多效唑和氮肥对马铃薯产量及经济效益的影响

杨妍 徐宁生 潘哲超 李燕山 杨琼芬 张磊

（1云南省农业科学院经济作物研究所，650205，云南昆明；
2农业农村部云贵高原马铃薯与油菜科学观测实验站，650205，云南昆明）

云南属于低纬度、高海拔地区，光照资源丰富，是中国马铃薯优势特色产区。马铃薯生产根据生产季节分为小春作、大春作、秋作和冬作。云南大春作马铃薯种植区域为中、高海拔地区，一般3-4月播种，7-9月收获，生产面积较大[1]。该区域夏季雨水充沛，降雨量较大，马铃薯植株地上部分（源）生长旺盛，株高甚至高达2m，养分无效消耗较大，块茎（库）产量和经济效益较低。因此，协调马铃薯的源库平衡是生产上一直探索的问题。合理施用氮肥和植物生长调节剂是提高产量和经济效益的重要措施。

氮是作物生长发育必需的矿质营养元素，对作物产量的提高具有重要作用，氮素对作物产量的贡献率达40%～50%[2]，氮肥是提高马铃薯产量和品质的关键。氮肥过高或过低均会导致产量下降，且施用氮肥过量情况下，会加重地下水硝酸盐污染的风险，导致环境退化[3]。合理施用氮肥可调控马铃薯生育进程、形态特征及产量品质，同时也是提高肥料利用率的关键措施。另外，合理施用植物生长调剂是马铃薯生产上常用的“控旺”措施。多效唑是一种高效低毒的植物生长调节剂，对植物生长具有明显的延缓调控作用，广泛应用在甘薯、小麦等作物上，具有抑制植株生长、促进分蘖、提高作物产量等特点[4-6]。多效唑在马铃薯上提高产量和改善品质的应用越来越广泛[7-8]。尽管氮肥和多效唑是生产上常用的调节马铃薯源库分配的手段，但关于氮肥和多效唑协同作用对于马铃薯产量和经济效益调控效应的研究较少。

本研究以云薯105为研究对象，通过研究不同多效唑浓度和氮素水平条件对马铃薯产量的影响，筛选最适合云薯105生产的氮素水平和多效唑浓度，并探讨氮肥和多效唑对马铃薯产量和经济效益的影响，为合理运筹氮肥和化学调控技术措施以实现马铃薯高产提供理论依据。

1.1 试验地概况

试验于云南省会泽县待补镇野马村云南省农业科学院马铃薯研发中心种薯繁育基地进行，海拔2670m，年均气温8.2℃，无霜期105d，2019和2020年生长季降水量分别为926.8和1043.4mm。

1.2 试验设计

马铃薯品种为云薯105。试验采用裂区设计，多效唑为主区，设3个浓度，分别为0‰（P0）、1‰（P1）和2‰（P2）；
氮肥为副区，设5个不同氮素水平，分别为 0（N0）、105（N1）、210（N2）、315（N3）和420kg/hm2（N4），各小区溶液用量均为750L/hm2。试验播种方式为单垄单行，行距为0.7m，株距为0.35m，小区面积为16.8m2（2.8m×6.0m），每个处理重复3次，共45个小区。

2019年播种时间为3月13日，喷施多效唑时间为7月16日，收获时间为9月20日。2020年播种时间为3月24日，喷施多效唑时间为7月7日，收获时间为10月12日。各处理施纯磷（P2O5）192kg/hm2，纯钾（K2O）477kg/hm2，所有处理肥料均作底肥一次性施入，马铃薯病害防治和杂草管理参照当地马铃薯种植模式。

1.3 测定项目与方法

马铃薯收获时，每个小区选3行进行测产。按照商品薯分级标准（单薯重＞150g为大薯，75≤单薯重≤150g为中薯，单薯重＜75g为小薯），计算各级薯数量及薯重。产量按3次重复小区鲜薯产量的均值进行折算。

1.4 数据处理

生产效益=总收益–生产成本。采用SPSS 22.0进行方差分析及多重比较。

2.1 联合方差分析

对2年的试验结果联合方差分析（表1）表明，年度、多效唑及氮肥对马铃薯产量具有极显著影响（P＜0.01），年度对马铃薯产量的影响最大，氮肥次之，多效唑对产量的影响最小。除此之外，氮肥对马铃薯的大薯率、中薯率、小薯率和结薯个数都有极显著影响；
多效唑对马铃薯大薯率有显著影响，而对中薯率、小薯率和结薯个数影响不显著。除年度与氮肥的互作效应对马铃薯产量有极显著影响以及对中薯率有显著影响外，年度与多效唑的互作效应、多效唑与氮肥的互作效应以及年度、多效唑与氮肥的互作效应对马铃薯产量、大薯率、中薯率、小薯率和结薯个数的影响不显著。

表1 马铃薯主要性状的联合方差分析F值Table 1 F value of joint variance analysis on main traits of potato

2.2 多效唑和氮肥对马铃薯产量及其构成因素的影响

2.2.1 多效唑对马铃薯产量及其构成因素的影响 方差分析（表1）表明，产量在年度和多效唑浓度上均存在极显著差异，但年度和多效唑的互作效应不显著。从产量及其构成因素（表2）可见，2019和2020年不同多效唑浓度处理下马铃薯产量趋势相同，表现为P2＞P1＞P0。马铃薯平均产量P1和P2处理分别比P0处理增加7.01%和9.69%，均达显著差异水平，但P1和P2处理之间无显著差异。表明多效唑对马铃薯产量具有显著影响，随着多效唑的浓度增加，马铃薯的产量也随之增加。从产量构成因素来看，P1和P2处理下2年大薯率均值分别比P0处理显著增加3.62%和3.19%；
中薯率P1和P2处理均值分别比P0处理降低6.30%和4.56%，且P1处理显著降低中薯率；
喷施多效唑处理能降低小薯率，但均未到显著差异水平。从马铃薯单株结薯个数来看，喷施多效唑处理均可增加马铃薯单株结薯个数，且2019年P2处理可显著提高马铃薯单株结薯个数。说明多效唑通过增加马铃薯大薯率、中薯率和结薯个数，进而提高马铃薯产量。

表2 2019-2020年多效唑对马铃薯产量及其构成因素的影响Table 2 Effects of paclobutrazol on potato yield and its components in 2019-2020

2.2.2 氮肥对产量及其构成因素的影响 方差分析（表1）表明，产量在年度和氮肥浓度上均存在极显著差异，且年度和氮肥的互作效应达到极显著水平。由表3可知，2020年不同处理的马铃薯产量均高于2019年。2019年，N1、N2、N3和N4处理产量分别比N0处理增加21.10%、34.00%、33.23%和19.06%；
2020年，N1、N2、N3和N4处理产量分别比N0处理增加39.86%、67.22%、69.60%和50.94%，增幅均达显著差异水平，2020年产量增幅显著大于2019年，这可能与降水量有关。随着氮肥浓度的增加，产量呈先上升后下降的趋势。2年产量均值表明，N1、N2、N3和N4处理产量分别比N0处理增加30.84%、51.27%、52.14%和35.62%，均达显著差异水平，且N2和N3处理显著高于其他氮肥处理。从产量构成因素来看，随着氮肥浓度的增加，大薯率呈先上升后下降的趋势，N1、N2、N3和N4处理下大薯率分别比N0处理增加3.50%、13.69%、13.48%和9.75%，均达显著差异水平，且N2和N3处理大薯率较其他处理增幅达显著差异水平；
N1、N2、N3和N4处理下中薯率分别比N0处理降低5.68%、23.64%、20.40%和13.06%，其中N2和N3处理与其他处理达显著差异水平；
N2、N3和N4处理显著降低马铃薯小薯率。增施氮肥均可增加马铃薯单株结薯个数，且N1、N2和N3处理增幅达显著水平。说明N2和N3处理增加马铃薯大薯率和单株结薯个数，降低中薯率和小薯率，优化马铃薯产量结构，有利于提高马铃薯块茎的商品性。

表3 2019-2020年氮肥对马铃薯产量及其构成因素的影响Table 3 Effects of nitrogen fertilizer on potato yield and its components in 2019-2020

2.3 不同处理的生产成本

不同处理马铃薯的生产成本包括尿素、多效唑、人工管理、其他肥料、种子、农药和材料费等。由表4可知，随着尿素浓度的增加，每个处理间成本增加570.65元/hm2。多效唑的施用人工费提高了300.00元/hm2，随着多效唑浓度的增加，每个处理间成本增加了50.00元/hm2。各处理其他成本包括机械化和土地租金，平均为9000元/hm2。P0N0处理的生产成本最低，为28 596.29元/hm2，P2N4处理生产成本增加了氮肥、多效唑的费用和人工费，成本最高，较P0N0处理的成本增加2682.61元/hm2。

表4 不同处理间2年平均生产成本Table 4 Two years average production cost of different treatments 元/hm2 yuan/hm2

2.4 不同处理的总收益和经济效益

2.4.1 不同处理的总收益 从2年总收益（表5）来看，由于2020年总体产量和效益高于2019年。喷施多效唑处理均可增加总收益，2019年P1和P2处理总收益较P0处理分别增加2490.19和4753.16元/hm2，2020年分别增加5874.73和6537.51元/hm2，随着喷施多效唑浓度的增加，总收益逐渐增加，P2处理总收益达最大。随着氮肥施用量的增加，总收益呈先上升后下降的趋势，2019年，N1、N2、N3和N4处理总收益分别比N0处理增加 8158.13、14 525.80、14 131.36 和 8432.76 元/hm2，N2处理增幅最大；
2020年分别增加16 287.62、29 694.10、31 064.35和22 495.59元/hm2，N3处理增幅最大，这与产量变化趋势相同。2019和2020年，P2N2处理总收益分别为58 382.48和75 948.78元，均为2年处理中最大值。

表5 不同处理的总收益Table 5 Total incomes of different treatments 元/hm2yuan/hm2

2.4.2 不同处理的生产效益 由表6可知，不同处理生产效益的变化趋势与不同处理总收益的变化趋势大致一致，2020年的生产效益总体高于2019年，而随着多效唑浓度的增加，2年平均生产效益在P2处理水平达到最高值，为24 056.19元/hm2。不同氮肥处理下，2年平均生产效益在N2处理下为29 467.76元/hm2。2019-2020年，各处理中P2N2处理的生产效益均最高，分别为28 244.89和45 811.19 元/hm2。

表6 不同处理的生产效益Table 6 Production benefits of different treatments 元/hm2 yuan/hm2

3.1 多效唑和氮肥对马铃薯产量及其构成因素的影响

与其他常量营养元素相比，氮对马铃薯植物生长和最终产量的影响最大[9]。适量氮肥的施用可促进马铃薯植株地上部分的生长，提高产量和经济效益[10-11]。但过量的氮肥会导致植株过度生长，块茎产量和干物质含量降低[12-13]。张炜等[14]研究表明，马铃薯最佳施氮量为261.7kg/hm2，施氮量为180～360kg/hm2时可显著促进地上部生长，提高商品薯率；
黄继川等[10]研究表明，240kg/hm2的施氮量时马铃薯产量最高，而且薯块大小分级以大薯块比例最高；
李燕山等[15]研究表明，随氮肥用量的增加，马铃薯块茎产量呈先增加后降低的趋势，施氮量为341.7kg/hm2时产量最高。本研究表明，综合2年试验结果，增加氮肥施用量可显著提高马铃薯产量，施氮量达到210～315kg/hm2时，马铃薯产量最高，且显著提高大薯率和单株结薯个数，当施氮量为420kg/hm2时，马铃薯产量和大薯率显著降低，施用氮肥过量会导致马铃薯茎叶徒长，导致马铃薯产量降低，这与前人[14-15]的研究结果一致。马铃薯是地下结薯作物，若地上部分植株过高，会影响结薯，从而导致产量下降。前人[16]研究表明，喷施多效唑可有效缓解地上部分生长过旺的现象，促进光合作用产生的碳水化合物有效向地下转移，促进薯块膨大，提高马铃薯产量。本试验结果表明，喷施多效唑可显著提高马铃薯产量，喷施2‰多效唑处理马铃薯产量增幅最大，且可显著提高2年平均大薯率；
方差分析表明，产量在施氮量和多效唑施用量上均存在极显著差异，但施氮量和多效唑施用量的互作效应不显著，说明施氮量和多效唑施用量是影响马铃薯块茎产量的独立因子。

3.2 不同多效唑和氮肥处理的经济效益

产量要素中，大、中薯产量越多，效益越高[17]。本试验结果表明，在氮肥浓度为210kg/hm2时，马铃薯产量较高，且大薯率较对照显著提高，小薯率显著下降，提高了马铃薯块茎的商品性，有利于增加马铃薯的经济效益。但在施肥时要记住的一个重要概念是最大的作物产量并不总能带来最大的经济回报[18]。由于各处理所施用的氮肥和多效唑的量不同，且多效唑的施用导致用工成本增加，2年中各处理的生产成本不同。此外，随着施氮量的增加，马铃薯产量呈先上升后下降的趋势，但施氮量的增加会增加购买尿素的费用，增加生产成本，所以氮肥浓度越高，成本越高，但产量下降。本研究表明，P2N2处理下马铃薯生产成本较对照增加了5.4%，达1541.30元/hm2，但P2N2处理下2年的平均总收益较对照增加85.8%，达31 008.02元/hm2，2年的生产效益也是P2N2处理最高。

不同多效唑和氮肥处理对云薯105的产量和经济效益影响显著。从产量方面，根据2年试验结果，当喷施2‰多效唑和氮肥施用量在210～315kg/hm2时，马铃薯产量达最大值。而经济效益方面，虽然增施氮肥和喷施多效唑较对照增加了人工费用和材料费，达1541.30元/hm2，但因为增加产量和大薯率，从而增加总收益。综合2年试验结果，当多效唑浓度为2‰、氮素水平为210kg/hm2时，云薯105的生产效益最高。

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