生物炭有機肥對馬鈴薯主要性狀及生產效益的影響

徐 茜，肖 波，宗洪霞，曾新宇，李保證

（重慶三峽農業科學院，重慶 404155）

重慶市常年馬鈴薯種植面積33.4 萬hm2，全國排名第六，約占全市旱糧的18.2%，總產量608萬t，平均單產1 086 kg/667m2。主要分布在渝東北、渝東南中高山栽培，鮮食占50%，飼料占30%，種薯占10%，加工占10%[1]。馬鈴薯生產中長期重施化肥、輕施有機肥，肥料流失且利用率低，造成土壤酸化、板結、土壤質量和肥力下降明顯，直接影響馬鈴薯產量和生產效益。生物炭有機肥料是以生物炭為載體，采用復混方法制成的肥料，由于生物炭的多孔構造，通過吸附肥料中有效養分，并緩慢釋放，既減少了肥料養分的流失，提高了養分利用率，還保證了作物和蔬菜生產后期的養分供給[2]。作為一種新型有機肥，生物炭有機肥能有效減輕養分流失、增加土壤地力，同時有機肥與化肥配施，也可有效減少化肥投入[3,4]。目前生物炭有機肥在玉米[5]、花生[6]、水稻[7]、生菜[8]等作物上得到研究和應用，但在馬鈴薯上的研究卻較少。因此，本試驗開展生物炭有機肥替代部分化肥試驗，研究其對馬鈴薯主要性狀、薯塊產量和生產效益的影響，為馬鈴薯生產合理施肥、提高產量和效益、保持土壤肥力、減少環境污染提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以中早熟馬鈴薯新品系‘0201-17’為試驗材料，由重慶三峽農業科學院提供。生物炭有機肥（有機質≥50%、蛋白質≥40%、氨基酸≥10%、N+P2O5+K2O =2.1%+1.4%+1.6%、pH 5.6、含枯草芽孢桿菌+巨大芽孢桿菌，有效活菌數≥2 億/g），河南土豆幫作物科學有限公司生產。尿素（N 46%），四川瀘天化集團有限公司生產。45%高塔園林復合肥（N+P2O5+K2O=18%+5%+22%），湖北來地金潤肥業有限公司生產。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗地概況

試驗安排在重慶三峽農業科學院甘寧基地，N 30°40′11′′，E 108°14′41′′，海拔 322 m。前作甘薯，沙壤土，土壤有機質17.9 g/kg，pH 7.6，全氮0.816 g/kg，全磷0.602 g/kg，全鉀16.4 g/kg，堿解氮47.8 mg/kg，有效磷43.9 mg/kg，有效鉀87.7 mg/kg。

1.2.2 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，設7個施肥處理，分別為：代號T1（不施肥、CK），T2（常規施肥：45%高塔園林復合肥60 kg/667m2+尿素10 kg/667m2），T3（常規施肥減量10%+生物炭有機肥30 kg/667m2），T4（常規施肥減量20%+生物炭有機肥40 kg/667m2），T5（常規施肥減量30%+生物炭有機肥50 kg/667m2），T6（常規施肥減量40%+生物炭有機肥60 kg/667m2），T7（常規施肥減量50% + 生物炭有機肥70 kg/667m2）（表1）。3 次重復，小區面積7.5 m2，3 行區，每行種植15 窩，行距0.5 m，株距0.33 m，密度4 000株/667m2。

1.3 試驗過程

2021 年 1 月 16 日整地開廂，1 月 18 日挖窩播種，2月23日出苗，3月22日中耕除草，3月25日追肥、培土起壟，3月24日現蕾，4月12日開花，5月14日成熟，5月18日收獲，生育期82 d。底肥播種時窩施，追肥結合起壟施用（表1）。3月22日開始，用30%氟嗎啉33.3 g+250 g/L吡唑醚菌酯15 g+5%啶蟲瞇40 mL兌水20 kg（60 kg/667m2，下同）預防晚疫病和蚜蟲，50%錳鋅·氟嗎啉75 g + 30%氟嗎啉33.3 g兌水20 kg預防晚疫病，7～10 d預防一次，兩組藥劑交替使用，預防5次，另于4月17日用10%稀效唑3 000倍液噴施控制植株旺長。

表1 試驗處理肥料用量Table 1 Dosage of different fertilizer treatments

1.4 調查方法

開花期（4月16日）每小區調查10株的株高、主莖數，收獲當天（5月18日）取中間行10株調查單株結薯數、單株塊莖重，分小區調查塊莖產量并進行商品薯（≥50 g為商品薯）分級。

肥料農學效率：AE=YF-Y0/F。

式中，YF為施肥區產量，Y0為不施肥區產量，F為有效養分施用量[9]。

1.5 數據分析

數據處理采用WPS 2019 表格進行統計，采用新復極差法進行處理間差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對植株性狀的影響

試驗各處理株高在63.7～95.1 cm，常規施肥減量20%的處理T4，株高最高，不施肥對照處理T1株高最矮，不同施肥處理株高在90.4～95.1 cm，其中常規施肥處理T2株高為92.7 cm。分析表明，除對照外，常規施肥及生物炭有機肥部分替代處理間差異不顯著，但施肥處理株高均極顯著高于不施肥對照處理，表明生物炭有機肥替代部分化肥對馬鈴薯株高無影響。

主莖數以最高替代量的處理T7最多，為6.1個，常規施肥的處理T2主莖數為4.5個，不施肥對照處理主莖數最低，僅3.9個，主莖數隨生物炭有機肥替代用量增加而增加。分析表明，對照T1與處理T2、T3、T4主莖數無顯著差異，處理T7主莖數顯著高于其他施肥處理，而其他施肥處理間差異不顯著（表2）。

表2 不同施肥處理植株性狀Table 2 Plant traits of potato under different fertilizer treatments

2.2 不同施肥處理對馬鈴薯塊莖產量的影響

單株結薯數以最高生物炭有機肥替代量的處理T7最多，為11.0個，常規施肥T2為9.6個，對照T1處理最低，僅6.8個，單株結薯數隨生物炭有機肥用量增加而增加。分析表明，施肥處理單株結薯數均顯著高于不施肥處理，而施肥處理間差異不顯著。

單株塊莖重以常規施肥處理T2最高，為806.33 g，處理T3次之，為731.33 g，不施肥處理T1最低，僅451.83 g，單株塊莖重隨生物炭有機肥用量的增加而降低。分析表明，施肥處理與對照T1差異極顯著，而處理T2、T3、T4、T5之間差異不顯著，處理T3、T4、T5、T6、T7之間差異也不顯著。

塊莖產量以處理T3最高，為3 290 kg/667m2，對照處理T1最低，為2 122 kg/667m2，塊莖產量隨生物炭有機肥用量的增加而減少。分析表明，施肥與不施肥塊莖產量差異極顯著，而處理T2、T3間差異不顯著，T2和T4也無顯著差異，最高炭基肥的處理T7與其他施肥處理（T5、T6除外）差異均達顯著水平。

各處理商品薯率在76.89%～83.43%，處理T3最高，對照處理T1最低。分析表明，處理間商品薯率差異不大。

施肥處理農學效率在25.07～38.99 kg/kg，以處理T3的農學效率最大，處理T5的農學效率最小，農學效率隨生物炭有機肥用量的增加而降低。分析表明，處理 T2、T3、T4間差異不顯著，處理 T2、T4、T5、T6、T7間差異也未達顯著水平（表3）。

表3 不同施肥處理產量和農學效率Table 3 Yields and agronomic efficiencies of potato under different fertilizer treatments

2.3 不同施肥處理對效益的影響

隨著肥料成本的增加，各處理產值呈現先增加后降低的趨勢，產值以處理T3產值最高，達3 948.0元/667m2，常規施肥處理T2產值居第二位，為3 746.4元/667m2，對照T1最低，為2 546.4元/667m2；扣除肥料成本后，各處理產值仍呈現先增加后降低的趨勢，仍以處理T3最高，常規施肥處理T2居第二，對照T1最低；所有施肥處理扣除肥料成本后，與對照T1相比，處理T3產值增加最高，為1 120.5元/667m2，增幅44.00%，處理T7最低，為293.7 元/667m2，增幅11.53%。表明生物炭有機肥替代化肥越多，產值、產值增幅降低越多（表4）。

表4 不同施肥處理產值Table 4 Output values of potato under different fertilizer treatments

3 討 論

馬鈴薯生長過程中，需要養分供應以保證地上部植株生長，而株高、主莖數是反應植株生長狀況主要指標，本試驗條件下，常規施肥、生物炭有機肥替代部分化肥處理的株高和主莖數均較不施肥處理極顯著或顯著增加，與武新娟等[10]研究認為的施肥提高了馬鈴薯株高和主莖數相一致。生物炭有機肥具有改善土壤通透性的作用，能促進主莖數增加，本試驗生物炭有機肥的使用顯著增加了植株主莖數，與生物炭有機肥的使用密切相關。

生物炭還可以影響土壤持水量、透水性、容重等物理性質，這種影響作用與生物炭的特殊結構及其施用量等有關。研究表明，在農場土壤中添加20 g/kg生物炭，田間持水量增加15%[11]。Asai等[12]研究發現，生物炭能夠改善土壤飽和導水率，土壤透水性得到提高。多數研究表明，土壤容重隨生物炭施用量的增加而降低[11,13]。單株結薯數和單株塊莖重是構成馬鈴薯產量的兩個重要因素，本試驗生物炭有機肥替代部分化肥處理增加了單株結薯數，與生物炭積極影響土壤環境、改善土壤的理化性質密切相關[14]；單株塊莖重隨生物炭有機肥替代量的增加而下降，與馬鈴薯需肥量大，而生物炭有機肥僅僅只能作為土壤改良劑配合化肥使用，不能過量替代有關[15]。商品薯率作為品種特性之一，一般與結薯早遲、薯塊生長期相關。作為衡量馬鈴薯塊莖商品性重要指標，在中國不同季節和產區有不同要求，西南混作區以50 g 及以上薯塊作為商品薯，北方薯區以100 g及以上薯塊作為商品薯。隨著本地早熟品種的推廣，南方習慣消費的鍋巴洋芋、土豆泥等甚至可以用50 g以下的薯塊為加工原料。近年來，以10～50 g薯塊為珍珠薯的新消費理念也逐步被推廣，因此商品薯率已不是衡量品種商品性的唯一指標。本試驗中，施肥與否對商品薯率有一定影響，而其他施肥處理商品薯率也無明顯提高，這與楊子芬等[9]研究結果一致。肥料農學效率方面，本試驗常規施肥減量10%+替代30 kg/667m2的生物炭有機肥處理T3的農學效率最高，為38.99 kg/kg，說明在相似水平的大田，可以用一定的生物炭有機肥替代10%化肥，對減少環境污染，保護土壤有利。

有機肥替代是實現化肥使用量零增長的重要途徑。有機肥中含有大量的有機質，可改善土壤的理化性質，優化根際細菌，提高土壤的連續生產能力，達到增產增效的作用[15]，本試驗條件下，土壤肥力較好，在不施肥的情況下，塊莖產量達2 122 kg/667m2，在施復合肥（45%高塔園林復合肥）60 kg/667m2、尿素10 kg/667m2的常規施肥水平下，產量達到3 122 kg/667m2，在用生物炭有機肥30 kg/667m2替代10%化肥的處理T3，其農學效率、商品薯率、塊莖產量及扣除肥料成本后的產值均最高或最重， 分別達到38.99 kg/kg、83.43%、3 290 kg/667m2、3 666.9 元/667m2。

綠色發展已成為新時代中國農業發展的最強音，是緩解資源環境壓力的需要，是提升農業競爭力的需要，是實現人民美好生活愿景的需要。有機肥替代化肥是深入推進農業綠色發展手段之一[16]。因此，馬鈴薯生產中，在常規施肥水平上，用生物炭有機肥30 kg/667m2替代10%化肥使用，對增產增效、提高肥料利用率、改善和保持土壤質地、推進馬鈴薯產業綠色發展十分必要。