膠凍樣類芽孢桿菌對不同施肥處理的馬鈴薯產量和品質的影響

楊永青　高芳芳　馬亞君　何江　米陽陽　榮文俊　張杰

摘? ? 要： 以‘克新1號馬鈴薯為試驗材料，試驗設置低、中、高3個施肥量處理，在復合肥和有機肥的基礎上，每個處理中固體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑設置4個不同的梯度處理，在馬鈴薯塊莖膨大期沖施定量的液體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑，探究增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑對馬鈴薯生長指標、產量、品質及經濟效益等的影響，旨在找出適合蒲縣當地的科學施肥方法，為其馬鈴薯的高產優質生產提供理論和生產實踐依據。結果表明，適量增施微生物菌劑有利于提高馬鈴薯產量、品質和經濟效益等指標，但高濃度的微生物菌劑卻抑制馬鈴薯的生長，在本試驗中以低肥量處理下的T2組效果最佳，其株高、出苗率、維生素C含量、產量及凈利潤比常規施肥組分別提高了6.83%、5.31%、92.11%、27.0%和16.94%，還原糖含量降低了18.42%，是高產優質馬鈴薯的科學施肥配方及標準化生產技術方案。

關鍵詞： 馬鈴薯;膠凍樣類芽孢桿菌;產量;品質;經濟效益

中圖分類號：S532? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1673-2871（2020）05-032-07

Abstract：? In this paper，‘Kexin No. 1potato was used as experimental material， and three fertilization treatments of low， medium and high were set up in the experiment. On the basis of compound fertilizer and organic fertilizer， four different gradient treatments were set up for each treatment of solid Paenibacillus mucilaginosus， and quantitative liquid Paenibacillus mucilaginosus was applied in the period of potato tuber expansion to explore the increase of Paenibacillus mucilaginosus， the purpose of this study is to find out a scientific fertilization method suitable for Pu county， and to provide theoretical and practical basis for high yield and high quality potato production. The results showed that proper application of microbial agent could improve the yield， quality and economic benefits of potato， but the high concentration of microbial agent could inhibit the growth of potato. In this experiment， T2 group with low fertilizer treatment had the best effect， and its plant height， seedling rate， vitamin C content， yield and net profit were increased by 6.83%， 5.31%， 92.11%， 27.0% and 16.94%， reductive sugar was reduced by 18.42%， which is the scientific fertilization formula and standardized production technology scheme of high yield and high quality potato.

Key words： Potato; Paenibacillus mucilaginosus; Yield; Quality; Economic benefit

馬鈴薯適應性強，產量高，具有營養豐富、易于消化吸收的特點，是重要的糧、菜、飼兼用作物[1]，是我國非常有發展前景的高產經濟作物之一。近年來，馬鈴薯在中國種植面積不斷擴大，已被列為第四大糧食作物[2-3]，是農民收入的主要來源之一。目前，世界馬鈴薯平均產量為18.91 t·hm-2，而我國平均產量為15.41 t·hm-2，為世界同期水平的81.5%，較荷蘭等馬鈴薯種植業強國差距更大[4-5]。施肥是提高作物產量的重要手段之一。長期以來在馬鈴薯的生產過程中普遍存在僅注重氮、磷、鉀肥的施用，很少施或不施微生物菌劑和有機肥的現象[6]，化肥雖能滿足植物生產所需要的營養，卻造成土壤酸化、結構惡化和地力退化，氮、磷比例失調，生物多樣性水平降低，土壤微生態系統失衡，土傳病害加劇等，直接影響其潛在生產能力和生態功能的發揮，而且對環境造成嚴重污染，嚴重影響了生產體系的良性持續發展[7]，脅迫了馬鈴薯的正常生長，限制了其產量的提高。而微生物菌劑具有改良土壤根區環境、提高土壤肥力、促進根系營養吸收、增強作物抗性等重要功能，對提高作物產量和改善品質效果顯著[8]，有機肥可以促進土壤微生物活動并提高土壤中微生物的生物量。

國內利用微生物菌劑在玉米、水稻、棉花、烤煙和番茄等[9-13]作物上已經進行了大量的研究，結果表明微生物菌劑能夠提高作物產量和品質，同時還能夠提高肥料利用效率和改善土壤環境等。而且已有的研究指出，不同微生物菌劑替代化肥的比例對作物產量和改善土壤理化性質的效果也不盡相同，并非微生物菌劑所占比例越高越好，需要探索替代的最佳比例[14-15]。為了響應2015年的“一控兩減三基本”政策以及2017年的“化肥農藥零增長”號召，筆者在復合肥和有機肥的基礎上增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑，研究其對馬鈴薯生理生長、產量、品質及經濟效益等指標的影響，旨為高產優質馬鈴薯生產提供科學施肥配方及標準化生產技術。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地點位于山西省臨汾市蒲縣農業資源開發中心被子垣試驗基地，36°11′32″N，110°51′09″E，海拔1 207.4 m，屬暖溫帶大陸性氣候，受季風影響，四季分明。年均氣溫8.7 ℃ ，年降雨量586 mm，霜凍期為10月上旬至翌年4月中旬，無霜期171 d。供試土壤前茬作物為玉米，土壤pH 7.75、有機質含量（w，后同）1.69%、堿解氮含量62.79 mg·kg-1、速效磷含量65.17 mg·kg-1、速效鉀含量42.28 mg·kg-1。其中速效鉀含量偏低，屬于缺乏狀態，速效磷含量豐富。

1.2 材料

供試馬鈴薯品種為‘克新1號，中熟品種，生育期為90 d，育種單位為山西省臨汾市蒲縣農業資源開發中心。

試驗肥料包括復合肥以及腐熟豬糞，均由蒲縣農業資源開發中心提供。其中復合肥為侯馬好普生肥業有限公司生產的好普生摻混肥（BB肥），腐熟豬糞為蒲縣資源開發中心科研人員按照無害化標準充分腐熟的豬糞。微生物菌劑為膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑，其中劑型分為固體劑型和液體劑型，由國家微生物肥料技術研究推廣中心提供。具體肥料營養物含量及規格見表1。

1.3 試驗設計

試驗設置低、中、高3個不同施肥量處理，其中每個施肥量處理中包括3個試驗組和1個常規施肥對照，共9個試驗組和3個常規施肥對照，具體施肥情況見表2。小區長14.0 m，寬7.2 m，每小區100.8 m2，采用完全隨機區組設計，3次重復。行距0.6 m，株距0.3 m，種植密度為60 000株·hm-2。

于2018年5月16日將復合肥、固體微生物菌劑和有機肥按試驗設計用量（表2）在播種前一次性施入試驗田。在馬鈴薯塊莖膨大期對9個試驗組及時進行追肥，每hm2隨水沖施75 L液體膠凍樣類芽孢微生物菌劑。其余栽培、灌溉和田間管理措施均按基地常規方法統一進行，各地塊保持一致。

1.4 測定項目

1.4.1 馬鈴薯生長性指標測定 于2018年7月15日對馬鈴薯株高、出苗率進行測定，取樣面積為1.0 m ×6.7 m。株高用直尺測量，從植株莖基部到生長點的距離，取平均值;根據小區出苗株數，統計出苗率。

1.4.2 馬鈴薯產量的測定 馬鈴薯收獲期，各小區取1.0 m×6.7 m，塊莖產量用分析天平（JY型系列，上海舜宇恒平科學儀器有限公司）測定，計算單產。同時分別記錄測定大中小薯率以及商品薯率。測定標準為：大薯（馬鈴薯≥150 g）、中薯（75 g≤馬鈴薯<150 g）、小薯（馬鈴薯<75 g），大薯和中薯可達到商品薯標準。

1.4.3 馬鈴薯品質的測定 馬鈴薯干物質含量采用干重法測定;蛋白質含量采用凱氏定氮法測定;淀粉含量采用蒽酮法測定[16];維生素C含量選用2，6-二氯酚靛酚滴定法測定[17];還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸比色法（DNS）測定[18]。

1.4.4 馬鈴薯經濟效益分析 根據馬鈴薯生產成本及收購價格，計算出各試驗組凈利潤。

1.5 試驗數據分析與處理

采用Microsoft Excel 2013和SPSS 16.0進行數據分析與處理。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯生長性指標的影響

由表3可知，針對馬鈴薯株高指標，低肥量的T3組最高，T2組次之，分別較CK1提高了17.21%和6.83%。中肥量的T6組最高，較CK2提高了11.68%;T4和T5組低于CK2，且差異顯著。高肥量的T9組株高最高，較CK3提高了10.97%;T8組與CK3無顯著性差異;T7組低于CK3，且差異顯著。出苗率指標，低肥量和中肥量的馬鈴薯試驗組均高于常規施肥組，且T2組和T5組達到最大值，分別較CK組高出4.55%和16.83%;高肥量的T9組出苗率最高，較CK3提高了2.20%，T7、T8組與CK3之間無顯著性差異。表明在復合肥和有機肥的基礎上，增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑可以提高出苗率，有利于馬鈴薯植株的生長。

2.2 不同處理對馬鈴薯產量及商品薯率的影響

馬鈴薯產量比較分析結果如圖1，3種施肥量的3個試驗組的產量均高于對照，不同施肥量處理中試驗組的馬鈴薯產量均是隨著固體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑用量的增加呈現先增加后降低的趨勢，其中T2、T5和T8組的產量達到最佳，均與常規施肥組差異顯著，分別高出常規施肥組27.0%、31.7%和26.0%。表明在復合肥和有機肥用量一定的情況下，1 hm2增施45 kg固體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑最有利于提高馬鈴薯產量，繼續增加使用量則會降低馬鈴薯產量。馬鈴薯商品薯率比較分析結果如表4，3種不同施肥量處理中的試驗組與常規施肥組的商品薯率均無顯著性差異，表明膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑對馬鈴薯的商品薯率貢獻不大。

2.3 不同處理對馬鈴薯品質的影響

由表5可知，馬鈴薯塊莖品質中干物質含量以低肥量的T2組最高，較CK1提高了2.81%且差異不顯著。干物質中的主要成分是淀粉，所以各試驗組的淀粉含量與干物質含量呈現相同趨勢，低肥量的T2組淀粉含量達到最大，為17.90 g·100 g-1，較CK1提高了5.67%。蛋白質含量低肥量的T1組較CK1提高了21.8%;中肥量的T6組較CK2提高了30.7%;高肥量的T7和T8組分別較CK3提高了11.0%和30.2%，均達到差異顯著水平。低肥量的維生素C含量表現為T2>T1>T3>CK1，其中T2組較CK1提高了92.1%，且差異顯著。中肥量的維生素C含量表現為T5組最高，較CK2提高了42.6%;CK2次之，T4和T6組低于CK2。高肥量的維生素C含量表現為T9>T8>T7>CK3，其中T9組較CK3提高了92.8%，且差異顯著。還原糖含量低肥量的T2組較CK1降低了18.4%，其余試驗組均高于CK1;中肥量的T4和T5組較CK2有所降低，且差異不顯著;高肥量的T8和T9組較CK3有所降低，且T8組與CK3差異顯著，降低了56.4%。綜上所述，在復合肥和有機肥的基礎上增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑可提高馬鈴薯蛋白質和維生素C含量，降低還原糖含量，對干物質和淀粉的積累影響不大。

2.4 不同處理對馬鈴薯經濟效益的影響

由圖2～4可知，不同施肥量處理下的馬鈴薯其各個試驗組相比常規施肥組總產值均有所增加，整體趨勢是T2、T5和T8組的總產值最大且相近，1 hm2分別為49 364.4元、49 290.9元和49 602.3元，其中高肥量的T8組總產值達到最大，但是其肥料投入量最多，所以凈利潤并非最大。凈利潤最大的為低肥量的T2組，1 hm2的凈利潤達29 459.4元，比中肥量和高肥量的T6和T8組分別多盈利1 228.5元、1 202.1元。綜上所述，低肥量的T2組能夠有效提高馬鈴薯的產值和凈利潤。

3 討論與結論

馬鈴薯根際微生物群落組成及種群結構發生明顯變化，特別是根際土壤中土傳病害病原菌大量增加，生防菌數量減少，根系活力和吸收面積顯著降低，造成根際微生態系統失衡，根際微生態環境惡化，影響植株正常的代謝活動，使馬鈴薯生長發育受阻，最終導致塊莖產量大幅下降[19]。微生物菌劑是根據土壤微生態學原理、植物營養學原理、以及現代有機農業的基本概念而研制出來的。它是以活性（可繁殖）微生物的生命活動創造作物所需養分（肥料）的一種新型肥料生物制品[20]，微生物菌劑不但可以增加土壤肥力，減少化肥使用量，而且能夠凈化和修復土壤，在提質增產、降低植物病害發生、提高食品安全等方面具有重要的作用[21]。

本研究結果表明，3種不同施肥量處理的馬鈴薯株高均是隨著膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑用量的增加而增高，這與郭鑫年等[22]的研究結果一致。其原因可能是施用適量膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑可改善土壤微生物菌群結構，促進土壤養分有效化，有利于植株的吸收利用，進而促進了植株生長。產量指標方面，增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑的試驗組相比常規施肥組均有增產效果，其中以1 hm2增施45 kg固體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑的T2、T5和T8組作用顯著，分別較常規施肥組提高了27.0%、31.7%和26.0%，該試驗結果說明膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑的用量并非越多越好，過量施用還會產生一定的抑制作用，這與付華軍等[23]的研究結果一致。其原因可能是本試驗所用的膠凍樣類芽孢桿菌可以加速土壤中難溶解的鉀和磷的釋放和降解，有效促進馬鈴薯對氮、磷、鉀養分的吸收積累，進而提高塊莖產量[24]。膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑對馬鈴薯產量的促進作用也使得馬鈴薯凈利潤得到提高，雖然高肥量的T8組總產值達到最大，但是其肥料投入量最多，導致其凈利潤并非最大。凈利潤最大的為低肥量的T2組，1 hm2的凈利潤達29 459.4元。

馬鈴薯干物質含量、淀粉含量、維生素C含量和蛋白質含量與綜合營養品質呈正相關，還原糖含量與綜合營養品質呈負相關[25]。干物質和淀粉含量方面，僅有低肥量的T2組均達到最高且與常規施肥組差異顯著，其余試驗組干物質和淀粉含量均低于常規施肥組，說明增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑對干物質和淀粉含量積累貢獻不大，這與李星星[26]等的研究結果一致。其原因可能是過量N、P、K的施用會推遲馬鈴薯干物質積累平衡期，同化產物不能及時轉移向塊莖，導致“源庫”關系失衡，不利于塊莖干物質和淀粉含量的積累[27];較低的溫度有利于馬鈴薯塊莖干物質的形成和積累，而我們此次試驗地屬暖溫帶大陸性氣候，長期高溫可能會導致單株小塊莖增多、塊莖比重下降、干物質向塊莖中轉移受阻，影響馬鈴薯的塊莖干物質的形成和積累[28]。蛋白質在馬鈴薯塊莖中含量較低，一般占2%左右。本試驗中低肥量的T1組、中肥量的T6組、高肥量的T7和T8組均高于常規施肥組，并達到顯著差異水平，這與孫圣[29]的研究結果一致，其原因可能是增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑可以提高土壤內鉀含量，有利于蛋白質的合成。有學者在研究中提出，過高的氮肥施用量會使植物產生氧化脅迫，導致馬鈴薯地上部生長受阻，顯著降低維生素含量[30]，馬鈴薯作為典型的喜鉀作物，鉀肥的增加可以顯著提高馬鈴薯維生素C含量[31]。本試驗中維生素C含量以低肥量的T2組達到最高，其余大部分試驗組維生素C含量也都高于常規施肥組，與錢建民[32]等的研究結果一致。這可能是氮肥含量較低的T2組因為膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑的增施釋放了一部分鉀供植物利用，從而很大程度地提高了馬鈴薯維生素C含量。還原糖含量直接影響馬鈴薯加工品質，含量過高馬鈴薯褐變會加快，所以優質馬鈴薯生產中應降低塊莖還原糖含量[33]。試驗中T2、T4、T5、T8、T9組的還原糖含量均顯著低于常規施肥組，說明膠凍樣類桿菌微生物菌劑的增施可以改善馬鈴薯塊莖加工品質，延長其貯藏時間，這與李昊駿[34]的研究結果保持一致。其原因可能是在一定范圍內鉀含量和塊莖還原糖含量呈負相關關系，增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑可以提高土壤內鉀含量，從而降低了塊莖內還原糖含量[35]。

綜上所述，與常規施肥相比，增施膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑確實能夠有效地促進馬鈴薯的生長，加快植株株高的生長，提高馬鈴薯的品質和產量，但并不是施用量越多越好，要結合常規施肥按比例合理施用。另外，在馬鈴薯產量和品質提升的同時，還要考慮肥料的投入成本。本試驗綜合考慮馬鈴薯的品質以及經濟效益，認為低肥量T2組的施肥方案（即1 hm2施用75 m3有機肥（腐熟豬糞）、375 kg復合肥、45 kg固體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑和75 kg液體膠凍樣類芽孢桿菌微生物菌劑）能基本實現化肥減量且提質增效的目的，適合推廣。

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