不同施肥水平及种植密度对马铃薯产量的影响

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　　摘 要：利用5因素5水平的二次旋转回归设计，分别对马铃薯种植中氮、磷、钾施用量以及垄距、株距进行试验，每项3次重复，结果表明：氮、磷、钾、垄距和株距这5个因子对马铃薯产量的影响程度依次是氮>株距>钾>磷>垄距。种植马铃薯的最佳施肥水平为施氮肥（纯N）23.8 kg/667m2，磷肥（P2O5）11 kg/667m2，钾肥（K2O）34 kg/667m2，N∶P∶K比例为1∶0.46∶1.43;株距对马铃薯产量的影响明显大于垄距，最佳密度为垄距60 cm，株距18 cm。
　　关键词：马铃薯;施肥量;密度;产量
　　中图分类号：S532 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2020）03-0036-03
　　Abstract： Using the quadratic rotation regression design of 5 factors and 5 levels， the application amount of N， P， K， ridge spacing and plant spacing in potato planting were tested respectively， and each item was repeated three times. The results showed that the effects of the five factors of N， P， K， ridge spacing and plant spacing on potato yield were in order of N > plant spacing > k > P > ridge spacing; The best fertilization level for potato planting was N （pure N） 357 kg/hm2， P （P2O5） 165 kg/hm2， K （K2O） 510 kg/hm2， the ratio of N∶P∶K was 1∶0.46∶1.43; the effect of plant spacing on potato yield was significantly greater than that of ridge spacing. The best density was 60 cm ridge spacing and 18 cm plant spacing.
　　Key words： potato; fertilization amount; density; yield
　　馬铃薯在我国的载培历史已超过400 a，是我国继小麦、水稻和玉米之后的第4大栽培作物。由于马铃薯有很高的营养价值、巨大的增产潜力和广阔的产业发展前景，2016年农业部出台了《农业部关于加快马铃薯产业发展的意见》，将马铃薯作为主粮产品进行产业化开发，随后又将马铃薯纳入优势农产品区域布局规划。近几年，各级政府相继出台了各种扶持马铃薯产业发展的措施，我国马铃薯的播种面积和总产量已居全球第一，但单产水平仍较低，仅为15.4 t/hm2，低于世界平均水平16.4 t/hm2，不及发达国家马铃薯单产的一半。因此，目前我国马铃薯产业发展急需解决的问题就是提高单产。
　　在湖南省南部地区的祁东县进行不同施肥水平及种植密度对马铃薯产量的影响试验，以便能找到适宜该地区的栽培种植模式和种植体系。试验从施肥和密度入手，探讨氮、磷、钾三大肥料要素及不同种植密度对马铃薯生长发育的影响，与马铃薯产量形成的效应关系，探讨适合湖南省南部种植的马铃薯高产栽培优化组合方案，为指导马铃薯大田生产提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　供试马铃薯品种为陇薯7号，试验地在祁东县风石堰中华山村。该试验田为红壤土，地势较平坦，排灌方便，土壤肥力中等，前茬作物为一季中稻。马铃薯于2017年10月25日播种，2018年3月16日收获。供试肥料为尿素（纯N 46%），过磷酸钙（P2O5 12%）、氯化钾（K2O含量60%）。
　　1.2 试验方法
　　试验采用5因素5水平的二次旋转回归设计，试验因素设计为纯N（X1），P2O5（X2），K2O（X3），垄距（X4）、株距（X5），各变量设计水平及编码见表1。按照表1编码值执行操作，共设计36个处理。氮肥的基肥，追肥各占总施氮量的45%和55%，磷肥的基肥、追肥各占总施磷肥量的85%和15%，钾肥的基肥、追肥各占总施钾肥量的55%和45%。在马铃薯播种前将基肥施完，于2017年12月15日施追肥。田间日常管理按照常规大田管理方法。数据采用DPS方法进行统计分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 建立模型
　　按照设计表中的编码值列出对应的处理组合方案，现将各处理的田间试验产量情况见表2。从表2可以看出，处理21产量最高，为1 426.32 kg/667m2，由此可知种植马铃薯的最佳施肥水平为施用纯N（23.8 kg/667m2）、P2O5（11 kg/667m2），K2O（34 kg/667m2），垄距为65 cm，株距为18 cm。
　　对表2中的试验产量结果运用DPS程序进行统计分析，以纯N（X1），磷肥P2O5（X2），钾肥K2O（X3），垄距（X4），株距（X5）这5项栽培措施为决策变量，产量作为目标函数，建立的产量数学模型为：
　　将其进行线性回归分析，因回归模型经过无量纲性偏码代换，故偏回归系数己经标准化，从而可以直接从其绝对值的大小来判定各个因子对于目标函数的相对的重要。可以看出5因素对于产量的影响程度，线性项依次是X1>X5>X3>X2>X4，说明在净作用的条件之下，氮肥对马铃薯产量的影响最大，往后依次是株距、钾肥、磷肥和垄距。相对于三大肥料因素来讲，对产量的影响依次是氮肥>钾肥>磷肥。这表明因土壤的正确施肥是提高马铃薯产量的重要管理措施。 　　2.2 主因子效应分析
　　为了分析各个因子对产量的影响大小，需要对各个单因子进行分析，对回归模型方差分析结果（表3），F值为3.356，达到了显著水平，说明该试验设计有设计模型也有效。X1、X3和X5的F值对应为20.865 6、13.443 6和3.552 4，达到显著水平，说明了氮肥、钾肥、株距对马铃薯的产量影响大。对主要的因子再进行效应分析，用降维法对方程（1）中的4个变量固定于0水平上，就此得到5个变量的产量回归子模型：
　　依据上面的效应方程做成氮肥（X1）、钾肥（X3）和株距（X5）3项水平与马铃薯的产量关系图（见图1）。通过图1说明试验的各个水平中，氮肥的效应呈向下的抛物曲线，表明施用氮肥有一定的范圍，超出范围，马铃薯的产量就会受影响，开始时氮肥（X1）随着用量的增加产量相对应提高，增加到一定值后产量反而呈下降趋势;钾肥（X3）的效应曲线呈近似直线状，随着钾肥施用量的增加产量相对应提高，表明增施钾肥在当地是提高马铃薯产量的最有效的方法。
　　2.3 双因素产量互作效应分析
　　从表3可看出，对马铃薯产量影响最大的3个因素中（氮肥、株距和钾肥），氮肥与株距（X1X5）的互作效应（F=1.013 6>0.126 9）、钾肥与氮肥（X1X3）的互作效应（F=4.136 1>0.002 6），都达到了显著水平。从而对马铃薯产量影响较大的氮肥与株距的相互作用，还有钾肥与氮肥的相互作用进行分析，把另外的3因素设置为零水平，可以导出分析子模型如下：
　　把氮肥与株距的不同水平值代入方程（7）计算对应的效应产量。计算结果表明，在氮肥处在较低水平时，随着株距增加，马铃薯的产量降低，在氮肥处在较高水平下，随着株距减少，马铃薯的产量提高，在氮素的2水平与株距的-2水平时出现最大值，当氮素在+1水平株距在-1水平时，马铃薯产量表现较高。
　　把氮肥与钾肥的不同水平值代入方程（8）计算对应的效应产量。计算结果表明，在氮肥处于较低水平时，随着钾肥量的增加，马铃薯产量相应增加;在氮肥处于较高水平时，随着钾肥量的增加，马铃薯产量也增加。总之，高氮高钾水平时产量较高，当氮素处于1和钾素处于2水平出现最大值。
　　3 结 论
　　试验使用5因素5水平二次旋转组合设计，建立马铃薯的产量效应数学模型，通过对模型的解析表明，氮、磷、钾、垄距和株距这5个主要栽培措施对马铃薯的产量都有影响，其中影响较大的是氮肥、株距和钾肥。5个因子对马铃薯产量的影响大小依次是氮>株距>钾>磷>垄距。氮肥和钾肥的产量峰值都在+1水平附近，株距的产量峰值是在-1水平附近。根据产量检测结果，马铃薯种植的最佳施肥水平为施氮肥（纯N）23.8 kg/667m2、磷肥（P2O5）11 kg/667m2，钾肥（K2O）34 kg/667m2，最佳密度为垄距60 cm，株距为18 cm。
　　各因子对马铃薯产量都有交互作用，其中氮肥与钾肥的交互效应和氮肥与株距的交互效应都达到了显著水平。当然，影响马铃薯产量的因素还有很多，该试验研究栽培措施中最主要的5项指标入手进行控制，效果显著。因此，对于湖南南部马铃薯的高产栽培管理可以提供有力的依据。
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　　（责任编辑：肖彦资）
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