商品有機肥替代部分化肥對土壤養分和馬鈴薯產量的影響

傅 松，傅樹斌，王丁祥，許國春

(1.上杭縣農業技術推廣站， 福建 龍巖 364200； 2.上杭縣農情科教項目管理站，福建 龍巖 364200； 3.福建省農業科學院作物研究所， 福建 福州 350003)

福建省屬亞熱帶濕潤氣候，常年高溫多雨，土壤普遍呈酸性，加上長期偏施化肥，導致耕地土壤酸化現象嚴重[1]。上杭縣位于福建省西南部，土地結構大體呈“八山一水一分田”的特點，全縣耕地面積28 860 hm2，占全縣土地面積的10.11%。全縣耕地土壤以水稻土為主，主要呈現酸性、耕作層淺薄、肥力中等偏低等特點。商品有機肥以畜禽糞便、動植物殘體等為主要原料，經發酵腐熟后制成。國內已有有機肥配合化肥在水稻、烤煙、番茄和獼猴桃等[2-6]作物上的研究，結果均表明有機肥配合化肥施用對促進作物生長、提高產量、改善品質等方面具有積極作用。寧川川等[7]研究表明在作物生長過程中增施商品有機肥，能顯著改善土壤物理性狀，提高土壤微生物活性，增加土壤養分含量、緩解土壤酸化的作用。上杭縣作為傳統生豬調出大縣，商品有機肥的推廣能有效利用并消化當地的畜禽糞便，降低其對環境造成的負面影響，同時兼顧作物穩產增產作用，對上杭縣農業面源污染治理、發展綠色優質高效農業具有重要意義。因此，對商品有機肥替代部分化肥在上杭縣農作物中推廣應用進行研究非常有必要。

馬鈴薯是上杭縣主要冬季雜糧作物，常年種植面積400 hm2左右，主要分布在臨城、湖洋、舊縣等低海拔近郊鄉鎮，利用晚稻收割后冬閑時節種植一季，該種植模式不影響次年早稻生產。近年來為增加馬鈴薯產量，普遍存在化肥施用量偏大的現象，導致土壤鹽漬化、耕地地力下降。為了減少化肥用量、改良土壤性狀，實現綠色提質增產的目標，本研究于2017-2018年進行有機肥替代部分化肥試驗，探索馬鈴薯增施商品有機肥替代部分化肥對土壤改良和馬鈴薯產量的影響，為上杭縣全面開展馬鈴薯有機肥替代部分化肥、推進農業面源污染治理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

馬鈴薯試驗品種：閩薯1號，脫毒種薯。試驗用肥為化肥(15-10-20，硫酸鉀型)，由甕福紫金化工股份有限公司提供；有機肥由上杭縣榮興生物科技有限公司提供，有機質≥45%、總養分≥5%。

1.2 試驗地概況

試驗地位于臨城鎮九洲村千公壩浩宇農業發展公司大棚，地勢平坦，設施完整，排灌方便。土壤類型為潮沙土，耕層厚度40 cm，前作種植蘿卜，試驗前土壤基本理化性質：有機質含量16.48 g·kg-1,堿解氮118.0 mg·kg-1，有效磷31.4 mg·kg-1，速效鉀69.3 mg·kg-1，pH值4.8。

1.3 試驗設計

試驗參照《NY/T2271-2016土壤調理劑效果試驗和評價要求》[8]設4個處理，處理1為100%化肥，即施用化肥1 500 kg·hm-2；處理2為減施化肥10%+有機肥4 500 kg·hm-2；處理3為減施化肥20%+有機肥4 500 kg·hm-2；處理4為減施化肥30%+有機肥4 500 kg·hm-2。每個處理3次重復，隨機區組排列,共12個小區，每個小區面積45 m2(6.0 m×7.5 m)，6畦為1個處理，四周設保護行。

1.4 田間管理及施肥方法

2017年12月5日旋耕起畦，畦面寬65 cm、溝寬35 cm，畦面開溝，施基肥并播種入溝覆土，避免種薯直接接觸肥料。12月5日播種，每667 m2種植3 600株，雙行種植，行距0.4 m、株距0.3 m，種薯切塊保證2個以上萌芽，用福爾馬林浸泡消毒，種薯播種后覆土3～5 cm。12月30日苗高15～20 cm間苗補苗，每兜留1株旺盛粗壯苗。2018年2月4日株高60～90 cm，追施化肥，結合中耕除草培土。本試驗地初次種植馬鈴薯，且遇干旱天氣，病蟲害發生較輕，全生育期除投毒鼠餌料外未進行其他病蟲害防治。施肥方法：化肥基肥和追肥各施一半，有機肥全部作基肥。

1.5 樣品采集與測定方法

2018年4月9日至10日，馬鈴薯葉色稍轉黃，下部老葉脫落，即起薯收獲，收獲時各處理小區分別隨機考查20株農藝性狀：株高、結薯數、重量、商品性等，小區產量單獨收獲計產。試驗結束后采集耕層土壤化驗，分析土壤養分變化情況。

土壤樣品采集方法為梅花形布點法，主要采集18～20 cm耕作層土壤。土壤pH測定方法采用電位法(測定基礎土樣懸液的pH)，土壤中有機質測定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，堿解氮測定采用堿解擴散法，有效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用乙酸氫鈉浸提-火焰光度計法[9]。

1.6 數據分析

試驗數據采用DPS數據處理軟件進行方差和相關性分析，采用Duncan′s新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 有機肥替代部分化肥對土壤理化性狀的影響

試驗結束后采集各處理混合土樣化驗并與試驗前基礎樣對比(表1)。從表1可以看出，有機肥替代部分化肥處理小區土壤有機質含量比對照提高1.53～2.42 g·kg-1，土壤pH值亦有所提高，對照處理小區試驗前后除堿解氮有所提高外其他土壤理化性狀變化不大，說明增施有機肥對培肥地力有一定作用，并對抑制土壤酸化有一定效果。

表1 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯田土壤理化性狀的影響

2.2 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯農藝性狀的影響

從表2可知，有機肥替代部分化肥3個處理商品率均高于處理1(CK)，且差異達顯著水平；處理3最優，處理2次之，處理4最低，3個處理間均無顯著差異。單株產量表現為處理2>處理4>處理1(CK)>處理3，處理2和處理1(CK)差異達顯著水平，處理3、處理4與處理1(CK)無顯著差異；株高、單株結薯數各處理間無顯著差異。說明有機肥替代部分化肥可顯著提高馬鈴薯商品薯率，適量減少化肥使用配合增施商品有機肥能提高馬鈴薯單株產量，以處理2馬鈴薯單株產量最高，比對照(CK)增加11.34%。

表2 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯農藝性狀的影響

注：表中同列數據后不同小寫字母表示差異顯著水平(P<0.05。)，下同。

2.3 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯產量的影響

從表3可知，處理2產量最高，為22 252.0 kg·hm-2，比處理1(CK)提高1 674 kg·hm-2，增產8.1%，差異達顯著水平；處理3產量為20 178 kg· hm-2，與處理1(CK)相比無顯著差異；處理4產量為19 538 kg·hm-2，與處理1(CK)相比差異達顯著水平。各處理產量結果說明增施適量有機肥，減施10%化肥能提高馬鈴薯產量，減施20%～30%化肥馬鈴薯產量與常規施肥相比馬鈴薯產量略有下降。表明在馬鈴薯種植過程中合理搭配有機肥與化肥的施用對馬鈴薯能起到穩產增產作用。

表3 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯產量的影響

2.4 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯經濟效益的影響

從表4可知，不同處理馬鈴薯的經濟效益在15 646～20 294元·hm-2，其高低表現為處理2>處理1(CK)>處理3>處理4，處理2與處理1差異不顯著，處理3、處理4與處理1差異達顯著水平。與處理1(CK)相比，處理2經濟效益增加5.4%，而處理3、處理4因產量略低于處理1(CK)，但生產要素投入高于處理1(CK)，導致經濟效益分別減少14.1%、18.7%。表明有機肥與化肥合理搭配才能發揮兩者的功效，減施10%化肥配施商品有機肥更有利于提高馬鈴薯經濟效益。

表4 有機肥替代部分化肥對馬鈴薯經濟效益的影響

注：表中生產要素投入包括種薯4 500元·hm-2、農藥1 500元·hm-2、人工費用12 000元·hm-2，商品薯批發價2元·kg-1，商品有機肥0.6元·kg-1，化肥2.6元·kg-1。

3 討論與結論

商品有機肥的推廣應用不僅是科學均衡施肥的重要內容，也是實現農業面源污染治理目標、改善生態環境的重要舉措。施用商品有機肥能夠改善土壤養分狀況，對土壤養分的提升、pH的調節具有長期、持續性作用。陳紅金等[10]研究表明，長期施用有機肥對稻田的改良培肥效應顯著，土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量以及pH值較常規施肥均有不同程度的提高。本試驗中，試驗地塊增施有機肥4 500 kg·hm-2后，土壤有機質含量試驗前后對比增加1.37～2.26 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀試驗前后亦略有增加，土壤pH值提高0.1～0.3，這一結果與前人研究結果基本一致[11-12]，說明增施有機肥能改良土壤理化性狀、提高土壤肥力，為作物穩產增產創造條件。本試驗結果表明，有機肥配合化肥施用對提高馬鈴薯商品薯率、單株產量有促進作用，這與代啟貴等[13]、王永勝等[14]的研究結果基本一致。分析原因，商品有機肥雖然肥效緩慢，不能及時滿足作物關鍵生育時期對養分的需求，但配合化肥施用能提高肥料利用效率[15]，并能改善土壤理化性狀，協調養分平衡供應[16]，從而提高馬鈴薯商品薯率和單株產量。

高怡安等[17]研究表明，減施化肥0～20%配施適量生物有機肥，馬鈴薯產量較單施化肥增加5.3%、4.5%、2.1%；經濟效益方面減施化肥0～10%配施適量生物有機肥，效益分別增加3.6%、3.2%，而減施化肥20%配施適量生物有機肥，經濟效益下降0.5%。本試驗中，化肥減施10%、20%、30%處理馬鈴薯產量和經濟效益呈現先增后減的趨勢，產量較單施化肥分別增加8.1%及減少1.9%、5.1%，經濟效益較單施化肥增加5.4%及減少14.1%、18.7%，減施化肥20%～30%處理的馬鈴薯產量和經濟效益均有所下降。這與前人的研究結果有所不同[18-19]，分析原因，一方面可能受各地馬鈴薯種植季節、氣候狀況、土壤肥力、選用品種等因素影響；另一方面，可能與化肥和商品有機肥的肥效、營養元素含量、化肥減施比例、增施有機肥數量不同有關，但減施一定比例化肥配施適量商品有機肥對促進馬鈴薯增產增效的趨勢是基本一致的。

綜合分析，在本試驗條件下，當地冬種馬鈴薯以減施化肥10%(即化肥1 350 kg·hm-2)+商品有機肥4 500 kg·hm-2的效果最佳，經濟效益最高，實現了化肥減量增效目標，可在當地進一步推廣應用。