埃塞俄比亚北贡德尔地区氮磷肥优化配施提升马铃薯产量与经济效益的研究

《Discover Agriculture》：Optimizing nitrogen and phosphorus fertilization for enhanced potato yield and profitability in North Gondar, Ethiopia

本研究针对埃塞俄比亚北贡德尔地区马铃薯单产低于全国平均水平的现状，通过田间试验探究氮(N: 0–138 kg ha?1)和磷(P2O5: 0–46 kg ha?1)肥配施对马铃薯生长、产量及经济效益的影响。结果表明，氮磷互作显著延迟成熟期，氮肥显著提高植株高度、商品薯产量(最高达32.71 t ha?1)和总产量。经济分析显示，138 kg N ha?1+ 46 kg P2O5ha?1为最优组合，净收益达613,173 ETB，边际回报率152.36%。该研究为当地马铃薯高产高效施肥提供了科学依据。

　　

在埃塞俄比亚的高原地区，马铃薯是维持粮食安全和农村生计的重要作物，然而其产量却长期低于国家平均水平。北贡德尔地区尽管拥有适宜马铃薯生长的农业生态条件，但农民缺乏科学的养分管理措施，尤其是氮、磷肥的不合理使用，导致土壤肥力不足和作物产量低下。据统计，该地区2020/2021年的马铃薯单产仅为12吨/公顷，远低于全国平均的13.2吨/公顷，更无法与南贡德尔（14.9吨/公顷）和阿维（17.4吨/公顷）等高产地区相比。这一差距主要源于农户对肥料用量和配比知识的缺失，以及灌溉季节特有的土壤和气候条件未被充分研究。为此，阿克卢·米赫雷蒂（Akalu Mihretie）等研究人员在德巴克大学（Debark University）开展了为期一季的灌溉田间试验，旨在明确氮、磷肥的最经济施用量，以提升马铃薯的生产力和农民收益。该研究成果发表于《Discover Agriculture》期刊，为类似生态区的马铃薯栽培提供了重要参考。

研究主要采用了田间试验结合经济学分析的方法。试验在2024年灌溉季进行，采用随机完全区组设计（RCBD），设置了4个氮水平（0、92、115、138 kg ha^?1）和4个磷水平（0、23、34.5、46 kg P₂O₅ha^?1）的因子组合，每个处理重复3次。供试土壤为粘土，pH值为5.4，属中度酸性，有机碳含量中等，但全氮和有效磷含量偏低。供试品种为贝莱特（Belete）马铃薯，肥料使用尿素（含氮46%）和三元过磷酸钙（TSP，含P₂O₅46%），磷肥全部基施，氮肥按50%基施、50%花期追施的方式施用。灌溉采用沟灌，每10天一次，其他农艺管理按当地推荐措施进行。数据采集包括物候期（出苗天数、成熟天数）、生长指标（株高、茎数）、产量构成（单株块茎数、平均块茎重、商品薯产量、非商品薯产量、总产量）以及块茎干物质含量。数据分析使用R软件，进行方差分析和邓肯多重比较检验（DMRT），同时采用国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）指南进行局部预算分析，计算净收益和边际回报率（MRR），以评估不同施肥处理的经济可行性。

3.1 氮磷肥对马铃薯物候和生长参数的影响

3.1.1 出苗天数

氮、磷主效应对出苗天数无显著影响，但二者互作效应显著（P≤0.01）。出苗最早（19.66天）出现在不施氮配施34.5 kg P₂O₅ha^?1的处理，而最迟（25.33天）出现在115 kg N ha^?1与23 kg P₂O₅ha^?1的组合。这表明在特定氮磷配比下，养分的协同或拮抗作用会调节出苗进程。

3.1.2 成熟天数

氮（P≤0.001）、磷（P≤0.01）主效应及二者互作（P≤0.05）均显著影响成熟期。随着氮、磷用量增加，成熟期延长，最长（120.66天）出现在138 kg N ha^?1与46 kg P₂O₅ha^?1的组合，而对照（不施肥）最早成熟（110天）。这说明高量氮磷供应促进了营养生长，延迟了生殖转换，但也可能增加后期病虫害风险。

3.1.3 株高

氮（P≤0.001）和磷（P≤0.01）均显著提高株高，但互作不显著。株高随氮量增加而上升，138 kg N ha^?1处理株高最高（66.85 cm），较对照（51.98 cm）增加28.6%。磷肥也有类似效应，46 kg P₂O₅ha^?1处理株高为63.11 cm。氮、磷通过促进细胞分裂和伸长，以及增强光合作用，共同支持植株直立生长。

3.1.4 单株茎数

磷肥主效应极显著（P≤0.01）增加茎数，最高值（4.84条/株）出现在46 kg P₂O₅ha^?1处理，而氮肥效应仅显著（P≤0.05），互作不显著。磷通过提供能量（ATP）促进分蘖，而氮的贡献相对有限。

3.2 氮磷肥对马铃薯产量的影响

3.2.1 平均单株块茎数

磷肥主效应显著（P≤0.01）增加块茎数，最高值（9.18个/株）出现在34.5 kg P₂O₅ha^?1处理，氮肥及互作无显著影响。磷通过促进匍匐茎形成和块茎分化，直接提高了结薯数量。

3.2.2 平均块茎重

氮肥主效应极显著（P<0.01）提高块茎重，138 kg N ha^?1处理块茎重最大（93.97 g），较对照（77.16 g）增加21.8%。磷肥及互作无显著效应。氮通过增强光合产物积累和向块茎的分配，促进了单薯膨大。

3.2.3 商品薯产量

氮（P≤0.001）和磷（P≤0.05）主效应均显著提高商品薯产量，但互作不显著。138 kg N ha^?1与46 kg P₂O₅ha^?1组合产量最高（35.03 t ha^?1），较对照（24 t ha^?1）增产46%。氮、磷通过优化群体结构和块茎发育，共同提升了市场认可的产品比例。

3.2.4 非商品薯产量

仅氮肥主效应显著（P≤0.05），138 kg N ha^?1处理非商品薯产量最高（1.73 t ha^?1）。过量氮可能导致薯块畸形或二次生长，增加次品率。

3.2.5 总产量

氮（P≤0.001）和磷（P≤0.05）主效应均显著提高总产量，互作不显著。138 kg N ha^?1与46 kg P₂O₅ha^?1组合产量最高（36.7 t ha^?1），较对照增产52.3%。这表明在德巴克条件下，氮是产量限制的主要因素，磷的增产作用相对次要但仍有贡献。

3.3 氮磷肥对马铃薯品质的影响

3.3.1 干物质含量

磷肥主效应显著（P≤0.05）提高干物质含量，46 kg P₂O₅ha^?1处理干物质含量最高（23.43%），氮肥及互作无显著影响。磷通过促进淀粉合成和积累，提升了块茎的固体物质比例。

3.4 回归分析与经济评价

非线性回归表明，在高氮水平（115、138 kg N ha^?1）下，磷肥对株高、商品薯和总产量的促进作用更明显，且在34.5–46 kg P₂O₅ha^?1时达到平台。局部预算分析显示，138 kg N ha^?1+ 46 kg P₂O₅ha^?1组合净收益最高（613,173 ETB），边际回报率（MRR）为152.36%，超过100%的决策阈值，经济可行。对于资金有限的农户，115 kg N ha^?1+ 34.5 kg P₂O₅ha^?1也是优选方案，净收益602,644 ETB，MRR高达8729.78%，投资效率极佳。

本研究通过系统的田间试验和经济学分析，证实了氮、磷肥配施对埃塞俄比亚北贡德尔地区马铃薯增产和增收的关键作用。氮肥是影响产量和株高的主导因素，而磷肥主要调控块茎数量和干物质含量。最优施肥组合（138 kg N ha^?1+ 46 kg P₂O₅ha^?1）不仅使总产量达到34.32 t ha^?1，远超当地平均水平，而且实现了较高的经济效益。研究结果为解决该地区马铃薯低产问题提供了具体、可操作的施肥方案，对提升农户生计和区域粮食安全具有重要意义。未来推广中需结合农户资源禀赋，差异化推荐施肥策略，以最大化技术采纳的效益。