不同肥料和生物菌劑對重茬甘薯產量及土壤質量的影響

馬洪波，楊 蘇，李傳哲，張永春

（1.江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所/農業農村部江蘇耕地保育科學觀測實驗站，江蘇南京 210014；2.南京農業大學，江蘇南京 210095）

甘薯［Ipomoea batatas（L.）］是旋花科一年生或多年生草本塊根植物，是重要的糧食、飼料和工業加工原料［1-2］。目前中國甘薯種植面積約670萬hm2，年產量約1億t，居世界首位［3-4］。作為加工淀粉和燃料乙醇的重要原料，甘薯塊根淀粉含量與產量對甘薯食用、加工和產業化都具有極其重要的影響［5-6］。近年來，隨著甘薯種植面積的擴大，因重茬導致的連作障礙是很多地區甘薯生產可持續發展的主要制約因素之一。馬代夫等認為，甘薯產業因受地域和產業底蘊的影響，發展不平衡，部分甘薯主產區種植年份長，各種甘薯病蟲害發生普遍比較嚴重，特別是甘薯引種不規范導致各類病蟲害的蔓延，病蟲害有逐步加重的趨勢，新發生甘薯病毒病（SPVD）、黑痣病、紫紋羽病、黑腐病等病害較多，對產量影響很大，許多產區呈現出南病北移、南北病混發的現象［2］。如果不加大防控措施，甘薯SPVD近年內將上升為甘薯生產上的制約因素。

在甘薯眾多病蟲害中，甘薯莖線蟲病被認為是甘薯生產中最重要的制約因子。甘薯莖線蟲病病原為馬鈴薯腐爛莖線蟲（Ditylenchus destructor），甘薯一旦受莖線蟲侵染，表皮會被啃食，輕者減產10%～30%，重者達50%～80%，甚至絕收［7］。國內外學者對作物土傳病害的控制大多通過選育拮抗性菌劑進行生物防治［8］；土壤理化性質劣變則通過施用土壤調理劑來改良［9］；還有通過引進優良的抗線蟲甘薯品種，基本上可以杜絕線蟲病的發生，而根系分泌的自毒物質所導致的連作障礙則通過增強作物自身生長勢及合理施肥來消除。

1 材料與方法

本試驗選取南京農業大學提供的有機肥與南京中糧集團提供的寧盾A、寧盾B菌劑，在連續5年栽培甘薯的地塊上進行試驗。通過不同菌劑、有機肥料產品的施用效果比較，研究緩解甘薯連作障礙的關鍵技術。優選出對甘薯產量和抗病害較為突出的產品，用于推廣示范。

1.1 試驗實施

選擇江蘇省灌云縣小伊鄉，此地常年種植甘薯。每小區面積25 m2，3次重復，土壤類型為沙壤，堿解氮含量為79 mg/kg，有效磷含量為5.29 mg/kg，速效鉀含量為169 mg/kg，pH值7.69，有機質含量2.41%。

1.2 供試甘薯和肥料品種

甘薯品種為當地的品種蘇薯16、引進的新品種蘇薯22；肥料品種為寧糧生物科技有限公司生產的復合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%），南京農業大學生物源農藥創制公司生產的寧盾生物菌劑（1×106CFU/mL），南京農業大學研發的生物有機肥（有機質含量為50%）。

1.3 試驗設計

處理1（CK）：當地常規施肥（復合肥600 kg/hm2），不施生物菌劑。

處理2：當地常規施肥（復合肥600 kg/hm2）+（施用寧盾生物菌劑產品A）菌劑液體產品灌根，用量75 L/hm2，甘薯移栽后稀釋200倍灌根。

處理3：當地常規施肥（復合肥600 kg/hm2）+（施用寧盾生物菌劑產品B）菌劑液體產品葉面噴灑，地上部發病前（移栽后20 d開始）噴施，用量8.25 L/hm2，稀釋200倍每隔10 d噴1次，共噴3次。

處理4：當地常規施肥（復合肥600 kg/hm2）+施用生物有機肥產品1（南農有機肥，固體產品3 000 kg/hm2），起壟前撒施或壟上開溝撒施（拌土后再移栽）。

處理5：當地常規施肥（復合肥600 kg/hm2）+施用生物有機肥產品2（寧糧有機肥，固體產品3 000 kg/hm2），起壟前撒施或壟上開溝撒施（拌土后再移栽）。

試驗開始時間為2017年5月20日，收獲取樣時間為2017年10月28日。

1.4 甘薯病情指數的測定

每個小區隨機選取3個點，每個點調查50塊薯，記錄危害分級。薯塊危害分級方法：0級，沒有危害；1級，25%以下受害；3級，≥25%～＜50%受害；5級，≥50%～≤75%受害；7級，75%以上受害。

發病率＝（發病薯數/調查總薯數）×100%。

1.5 數據處理及分析

用SPSS軟件進行數據統計、方差分析、新復極差檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對甘薯生物量的影響

從表1可以看出，甘薯品種蘇16，南農有機肥處理的藤質量最高，達26 185.92 kg/hm2，與對照不施菌劑相比，高出21.35%，但處理間差異不顯著；從薯質量來看，寧盾菌劑A型處理的薯質量最高，達25 197.77 kg/hm2，顯著高于其他處理，表明在連作障礙的土壤中寧盾系列菌劑對蘇16品種有增產效果，有機肥對蘇16沒有增產效果。對于甘薯品種蘇22，寧盾菌劑A型處理的藤質量最高，達21 022.85 kg/hm2，明顯高于其他處理；從薯質量來看，寧糧有機肥處理的薯質量最高，顯著高于其他處理，其他排序為寧盾A菌劑、南農有機肥、寧盾B菌劑，表明在連作障礙的土壤中有機肥和寧盾系列菌劑對蘇22品種均有增產效果，且有機肥系列增產效果優于寧盾系列。

表1 不同處理對甘薯藤質量和薯質量的影響

2.2 不同處理對甘薯抗病性的影響

從表2可以看出，對于甘薯品種蘇16，南農有機肥處理的甘薯發病率最高，達88.00%，對照不施菌劑的為84.00%，已經達到危害分級7級，寧糧有機肥、寧盾B型處理的發病率分別為74.66%、71.33%，危害分級為5級，寧盾A型處理的甘薯發病率最低，為62.66%，表明在連作障礙的土壤中寧盾系列菌劑對蘇16品種甘薯發病率有一定的抑制作用，有機肥處理的效果不理想。對于甘薯品種蘇22，南農有機肥處理的甘薯發病率最高，達67.33%，對照不施菌劑的為67.33%，危害分級為5級，寧糧有機肥、寧盾A、寧盾B處理抑制發病率效果好，發病率分別為51.33%、54.66%、55.33%，分別低于對照不施菌劑16.00、12.66、12.00百分點。

發病率＝（發病薯數/調查總薯數）×100%。

2.3 不同處理對土壤微生物數量的影響

從表3可以看出，寧盾B型處理的土壤真菌數量最高，顯著高于對照不施菌劑處理，其他處理排序依次為寧糧有機肥＞寧盾A＞南農有機肥；寧盾B型處理的細菌數量最多，顯著高于其他處理，不同處理與對照相比，差異均達到了顯著水平，排序為寧盾B＞南農有機肥＞寧盾A＞寧糧有機肥；寧盾A型處理的放線菌數量最多，顯著高于有機肥和對照處理，排序為寧盾A＞寧盾B＞南農有機肥＞寧糧有機肥，表明寧盾系列菌劑在增加土壤生物多樣性方面優于有機肥處理。

表2 不同處理對甘薯發病率的影響

2.4 不同處理對蘇16土壤理化性質的影響

從表4中可以看出，與對照相比，寧盾A、寧盾B型菌劑和寧糧有機肥處理降低了土壤pH值，南農有機肥處理增加了土壤pH值，較對照增加了1.5%，但不同處理間差異不顯著，與對照相比，各處理均增加了土壤有機質含量，寧糧有機肥增加最多，增幅達19.58%，南農有機肥處理使有機質含量增加13.97%，寧盾A處理增加有機質含量8.75%，寧盾B處理增加有機質含量達0.83%，但是處理間差異不顯著。

表3 不同處理對蘇16土壤真菌、細菌和放線菌數量的影響

表4 不同處理對蘇16土壤pH值和有機質含量的影響

3 討論與結論

植物病害是農作物優質高產的重要制約因素之一，據估計，全球主要農作物的平均病害損失約占總產量的16%，每年直接經濟損失高達數千億美元［10］。甘薯連作障礙的發生具有普遍性，引起連作障礙的原因復雜多樣，主要有微生物群落結構失衡［11］，特別是有害真菌數量劇增［12］以及酚酸類化感物質積累等［13］。越來越多的研究者認為，導致作物連作障礙的因素之間存在協同作用。目前，土壤化學消毒法（如溴甲烷消毒）是國內外公認的防治連作障礙的有效措施，但因其污染環境且對人體有害，逐步被禁止使用。大量研究表明，綠肥、殼質粗粉、秸稈稻殼等植物殘體、堆肥、糞肥和生物炭等土壤添加劑［14-17］有利于提高土壤養分，降低土壤中有害物質，改善土壤的微生物體系以及團粒結構，提高土壤質量，增強土壤生態系統的穩定性，降低連作土壤中農作物病害的發生，從而緩解連作障礙。本試驗發現，通過添加寧糧有機肥可以降低甘薯品種蘇16、蘇22的發病率，但添加南農有機肥發病率反而升高了，原因為寧糧有機肥氮磷含量為6%，南農有機肥氮磷含量為10%，王靜等研究發現，氮磷的增加有利于線蟲的增加，進而增加甘薯的病害［18］。但有機肥對土壤理化性質有好處，寧糧有機肥增加有機質含量16.37%，南農有機肥增加有機質含量13.97%，對土壤pH值沒有顯著影響。

眾多學者認為，連作障礙與農作物品種密切相關。Chung等研究發現，美國常用的7個苜蓿商業品種對自身的種子萌發、幼苗生長和植株干鮮質量的連作抑制作用顯著不同［19］。本研究發現，引進的甘薯新品種蘇22與當地甘薯品種蘇16相比，能夠降低發病率，降幅達11%，表明蘇22在抵抗連作障礙方面優于蘇16。邢繼英等從理論上證實了種薯連續種植后產量下降的原因［20］。甘薯在連續使用2年后，不能再作種薯，應及時更換新的種薯。

作物連作后土壤微生物區系發生明顯變化，主要表現為土壤微生物種群結構、數量以及比例失調、土傳病害加重、某些病原菌微生物數量急劇增加、有益微生物大大減少，打破了原有的根際微生態平衡［21］。本研究發現，寧盾A、寧盾B可以有效增加土壤真菌、細菌、放線菌的數量，增加了土壤的生物多樣性，因為寧盾A、寧盾B菌劑都是有益微生物，可以拮抗線蟲的危害，進而減少病害的發生，增加了甘薯的產量。

在連作障礙的土壤中，寧盾系列菌劑對蘇16甘薯品種有增產效果，有機肥對甘薯蘇16沒有增產效果，有機肥和寧盾系列菌劑對甘薯蘇22品種均有增產效果，且有機肥系列增產效果優于寧盾系列。在連作障礙的土壤中，寧盾系列菌劑對蘇16品種甘薯發病率有一定的抑制作用，有機肥處理的效果不理想；寧糧有機肥和寧盾系列菌劑對蘇22品種甘薯發病率有一定的抑制作用。有機肥和寧盾系列菌劑對土壤多樣性均有貢獻，都能增加土壤真菌、細菌、放線菌的數量，寧盾B型菌劑表現尤為突出，寧盾系列整體效果優于有機肥。寧盾A、寧盾B型菌劑的施用降低了土壤pH值，南農有機肥增加了土壤pH值，各處理均增加了土壤有機質含量，寧糧有機肥增加得最多。總體上寧盾系列菌劑對甘薯連作障礙起到了較好的效果，在一定程度上能夠抑制連作障礙的惡化。