化肥減量配施生物有機肥對秋馬鈴薯產量的影響

梁淑敏張 磊李燕山

(1.陸良縣農業技術推廣中心，云南 陸良 655600; 2 .云南省農業科學院 經濟作物研究所，云南 昆明 650205；3.農業部 云貴高原馬鈴薯與油菜科學觀測實驗站，云南 昆明 650205；4.昆明醫科大學 海源學院，云南 昆明 650101)

0 引 言

施肥是作物增產最有效的途徑，20世紀全世界作物產量所增加的一半是來自化肥的施用[1]。我國化肥對糧食產量的貢獻率為40.8%，化肥施用在糧食生產中發揮著重要的作用[2-3]。然而，近年來生產中大量使用化肥并沒有明顯提高作物產量[4]，而且造成生產成本增加，資源浪費，肥料利用率降低，同時還帶來了耕地質量的下降和環境的污染等問題[5-6]。生物有機肥是在普通有機肥基礎上添加了多種有益微生物菌群的一種新型肥料，很多研究表明，生物有機肥能有效改善土壤環境和生態群落結構，降低病蟲害的發生[7]，促進作物生長，改善作物經濟性狀，增加作物產量，提高農產品品質和土壤肥力[3,8-9]。隨著國家化肥使用零增長行動的實施，有關生物有機肥配施化肥在不同作物上的研究越來越多。孫耿等[10]研究表明，冷浸田中80%化肥配施20%生物有機肥，較純施化肥處理不僅提高了水稻的有效穗數、實粒數和產量，而且還提升了土壤養分，改善了土壤菌群結構，增加了好氣性細菌和放線菌的數量。陶磊等[11]研究表明，在化肥減量20%～40%條件下，配施3 000 kg·hm-2和6 000 kg·hm-2的生物有機肥不僅不會導致棉花減產，而且對提高土壤酶活性，調節土壤細菌、真菌、放線菌群落組成結構，改善滴灌棉田生物學性狀均有顯著作用。因此，用生物有機肥替代部分化肥，是調整化肥使用結構，改進施肥方式，實現化肥減量增效的重要途徑之一。

馬鈴薯是云南省重要的糧菜兼用作物，而位于北亞熱帶高原季風型冬干夏濕氣候區的云南省東部的陸良縣，是全省馬鈴薯的特色種植區，馬鈴薯種植一年三作(春、秋、冬)，其中，秋冬馬鈴薯種植優勢明顯。近年來，通過市場拉動、政府引導和科技支撐，種植規模逐年擴大，種植效益逐年提升，已成為農民增收致富的重要渠道。然而，在秋冬馬鈴薯產業迅猛發展的同時，生產中越來越多的農戶盲目追求高產，化肥過量施用現象較為突出。有研究表明，近年來陸良縣秋冬馬鈴薯種植農戶平均施用化肥總量在2 100～3 000 kg·hm-2，少數農戶施用化肥總量高達3 750 kg·hm-2以上[12]。化肥大量使用不僅導致馬鈴薯品質及效益下降，還造成肥料資源浪費，土壤結構不良，農業面源污染加重，同時陸良縣秋馬鈴薯生長季節在8～11月份，低溫多雨天氣較多，易引發馬鈴薯疫病，給馬鈴薯生產帶來了巨大的危害與損失[13]。因此，調整施肥結構，應用新型肥料，尋找合理的施肥方式是促進該產業持續發展的重要措施。目前，有關馬鈴薯生產中化肥或生物有機肥單方面的研究較多，對生物有機肥替代部分化肥的研究報道相對較少，且主要集中在甘肅、遼寧等省[14-15]，而云南省在這方面的研究很少。為此，本試驗通過在烤煙套種秋馬鈴薯栽培模式下，探討常規施肥配施生物有機肥及常規施肥減量10%和20%配施生物有機肥對秋馬鈴薯生長、產量和經濟效益的影響，以期為化肥減量增效提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗于2016年8月至11月在云南省陸良縣大莫古鎮新哨村農戶趙天斌的責任田進行(103.55°E，25.94°N)，試驗區海拔1 861 m，面積0.24 hm2，地勢平坦，土壤類型為紅泥質山原紅壤，土壤質地為砂壤土，粒狀結構，試驗前0～20 cm耕層有機質24.8 g·kg-1、全氮2.77 g·kg-1、堿解氮135 mg·kg-1、有效磷20.5 mg·kg-1、速效鉀125 mg·kg-1、pH 7.0，土壤保水保肥能力中等。試驗地主要種植模式為烤煙套種秋馬鈴薯，前作烤煙化肥施用量為：(N∶P2O5∶K2O=15∶8∶25)烤煙配方肥840 kg·hm-2、普鈣1 035 kg·hm-2、硫酸鉀210 kg·hm-2。

1.2 試驗材料

供試馬鈴薯品種為麗薯6號；供試生物有機肥為康莊生物有機肥(有機質≥40%，有效活菌數≥0.20億·g-1)，由曲靖市康莊生物有機肥企業生產；供試化肥為當地馬鈴薯配方肥(N∶P2O5∶K2O=16∶9∶10)，由陸良縣龍海化工有限責任公司生產。

1.3 試驗設計及田間管理

試驗在前作烤煙中下部煙葉采收后，于8月16日在煙株間進行免耕破膜播種馬鈴薯，大壟雙行種植，種植密度46 335株·hm-2，播種時不施肥，在煙葉采收完后及時清除田間煙稈及地膜，并于9月13日(馬鈴薯苗期)結合中耕培土進行施肥，各處理所用肥料一次性穴施，施后覆土。因試驗采用烤煙套種馬鈴薯栽培模式，前作施肥量較大，常規施肥處理為馬鈴薯配方肥1 500 kg·hm-2(N∶P2O5∶K2O=16∶9∶10)，試驗采用隨機區組設計方法，設置4個處理(表1)，以常規施肥處理為對照，各處理3次重復，共計12個小區，小區長6 m，寬2.4 m，小區面積14.4 m2，試驗區四周設置保護行。整個生育期間用銀發利、諾凡等藥劑交替防治晚疫病共7次，試驗于11月22日收獲。

表1 田間試驗的化肥施用方案Table 1 Fertilization planning in the field experiment

1.4 調查內容及方法

試驗過程中觀察記載馬鈴薯的生育時期、生物學性狀。開花期對各處理馬鈴薯晚疫病進行田間調查，收獲時按小區對馬鈴薯進行株高測定和單收測產，同時對各小區馬鈴薯的大薯(>150 g)、中薯(75～150 g)和小薯(<75 g)進行調查分級，按不同級別薯塊的個數和重量，折算成單位產量，商品率為大中薯重量的百分比。

試驗數據用Excel 2010數據處理軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 化肥減量配施生物有機肥對秋馬鈴薯生育期的影響

化肥減量配施生物有機肥處理明顯影響了秋馬鈴薯的生育期(表2)。不同處理馬鈴薯生育期在84～88 d之間，其生育期長短表現為T2>T1 >T3 >T4，與T1處理(CK)相比，T2處理的生育期延長了1 d，T3和T4處理的生育期分別縮短了2 d及3 d，其中出苗期到現蕾期T2、T3和T4處理均縮短了11 d，現蕾期到成熟期T2、T3和T4處理分別延長了12 d、9 d和8 d。說明在化肥減量條件下配施生物有機肥可使馬鈴薯塊莖形成期提前，并有利于馬鈴薯中后期生長，同時馬鈴薯成熟期提前，生育期縮短。

表2 不同處理秋馬鈴薯生育期Table 2 Autumn potato growth period with different treatments

2.2 化肥減量配施生物有機肥對秋馬鈴薯晚疫病的影響

晚疫病是馬鈴薯的主要病害之一，其發生程度直接影響馬鈴薯產量的形成。試驗雖然統一使用藥劑對馬鈴薯晚疫病進行了多次防治，但通過田間調查，不同施肥處理對馬鈴薯晚疫病發生的影響不同(表3)。T1處理(CK)馬鈴薯晚疫病發病率為18.8%，病情指數達8.2，而其他處理均未發生晚疫病。說明化肥配施生物有機肥可顯著提高馬鈴薯的抗病能力，對馬鈴薯晚疫病的發生有一定的抑制效果。

表3 不同處理秋馬鈴薯晚疫病發病率Table 3 Late blight incidence rate of autumn potato with different treatments

2.3 化肥減量配施生物有機肥對馬鈴薯產量構成因素的影響

不同處理馬鈴薯產量構成因素如表4所示。馬鈴薯株高、單株結薯數、中薯個數和單薯重在各處理間無顯著差異，單株薯重以T2處理最高，T3處理次之，T1處理最低，且T3與T2和T4處理間無顯著差異，T2較T1處理顯著增加5.3%(P<0.05)；大薯數和大薯重均以T2處理最高，T1處理最低，T1、T3、T4處理間無顯著差異，T2較T1處理大薯數和大薯重分別顯著增加18.8%和20.3%(P<0.05)；中薯重表現為T3>T2>T4>T1，且T1、T4處理間無顯著差異，T2、T3與T1處理差異顯著(P<0.05)；小薯數和小薯重均以T1處理最高，T4處理次之，T2處理最低，小薯數在T2、T3、T4處理間無顯著差異，而T2、T3較T1處理顯著下降。小薯重在T1、T4處理間無顯著差異，而T2較T3、T4處理顯著下降(P<0.05)；商品薯率表現為T2>T3>T4>T1，且T1、T4處理間無顯著差異，而T2、T3與T1處理差異顯著。以上結果表明化肥配施生物有機肥可增加馬鈴薯株高、單株薯重、大中薯重和單薯重，提高商品薯率，且常規施肥減化肥10%條件下配施生物有機肥顯著提高馬鈴薯單株薯重、大中薯重和商品薯率。

表4 不同處理馬鈴薯產量構成因素的影響Table 4 Effects of different treatments on potato yield components

注：同列中不同小寫字母表示差異在0.05水平顯著，下同。
Note: Different lowercase letters in the column indicate significant differences at 0.05 level.The same is as below.

2.4 化肥減量配施生物有機肥對馬鈴薯產量的影響

不同處理馬鈴薯產量在27 130～28 565 kg·hm-2之間(圖1)，化肥配施生物有機肥處理的產量均高于常規施肥處理，各處理產量高低表現為T2>T3>T4>T1，與T1處理(CK)相比，T2處理和T3處理分別顯著增產5.3%和4.5%(P<0.05)。說明化肥配施生物有機肥可明顯增加馬鈴薯產量，但在化肥減量20%條件下配施生物有機肥增產效果不顯著。

圖1 不同處理馬鈴薯經濟產量Fig.1 Economic yield of the potato with different treatments

2.5 化肥減量配施生物有機肥對馬鈴薯經濟效益的影響

馬鈴薯的經濟效益主要受產量和生產投入(主要是肥料投入，因其它投入各處理相同)的影響(表5)。不同處理馬鈴薯的經濟效益在26 284～27 371元·hm-2之間，其高低表現為T2>T3>T1>T4，但各處理間無顯著差異。與T1處理相比，T2、T3處理分別增3.6%、3.2%，而T4處理因生產投入高于T1處理，導致經濟效益減0.5%。說明常規施肥減化肥10%條件下配施生物有機肥不僅能顯著增加馬鈴薯產量，而且能提高馬鈴薯經濟效益。

注:生產投入主要包括：種薯、農藥、人工費、肥料等投入。按當年當地市場價格計算經濟效益，其中：種薯5 940元 ·hm-2，農藥4 200元·hm-2，人工費14 400元·hm-2，馬鈴薯2元·kg-1，生物有機肥1.6元·kg-1，配方肥2.2元·kg-1。
Note:Production input mainly included costs of seed potato,pesticides,labor and fertilizer.Economic benefits calculation were based on current local market prices: seed potato 5 940 Yuan·hm-2,pesticide 4 200 Yuan·hm-2,labor cost 14 400 Yuan·hm-2,potato 2.0 Yuan·kg-1,biological fertilizer 1.6 Yuan·kg-1,and formula fertilizer 2.2 Yuan·kg-1.

3 討 論

化肥配施生物有機肥不僅能減少化肥施用量，還能促進作物生長，提高作物產量。高怡安等[16]研究表明，90%化肥、80%化肥和70%化肥分別配施等量生物有機肥，可增加馬鈴薯株高、分枝數、莖粗和單株薯重，產量較純施化肥處理分別提高了5.5%、8.1%和5.9%。本試驗結果表明，常規施肥分別減化肥10%和20%條件下，配施生物有機肥不僅可使馬鈴薯塊莖形成期提前，并可促進馬鈴薯中后期生長，馬鈴薯株高、單株薯重、大中薯重、單薯重、商品薯率和塊莖產量均高于常規施肥；常規施肥增施生物有機肥處理產量僅增加5.3%，而化肥減量配施生物有機肥分別較常規施肥增產4.5%和2.1%。這與趙歡等[17]、刁琢等[18]的研究結果基本一致。其原因可能是化肥配施生物有機肥，結合了有機肥的肥效持久和化學肥料的速效性和豐富性[14]，改善了土壤菌群結構和土壤生物學性狀，養分釋放趨勢更能滿足馬鈴薯生長對養分的需求[15]，提高了影響馬鈴薯產量的因子和肥料利用效率[19]，從而提高了產量。另一方面，可能是化肥配施生物有機肥使馬鈴薯塊莖形成期提前，促進了營養器官中的干物質盡早向經濟器官分配，同時馬鈴薯塊莖形成期至成熟期生育期的延長促進了中后期塊莖干物質的積累[20]。

生物有機肥含有多種非病原微生物菌群，能起到防治植物病害的作用[7]。有研究表明，在番茄、烤煙上施用或化肥配施生物有機肥可顯著降低青枯病的發病率[21-22]。馬鈴薯晚疫病是由致病疫霉引起的一種毀滅性病害，常給馬鈴薯種植業造成巨大損失[23]。有研究表明酵素菌發酵的有機肥或酵素菌液、生物肥配施化肥對馬鈴薯晚疫病的發生有很好的抑制效果[24]。本試驗通過田間調查結果表明，在常規施肥分別減化肥10%和20%條件下，配施生物有機肥可顯著提高馬鈴薯的抗病能力，明顯抑制了馬鈴薯晚疫病的發生。這與前人的研究結果一致。其原因，一方面可能與化肥配施生物有機肥增加了土壤細菌、真菌和放線菌群數量，改善了微生物區系結構和土壤生態環境，改變土壤酶活性和營養條件[10-11]，抑制了植株病原微生物的活動[7]，增強了植株抗逆性有關[25]，另一方面，可能與化肥(氮肥)減量增強了植株的抗病能力有關[26-27]。

經濟效益是實現化肥減量增效的重要目標。岳超等[28]研究表明，馬鈴薯施用生物有機肥可以明顯提高產量和經濟效益，化肥減量10%和20%分別配施等量生物有機肥，分別較常規施肥增產13.3%和14.9%，增效11.5%和13.8%。而本試驗結果表明，常規施肥配施生物有機肥后，馬鈴薯的經濟效益僅增加3.6%，而常規施肥減化肥10.0%配施生物有機肥后，馬鈴薯的經濟效益較常規施肥增加3.2%，而常規施肥減化肥20.0%配施生物有機肥后馬鈴薯經濟效益略有下降。這與前人[15,28]的研究結果有所不同，其原因，一方面可能與馬鈴薯各種植地點在生長季節、土壤類型、土壤肥力、耕作方式及品種等不同有關；另一方面，可能與化肥減量配施生物有機肥的種類、比例、數量、肥效及生產成本不同有關，但化肥減量后配施生物有機肥對促進馬鈴薯增產的趨勢是基本一致的。然而，已有的研究指出，化肥減量配施生物有機肥的比例不同，對作物產量、效益和改善土壤理化性狀等方面的效果也不盡相同，因此，在不同地點應結合當地生產實際情況進行減量施肥，不能盲目減量。

4 結論

(1)本試驗條件下，化肥減量配施生物有機肥結合了有機肥的肥效持久和化學肥料的速效性，可使秋馬鈴薯塊莖形成期提前，有利于馬鈴薯中后期生長。

(2)化肥減量配施生物有機肥提高了秋馬鈴薯的抗病能力，晚疫病發病率均較常規施肥低；促進了馬鈴薯生長，增加馬鈴薯株高、單株薯重、大中薯重和單薯重，提高商品薯率，提高產量和經濟效益。

(3)在兼顧產量、效益和環境等因素下，常規施肥減化肥10%配施生物有機肥，能獲得比常規施肥更高的產量和經濟效益，該施肥方式可作為當地秋馬鈴薯化肥減量增效的有效措施之一，可在當地生產中推廣應用。

以往馬鈴薯化肥配施有機肥的試驗研究大多集中在單季進行，本試驗也僅在秋作一季，然而有機肥為長效肥料，其優勢需要進行多年多季觀測，特別是對改善土壤理化性狀、提高土壤肥力等方面，同時化肥與有機肥長期配施的比例、數量對促進馬鈴薯的增產效果是否能繼續保持仍需進一步驗證。因此，今后應重點考慮化肥減量及配施生物有機肥對馬鈴薯產量、土壤理化性狀等方面的長期效應。