薯专用复合肥作为基肥(“克新1号”记为F1,“夏波蒂”记为F2),分别于2012年5月12日和2013年5月3日播种,播种后分别沟施马铃薯专用复合肥528.4 kg/hm2和1 275.0 kg/hm2(2012年和2013年所用复合肥养分配比,即ω(N)∶ω(P2O5)∶ω(K2O)分别为16∶14∶15和18∶10∶7)。②控失肥作为基肥(“克新1号”记为K1,“夏波蒂”记为K2),2012年和2013年播种后分别沟施控失肥(ω(N)∶ω(P2O5)∶ω(K2O)=22∶8∶10)924.8 kg/hm2和1 115.6 kg/hm2。每个处理重复3次,共12个小区。

表1 滴灌施肥马铃薯不同基肥处理的施肥量 kg/hm2

分别于2012年6月17日和2013年6月14日马铃薯齐苗后采用滴灌施肥进行追肥,每次灌溉前将计算好的尿素(含N 46%)、硝酸钾(含N 13.9%,K2O 46.5%)和磷酸二氢钾(含P2O551.5%,K2O 34%)溶解在施肥罐中,随水施肥(表1)。将滴灌施肥总施肥量按生育期时间分配到每天,每次施肥量为日施肥量与灌溉间隔时间之积,幼苗期和块茎生成期(一般35~45 d)追施尿素、硝酸钾和磷酸二氢钾,块茎膨大期(一般40 d左右)仅追施硝酸钾。

马铃薯起垄栽培,每个小区5条垄,垄长540 cm,垄间距110 cm,垄肩宽50 cm,垄高20 cm,垄上交错种植2行马铃薯,株距30 cm,行距30 cm。每条垄中心铺设1条滴灌带,滴头间距30 cm,当工作压力控制在0.1 MPa时,滴头流量为1.38 L/h。每个处理(包括3个小区)由一个滴灌首部单元控制,控制面积为89.1 m2

马铃薯播种后,2012年和2013年分别统一灌水45 mm和36 mm。2013年出苗期间因遭遇大风天气,沙地表层土壤被吹走,马铃薯种薯外露,为保证出苗,重新培土后统一灌水3次,每次灌水量分别约为10、7.5 mm和6 mm。

参考文献[29],分别在每个处理中间垄上滴头正下方20 cm深度处埋设1支负压计,当土壤水基质势降低到-25 kPa时,开始灌溉,灌水的同时进行施肥(表1)。2012年严格按照设定的土壤水基质势阈值进行灌溉,每次灌水6 mm左右,9月7日停止灌溉。根据2012年马铃薯的生长与产量情况,2013年除严格按照土壤水基质势阈值灌溉(每次灌水4 mm左右)外,当降雨超过10 mm或者因地下水位抬升而连续10 d未进行灌溉时,为避免马铃薯关键生育期缺肥,采用滴灌进行补肥,每次灌水2~2.5 mm,9月3日停止灌溉。

1.3 测定项目与方法

1)土壤水基质势:每个处理第二重复的中间垄上滴头正下方20 cm深度处埋设1支真空表负压计,测定土壤水基质势,每天08:00和15:00观测负压计读数。

2)生长指标:马铃薯块茎膨大期(2012年7月28日、2013年8月10日),每个小区选取2株代表性的马铃薯,测定株高、叶面积、地上部(茎和叶)和块茎鲜生物量。

3)产量:马铃薯完全成熟后(2012年9月19日收获,2013年9月14日收获),每个小区选取最中间1垄进行分级称质量测产。“克新1号”马铃薯块茎按照大薯(质量W≥150g)、小薯(75 g≤W<150 g)、次品薯(W<75 g)的分级标准进行分级,并称质量后计算各级薯块比例;马铃薯“夏波蒂”为薯条加工型品种,块茎按照纵径长度(L)进行分级,分级标准为大薯(L≥10 cm)、小薯(6 cm≤L<10 cm)、次品薯(L<6 cm),并称质量后计算各级薯块比例。将大薯和中小薯的产量统计为商品薯产量,并计算其比例。

数据采用Origin 9.0和Excel 2010软件进行整理并绘图,运用SPSS 13.0统计分析软件进行t检验。

2 结果与分析

2.1 土壤水基质势和灌水量

图1和图2分别表示2个品种的马铃薯在不同基肥处理下08:00和15:00的土壤水基质势(SMP)变化情况(图中虚线为灌溉阈值)。从图1和图2可以看出,除了“克新1号”和“夏波蒂”在块茎形成期和块茎膨大期因耗水量大、灌溉不及时而导致个别日期出现SMP低于-25 kPa外,2个马铃薯品种在2012—2013年整个生育期内,总体上2个基肥处理在整个马铃薯施肥灌溉阶段均维持在-25 kPa内,土壤水分状况良好,这为马铃薯生长创造了适宜的水分条件。由于负压计读数采用人工定时观测,个别日期出现15:00的SMP低于灌溉阈值,原因可能为08:00的SMP未达到设定阈值而未进行灌溉,经过上午和中午的水分消耗,致使根区的SMP在15:00观测时出现了低于灌溉阈值的情况。同样地,前日15:00的SMP接近但未达到设定阈值而未进行灌溉,经过下午和晚上的水分消耗,致使根区的SMP在08:00出现了低于灌溉阈值的情况。然而,08:00的SMP低于-25 kPa的次数明显少于15:00,这主要是因为清晨观测时土壤水分运动和进入植物的水分可以忽略,土壤水分处于平衡状态的结果。

2012年,无论是08:00还是15:00,“克新1号”在幼苗期、块茎形成初期和块茎膨大后期时,K1处理的SMP高于F1处理,其他时期2种基肥处理的土壤水分状况基本一致,而“夏波蒂”除在淀粉积累期K2处理的SMP略低于F2处理外,整个生育期内K2处理的SMP均高于或接近F2处理。2013年,克新1号除在淀粉积累期K1处理在15:00的SMP略低于F1处理外,整个生育期内,K1处理的SMP均高于或接近F1处理,而夏波蒂除在块茎膨大期K2处理的SMP略低于F2处理外,整个生育期内K2处理和F2处理的水分状况基本一致。

图1 2012—2013年马铃薯生育期内不同基肥处理08:00的土壤水基质势变化

图2 2012—2013年马铃薯生育期内不同基肥处理15:00的土壤水基质势变化

与灌水量、降雨量结合分析发现,2012年,无论是“克新1号”还是“夏波蒂”,2种基肥处理在整个生育期的总灌水量基本一致,均在115.1 mm左右(图3),且控失肥作为基肥时从出苗到块茎膨大中期的灌水量均低于复合肥作为基肥时,K1和K2处理分别比F1和F2处理少灌溉44.2 mm和11.0 mm。这主要是由于该时期降雨较多,土壤水分状况良好,控失肥作为基肥时有利于土壤水分的保持,减少了灌水次数(图1、图2),致使灌水量较少。2012年严格按照土壤水基质势阈值进行施肥灌溉,频繁的降雨和良好的土壤水分状况致使K1处理从出苗到块茎膨大中期仅施肥灌溉1次,考虑到长时间不施肥可能导致生育后期土壤养分供应不足,且出现总施肥量不一致的情况,于块茎膨大后期通过滴灌人工进行施肥,这是K1处理后期灌水量明显增多,且连续灌溉的主要原因。F2处理和K2处理生育后期连续灌水4次,也是因块茎膨大中后期一直未施肥而人工灌水补肥的缘故。

2013年,整个生育期内K1处理的灌水量低于F1处理,比F1处理少灌水24.6%,尤其以块茎膨大期灌水明显减少。整个生育期内K1处理的土壤水分状况好于F1处理,甚至未出现土壤水基质势高于灌溉阈值的情况(图1、图2),进一步表明控失肥作为基肥能够有效改善“克新1号”马铃薯根区的土壤水分状况,这可能与控失肥作为基肥后提高了土壤的保水能力有关[13]。在降雨超过10 mm或连续10 d未进行灌溉时,仍采用滴灌进行补肥,这种施肥灌溉制度的改进是K1处理在整个生育期内SMP一直未出现高于灌溉阈值的主要原因。整个生育期内K2处理的灌水量明显多于F2处理,比F2处理多灌水62.6%,与K1处理的表现相反,这可能主要由于块茎膨大期降雨较少,仅降雨76.4 mm,而夏波蒂此时期薯块集中膨大,故K2处理需要消耗更多的土壤水分用于块茎膨大(表2),SMP达到灌溉阈值的次数增多(图1、图2),致使K2处理的施肥灌溉频率增加,灌水量增加。因此,与复合肥作为基肥相比,控失肥作为基肥时有利于土壤水分在马铃薯根区的储存,且薯块早膨大型马铃薯的灌水量减少。

图3 2012—2013年马铃薯生育期内的降雨量和不同基肥处理的灌水量

2.2 生长指标

株高、叶面积和生物量是衡量植株生长状况的重要指标,也是影响产量形成的重要因素。2012年在块茎膨大初期取样,克新1号的鲜生物量主要分配到地上部,约占总鲜生物量的70%,以茎叶生长为主(表2),虽然K1处理从出苗到取样仅施肥灌溉1次(图3),施肥灌溉次数明显少于F1处理,但K1处理的株高、地上部鲜生物量和块茎鲜生物量分别比F1处理提高了5.1%,9.9%和4.0%(除叶面积指数降低了9.0%外)。2013年在块茎膨大中期取样,“克新1号”的鲜生物量在地上部和块茎中的分配比例协调,均占总生物量的48.5%左右,尽管K1处理从出苗到取样期间的施肥灌溉次数少于F1处理,但株高、地上部鲜生物量和块茎鲜生物量分别比F1处理提高了4.9%,2.3%和5.9%(除叶面积指数降低了21.3%外)。因此,滴灌施肥条件下,控失肥作为基肥时,“克新1号”的株高、地上部和块茎的鲜生物量增加,同时,控失肥作为基肥时能够较好地协调块茎膨大期“克新1号”生物量在地上部与块茎之间的分配。

表2 不同基肥处理滴灌施肥马铃薯生长指标

注 相同年份同一列同一品种数据后*、ns分别表示处理间差异显著、不显著(P<0.05);下同。

块茎形成初期(2012年),2种基肥处理时“夏波蒂”均以茎叶生长为主,鲜生物量主要分配到地上部,占总鲜生物量的85%以上。与F2处理相比,K2处理少施肥灌溉2次(图3),但叶面积指数和地上部鲜生物量分别显著提高了32.7%和45.1%,株高增加了8.0%,而块茎鲜生物量却降低了18.4%,这主要是因为K2处理将更多的生物量分配到地上部的缘故(表2)。表明控失肥作为基肥时促进了“夏波蒂”块茎膨大初期地上部植株的生长与物质积累。块茎膨大中期(2013年),“夏波蒂”逐渐由地上部生长向块茎膨大转移,2种基肥处理鲜生物量在地上部和块茎中的分配比例分别在50%和40%以上。2种基肥处理的地上部鲜生物量相似,K2处理的叶面积指数和块茎鲜生物量分别比F2处理提高了32.7%和18.0%,而株高却比F2处理下降了5.5%。同时,与F2处理相比,K2处理可将10.7%的生物量分配到块茎中。表明控失肥作为基肥时,促进了“夏波蒂”块茎膨大中期地上部生物量较早地向块茎的转移。

滴灌施肥条件下,无论是“克新1号”还是“夏波蒂”,控失肥作为基肥时可以较好地协调块茎膨大期地上部与块茎的生长,不仅促进了块茎膨大初期地上部的生长,还将块茎膨大中期的生物量较早地转移至块茎。

2.3 产量与品质指标

单位面积马铃薯的产量主要由单株结薯数和单薯质量决定。滴灌施肥条件下,K1处理的总产量和单薯质量在2012年分别比F1处理高13.1%和2.8%,2013年分别比F1处理高6.8%和6.4%(表3)。与F1处理相比,2012年和2013年K1处理的单株结薯数与其持平或者略高。可知,控失肥作为基肥时,“克新1号”主要通过增加单薯质量而提高块茎产量。

表3 控失肥作为基肥时滴灌施肥马铃薯产量和品质

就“克新1号”的商品性而言,2012年K1处理的商品薯产量、大薯率和商品薯率分别比F1处理高13.8%、3.4%和0.7%,2013年则分别比F1处理高9.4%、4.5%和2.5%。相反地,2012年K1处理的小薯率和次品薯率分别比F1处理降低了15.1%和24.2%,2013年则分别降低了3.4%和23.3%。因此,控失肥作为基肥时提高了“克新1号”的大薯率,降低了小薯率和次品薯率,进而提高了商品薯率和商品薯产量。“克新1号”随着植株的生长,块茎形成后逐渐膨大,且大、中型块茎主要在块茎形成初期(出苗后20~50 d内)形成[2],控失肥作为基肥时块茎膨大初期较高的地上部和块茎的生物量为大薯的形成创造了良好的物质基础,进而提高了产量和商品性。

滴灌施肥条件下,2012年K2处理的总产量和单薯质量分别比F2处理降低了7.5%和9.5%,2013年则分别降低了14.1%和15.1%(表3)。与F2处理相比,2012年和2013年K2处理的单株结薯数与其持平或者略高。可知,控失肥作为基肥时,尽管增加了“夏波蒂”的单株结薯数,但降低了单薯质量,最终导致产量下降。

就“夏波蒂”的商品性而言,2012年和2013年K2处理的商品薯产量均低于F2处理,分别降低了8.6%和5.7%。与F2处理相比,K2处理的商品薯率和次品薯率持平或者略高。2012年,K2处理的大薯率比F2处理降低了16.2%,小薯率则提高了15.7%,2013年则正好相反,K2处理的大薯率比F2处理提高了12.9%,小薯率则降低了6.0%。可知,控失肥作为基肥时影响了“夏波蒂”的大、小薯比例,增加了次品薯率,影响了马铃薯的商品性,并降低了商品薯产量。

与“克新1号”不同,“夏波蒂”结薯早且集中,对水肥需求非常严格,块茎形成后块茎干物质的积累量一直处于递增状态,积累速率表现为“慢-快-慢”趋势,且以块茎膨大中后期积累最快[28]。尽管“夏波蒂”在块茎膨大中期已经开始逐渐膨大,控失肥作为基肥时地上部植株生长好于复合肥作为基肥时,生物量向块茎中的转移也较多(表2),但控失肥作为基肥,能控制肥料的流失,肥效缓慢释放[24],不能满足块茎膨大中后期块茎的快速膨大对养分的大量需求,从而降低了单薯质量,增加了次品薯率,最终导致产量和商品性下降。2013年K2处理在块茎膨大中期时块茎鲜质量(为17.6 t/hm2)比F2处理高18.2%,而收获时K2处理的产量却仅为19.2 t/hm2,比F2处理低14.1%,在生育后期块茎几乎没有膨大,其主要原因为马铃薯块茎膨大后期(8月8—15日)遭遇高温天气,30℃以上的高温每天持续6 h以上,致使“夏波蒂”植株早衰,干物质虽较早地向块茎转移但转移不完全(表2),进一步引起产量下降。

综上所述,滴灌施肥条件下,控失肥作为基肥时,不仅提高了“克新1号”的单薯质量,还提高了大薯率和商品薯率,从而提高了产量和商品性;而控失肥作为基肥虽能提高“夏波蒂”的单株结薯数,却不利于生育后期块茎的快速膨大,最终降低了“夏波蒂”的产量和商品性。

3 讨论

适宜的土壤水分状况为马铃薯生长提供了良好条件。研究中,无论是复合肥还是控失肥作为基肥,在整个施肥灌溉阶段的大部分时间内,“克新1号”和“夏波蒂”的土壤水基质势均维持在-25 kPa以上,土壤水分状况良好。因控失剂具有很好地水分保持能力,当其按1.2∶9质量比分别加入到尿素、NH4Cl中制成控失肥时,施入土壤后的保水率分别达到了43.30%和31.53%,与常规肥料相比,明显提高了土壤的水分保持能力[15]。相似地,与普通复混肥相比,加入控失剂后经过多次包膜制成的海藻接枝型肥料显著提高了土壤水分吸收率,具有良好的保水性[30]。本研究也表明,与复合肥作为基肥相比,控失肥作为基肥时土壤水基质势在整个生育期内的变化幅度小,达到灌溉阈值次数减少,灌溉频率降低,灌水量减少,从而有利于土壤水分在马铃薯根区的储存。

良好的生长、较高的生物量积累及其协调分配是作物获得高产的重要前提。研究[31]表明,与常规复合肥相比,控失肥作为基肥时,玉米的茎、叶和根系干物质积累量高、峰值出现早,为生育前期生物量的提高奠定了物质基础;而茎、叶干物质在生育后期分配比例低,有利于干物质向籽粒分配,从而获得高产。控失肥作为基肥时,油麦菜生长前期的株高、叶色和整体长势与常规肥的一致或稍弱,生长后期则明显优于常规肥,最终增产10.14%~14.69%[32]。在薯块早膨大型品种费乌瑞它上的研究表明,施用添加10%控失剂的肥料后,即使施肥量减少10%,马铃薯生长后期的长势也与常规肥接近,最终增产3.98%,且一定程度上提高了块茎的营养品质[26]。本研究中,与复合肥作为基肥相比,控失肥作为基肥时促进了块茎膨大初期马铃薯地上部的生长,薯块早膨大型品种“克新1号”的鲜生物量提高了2.3%~9.9%。同时,鲜生物量在地上部与块茎之间的分配协调,促进其在块茎膨大后期的块茎膨大,单薯质量提高2.8%~6.4%,增产6.8%~13.1%,与前人研究结果[26,31-32]一致。这可能是控失肥作为基肥后将更多的肥料养分保持在根系分布层,减少了肥料养分的流失,从而有效地提高了土壤速效养分的量,促进作物对土壤养分的吸收,干物质分配协调的结果[26]

就薯块晚膨大型品种“夏波蒂”而言,与复合肥作为基肥相比,控失肥作为基肥时有利于块茎膨大初期地上部鲜生物量的提高,并于块茎膨大中期较早地将同化物从地上部向块茎转移,与前人的研究结果[26]一致。尽管“夏波蒂”在块茎膨大期生长良好且已经开始逐渐膨大,而单薯质量、总产量和商品薯产量却分别降低了9.5%~15.1%,7.5%~14.1%和5.7%~8.6%,这与前人研究结果[26]不一致,这可能与马铃薯的品种特性有关。与“克新1号”不同,“夏波蒂”结薯早且集中,对水肥需求非常严格,块茎形成后块茎干物质的积累量一直处于递增状态,以块茎膨大中后期积累最快[28]。控失肥作为基肥时,供肥能力持久且能控制肥料的流失,肥效缓慢释放[24],不能满足块茎膨大中后期块茎的快速膨大对养分的大量需求,从而降低了单薯质量,增加了次品薯率,最终导致产量和商品性下降。也有报道[33]表明,控失肥作为基肥时,小麦生长后期根系活力高,吸收水分与养分能力强,造成贪青晚熟现象。当控失剂比例过高时,也会抑制肥料养分的当季释放,降低了控失肥的增产效应,甚至引起减产[34]

4 结论

1)无论是“克新1号”还是“夏波蒂”,控失肥作为基肥时有利于土壤水分在马铃薯根区的储存。

2)滴灌施肥灌溉条件下,对于薯块早膨大型马铃薯品种“克新1号”,控失肥作为基肥时能够较好地协调块茎膨大期生物量在地上部与块茎之间的分配,不仅促进了块茎膨大初期地上部的生长与物质积累,还有利于块茎膨大中后期块茎的膨大,单薯质量提高,最终产量提高了6.8%~13.1%,商品薯率提高了0.7%~2.5%。

3)滴灌施肥条件下,对于薯块晚膨大型马铃薯品种“夏波蒂”,控失肥作为基肥时能够促进块茎膨大初期地上部的生长,还有利于块茎膨大中期地上部生物量更多地向块茎转移,但不利于块茎膨大后期块茎的快速膨大,单薯质量下降了9.5%~15.1%,最终总产量和商品薯产量分别降低了7.5%~14.1%和5.7%~8.6%。

综上所述,从优质增产的角度来讲,滴灌施肥条件下,对于薯块早膨大型马铃薯品种,如“克新1号”,建议采用控失肥作为基肥,而对于薯块晚膨大型马铃薯品种,如“夏波蒂”,不建议采用控失肥作为基肥。

参考文献:

[1]FABEIRO C,MARTIN DE SANTA OLALLA F,DE JUAN J.Yield and size of deficit irrigated potatoes[J].Agricultural Water Management,2001,48(3):255-266.

[2]吴旭银,张淑霞,吴贺平,等.冀东地区马铃薯(克新1号)地膜覆盖栽培生长动态的研究[J].河北科技师范学院学报,2004,18(4):13-16,63.

[3]内蒙古自治区统计局.内蒙古统计年鉴[M].北京:中国统计出版社,2014.

[4]邓兰生,林翠兰,涂攀峰,等.滴灌施肥技术在马铃薯生产上的应用效果研究[J].中国马铃薯,2009,23(6):321-324.

[5]林阿典,黄玉芬,黄沛深,等.广东冬种马铃薯水肥一体化技术研究[J].广东农业科学,2012(7):46-47.

[6]邓兰生,涂攀峰,齐庆振,等.滴施液体肥对马铃薯产量、养分吸收积累的影响[J].灌溉排水学报,2011,30(6):65-68.

[7]万书勤,汪然,康跃虎,等.微咸水滴灌施肥灌溉对马铃薯生长和水肥利用的影响[J].灌溉排水学报,2016,35(7):1-7,15.

[8]李建军.无公害蔬菜栽培新技术[M].兰州:甘肃科技出版社出版,2008.

[9]陈亚兰,张健,韩儆仁,等.陇中干旱半干旱地区马铃薯养分资源投入的调查与分析[J].中国马铃薯,2013,27(4):208-211.

[10]黑日格格,沙马拉哈.施用复合肥在马铃薯生产上的应用效果[J].四川农业科技,2016(4):49-50.

[11]杨波,龚秀益,殷爱国.6种缓/控释肥料对马铃薯的肥效比较[J].农技服务,2007,24(9):43,57.

[12]SHRESTHA R,COOPERBAND L,MACGUIDWIN A.Strategies to reduce nitrate leaching into groundwater in potato grown in sandy soils:case study from North Central USA[J].American Journal of Potato Research,2010,87(3):229-244.

[13]LI Jiusheng,ZHANG Jianjun,RAO Minjie.Wetting patterns and nitrogen distributions as affected by fertigation strategies from a surface point source[J].Agricultural Water Management,2004,67(2):89-104.

[14]BARYOSEF B.Advances in fertigation[J].Advances inAgronomy,1999,65:1-7.

[15]ZHOU Linglin,CAI Dongqing,HE Lulu,et al.Fabrication of a high-performance fertilizer to control the loss of water and nutrient using micro/nano networks[J].ACS Sustainable Chemistry&Engineering,2015,3(4):645-653.

[16]陈劲憬,高丽红,冯超.基肥种类对日光温室番茄生长发育和品质的影响[J].华中农业大学学报,2004(35):165-168.

[17]姚振领.准确认识缓控新型肥料[J].烟台果树,2012(4):42-43.

[18]薛玉华.控失肥与控释肥有何不同——兼答山西读者张辉[J].山西果树,2015(2):60-61.

[19]季保德.控失型复混肥的控失机理及增产效果[J].磷肥与复肥,2009,24(2):51-52.

[20]荆小船.控失型复混肥的控失机理与特点[J].磷肥与复肥,2009,24(3):57-58.

[21]吴跃进,杨惠成,余增亮.“控失化肥”示范应用结果及机理研究综述[J].安徽农学通报,2007,13(24):22-24.

[22]余立祥,卞坡,吴跃进,等.化肥“控失”对作物氮素农学利用率的影响[J].安徽农学通报,2007,13(24):25-26.

[23]邱冠男,吴跃进,王永国,等.新型高效控失型复合肥对黄淮海地区小麦产量的影响[J].中国农学通报,2010,26(18):186-191.

[24]冯蔓,文俊,张海鹏,等.控失肥对棉花叶片光合特性及产量的影响[J].安徽农学通报,2013,19(11):37-39.

[25]王小明,谢迎新,张亚楠,等.新型肥料施用对玉米季土壤硝态氮累积的影响[J].水土保持学报,2009,23(5):232-236.

[26]董彦旭,蔡冬清,黄新异,等.新型肥料增效剂对马铃薯肥料减施增效作用研究[J].中国马铃薯,2016,30(3):164-168.

[27]李彬,孙文.控失活化技术及其在马铃薯生产上应用初探[C]//2016年中国马铃薯大会论文集.2016:424-428.

[28]田再民,龚学臣,冯琰,等.张北地区2种马铃薯品种干物质积累与分配特征比较[J].干旱地区农业研究,2013,31(5):95-98.

[29]康跃虎,王凤新,刘士平,等.滴灌调控土壤水分对马铃薯生长的影响[J].农业工程学报,2004,20(2):66-72.

[30]于晓莉,祁帅,黄素媛,等.海藻接枝型肥料的保水控失及肥效[J].生态学杂志,2015,34(7):2 071-2 076.

[31]蒋迁,李磊,张凤路,等.控失肥对夏玉米产量及养分积累的影响[J].河北农业科学,2016,20(6):52-57.

[32]尚海丽,张琪,赵学通.新型控失复混肥对油麦菜产量的影响[J].云南农业,2016(4):47-48.

[33]王丽.控失肥对小麦生物学性状及产量的影响[J].安徽农业科学,2008,36(24):10 552-10 553.

[34]宋兵.控失肥在玉米上的施用效果及其后效作用试验研究[J].安徽农学通报,2008,14(21):117-118.

Effects of Loss-control Fertilizer as Basal on Potato Growth and Quality under Drip Fertigation

FENG Zhiwen1,2,KANG Yaohu1,3,WAN Shuqin1,LIU Shiping1
(1.Key Laboratory of Water Cycle and Related Land Surface Processes,Institute of Geographic Sciences and Natural Resource Research,ChineseAcademy of Sciences,Beijing 100101,China;2.University of ChineseAcademy of Sciences,Beijing 100049,China;3.College of Resources and Environment,University of ChineseAcademy of Sciences,Beijing 100190,China)

Abstract:【Objective】Study on the application effect of loss-control fertilizer as base fertilizer on potato in drip fertigation.【Method】A 2-year field experiment of loss-control fertilizer as basal on potato growth,tuber yield,and marketing quality for two potato cultivars(including Kexin No.1 and Shepody)was carried out to study the application effects of loss-control fertilizer on potato under drip fertigation.Drip fertigation was triggered when the soil matric potential at 20 cm depth under the emitters was below-25 kPa.【Result】The results showed that,loss-control fertilizer applied as basal effectively improved the soil moisture in the rootzone,and promoted the growth of potato during the early tuber bulking compared with the compound fertilizer.Plant height and above ground biomass of Kexin No.1 with loss-control fertilizer as basal was increased by 4.9%~5.1%and 2.3%~9.9%,respectively.Meanwhile,leaf area index and aboveground biomass was increased by 32.7%and 45.1%for Shepody,respectively.Loss-control fertilizer applied as basal improved the tuber bulking of Kexin No.1(tuber was bulked relatively early),increased potato yield by 6.8%~13.1%,increased single tuber weight by 2.8%~6.4%,increased big tuber percentage by 3.4%~4.5%,and improved marketable tuber percentage by 0.7%~2.5%.While loss-control fertilizer was adverse to rapid tuber bulking with Shepody(tuber was bulked relatively late)in the late growth stage,which decreased the single tuber weight by 9.5%~15.1%,reduced total and marketable tuber yield by 7.5%~14.1%and 5.7%~8.6%,respectively.【Conclusion】Loss-control fertilizer is recommended as basal for Kexin No.1(tuber is bulked relatively early),while not recommended as basal for Shepody(tuber is bulked relatively late)under drip fertigation.

Key words:drip fertigation;loss-control fertilizer;yield;biomass;potato

责任编辑:刘春成

中图分类号:S275.6;S532 文献标志码:A doi:10.13522/j.cnki.ggps.2017.0093

冯志文,康跃虎,万书勤,等.控失肥作为基肥对滴灌施肥马铃薯生长和品质的影响[J].灌溉排水学报,2018,37(1):54-62.

文章编号:1672-3317(2018)01-0054-09

收稿日期:2017-02-02

基金项目:国家科技支撑计划课题(2012BAD06B01,2012BAD08B02);国家自然科学基金青年科学基金项目(51309211)

作者简介:冯志文(1987-),男。博士研究生,主要从事农田水循环与节水灌溉研究。E-mail:fengzw.12b@igsnrr.ac.cn

通信作者:康跃虎(1963-),男。研究员,主要从事农田水循环与节水灌溉研究。E-mail:kangyh@igsnrr.ac.cn