白银市平川区地处甘肃中东部，腾格里沙漠边缘，是甘肃省中东部极度干旱县区之一，马铃薯是当地干旱山区最重要的粮食作物之一，且种植历史悠久，常年种植面积 0.35 万 hm² 左右。为了建立当地旱作区马铃薯土壤氮、磷、钾养分丰缺指标，构建施肥数学模型，进而建立完善的马铃薯推荐施肥指标体系^[1-3]，本研究于 2011～2015 年连续 5 年在平川西北部及东南部干旱山区的王家山、黄峤、种田、复兴 4 个乡镇开展了马铃薯氮、磷、钾 “3414”田间肥效试验研究，以期为今后该区域的施肥分区、肥料配方设计及大田推广测土配方施肥技术提供依据，从而指导当地广大群众科学施肥，减少化肥投入，提高肥料利用率，减轻农田环境污染，实现粮食增产，农民增收。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验布置在平川区西北部的王家山和东南部的黄峤、种田、复兴 4 个乡镇的极度干旱山区，海拔 1920～2100 m，年均降水量 305 mm 左右，年平均气温 7.5℃，≥ 10℃的积温 2400℃左右，无霜期 145 d 左右，年日照时数 3200 h。试验地土壤为山地耕种灰钙土，质地为中壤或轻壤，选择肥力均匀、平坦、具有代表性的高、中、低不同肥力水平的田块，连续 5 年共布设试验 14 个点（次），按照高、中、低不同肥力分别落实 3、6 和 5 点个 （次）。每个试验播种前按“S”形或“梅花”形取样法取 0～20 cm 土层的混合基础土样 1 个，采用常规方法^[4]化验基础肥力指标。各试验田块基本信息及养分状况见表1。

1.2 供试材料

供试马铃薯品种为陇薯 3 号、青薯 168，均为当地主栽品种；供试肥料：尿素（兰化或刘化公司生产，N 46.2%）、过磷酸钙（白银虎豹化工公司生产，P₂O₅ 12%）或重钙（云南云天化国际化工公司生产，P₂O₅ 44%）、硫酸钾（国投新疆罗布泊钾盐公司生产，K₂O 52%）。

1.3 试验设计与处理

试验采用“3414”完全试验设计^[5-6]，设氮、磷、钾 3 个因素，每个因素 4 个水平，共设 14 个处理，各处理水平及施肥量见表2，其中“2 水平”根据高产栽培实践与经验合理确定。试验处理均不施农家肥，前茬为玉米、豆类等。试验磷、钾肥均为播前一次基施，氮肥 70% 作基肥、30% 在现蕾期作追肥。试验分别于 4 月下旬至 5 月上旬播种，小区面积 30 m² （6 m×5 m），采用双行垄作，宽窄行种植，窄行距 40 cm，宽行距 60 cm，穴距 35 cm，薯块播深 9 cm，每穴双籽，每小区 5 垄，每垄 2 行，人工点播。小区间距 30 cm，区组间距 50 m，试验小区四周筑埂，埂高 15 cm，试验区外围走道 50 cm，周围设 100 cm 以上保护行。小区处理均采用二排或三排式随机排列，多点无重复。作物成熟收获时按小区单收单打，计量实产，其它田间管理同大田。

1.4 数据处理方法

将表2 试验方案中缺素区产量与 2 水平全肥区的产量相比，获得相对产量，以对数模型拟合马铃薯缺素区相对产量与对应土壤养分测试值之间的函数关系式，分别取相对产量为 50%、60%、 70%、80%、90% 计算对应的土壤养分含量，进而划定土壤养分丰缺指标^[7-9]。同时，对每个 “3414”试验点数据分别用三元二次方程、一元二次方程^[10]获得相应的最佳氮、磷、钾施用量，再以对数模型拟合各试验点的最佳施肥量与对应土壤养分测试值之间的函数关系式，按上述建立的土壤肥力分级指标划定不同肥力水平土壤的推荐施肥量^[11-12]。本文数据均采用 Excel 2007 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 产量结果分析

对本试验 14 个“3414”肥效试验点次的产量结果进行汇总，结果见表3。

对表3 中各“3414”试验点的氮、磷、钾缺素区及全肥区处理的产量结果进行平均，结果见表4。从表4 可知，缺氮、缺磷、缺钾 3 个缺素区的平均产量均低于全肥区，且这 4 个处理区的平均产量均接近于当地旱作马铃薯 15750～19500 kg/hm² 的正常产量水平，而全肥区的最高产量也仅仅稍高于当地正常种植的最高产量水平。由此可见，本试验设计施肥水平较为合理，符合当地生产实际情况。

2.2 当地旱作区土壤养分状况及变化情况

从表5 可以看出，2011～2015 年当地旱作区土壤普查化验分析得出的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的平均含量分别比 1983 年全国第二次土壤普查结果^[13] 下降了 4.50 g/kg、 0.48 g/kg、5.56 mg/kg、4.62 mg/kg、144.76 mg/kg，表明当地旱作农业区的土壤养分含量与 20 世纪 80 年代相比，均有不同程度降低，特别是速效钾含量明显降低，土壤肥力出现明显下降趋势。

由表6 可知，14 个“3414”试验点的氮、磷、钾 3 个缺素区处理的相对产量平均值分别为 70.43%、74.34%、81.81%，表明当地旱作区马铃薯土壤全氮、碱解氮、有效磷含量仍处于较低水平，而速效钾含量则处于较富裕的水平，导致缺氮区、缺磷区相对产量较低，缺钾区相对产量则中等略低。以上说明，当地旱作区马铃薯土壤应重施氮、磷肥，适当补施钾肥。

2.3 当地旱作区马铃薯土壤氮、磷、钾丰缺指标的建立

采用对数方程对本试验 14 个“3414”试验点的马铃薯氮、磷、钾缺素区相对产量与土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别拟合函数关系^[14-15] （图1～4），即可得到相应的对数方程（表7）。

从表7 可以看出，试验所得马铃薯土壤氮、磷、钾有效养分与缺素区相对产量之间对数方程的相关性均达到极显著水平，因此可将其用于当地旱作马铃薯土壤氮、磷、钾有效养分丰缺指标的计算。

把相对产量 50%、60%、70%、80%、90% 代入表7 相应的对数方程中，分别求出对应的土壤氮、磷、钾有效养分分级指标值，划分出相对产量 <50%（极低）、50%～60%（低）、60%～70% （较低）、70%～80%（中）、80%～90%（较高）、 ≥90%（高）6 个肥力水平，确定当地旱作区马铃薯土壤氮、磷、钾养分的丰缺程度指标^[16-18] （表8）。

2.4 当地旱作区马铃薯土壤氮、磷、钾推荐施肥指标的建立

采用对数方程对本试验 14 个“3414”试验点每个试验点的最佳施肥量与土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别拟合函数关系（图5～8），即可得到相应的对数方程（表9）。

从表9 可知，试验所得马铃薯土壤氮、磷、钾养分测试值与最佳施肥量之间对数方程的相关性均达到极显著或显著水平，因此可将其用于当地旱作马铃薯土壤氮、磷、钾推荐施肥指标的计算。将上述建立的土壤氮、磷、钾肥力分级指标代入相应的对数方程中，即可求得当地旱作区马铃薯不同土壤肥力水平下的相应推荐施肥指标^[19-20] （表8）。

从第二次土壤普查结果与 2011～2015 年土壤养分监测化验结果可以看出，当地旱作区土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷的含量均还处于较低水平，而速效钾含量则仍处于较富裕水平。从表8 可以看出，全氮、有效磷、速效钾的分级指标与甘肃省旱作区耕层土壤养分分级^[21]中全氮 <0.35、 0.35～0.5、0.5～0.75、0.75～1.0、1.0～1.25、 ≥1.25 g/kg，有效磷 <5、5～10、10～15、15～20、20～30、≥30 mg/kg，速效钾 <50、50～100、 100～150、150～200、200～250、 ≥250 mg/kg的标准较为接近，说明本试验马铃薯土壤氮、磷、钾养分等级划分科学合理，符合当地实际情况。由此可知，当地旱作马铃薯生产中，应重施氮、磷肥，并根据土壤钾素养分状况，适当补施钾肥。

3 讨论与结论

根据农业农村部 2008 年 3 月制定的《测土配方施肥技术规范》，经本试验研究得出：现阶段平川旱作区马铃薯相对产量<50%（ 极低）、50%～60%（ 低）、60%～70%（ 较低）、70%～80%（ 中）、80%～90%（ 较高）、 ≥90%（高）6 个肥力水平的土壤氮、磷、钾养分丰缺指标划分为：全氮 <0.33、0.33～0.45、 0.45～0.62、0.62～0.85、0.85～1.15、 ≥1.15 g/kg，有效磷 <5.5、5.5～8.5、8.5～13、13～20、 20～30、≥30 mg/kg，速效钾 <74、74～103、 103～145、145～203、203～285、≥285 mg/kg。在常年天气条件下，对应推荐施 N 量分别为：>175、 155～175、140～155、115～140、90～115、 ≤90 kg/hm²，施 P₂O₅ 量分别为 >125、110～125、 97.5～110、82.5～97.5、67.5～82.5、 ≤67.5 kg/hm²，施 K₂O 量分别为>60、45～60、37.5～45、30～37.5、22.5～30、≤22.5 kg/hm²。

通过对近年来土壤调查结果与往年进行对比分析表明，当地旱作农业区的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均有不同程度降低，特别是速效钾含量明显降低，土壤肥力出现明显下降的趋势。目前，当地旱作区耕种土壤 0～20 cm 耕层土壤氮、磷养分均处于较低水平，而钾养分与 1983 年第二次土壤普查时相比虽出现明显下降趋势，但仍处于较富裕水平。

当地旱作区马铃薯缺氮、缺磷、缺钾区的相对产量平均值分别为 70.43%、74.34%、81.81%，缺氮区、缺磷区相对产量较低，缺钾区相对产量也偏低。因此，当地旱作区马铃薯土壤要重施氮、磷肥，根据土壤钾素养分状况，适当补施钾肥。

参考文献