Investigation and Strategies for Winter Potato Fertilization in Guangdong Province

LI Chengchen; AN Kang; SUO Haicui; LIU Xiaojin; LI Xiaobo

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.020

Chinese Journal of Tropical Crops >

2019 , Vol. 40 >Issue 10: 2054 - 2060

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.020

Crop Culture and Nutrition, Genetic Breeding

Investigation and Strategies for Winter Potato Fertilization in Guangdong Province

LI Chengchen ,
AN Kang ,
SUO Haicui ,
LIU Xiaojin ,
LI Xiaobo ^,^*

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Crops Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crops Genetic Improvement of Guangdong Province, Guangzhou, Guangdong 510640, China

Received date: 2019-03-01

Request revised date: 2019-05-13

Online published: 2019-11-04

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Abstract

In order to understand the current situation of fertilizer applying and the existing problems in production on the potato in Guangdong province in recent years, an investigation of 160 households of winter potato planting in Eastern, Western, Northern Guangdong, and the Pearl River Delta in Guangdong were conducted, analyzed and evaluated. Most varieties of winter potato were Favorita series in Guangdong Province, and the sowing time was from the end of October to the beginning of November. The fertilization method was basal application with compound fertilizer and organic manure, and covered with black mulch. The potato yield was ranged from 33.5 to 45.0 t/hm ², while the average yields in the Pearl River Delta region and Huidong County was up to 40.40 t/hm ² and 42.39 t/hm ², respectively. The chemical fertilizer application in the province was 2289 kg/hm ², and the rate of nutrient N, P₂O₅ and K₂O was 360 kg/hm ², 288 kg/hm ² and 430 kg/hm ², respectively, or the ratio of N:P₂O₅:K₂O was 1∶0.8∶1.19, which is not con-sistent with the potato formula fertilization ratio [1∶0.53∶(1.46~1.95)]. The input of organic fertilizer was 8615 kg/hm ². In summary, the fertilization method of the potato planting in Guangdong was not scientific, and the chemical fertilizer was applied too much, especially excessive nitrogen and phosphorus. It is suggested to reduce the input of chemical fertilizer, add potassium fertilizer appropriately, increase organic fertilizer, popularize water and fertilizer integration technology, improve potato yield and planting efficiency, and achieve cost-saving efficiency and sustainable use of farmland according to the law of potato fertilizer requirement.

Key words： Guangdong province; potato; applying fertilizer; chemical fertilizer; yield

Cite this article

LI Chengchen , AN Kang , SUO Haicui , LIU Xiaojin , LI Xiaobo . Investigation and Strategies for Winter Potato Fertilization in Guangdong Province[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019 , 40(10) : 2054 -2060 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.10.020

马铃薯分布广泛、适应能力强、稳定高产且营养丰富,是继水稻、玉米、小麦之后我国的第四大主粮作物^[1]。近年来,农业部和广东省农业农村厅要求要充分利用广东省的闲置稻田,扩大马铃薯种植面积和产量^[2,3,4,5]。

在农业生产中,农田合理施肥是保证土壤肥力和马铃薯产量的重要环节之一。何翠翠等^[6]调查芒果施肥情况指出,海南岛芒果主产区化学肥料N:P₂O₅:K₂O投入比为1:0.53:0.55,比例不科学,钾肥投入量偏低。王亚艺^[7]调查发现,青海马铃薯平均产量为25.2 t/hm²,总体有机肥投入偏少,化肥投入较多,且化肥氮、磷投入过量,钾肥不足。陕西省马铃薯种植化肥N、P₂O₅、K₂O投入量为155、78、13 kg/hm²,化肥氮、磷投入过量,钾肥和有机肥投入不足,且化肥投入量均表现出报酬递减的现象^[8,9,10]。那么,广东省冬种马铃薯作为我国第四大主粮作物生产区之一,施肥是否科学合理目前还未见相关报道。

近年来,有关于广东冬种马铃薯施肥现状的调查报道不是很多,大多数仅对单个的示范县（惠东、恩平等）进行了施肥情况调查,且调查时间距现在比较久远^{[5, 11]},针对广东省近年来马铃薯肥料使用情况的研究目前还尚未见报道。本研究对冬种马铃薯广东省主产区2017年肥料使用情况及产量进行了问卷调查,通过问卷整理和数据统计分析,试图发现广东省冬种马铃薯种植中存在的施肥问题,并提出相应的解决对策,为广东省冬种马铃薯合理施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本调查选取了广东省具有代表性的4个马铃薯种植区域,包括粤东区域的潮州市潮安区、汕尾市海丰县;粤西区域的江门市恩平市、江门市开平市、阳江市阳东区、茂名市电白区、云浮市新兴县、湛江市遂江镇;粤北区域的韶关市曲江区、清远市阳山县以及珠三角区域的肇庆市怀集县、广州市增城区小楼镇、中山市和惠东县等共16个调查点（表1）。总共发出调查问卷200份,经过整理回收到有效问卷160份,其中粤东区域回收到22份问卷,粤西区域回收到52份问卷,粤北区域回收到20份问卷,珠三角区域回收到66份问卷（表1）。

表1 调查地点分布及样本数

Tab. 1 Sites and number of samples investigated in the study

区域 Region	市（区、县） County	样本数 No. of samples
粤东Eastern Guangdong	潮州市潮安区、汕尾市海丰县	22
粤西Western Guangdong	江门市恩平、江门市开平县、阳江市阳东区、茂名市电白区、云浮市新兴县、湛江市遂江镇	52
粤北Northern Guangdong	韶关市浈江区、清远市阳山县	20
珠三角Zhujiang River Delta	肇庆市怀集县、增城区小楼镇、中山市、惠东县平海镇、惠东县铁涌镇、惠东县稔山镇	66

1.2 方法

本问卷的调查方法采用实地调查的方式。由于当地农户具有从众种植习惯,所以本调查在每个点均选取具有代表性的种植农户进行调查。调查问卷内容包括播种时间、品种、覆盖方式、施肥方式及施肥量、马铃薯产量等。

1.3 养分含量计算及分级

问卷中农户使用的各种化肥氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）含量根据农户所使用化肥包装袋上的养分含量计算得出;有机肥的氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）含量参考《中国有机肥养分志》^[12],计算公式如下：

化肥氮/磷/钾量(kg) =化肥氮/磷/钾质量分数×化肥质量;

有机肥氮/磷/钾量(kg) =有机肥氮/磷/钾质量分数×有机肥质量;

总氮/磷/钾量(kg) =化肥氮/磷/钾含量+有机肥氮/磷/钾量。

调查结果中产量及施肥量的分级根据当地农业实际生产情况和参考已报道的分级方法^{[8, 13]}确定标准。

1.4 数据处理

所有数据用Excel 2016软件和统计分析软件SPSS 19.0进行处理分析,多组样本间差异显著性分析使用SPSS 19.0软件Duncan’s multiple range test法（P<0.05）统计分析。

2 结果与分析

2.1 广东省马铃薯的种植概况

广东省马铃薯种植品种大多数为费乌瑞它系列,由于市场销量及价格原因,极少有农户去尝试种植马铃薯新品种。大多数农户选择复合肥作为马铃薯生长的主要肥源,肥料种类多种多样,有硫酸钾复合肥、芭田复合肥、雅冉复合肥、美丰复合肥、挪威复合肥、恩泰克复合肥、撒可富复合肥等,其养分含量和产地也各不相同。广东省马铃薯播种时间大部分集中在10月下旬至11月上旬,施肥方式基本为基施,98.12%的农户采用播前一次性施足底肥,播后不再追肥,仅有1.88%农户沿用传统的基肥+追肥施肥模式。广东省马铃薯种植的覆盖方式基本都是地膜覆盖,使用的有机肥大多数为鸡粪,少量农户也会选择商品有机肥。

2.2 广东省马铃薯产量分布

根据已报道的研究和本次调查结果,将广东省马铃薯产量分为很低、偏低、中等、偏高和很高5个等级^[14,15,16]。分析广东省马铃薯产量分布情况发现,珠三角区域的马铃薯产量分布等级最多,有偏低（25.0~33.5 t/hm²）、中等（33.5~45.0 t/hm²）、偏高（45.0~56.5 t/hm²）和很高（>56.5 t/hm²）4个等级,其中产量中等的农户所占比例最高,达到了60.6%,产量偏低的农户比例为21.2%,产量偏高和很高的农户比例分别为15.1%和3.1%;粤西区域96.1%农户的马铃薯产量属于偏低和中等水平,其中偏低产量等级的农户比例为42.3%,中等产量等级农户的比例为53.8%,偏高产量等级的农户最少,仅有3.9%;粤北区域有70%的农户马铃薯产量处于中等产量等级水平,偏低产量等级的农户比例为20%,偏高产量等级的农户比例仅有10%。在广东省4个马铃薯种植区域中,粤东区域马铃薯产量等级最少,90.9%的农户马铃薯产量属于中等等级,剩余9.1%的农户马铃薯产量为偏低水平（表2）。从全省马铃薯产量分布来看,广东省有63.7%的农户达到中等产量水平,达到偏高以上产量等级的农户仅有10%,意外的是,仍有26.3%的农户产量处于偏低水平（表2）。分析广东省冬种马铃薯各区域的平均产量发现,珠三角区域马铃薯的产量最高,达到了40.40 t/hm²,与珠三角区域相比,粤东区域、粤西区域和粤北区域的马铃薯的产量显著减少,分别为36.89、34.83和34.47 t/hm²,而珠三角区域惠东县马铃薯的产量达到最高,为42.39 t/hm²,但粤东区域、粤西区域和粤北区域相互间马铃薯产量均无显著性差异。

表2 广东省马铃薯产量分布

Tab. 2 Yield levels of potato in Guangdong province

等级 Classification	产量分级 Yield classification/(t·hm^-2)	各区域产量等级占比 Proportion of yield classification in each region/%
等级 Classification	产量分级 Yield classification/(t·hm^-2)	粤东 Eastern Guangdong	粤西 Western Guangdong	粤北 Northern Guangdong	珠三角 Pearl River Delta	全省 Guangdong province
很低Low	<25.0	0	0	0	0	0
偏低Slightly low	25.0~33.5	9.1	42.3	20	21.2	26.3
中等Medium	33.5~45.0	90.9	53.8	70	60.6	63.7
偏高Slightly high	45.0~56.5	0	3.9	10	15.1	8.7
很高High	>56.5	0	0	0	3.1	1.3

2.3 广东省马铃薯肥料投入状况

调查显示农户常用的肥料包括化肥和有机肥。分析农户化肥施用量发现,全省的化肥投入量为2289 kg/hm²,养分氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）投入量分别为360 kg/hm²、288 kg/hm²、430 kg/hm²,N:P₂O₅:K₂O为1:0.8:1.19;与粤北区域相比,粤东区域的化肥投入量显著减少了8.8%,而粤西区域和珠三角区域化肥投入量与粤北区域相比却无显著性差异（表3）。比较各个区域的氮、磷投入量发现,与粤东区域相比,珠三角区域氮、磷投入量分别显著增加17.2%和34.4%,除粤西区域氮投入量比粤东区域氮投入量显著增加10.2%外,其他各个区域之间氮磷投入量均无显著性差异,且各个区域间钾投入量也均无显著性差异（表3）。

表3 广东省马铃薯肥料投入量

Tab. 3 Fertilizer inputs in potato production in Guangdong province

肥料种类 Fertilizer type	区域 Region	施肥量 Fertilizing Amount/(kg·hm^-2)	N投入量 Input N /(kg·hm^-2)	P₂O₅投入量 Input P₂O₅ /(kg·hm^-2)	K₂O投入量 Input K₂O /(kg·hm^-2)	N:P₂O₅:K₂O
化肥	粤东	2042±47^B	323±11^B	235±26^B	400±26^A	1:0.73:1.24
Chemical	粤西	2299±52^A	356±9^A	287±17^AB	424±22^A	1:0.81:1.19
fertilizer	粤北	2239±51^A	352±12^AB	253±33^AB	445±22^A	1:0.72:1.26
	珠三角	2380±54^A	379±9^A	316±18^A	441±17^A	1:0.83:1.16
	全省	2289±31^A	360±5^A	288±11^AB	430±10^A	1:0.80:1.19
有机肥	粤东	7772±432^ab	127±8^ab	119±7^ab	66±4^ab	1:0.94:0.52
Organic	粤西	8856±448^a	144±6^a	135±7^a	75±4^a	1:0.94:0.52
manure	粤北	7200±422^b	117±7^b	110±6^b	61±4^b	1:0.94:0.52
	珠三角	9136±399^a	149±7^a	140±6^a	78±3^a	1:0.94:0.52
	全省	8615±237^ab	140±4^ab	132±4^ab	73±2^ab	1:0.94:0.52

Note: Different capital letters in the same column mean significant difference at 5% level among fertilizer application rate and nitrogen/phosphorus/potassium content under the different potato growing areas. Different lowercase letters in the same column mean significant difference at 5% level among organic fertilizer application rate and nitrogen/phosphorus/potassium content under the different potato growing areas. All the data were mean ± standard error of the survey samples, and the Duncan’s test (P<0.05) was used for statistical analysis of the data.

注：同一列的不同大写字母表示不同马铃薯种植区域在化肥施用量、氮/磷/钾含量上存在显著性差异（P<0.05）;同一列的不同小写字母表示不同马铃薯种植区域在有机肥施用量、氮/磷/钾含量上存在显著性差异（P<0.05）。所有数据均为调查样本的平均值±标准误,并使用邓肯法（Duncan’s test,P<0.05）进行统计分析。

分析农户有机肥投入量显示,全省的有机肥投入量为8615 kg/hm²,其有机肥养分氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）投入量分别为140 kg/hm²、132 kg/hm²、73 kg/hm²,有机肥养分氮、磷、钾含量大小为氮>磷>钾。除珠三角区域和粤西区域的有机肥施肥量比粤北区域分别增长了26.8%和23.1%,珠三角区域的有机肥养分氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）投入量分别比粤北区域增长了27.4%、27.2%、27.8%,粤西区域的有机肥养分氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）投入量分别比粤北区域增长了23.1%、22.7%、19.6%外,其余各个区域均在有机肥投入量和有机肥养分投入量上均无显著差异（表3）。表明,珠三角区域对有机肥养分氮、磷投入显著高于粤东区域,且珠三角区域和粤西区域有机肥投入显著多于粤北区域。

2.4 广东省马铃薯施肥状况评价

有机肥对改善土壤结构、提高土壤肥力和土地生产力有重要作用。从调查结果显示,广东省有机肥施用量普遍较低,最大施用量为13.5 t/hm²。有机肥所含的植物可直接利用的速效养分很少,大多数养分呈有机状态,作物难以直接吸收利用,需要经过微生物分解后才能释放出缓效营养,而且,有机肥释放速效养分和缓效养分受土壤、天气、植物影响较大,且养分比例也很不确定,所以在确定广东省马铃薯施肥量分级时只考虑了化肥的投入,根据全国科学施肥网（http://kxsf.soilbd.com/）提供的广东省冬种马铃薯施肥配方和已研究报道的马铃薯最适宜氮磷钾配比^{[5, 17]}为依据,结合本调查的施肥结果,将广东省马铃薯施肥量分为5级（表4）。

表4 广东省马铃薯施肥量分级及分布比例

Tab. 4 Levels and distribution of fertilizer rates in potato production in Guangdong province

等级 Classification	施肥量分级Fertilizer rates classification			施肥分布比例Fertilizer distribution ratio
等级 Classification	N/(kg·hm^-2)	P₂O₅/(kg·hm^-2)	K₂O/(kg·hm^-2)	N/%	P₂O₅/%	K₂O/%
很低Low	<140	<70	<270	0	0	0
偏低Slightly low	140~170	70~90	270~310	0	0	7.5
中等Medium	170~200	90~110	310~350	0	0	12.5
偏高Slightly high	200~230	110~130	350~390	16.04	0	17.5
很高High	>230	>130	>390	83.96	100	62.5

根据表4的马铃薯施肥等级及农户比例显示,在本分级标准下,农户普遍存在施肥过多的现象,83.96%的农户施用氮（N）肥达到很高以上水平,62.5%的农户施钾（K₂O）肥量达到很高等级,不同的是,所有农户对磷（P₂O₅）肥的施用量达到了很高等级。表明,按照已报道马铃薯的需肥规律划分,广东省大多数农户都存在施肥过多的现象。

3 对策分析

针对广东省马铃薯种植过程中存在的施肥不合理的问题,建议从以下几个方面开展广东省马铃薯肥料减施工作：

3.1 根据作物需肥规律施肥,减少盲目乱施多施

调查发现,广东省大多数马铃薯种植农户施肥存在氮、磷过量,钾肥不足的问题（表4）,由于市场上各种类型的复合肥养分含量不同,盲目施肥导致养分比例不适合马铃薯生长,影响了产量和经济效益。根据全国科学施肥网和广东省马铃薯种植研究发现,适合马铃薯生长的氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）比例为15:8:22,建议农户施肥注意氮、磷、钾配施比例,或采用马铃薯专用肥（15-8-22）作为主要肥源^[17]。

3.2 减少化肥用量,合理增施有机肥提高产量

调查显示,广东省马铃薯种植户平均施肥量为2289 kg/hm²,远远超过马铃薯最大施肥量（全国科学施肥网提供的最大施肥量1170 kg/hm²）,因此,减少施肥有很大的空间。增加有机肥能缓慢释放出缓效营养,改良土壤结构,研究指出,广东省可以采用高产高效的“1基0追”模式即施用马铃薯专用肥（1500 kg/hm²）+有机肥（9000 kg/ hm²）可提高农户种植效益^[17]。

3.3 采用水肥一体化技术节水节肥,提高种植效益

水肥一体化直接将肥料以液体的形式滴在植物生长的根系周围,减少了传统撒施化肥被土壤的固定及传统漫灌对肥料的淋失,提高了肥料的利用率。广州市和江门市研究水肥一体化技术发现^[18,19],与常规施肥处理相比,水肥一体化施肥增加马铃薯产量29.68%~33.04%。推荐农户种植前施入300 kg腐熟的鸡粪有机肥作为底肥,马铃薯出苗20 d起,每隔10 d滴管马铃薯专用液体肥9 kg,总共滴灌8次,不但增产增益,还能提高马铃薯品质。

4 讨论

广东省属于东亚季风区,从北向南分别为中亚热带、南亚热带和热带气候,是中国光、热和水资源最丰富的地区之一。利用广东省闲置稻田开展冬种马铃薯具有得天独厚的优势条件。根据农业部的要求,在不挤占三大作物的前提下,利用南方水稻闲置田充分扩大马铃薯的种植面积^[1],据统计,广东省2017年马铃薯冬种面积约为6万hm²,占广东省马铃薯总面积的85%^[4]。惠东县是广东省马铃薯种植重点示范县,种植面积约占广东省马铃薯面积的20%。2016年,惠东县马铃薯平均产量达到37.5 t/hm²,较2008年惠东县马铃薯平均产量34.5 t/hm²相比增加了8.7%,本调查研究显示,2017年惠东县马铃薯平均产量达到40.4 t/hm²,与2016年惠东县马铃薯产量相比增加了7.73%^{[14, 20]}。但是,2015年惠东马铃薯产量仅为24.2 t/hm^2[21],主要原因是2015年底,惠东县出现了霜冻,影响了马铃薯苗期的生长造成了减产,而2017年马铃薯生长期间,天气相对良好,没有出现冷害天气和重大病虫害危害,保证了马铃薯产量的增加。

不同的作物具有不同的最佳产量施肥模式,施肥模式的不同也将影响马铃薯的产量^{[7, 22]}。张洪秀等调查惠东县马铃薯施肥状况发现,农户采用的施肥（均指化肥）模式多种多样：采用基肥+3次追肥的农户有46.67%,采用基肥+2次追肥的农户有40%,剩余农户都均不施基肥,直接采用追肥的方式施肥^[5]。同样,恩平马铃薯种植施肥方式也是采用了基肥+追肥的模式^[11]。在本次调查研究中,广东省98.12%的农户均采用基施化肥的施肥模式,且一次性施入全生育期的所有肥料,后期不再追肥,结合本次调查施肥量和农户对肥料的投入量发现（表3,表4）,广东省有超过50%的农户存在施肥过多的现象,这种施肥方式减少了施肥次数,节约了劳动力,但是施入过高的肥料不但会引起土壤的酸化、影响植物根系生长,而且还会造成农田土壤的富营养化（特别是田头低洼积水处经常可见碧绿的青苔）,省工的结果带来的是投入成本的增加,降低了马铃薯产量。

化肥是保持土壤肥力和增加作物产量的关键,在我国粮食产量增产中的贡献率达到21%~ 58%,我国马铃薯过度依赖化肥的不合理使用现象非常普遍,据调查,在北方集约化规模化种植区,马铃薯的化肥用量普遍在2400~3600 kg/hm²,超量使用化肥在提高马铃薯产量的同时,也引发了耕地酸化和肥力下降、土壤生态退化等问题^[23],而在本次调查中,广东省的化肥平均施用量达到了2289 kg/hm²,与全国科学施肥网马铃薯配方最大施肥量1770 kg/hm²相比,广东省施肥量超出了29%,从肥料投入量可发现,有至少50%以上的农户存在施肥过多的问题（表4）。陕西省马铃薯肥料投入状况表明,全省化肥氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）的投入量分别为155、78、13 kg/hm^2[8],恩平市典型农户冬作马铃薯化肥氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）的平均施用量分别达到211.35、209.55、230.25 kg/hm^2[11]。广东省的化肥投入调查发现,全省化肥氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）的投入量分别为360、288、430 kg/hm²（表3）,远远高于陕西省和恩平市的化肥投入量。广东省惠东县施氮量在195 kg/hm²条件下,投入的氮、磷、钾养分比为1:0.56:1.95可获得最佳马铃薯产量和肥料养分当季利用率,全国科学施肥网推荐广东马铃薯施肥氮、磷、钾养分比为1:0.53:1.46,而本次研究调查显示,广东省农户投入的施氮量高达360 kg/hm²,且氮、磷、钾养分比为1:0.80:1.19,发现广东省近年来马铃薯种植农户磷肥投入过多,钾肥投入不足^{[11, 24]},这很可能是农户播前盲目施肥,并无参考马铃薯施肥配方所致。

5 结论

调查广东省冬种马铃薯施肥状况发现,广东省化肥投入量为2289 kg/hm²,超出广东马铃薯配方最大施肥量29%,化肥养分氮（N）、磷（P₂O₅）、钾（K₂O）投入量分别为360、288、430 kg/hm²,N:P₂O₅:K₂O为1:0.8:1.19,与马铃薯配方施肥比例[1:0.53:(1.46~1.95)]不符。有机肥投入量为8615 kg/hm²,有机肥养分氮、磷、钾含量大小为氮>磷>钾。总之,广东省冬种马铃薯施肥方法不科学,化肥用量大,尤其是氮肥和磷肥投入过多,建议根据马铃薯需肥规律施肥,减少化肥投入,适当增补钾肥,增施有机肥,推广水肥一体化技术,提高马铃薯产量和种植效益。

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