水和养分是农业生产中密不可分的两个重要因子,合理的水肥对促进旱地作物生长具有显著的正交互作用。气候干旱是影响宁南山区旱作农业可持续发展的最主要因素,在土壤水分不足情况下,通过协调土壤水分和养分关系,能有效提高作物产量和实现水分高效利用。本试验采用田间试验,研究施肥对宁南山区马铃薯水-肥-产量关系,分析施肥对马铃薯生长发育和土壤肥力以及深层土壤水分动态变化的影响,分析不同种植模式与施肥下作物产量和水分利用效率的关系,利用二次多项式逐步回归模型寻求宁南山区马铃薯种植施肥与最佳种植模式的组合。研究结果表明:1.施肥对马铃薯生长发育的影响。在试验条件下,各施肥处理与不施肥(对照)相比,无论是单施化肥还是有机肥和化肥配施均有效地促进了马铃薯生长。以氮磷钾与有机肥配施的施肥结果作用最为显著。施肥有利于马铃薯对土壤氮、磷、钾的吸收,马铃薯叶片、茎杆、块茎氮的含量都是氮磷钾与有机肥处理含量最高,而对照最低,但无显著差异。2.施肥对马铃薯品质的影响。各个不同施肥处理与不施肥(对照)相比,各施肥处理块茎中淀粉含量显著高于对照,还原糖含量虽然氮钾配施处理最高,但单位面积薯块产量较低,蛋白质总量也不高。因此综合考虑还原糖、粗淀粉和蛋白质三者因素,以氮磷钾有机肥配施处理品质较佳。3.施肥对土壤水分变化的影响显示,与对照相比,从马铃薯发芽期到收获期,随着生育进程的增加,不同施肥处理的马铃薯土壤水分含量高于对照,不同施肥处理保持土壤水分效果明显,形成的根土水肥微环境较有利于马铃薯生长,使得马铃薯的水肥耦合效应较好,测定的土壤含水量均比对照偏高。4.不同种植模式下施肥对马铃薯产量的影响。(1)在传统保墒种植模式下,氮、磷、钾、有机肥配合是提高马铃薯产量的最佳施肥结构,而在单一施肥中,磷肥能有效提高马铃薯产量,但是单施氮肥N2(600kg/hm2)会降低马铃薯产量。(2)在地膜覆盖保墒种植模式下,各施肥处理之间的马铃薯产量达显著差异,同样氮、磷、钾、有机肥配合是提高马铃薯产量的最佳施肥结构,而在单一施肥中,磷肥能有效提高马铃薯产量,但是单施钾肥会降低马铃薯产量。(3)在补充灌溉种植模式下,补充灌溉水量为33mm/hm~2时各处理马铃薯的产量均比对照高,氮磷钾处理和单施有机肥处理与对照之间达显著差异;在补充灌溉水量为67mm/hm~2时不同施肥处理之间差异较显著,其中单施有机肥处理马铃薯产量达最高值,而氮钾处理、单施钾处理、单施氮(N2)处理成负增长。在补充灌溉水量为100mm/hm~2时不同施肥处理马铃薯产量之间差异达极显著,其中单施有机肥马铃薯产量仍然达最高值,对照最低。5.不同种植模式下施肥对旱地马铃薯WUE的影响。各个种植模式下产量与WUE二者呈极显著正相关关系,产量与耗水量之间、耗水量与WUE均无明显的相关关系。不同保墒种植模式与补充灌溉方法,不同施肥处理的交互作用下,提高旱地马铃薯产量和WUE的最佳施肥结构是地膜覆盖种植模式下氮肥+磷肥+钾肥+有机肥(N1PKM)。6.施肥对土壤肥力有明显的影响。比较土壤养分的变化次序得出,四种土壤养分含量对马铃薯产量直接作用的顺序依次为速效P、全P、有机质、碱解N。7.综合上述结果可以看出,旱地水分和养分供应是影响旱地马铃薯生长发育、产量、植株营养吸收及土壤肥力的重要因素,同样种植模式也会影响马铃薯的产量和水分利用效率。在施肥的情况下均衡施氮磷钾化肥配合(NPK),以及氮磷钾化肥与有机肥配施(NPKM),有利于土壤养分协调供应,保持较高的土壤肥力,增加生物量,提高马铃薯的产量。在本试验条件下,配施氮、磷、钾和有机肥(N1PKM)与地膜覆盖种植模式结合旱地马铃薯高产优质的最佳水肥管理模式,在该模式下,马铃薯产量高,品质优,水分利用效率高,土壤肥力得到明显改善。