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陕北地区出产的马铃薯品质较优,是全国五大马铃薯优势种植区之一,由于该区域缺少马铃薯田间产量及品质的定量性描述,限制马铃薯产量提升的主要土壤养分因子不明确,且马铃薯品质与土壤养分的关系不清楚,制约了马铃薯增产保质农业措施的制定,严重影响了该区域马铃薯的市场竞争力和经济效益。本研究于2017-2018年在陕北地区实施马铃薯田间调查试验,以马铃薯成熟期采集的块茎和根层土壤为研究对象,通过室内测试化验所得的块茎产量、马铃薯品质和土壤养分指标为基础数据,研究陕北地区马铃薯产量差,并结合灰色关联度分析法研究土壤水分及土壤养分对马铃薯产量的影响;运用偏最小二乘回归法(Partial Least Square Regression,PLSR)建立马铃薯品质与土壤养分含量回归方程;采用主成分分析和相关分析法确定了该区域土壤养分评价的最小数据集(Minimum Data Sets,MDS),利用模糊数学隶属度函数法建立了土壤养分评价指数(Soil Quality Index,SQI),基于陕北地区马铃薯农田土壤养分现状,量化了该地区土壤养分等级和养分垂直变化规律。取得主要结论如下:1)探明了陕北地区马铃薯的产量及产量差,将该地区马铃薯产量分为四个水平,分别是:试验高产组平均产量(HE,72,678 kg/hm~2),试验均产组产量(ME,36,083kg/hm~2),农户高产产量(HF,34,259 kg/hm~2),农户均产组产量(MF,19,386 kg/hm~2)。HF与MF的产量差(YG1)为14,873 kg/hm~2,ME与MF产量差(YG2)为16,697kg/hm~2,HE与MF产量差(YG3)为53,291 kg/hm~2。2)土壤水分和养分对马铃薯产量产生的影响按大到小排序为:速效钾含量>硝态氮含量>有机质含量>含水量>速效磷含量,其中土壤中速效钾含量与马铃薯产量相关性最强,其次是土壤硝态氮含量。3)本研究筛选得到影响陕北地区马铃薯块茎品质的土壤养分因子是铵态氮含量、硝态氮含量、速效磷含量、速效钾含量和pH,其中土壤硝态氮含量和pH值为主要影响因子。对马铃薯淀粉、还原糖和可溶性蛋白质含量影响最大的土壤养分因子是pH;可溶性总糖、维生素C、褐变强度和多酚氧化酶活性产生影响最大的土壤养分因子是硝态氮含量。4)土壤中碱解氮对马铃薯可溶性总糖的影响呈正效应,对褐变强度的影响呈负效应;土壤中硝态氮对马铃薯还原糖、维生素C、褐变强度和多酚氧化酶活性的影响呈正效应,对可溶性总糖的影响呈负效应;土壤中铵态氮对马铃薯可溶性总糖的影响呈正效应,对还原糖、褐变强度和多酚氧化酶活性的影响呈负效应。土壤中速效磷对马铃薯的可溶性总糖和可溶性蛋白质的影响呈正效应,对还原糖、维生素C和褐变强度的影响呈负效应。土壤中速效钾对马铃薯的淀粉和还原糖的影响呈正效应,对可溶性蛋白质和褐变强度的影响呈负效应。5)本次建立土壤养分评价最小数据集的指标为有机质、速效钾和速效磷。各土壤养分在SQI组成中所占据比重由大到小排列为:速效钾≈速效磷>有机质,土壤有机质含量成为该地区土壤养分评价指数的限制因子。6)SQI范围为0.064-0.302,将其划分为三个层次,等级I(SQI<0.122),等级II(0.122<SQI<0.186),等级III(SQI>0.186)。其中SQI处于等级III水平仅占8.2%,等级II水平占55.6%,等级I水平占36.2%,大部分地区SQI处于中低水平。7)本研究将垂直方向0-60 cm土壤划分为三层,S1土层(0-20 cm)的SQI均值为0.160,S2土层(20-40 cm)的SQI均值为0.113,S3土层(40-60 cm)的SQI均值为0.101,各土层间SQI值差异显著。其中S1层SQI处于等级III水平占22.2%,等级II水平占17.3%,等级I水平占60.5%;S2层SQI处于等级III水平仅占2.5%,等级II水平占71.6%,等级I水平占25.9%;其中S3层SQI处于等级III水平占比为0,等级II水平占77.8%,等级I水平占22.2%。研究结果表明陕北地区马铃薯单产水平较低,土壤养分因子对马铃薯产量和品质的影响较大,同时该地区存在土壤养分含量较低和降雨量不足的现象。建议该地区从改善土壤养分状况入手,提高氮肥和有机肥的施用量,合理控制钾肥的施用,并采用水肥一体化管理措施,以提高当地的马铃薯产量和品质特征。