玉米马铃薯间作施肥的偏生产力分析

摘要：肥料偏生产力（PFP）是反映土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应的重要指标。通过对云南省玉米马铃薯间作主要种植区4个县（市）8个乡16个村共120个农户的田间访问和随机问卷调查，获得了云南省玉米马铃薯间作施肥的第一手资料，并从肥料偏生产力（PFP）角度进行了分析研究。结果表明，云南省玉米马铃薯间作主要种植区总养分投入量为838.96 kg/hm2，其中化学养分总投入量为564.91 kg/hm2，化肥施用的偏生产力为20.01 kg/kg，按氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）计算则肥料偏生产力分别为27.41、137.17和164.39 kg/kg。与单作玉米相比，氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）的肥料偏生产力分别增加7.34、47.61、47.93 kg/kg；与单作马铃薯相比，氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）的肥料偏生产力分别增加9.1、103.29、124.9 kg/kg。玉米马铃薯间作在提高肥料利用效率上与单作相比具有明显优势。

关键词：玉米马铃薯间作；施肥；肥料偏生产力

中图分类号：S344.206.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）04-0776-05

Analysis on the Partial Factor Productivity （PFP） in Maize and Potato Intercropping

HU Dan1，FAN Mao-pan1，TANG Li1，ZHENG Yi1，2

（1. College of Resources and Environment， Yunnan Agricultural University， Kunming 650201， China；

2. Southwest Forestry University，Kunming 650224， China）

Abstract： Partial factor productivity （PFP） is an important index reflecting the status of soil basic fertility and the effect of chemical fertilizers application. 120 typical farmers conducting maize and potato intercropping practice distributed in 8 villages，4 prefectures in Yunnan province were selected to investigate the status of fertilizer application， then the partial factor productivity （PFP） of chemical fertilizers in maize and potato intercropping in Yunnan province was analyzed. The results indicated that the total nutrients input in maize and potato intercropping system was 838.96 kg/hm2 averagely and the chemical nutrients input was 564.91 kg/hm2. The total fertilizer PFP in maize and potato intercropping was 20.01 kg/kg， the PFP of N， P2O5 and K2O fertilizers were 27.41， 137.17 and 164.39 kg/kg respectively. Compared with that in monocropping， the PFP of N， P and K2O of maize increased by 7.34， 47.61 and 47.93 kg/kg respectively， the PFP of N， P2O5 and K2O of potato increased by 9.1，103.29 and 124.9 kg/kg. Maize and potato intercropping were better than monocropping in increasing fertilizer use efficiency.

Key words： maize and potato intercropping pattern； fertilization； partial factor productivity

间套作是指同一块田地上生长季节相近或相似的两种或两种以上的作物按一定的比例分行或分带种植，是我国农业生产的传统栽培方法[1]。合理的间套作模式，可以提高光、温、水、气、肥等各项因子的利用效率，减少农药的使用，提高复种指数，对农业可持续发展具有很大的促进作用。玉米间作马铃薯是云南省种植较广、效益可观的种植模式，广泛分布于滇东北地区，此模式既不影响前作玉米收成，每公顷可收获15 000 kg以上的鲜薯，又不影响冬季小春作物种植，是提高复种指数，实现山区半山区农村增收、农民致富的有效途径[2]。根据云南省农业厅统计资料显示，云南省通过高产创建与间套作技术推广项目，选择技术相对成熟的玉米和马铃薯等作物间套作生产技术体系，建立“核心区、示范片、辐射带”技术示范体系，设立250个示范片，示范片总面积17.47万hm2，辐射带动面积126.13万hm2，在粮食增产方面取得了显著成效，2009年增产粮食30.1万t。肥料是重要的农业生产资料，通过科学的指标评价肥料的施用效果，对提高肥料利用效率，改善农业生态环境具有重要作用。针对目前我国土壤和环境养分供应量大、化肥增产效率下降的现实，肥料偏生产力是反映土壤基础养分水平和化肥施用量综合效应，评价肥料利用效率的合适指标之一[3]。

在当前的农业生产活动中，由于在肥料的使用上存在一些不合理的因素，导致土壤肥力下降，形成粮食增产和生态环境保护瓶颈。在玉米马铃薯间作生产中，关于化肥施用效益的研究鲜有报道。为此，通过对代表性农户实地访问和问卷调查获得云南省玉米马铃薯间作施肥和作物产量的第一手资料，结合当地农业生产实际情况，从肥料偏生产力分析角度，对当前云南省玉米、马铃薯间作施肥效益进行研究分析，以期为云南玉米马铃薯间作生产实现作物高产、养分资源高效和环境友好提供科学依据，促进云南农业可持续发展。

1 材料与方法

1.1 调查方法

采用农户抽样调查的方法进行施肥现状调查。按照国家公益性行业（农业）科研专项的相关要求，参考云南省统计年鉴和高产创建与间作套种技术推广项目相关信息，将各县（市、区）的间套作播种面积从大到小排列，选取播种面积较大的州（市），再将隶属于这些州（市）的县（市、区）按照人均收入从大到小排列，再按等距离抽样的方式对每个州（市）选取一个县（市、区），作为调查样点县（市、区）。结合调查样点县（市、区）实际种植情况，选择2～3个种植面积大或属于片区间套作种植的典型乡镇开展调查。农户调查采用随机抽样的方式进行，每个乡镇随机选取5～10个有代表性的种植农户进行实地入户走访调查。

1.2 调查对象分布。

综合考虑种植面积与农业生产典型性等相关指标，选取云南省宣威市、鲁甸县、昭通市昭阳区、曲靖市麒麟区4个县（市、区）共120个农户作为本次调查的对象。被调查农户在投入、管理水平、产量上均有代表性和典型性。具体调查样点分布见表1。

1.3 调查内容

农户生产状况调查：农户家庭基本情况、承包土地数量、土地面积。

主要作物施肥情况：农户种植面积、间作的行距、产量、有机肥和化肥的施肥品种、施肥量、施肥时间、施肥方法、施肥技术以及中耕、灌水、农药施用等。

1.4 肥料偏生产力（PFP）和相关参数计算

肥料偏生产力（PFP）=施肥后所获得的作物产量/肥料纯养分的投入量；氮（N）、磷（P）、钾（K）肥料养分含量的计算采用包装袋上标识的量，有机肥养分含量采用文献[4，5]提供的数值计算；采用Excel进行数据处理。马铃薯产量的折算按照《国家统计局党组关于薯类折算粮食问题的报告》，马铃薯类作为粮食计算产量为2.5 kg折合0.5 kg粮食。

2 结果与分析

2.1 玉米马铃薯间作的产量和养分投入分析

云南省玉米马铃薯间作体系普遍采用“二间二”种植模式，高矮作物搭配、立体种植，条带1.9 m左右，马铃薯行距平均4 cm，玉米行距平均46 cm。按照资料分析，结果（表2）表明，云南省玉米马铃薯间作主要种植区氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）和总养分施用量的变异系数分别为40.3%、67.17%、87.8%和35.7%。玉米马铃薯间作的平均粮食产量为11 306.88 kg/hm2，肥料投入的N、P、K比例（N∶P2O5∶K2O）为1.00∶0.20∶0.16。与单作玉米相比，平均减少氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）养分投入量分别为43.24、18.46、9.75 kg/hm2，与单作马铃薯相比，平均增加氮（N）养分投入量181.94 kg/hm2，平均减少磷（P2O5）、钾（K2O）养分投入量分别为40.89、38.32 kg/hm2。在调查的过程中还发现，玉米马铃薯间作主要种植区养分投入以化肥为主，有机肥施用量为278.05 kg/hm2，占总施肥量的32.6%。在使用的化学肥料中，除宣威市普遍施用玉米、马铃薯配方肥料外，其他地区基本以复合肥料为主，配以少量尿素和过磷酸钙。

根据当前研究中普遍采用的专家推荐合理施肥范围，具体是将氮施用量>250、150～250、90、45～90、120、90～120和

2.2 玉米马铃薯间作中的氮、磷、钾基、追肥分配

表4结果为调查农户玉米马铃薯间作模式中氮、磷、钾基、追肥施用比例。由表4可知，玉米马铃薯间作中氮基、追肥施用量分别为116.57、257.75 kg/hm2，基肥占39%；磷与钾以基肥为主，比例均占95%以上，施用量分别为82.43、66.9 kg/hm2。氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）的基追比分别为1.00∶1.54、1.00∶0.03、1.00∶0.04。因此，云南省玉米马铃薯间作的肥料投入重在前期，除氮的基、追肥分别占39%和61%外，磷、钾的施用主要以基肥为主，很少用作追肥施入。与单作相比，在基、追肥分配上无论玉米还是马铃薯都有类似的表现。

2.3 玉米马铃薯间作肥料偏生产力分析

按照资料分析，结果表明，在玉米马铃薯间作中，肥料总养分的平均偏生产力为20.01 kg/kg，其中氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）养分平均偏生产力分别为27.41、137.17、164.39 kg/kg（表5）。与单作玉米相比，氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）的肥料偏生产力分别增加7.34、47.61、47.93 kg/kg；与单作马铃薯相比，氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）的肥料偏生产力分别增加9.10、103.29、124.9 kg/kg。说明玉米与马铃薯在单作条件下养分利用效率低下，特别是在氮肥的使用上。玉米马铃薯间作在保持粮食产量增加的前提下，肥料养分利用效率得到了明显提高。这充分显示出其在提高作物产量与养分高效利用，降低由化肥使用造成环境污染的风险方面的优越性。

对调查农户的施肥量和肥料偏生产力之间的关系作图分析，结果（图1）表明，施氮量与氮肥PFP之间、施磷量与磷肥PFP之间、施钾量与钾肥PFP之间和总施肥量与总肥料PFP之间并不是简单的线性关系，而是幂函数的关系，都是随着施肥量的增加肥料PFP呈负指数幂的趋势降低。对于氮肥来说，施氮量小于250 kg/hm2时，氮肥PFP较高，随着施氮的增加氮肥PFP下降很快，而农户施氮量主要集中在300～600 kg/hm2，在这个范围内，氮肥PFP都低于50 kg/kg；磷肥PFP较氮肥PFP有较大的提升，磷的施用量主要集中在45～120 kg/hm2，当磷肥PFP小于200 kg/kg时随着施磷量的增加磷肥PFP下降很快，在施磷量大于100 kg/hm2时，磷肥PFP都低于100 kg/kg；钾的施用量主要集中在50～100 kg/hm2，当钾肥PFP小于250 kg/kg时，随着施钾量的增加钾肥PFP下降很快；对总施肥量来说，农户的总养分投入主要集中在400～800 kg/hm2，在这个范围之内总肥料的PFP都低于30 kg/kg。

3 小结与讨论

玉米马铃薯间作与单作相比在作物产量和养分利用方面优势明显。在肥料投入量上，玉米马铃薯间作与单作玉米相比，平均减少氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）养分投入量分别为43.24、18.46、9.75 kg/hm2， 与单作马铃薯相比，平均增加氮（N）养分投入量181.94 kg/hm2，平均减少磷（P2O5）、钾（K2O）养分投入量分别为40.89、38.32 kg/hm2。从肥料偏生产力（PFP）角度来看，玉米马铃薯间作与单作相比，氮、磷、钾肥PFP均提高。从作物产量方面来看，玉米马铃薯间作与单作玉米相比增产23.6%。

根据调查结果和对玉米马铃薯间作施肥及其肥料偏生产力分析，当前云南省玉米马铃薯间作在施肥上需要改进的方面：一是合理施肥农户比例低，过量施肥与施肥不足现象明显。云南省玉米马铃薯间作氮、磷、钾合理施用农户分别占12.0%、32.5%、27.5%，而过量施氮和施钾不足的农户却分别占80.0%、56.6%，这说明在当前的农业生产中农户施肥主要是凭个人经验，相互模仿，过量施肥、盲目施肥现象严重。针对上述问题，农技部门应该加大云南省的示范种植面积和范围，加强施肥科学知识的宣传力度，协调和推进农户施肥沟通与指导，从而促进农户施肥合理化与科学化。二是有机肥投入比例对玉米马铃薯间作化学肥料PFP的影响明显。对调查结果分析表明，在有机肥投入比例高于50%时，农户的平均化学肥料PFP为33.35 kg/kg；有机肥投入比例为30%～50%，农户的平均化学肥料PFP为23.09 kg/kg；有机肥投入比例低于30%，农户的平均化学肥料PFP为19.87 kg/kg。说明随着有机肥投入比例的不断增加，化学肥料PFP会增加。三是肥料施用量对玉米马铃薯间作产量的影响明显。农户对氮、磷、钾肥的施用存在着很大的差异，不同施肥阶段上的粮食平均产量相差也很大。在玉米马铃薯间作中，施氮量在合理范围内的农户平均产量为12 100.00 kg/hm2，比施氮量过量和不足的农户平均产量分别高699.79、2 799.44 kg/hm2；施磷量在合理范围内的农户平均产量为12 518.78 kg/hm2，比施磷量过量和不足的农户平均产量分别高862.81、3 380.82 kg/hm2；施钾量在合理范围内的农户平均产量为12 964.00 kg/hm2，比施钾量过量和不足的农户平均产量分别高3 512.75、1 942.82 kg/hm2，说明单纯的依靠肥料的增加并不能有效促进粮食产量的增长，综合考虑作物的养分需求及肥料养分的配合施用才是提高玉米马铃薯间作产量和养分利用效率的有效途径。四是一般认为粮食作物氮肥效率目标值以氮的偏生产力为40～70 kg/kg比较适宜，而此次研究的玉米马铃薯间作氮的偏生产力为27.41 kg/kg，明显低于粮食作物氮肥效率目标值的适宜范围。说明玉米马铃薯间作氮肥利用效率还有一定的提升空间，农户盲目不合理地施肥是导致玉米马铃薯间作肥料利用效率低下的主要原因，因此应根据当地间套作施肥实际情况，针对性调整施肥量与施肥方法，提高肥料利用效率。

参考文献：

[1] 吴存浩.中国农业史[M].北京：警官教育出版社，1996.

[2] 孙茂林，李云海，李先平.云南马铃薯栽培历史、耕作制度和民族特色的地方品种资源[J].中国农史，2004（4）：13-17.

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[4] 全国农业技术推广服务中心.中国有机肥料养分志 [M].北京：中国农业出版社，1999.53-145.

[5] 张福锁，陈新平，陈 清，等.中国主要作物施肥指南[M].北京：中国农业大学出版社，2009.161-162.

[6] 张福锁，王激情，张卫峰，等.中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J].土壤学报，2008，45（5）：915-924.

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