貴州春馬鈴薯生物效應及土壤肥力對不同類型緩釋肥的響應

張萌 馬智黠 徐永康 張榮華 芶久蘭 陳龍 周瑞榮 柳玲玲 何佳芳

摘要：【目的】研究不同緩釋肥對貴州春馬鈴薯生物效應及土壤肥力的影響，為其輕簡化栽培及“兩減”、“三節”綜合技術集成提供參考。【方法】通過田間試驗，選擇7個類型的緩釋肥與普通復合肥進行對比，在相同肥料用量（N 240 kg/ha、P2O5 120 kg/ha、K2O 270 kg/ha）條件下研究不同類型緩釋肥對貴州春馬鈴薯產量、結薯性狀及土壤肥力狀況的影響。【結果】與施普通復合肥（對照）相比，金正大、諾泰克、洋豐和施可豐緩釋肥均能顯著提高春馬鈴薯產量（P<0.05，下同），增幅為19.1%～24.6%；與對照相比，施緩釋肥處理的單株產量和大中薯率分別提高2.6%～73.1%和6.6%～15.1%，以金正大緩釋肥效果最佳；而西洋、沃夫特和驊龍緩釋肥處理的產量出現顯著降低。與對照相比，施用緩釋肥處理的春馬鈴薯耕層土壤pH、有機質、全氮、堿解氮、全鉀和速效鉀分別提高3.8%～7.5%、27.1%～59.1%、14.3%～33.3%、8.7%～47.8%、7.0%～26.3%和8.8%～42.1%，而土壤全磷和速效磷含量分別降低7.1%～21.4%和35.6%～58.0%。【結論】緩釋肥在提高貴州春馬鈴薯產量、改善土壤肥力狀況等方面效果明顯，但不同緩釋肥的作用效果存在差異。綜合來看，以金正大、諾泰克、洋豐和施可豐緩釋肥的增產效果最佳，可適當在該地區進行示范推廣。

關鍵詞： 馬鈴薯；緩釋肥；產量；結薯性狀；土壤肥力

中圖分類號： S532.06 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2017）05-0793-07

Responses of biological effects and soil fertility to different slow release fertilizers for spring potato in Guizhou

ZHANG Meng 1，2， MA Zhi-xia3， XU Yong-kang 3， ZHANG Rong-hua3， GOU Jiu-lan1，2，

CHEN Long 1，2， ZHOU Rui-rong 1，2， LIU Ling-ling 1，2， HE Jia-fang 1，2*

（1 Guizhou Institute for Soil and Fertilizer， Guiyang 550006， China； 2 Field Monitoring Experimental Station for Cultivated Land Preservation and Agro-environment in Guizhou， Ministry of Agriculture of China， Guiyang 550006， China； 3 Weining

Mountain Characteristic Agricultural Science Research Institute， Weining， Guizhou 553100， China）

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to study the effects of different slow-release fertilizers on biological effect and soil fertility for spring potato in Guizhou， which provided reference for the simplified cultivation， “reduce the application of fertilizer and pesticide” and “save water， fertilizer and pesticide” comprehensive technology integration of spring potato in Guizhou. 【Method】In the field test， seven different slow release fertilizers and common compound fertilizers were used. The effects of different slow release fertilizers on yield， tuber traits and soil fertility in the same amount of fertilizer（N 240 kg/ha， P2O5 120 kg/ha and K2O 270 kg/ha） were studied. 【Result】Compared with control， the slow release fertilizers Jinzhengda， Nuotaike， Yangfeng and Shikefeng could significantly increase the yield of spring potato by 19.1%-24.6%（P<0.05， the same below）. Compared with control， in slow release fertilizer treatments， tuber yield per plant increased by 2.6%-73.1% and the large and medium-sized tuber percentage increased by 6.6%-15.1%. The effects of Jinzhengda were the best. While slow release fertilizers Xiyang， Wofute and Hualong decreased the yield significantly. Compared with the control， application of slow release fertilizer could increase the soil pH（3.8%-7.5%）， organic matter（27.1%-59.1%）， total nitrogen（14.3%-33.3%）， alkali-hydrolyzable nitrogen（8.7%-47.8%）， total potassium（7.0%-26.3%） and available potassium（8.8%-42.1%）. But total phosphorus and available phosphorus content decreased by 7.1%-21.4% and 35.6%-58.0% respectively. 【Conclusion】Slow release fertilizers can increase the yield of spring potato and improve soil fertility obviously. But the effects of different slow release fertilizers are various. Overall， slow release fertilizers Jinzhengda， Nuotaike， Yangfeng and Shikefeng have the optimal yield increasement， and can be promoted in local area.

Key words： potato； slow release fertilizer； yield； tuber trait； soil fertility

0 引言

【研究意義】近年來，隨著馬鈴薯主糧化趨勢的不斷推進，馬鈴薯已成為我國第四大糧食作物。貴州是我國馬鈴薯西南混作區的重要組成部分，其馬鈴薯常年種植面積保持在67萬ha以上，馬鈴薯現已成為貴州省農業發展的的主導經濟作物之一（徐彥軍等，2013；王思見等，2014）。施肥作為重要的栽培技術手段，對馬鈴薯產量和品質提升的貢獻率可占到50%以上，是馬鈴薯增產提質的重要保證（張萌等，2016b）。但由于貴州省勞動力的相對短缺及經濟發展的相對落后，農民對肥料的選擇仍然以普通尿素或普通復合肥為主，并且缺乏相應的施肥技術指導，從而導致肥料養分利用率偏低，最終導致施肥成本增加、生產效益降低及環境污染加劇等（周瑞榮等，2010；芶久蘭等，2011）。因此，如何既能提高馬鈴薯產量水平和肥料利用效率，又能緩解貴州省勞動力短缺的壓力，成為當前貴州省馬鈴薯產業發展亟待解決的關鍵問題。2015年國家發布了《“十三五”農業可持續發展規劃》，并提出《到2020年化肥使用零增長行動方案》，將新型肥料的推廣與應用作為重點發展任務（張萌等，2016a）。因此，在“化肥減施”和“作物增產提質”的雙重壓力下，新型肥料的篩選與應用推廣成為當前肥料領域的研究熱點。【前人研究進展】緩釋肥是新型肥料的一種，其主要作用機理是依靠包膜或添加化學抑制劑等方法來控制或延緩肥料中養分釋放，使肥料的養分釋放模式與作物養分吸收相協調或同步，一次性施用即可滿足作物整個生育期的養分需求，在充分節省勞動力成本的同時，更重要的是可以解決肥料施用不當、養分配比不科學等問題，從而達到作物增產、肥料增效的目的（韓錦峰等，2010；古慧娟等，2011；劉彥伶等，2013；王宜倫等， 2015）。目前已有較多關于緩釋肥的研究，周瑞榮等（2010）研究表明，緩釋肥一次性施用可以顯著提高馬鈴薯產量，并大幅提高肥料利用效率，在較常規施肥減少20%的情況下仍有5.6%的增產效果；范富等（2011）研究緩釋肥對玉米產量及構成因素、品質的影響，結果表明施用緩釋肥可以明顯增加玉米籽粒粗蛋白含量，并能顯著提高玉米的穗長、百粒重和穗粒數。此外，緩釋肥還可以提高土壤生物活性（董燕，2007）和肥力水平（趙穎等，2016），并能有效降低氨揮發排放（韓蔚娟等，2016）和土壤養分流失風險（丁志磊等， 2015， 2016）。可見，緩釋肥在我國農業生產中的增產增效作用已經得到廣泛認證。【本研究切入點】威寧縣是貴州省典型的高海拔馬鈴薯種植區，目前已經成為貴州高產優質馬鈴薯重要生產基地。但是，隨著緩釋肥品種的多樣化發展，該地區的馬鈴薯種植仍以普通復合肥為主，缺乏相應的緩釋肥品種效果評比研究及技術指導。目前關于不同緩釋肥品種對春馬鈴薯施用效果的研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】通過田間試驗將7個緩釋肥品種與普通復合肥進行對比，研究貴州春馬鈴薯產量、結薯性狀及土壤肥力對不同品種緩釋肥的響應，旨在篩選出適合該地區馬鈴薯高產優質栽培的緩釋肥品種，為實現緩釋肥在貴州省馬鈴薯生產中的推廣應用及馬鈴薯“兩減”、“三節”綜合技術集成提供理論依據及技術支撐。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試肥料8種，分別為西洋復合肥（N∶P2O5∶K2O=

15∶15∶15，貴州西洋肥業有限公司）、金正大緩釋肥（高分子樹脂包膜硫酸鉀型緩釋肥、N∶P2O5∶K2O=18∶8∶16，金正大諾泰爾化學有限公司）、西洋緩釋肥（納米網生物包膜，N∶P2O5∶K2O=20∶10∶10，貴州西洋肥業有限公司）、諾泰克緩釋肥（肥料中添加硝化抑制劑，N∶P2O5∶K2O=20∶10∶10，德國康樸公司）、洋豐緩釋肥（聚肽型緩釋增效肥，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10，湖北新洋豐肥業股份有限公司）、沃夫特緩釋肥（氨化造粒包衣，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12，沃夫特復合肥有限公司）、施可豐緩釋肥（肥料中添加脲酶抑制劑和硝化抑制劑，N∶P2O5∶K2O=16∶8∶18，施可豐化工股份有限公司）、驊龍緩釋肥（肥料中添加脲酶抑制劑，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶10，貴州驊龍肥料有限公司）。供試馬鈴薯品種為當地主推品種威芋5號，由威寧縣農業科學研究所選育。

1. 2 試驗方法

試驗于2015年3～10月在貴州省威寧縣雙龍鎮進行，該地區地處東經26°52′、北緯104°17′，海拔2237 m，年降雨量954 mm，無霜期約250 d，年平均氣溫約11 ℃，日照時數約2000 h。供試土壤為灰泡土，pH 5.51，有機質含量45.022 g/kg，全氮含量2.561 g/kg，全磷含量1.321 g/kg，全鉀含量13.578 g/kg。

試驗設8個處理，分別為：（1）對照（CK），西洋復合肥（XY1）；（2）金正大緩釋肥（JZD）；（3）西洋緩釋肥（XY2）；（4）諾泰克緩釋肥（NTK）；（5）洋豐緩釋肥（YF）；（6）沃夫特緩釋肥（WFT）；（7）施可豐緩釋肥（SKF）；（8）驊龍緩釋肥（HL）。各處理的氮、磷、鉀肥用量相同，肥料用量按照每公頃N 240 kg、P2O5 120 kg和K2O 270 kg施用，肥料不足的用單質肥料尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O5 12%）和硫酸鉀（含K2O 45%）補充，所有肥料均作基肥一次性施用，無追肥，具體施肥量如表1所示。馬鈴薯種植密度按照60000株/ha栽種，每個處理設3次重復，小區面積為13.5 m2（3.0 m×4.5 m），各小區均隨機排列。

1. 3 樣品采集與測定

1. 3. 1 土壤樣品分析 試驗前在整個試驗田均勻布15個采樣點，采集0～20 cm土層土樣，經風干磨細過篩后，測定土壤理化性質（鮑士旦，2000）。同時，在馬鈴薯收獲后，每個處理按五點法取0～20 cm土層土樣進行混合，將采集的混合土樣在自然條件下風干，經磨細過篩后，測定土壤理化性質。土壤理化性質分析方法：pH按照水土比2.5∶1—pH計法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定；全氮含量采用半微量開氏法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；全磷含量采用NaOH熔融—鉬銻抗比色法測定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用NaOH熔融—火焰光度法測定；速效鉀含量采用1.0 mol/L NH4OAc浸提—火焰光度法測定（鮑士旦，2000）。

1. 3. 2 試驗指標測定 馬鈴薯測產前，對每個處理的馬鈴薯進行取樣測試，測定內容包括：單株產量、單株結薯數及大、中、小薯數。同時，每個處理隨機采集馬鈴薯塊莖，用去離子水沖洗并切成薄片后，放入105 ℃干燥箱中殺青30 min，60 ℃下烘干至恒重，然后將植物樣品磨碎過篩后，采用H2SO4-H2O2聯合消煮—凱氏定氮儀測定馬鈴薯全氮含量、鉬銻抗比色法測定全磷含量、火焰光度法測定全鉀含量（鮑士旦，2000）。同時，另取新鮮馬鈴薯塊莖用于測定淀粉和還原糖含量（高俊風，2006）。馬鈴薯產量按收獲時各小區的實產計算。

1. 4 統計分析

試驗數據均采用Excel 2003進行計算處理，采用Origin 8.0作圖，使用LSD法進行顯著性分析。

2 結果與分析

2. 1 不同緩釋肥對馬鈴薯產量的影響

由圖1可知，不同施肥處理的馬鈴薯產量在14734.8～27285.0 kg/ha，與CK相比，金正大、諾泰克、洋豐和施可豐緩釋肥均能顯著提高馬鈴薯產量（P<0.05，下同），增幅為19.1%～24.6%，其中以金正大緩釋肥增產最多，產量達27285.0 kg/ha，但金正大與諾泰克、洋豐、施可豐緩釋肥處理間無顯著差異（P>0.05，下同）；施用西洋、沃夫特和驊龍緩釋肥與CK相比均出現顯著減產，降幅為16.4%～32.7%，其中以驊龍緩釋肥施用效果最差，僅為14734.8 kg/ha，且顯著低于西洋緩釋肥處理。

2. 2 不同緩釋肥對馬鈴薯結薯性狀的影響

由表2可知，與CK相比，除沃夫特緩釋肥外，施用其他品種緩釋肥均可提高馬鈴薯單株產量，增幅為2.6%～73.1%，以金正大緩釋肥處理增幅最高，顯著高于西洋、沃夫特和驊龍緩釋肥處理；從單株結薯數看，施用緩釋肥處理的單株結薯數與CK相比有不同程度的增減，變幅為-35.8%～28.3%，其中金正大、諾泰克和驊龍緩釋肥增幅分別為1.9%、5.7%和28.3%，而其他品種緩釋肥處理降幅為9.4%～35.8%，以西洋緩釋肥處理降幅最大，且顯著低于驊龍緩釋肥處理，但與其他處理無顯著差異；比較不同施肥處理的大中薯率可發現，施用緩釋肥處理的大中薯率均有所提高，與CK相比提高6.6%～15.1%，以金正大緩釋肥處理的大中薯率最高，達到99.1%，顯著高于CK，但與其他處理無顯著差異。

2. 3 不同緩釋肥對馬鈴薯養分與品質的影響

由表3可知，與CK相比，施用不同類型緩釋肥處理的馬鈴薯氮含量差異均不顯著，變幅為-16.8%～17.9%，但施用沃夫特、施可豐和驊龍緩釋肥處理的馬鈴薯氮含量顯著高于金正大和西洋緩釋肥處理，增幅為21.1%～41.8%，以施可豐緩釋肥處理最高；與CK相比，驊龍緩釋肥處理的馬鈴薯磷含量降低16.7%，而施用其他緩釋肥使馬鈴薯磷含量提高16.7%～33.3%，其中以西洋緩釋肥最高；施用緩釋肥也可提高馬鈴薯鉀含量，比CK提高5.6%～19.2%，其中以驊龍緩釋肥處理增幅最高，顯著高于CK處理，但與其他處理差異未達顯著水平。從馬鈴薯品質來看，不同類型緩釋肥對馬鈴薯水分和還原糖含量無影響，但顯著影響淀粉含量水平。同時，施用金正大、西洋、諾泰克和沃夫特緩釋肥均能增加馬鈴薯淀粉含量，比CK分別提高6.1%～

76.4%，其中以西洋緩釋肥增幅最高，洋豐、施可豐和驊龍緩釋肥處理則使淀粉含量降低25.5%～56.4%，以施可豐緩釋肥降幅最大。

2. 4 不同施肥處理對馬鈴薯收獲后耕層土壤肥力的影響

由表4可知，施用緩釋肥能夠提高馬鈴薯收獲后的土壤肥力狀況。與CK相比，施用緩釋肥處理的土壤pH提高3.8%～7.5%，其中以西洋緩釋肥處理增幅最大；有機質含量提高27.1%～59.1%，其中沃夫特、施可豐和驊龍緩釋肥處理的有機質含量顯著提高，分別提高50.1%、59.1%和57.2%；土壤全氮和堿解氮含量分別提高14.3%～33.3%和8.7%～47.8%，以驊龍緩釋肥處理的氮素提升能力最佳；土壤全磷和速效磷含量分別降低了7.1%～21.4%和35.6%～58.0%，均以沃夫特緩釋肥處理的降幅最為明顯；土壤全鉀和速效鉀含量分別提高7.0%～26.3%和8.8%～42.1%，其中全鉀含量以洋豐緩釋肥處理最高，速效鉀含量以諾泰克緩釋肥處理最高。

3 討論

緩釋肥作為新型的肥料品種，其在提高作物產量、降低肥料損失、提高肥料利用效率等方面均發揮巨大優勢，已成為我國農業生產中重要的肥料品種。目前常見的緩釋肥類型主要包括摻混型、包膜型、穩定型等，不同類型的緩釋肥作用機理不同，例如包膜型緩釋肥主要是利用樹脂、硫包衣等材料將肥料進行包膜處理，以此來控制養分釋放，延緩肥效；穩定型緩釋肥則是添加生化抑制劑如脲酶抑制劑、硝化抑制劑等，通過生物化學作用來抑制土壤脲酶或硝化細菌活性，進而減緩養分的快速轉化或損失，從而達到緩釋的目的（趙秉強， 2013）。本研究中不同類型緩釋肥對馬鈴薯產量、結薯性狀的提高和改善均有不同效果，其中金正大、諾泰克、洋豐和施可豐緩釋肥對馬鈴薯產量提高作用顯著，增幅達19.1%～24.6%，而其他緩釋肥品種顯著降低了馬鈴薯產量水平。究其原因，一方面可能是因為不同緩釋肥的養分釋放規律與貴州馬鈴薯不同生育期的養分需求狀況協調不完全一致，從而導致結薯期馬鈴薯的營養狀況不同，最終影響產量的形成（安江勇等，2015）；另一方面，從馬鈴薯的結薯性狀看，金正大、諾泰克、洋豐和施可豐緩釋肥對馬鈴薯的結薯性狀影響明顯，尤其是在提高馬鈴薯單株產量、大中薯數和大中薯率方面效果顯著，可能是造成其產量提高的關鍵。此外，胡小鳳等（2010）和韓蔚娟等（2016）研究指出，樹脂包膜型緩釋肥可以阻隔肥料與土壤脲酶的直接接觸；添加生化抑制劑緩釋肥則可以抑制土壤脲酶活性，降低土壤硝化作用，從而減少氨揮發和N2O排放量，提高肥料利用率；聚肽型緩釋肥則可以快速分解和吸附土壤中養分，有效促進作物根系發育，加快養分的吸收和轉化（尚玉潔等， 2015），這也可能是金正大（高分子樹脂包膜硫酸鉀型緩釋肥）、諾泰克（含硝化抑制劑）、洋豐（聚肽型）和施可豐（含脲酶抑制劑和硝化抑制劑）緩釋肥使馬鈴薯高產的原因之一。

淀粉含量是評價馬鈴薯品質的重要指標。本研究中不同類型緩釋肥對馬鈴薯淀粉含量產生顯著影響。其原因可能包括兩方面：一方面，由于不同緩釋肥的NPK養分釋放特性存在差異，致使馬鈴薯不同生育期土壤中的NPK比例有所不同，而不同的NPK比例會影響馬鈴薯塊莖中的淀粉合成酶活性、直鏈淀粉及支鏈淀粉含量（楊德樺，2012；吳曉紅等，2016）；另一方面，硼、銅、鋅、鉬等微量元素也是影響馬鈴薯淀粉含量的重要原因（杜長玉等，1999），由于不同類型緩釋肥的原材料及制造工藝不同，肥料中微量元素也可能存在差異，因此可能會影響馬鈴薯塊莖中的淀粉含量。

土壤養分水平反映了土壤能夠提供作物生長所需各種養分的能力大小，是土壤肥力和肥沃程度的重要指標。趙穎等（2016）研究發現，膜下滴灌技術配合施用緩釋肥對馬鈴薯關鍵時期土壤養分運移影響明顯，其速效氮和速效磷含量分別較常規施肥提高15.5%和11.5%。丁志磊等（2015， 2016）對桃樹—大豆間作農田地表徑流氮、磷流失及土壤養分進行了研究，結果表明施用緩釋肥可以顯著降低氮和磷流失量，并提高了土壤中養分含量。本研究結果顯示，施用緩釋肥使馬鈴薯收獲后的部分耕層土壤養分明顯提高，平均增幅為有機質41.2%、全氮25.2%、堿解氮25.7%、全鉀19.5%、速效鉀22.1%，但土壤全磷和速效磷含量分別平均降低11.2%和48.0%，與趙穎等（2016）的研究結果有所差異。其原因可能是，一方面緩釋肥的養分緩慢釋放機制主要是控制氮素的釋放，包膜或添加生物制劑可使NH4+和NO3-在土壤中長期大量保存，而對磷、鉀素緩釋作用不明顯（楊利軍等，2012）；另一方面，施用緩釋肥后的土壤有機質含量明顯增加，而高有機質土壤的固磷作用相對較弱，進而減少土壤對磷素的吸附（劉小虎等，2013），增加土壤磷素的流失風險（李渝等，2016），最終使耕層土壤全磷和速效磷含量降低。

4 結論

綜上所述，緩釋肥在提高貴州春馬鈴薯產量、改善土壤肥力狀況等方面效果明顯，但是不同緩釋肥品種的作用效果存在差異。綜合來看，以金正大、諾泰克、洋豐和施可豐緩釋肥的增產效果最佳，可適當在該地區進行示范推廣，對貴州省馬鈴薯輕簡化栽培模式及產業發展具有重要意義。

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（責任編輯 鄧慧靈）