不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤理化性狀及產量的影響

馬文軍，武 均,2，宋雪峰，王月勝，蔡立群,2

（1甘肅農業大學資源與環境學院，蘭州 730070；2甘肅農業大學甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，蘭州 730070；3元泰豐（包頭）生物科技有限公司，內蒙古包頭 014000）

0 引言

中國是最早使用有機肥的國家之一，但隨著國家科技的發展，出現了對農作物增產效果比較明顯的無機化肥，農民為了追求作物的高產，大量施用無機肥，減少了有機肥的施用[1-4]。有機肥不但能有效改善土壤理化狀況和生物特性、熟化土壤、增強土壤的保肥供肥能力和緩沖能力，為作物的生長創造良好的土壤條件，而且還能夠增加作物產量，提高品質。有機肥含有豐富的有機物質和各種營養元素，為農作物的生長發育提供必要基礎。有機肥腐解后，為土壤微生物活動提供能量和養料，促進微生物活動，加速有機質分解，產生的活性物質等促進作物的生長和提高農產品品質。土壤為植物生長發育提供必要的養分、空氣和水分，是植物生長發育的必要條件。施肥可以直接、有效地改良土壤物理性狀，進而對作物的生長發育產生影響[5-8]。大量國內外研究[9-16]表明，合理施用有機肥可以改善土壤結構，減少水土侵蝕，活化土壤養分，提高農作物產量；不合理施用有機肥會導致土壤肥力衰退，水土流失，作物減產。因此，在農業生產中有機肥對改良土壤結構、增加作物產量、提高品質、降低生產成本等方面發揮著至關重要的作用。盧志紅等[10]研究表明，長期施用無機化肥對土壤有機質消長呈現明顯差異，長期有機、無機配施有機比無肥或單施化肥更有利于土壤有機質的積累。隴中黃土高原是典型的半干旱丘陵溝壑區，干旱少雨，特別是在春、夏季和整個冬季，年平均降水量不足400 mm，且雨熱不同步。該區典型的傳統耕作模式，對耕層土壤過度翻動，不僅破壞土壤結構，還加速了有機質的礦化；加之作物收獲后將秸稈移出，導致休閑期地表裸露，進而加劇水土侵蝕[17]。為改良該區土壤理化性狀，提升作物產量，本研究擬采用2019年布設于定西市安定區李家堡鎮麻子川村的不同施肥處理實驗，對馬鈴薯農田土壤理化性狀（容重、飽和導水率、團聚體、有機碳、全氮、全磷等）及產量展開研究，旨在探索適宜該區農業可持續發展和環境友好型的最佳施肥措施，并為當地馬鈴薯農田的合理施肥提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試區概況

該試驗設于黃土高原半干旱丘陵溝壑區的定西市李家堡鎮麻子川村(35°28′N，104°44′E)，屬中溫帶半干旱區。土壤為典型的黃綿土，質地均勻、土質綿軟。平均海拔2000 m，無霜期140天，年均日照時數2476.6 h，年均太陽輻射 594.7 kJ/cm2，年均氣溫6.4℃，≥0℃積溫2933.5℃，≥10℃積溫2239.1℃，干燥度為2.53；多年平均降水390.9mm，年蒸發量1531.0mm，80%保證率的降水量為365 mm，變異系數為24.3%，為典型的雨養農業區。

1.2 試驗設計

采用馬鈴薯(Solanumtuberosum)連作模式。共設3個處理，具體處理方式見表1，共計3個小區，小區面積30 m×11 m=330 m2。供試馬鈴薯品種為‘新大坪’。馬鈴薯于2019年5月20日定植，10月3日收獲。

表1 處理方法描述

圖1 覆膜及起壟方式示意圖

1.3 測定方法和數據處理

1.3.1 測定項目及方法 土壤容重、孔隙度采用環刀法[6]，計算公式如(1)所示。土壤飽和導水率采用圓盤滲透儀法[6]，pH利用pH計(Sartorius PB-10)測定（水土比為2.5:1）[6]，土壤機械穩定性團聚體采用干篩法測定[6]，土壤水穩性團聚體采用濕篩法測定[6]，土壤有機碳采用重鉻酸鉀外加熱法[8]，土壤全氮采用凱氏定氮法[8]，土壤全磷采用 HClO4-H2SO4-鉬銻抗比色法[8]，土壤堿解氮采用堿解擴散法[8]，土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3-鉬銻抗比色法[8]，土壤速效鉀采用NH4OAc-火焰光度法[8]。

1.3.2 數據處理 文中數據、圖表采用Excel 2016處理，采用SPSS16.0軟件進行統計分析，方差分析采用新復極差法。

2 結果與分析

2.1 土壤物理性狀

由表2可知，在YTF處理下，土壤容重分別較T、YTF 1/2處理顯著(P＜0.05)降低16.8%、12.1%，孔隙度分別較T、YTF 1/2處理顯著增加12.7%、8.4%，T處理與YTF 1/2處理間的土壤容重和孔隙度均無顯著差異。

表2 不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤物理性狀的影響

2.1.1 土壤飽和導水率 由圖2可知，較之T處理，YTF 1/2、YTF處理可分別顯著提升土壤飽和導水率20.3%、25.3%，YTF 1/2處理與YTF處理間對土壤飽和導水率的影響無顯著差異。

圖2 不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤飽和導水率的影響

2.1.2 土壤團聚體

（1）不同施肥處理對土壤機械穩定性團聚體的影響。從圖3可知，與T處理相比，YTF1/2和YTF處理均可提升≥0.25 mm機械穩定性團聚體數量，其中YTF處理的效果達到顯著水平，可顯著提升≥0.25 mm粒級土壤機械穩定性團聚體35.9%。較之T處理，YTF處理還可顯著提升＞5 mm、2～5 mm機械穩定性團聚體60.7%、54.0%。這表明YTF處理可顯著促進土壤機械穩定性團聚體的形成。

圖3 不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤機械穩定性團聚體的影響

（2）不同施肥處理對土壤水穩性團聚體組成的影響。如圖4所示，較之T處理，YTF 1/2處理和YTF處理均能提高≥0.25 mm土壤團聚體的數量。每個處理百分比從大到小依次為0.25～2、2～5、＞5 mm的土壤團聚體數量。不同施肥處理對土壤水穩性團聚體組成影響主要表現在≥0.25 mm和＞5 mm土壤團聚體。與T處理相比較，YTF 1/2處理和YTF處理明顯提高＞0.25 mm土壤水穩性團聚體的數量。但每種施肥處理的效果各不相同，總體表現為YTF＞YTF 1/2＞T。YTF處理中＞5 mm的團聚體數量占到了16.4%，比T處理增加了8.9%；YTF處理中≥0.25 mm的土壤團聚體數量占61.26%，比值在所有處理中最大。縱觀全圖，較之T處理，YTF處理還可顯著提升＞5 mm、2～5 mm機械穩定性團聚體120.6%、15.7%。這表明YTF處理能夠顯著提升土壤中水穩性團聚體的數量。

圖4 不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤水穩性團聚體的影響

2.2 不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤養分的影響

由表3可知，較之T處理，YTF處理可顯著提升土壤有效磷含量43.0%，但各處理下馬鈴薯農田土壤pH、有機碳、全氮、全磷、堿解氮、速效鉀之間差異未達到顯著水平。

表3 不同施肥處理對馬鈴薯農田土壤養分的影響

2.3 不同施肥處理對馬鈴薯品質及產量的影響

由表4可知，YTF處理下馬鈴薯干物質、大薯、中薯所占比重、產量均以施全量有機肥最高，單施化肥最低。較之T處理，YTF處理可顯著降低小薯所占比重72.8%，并顯著提升干物質、大薯比重、中薯比重11.7%、23.9%、13.6%，而T和YTF1/2處理間均無顯著差異。較之YTF1/2處理，YTF處理可顯著降低小薯比重57.7%，并顯著提升大薯、中薯比重12.7%、13.0%。YTF處理較T和YTF1/2處理可分別提升馬鈴薯產量24.5%、10.4%。

表4 不同施肥處理對馬鈴薯品質和產量的影響

3 結論

通過一季馬鈴薯種植，3種施肥處理中有機肥配施化肥、施全量有機肥均可不同程度改善農田土壤的理化性質，其中以施全量有機肥的效果最好。施用全量有機肥可顯著改善土壤物理性狀，尤其是對土壤團聚體（機械穩定性和水穩性團聚體）穩定性的提升；對土壤有機質、全量養分和速效養分（除有效磷）并無顯著提升效果；全量有機肥處理可顯著提升大薯和中薯產量，進而實現增產增收。

4 討論

（1）3種施肥處理下，與T處理相比，YTF1/2處理和YTF處理均能降低土壤容重，增加土壤孔隙度，且YTF處理下效果顯著。這與王耀[4]利用生物有機肥對土壤肥力及馬鈴薯產量和品質的影響的研究結果相似。這主要是由于施用有機肥可增加土壤有機碳含量，能夠有效地減少土壤“結皮”、“板結”現象的出現。較之T處理，YTF1/2處理和YTF處理均可顯著提升土壤飽和導水率，這與柳玲玲等[5]研究結果相似。不同施肥處理下，YTF處理可顯著提升土壤機械穩定性團聚體和水穩性團聚體的含量(≥0.25 mm)，這與劉京等[15]通過連續不同施肥對土壤團聚性影響的研究結果相似。

（2）較之T處理，YTF處理可顯著提升土壤有效磷含量43.0%，這可能與添加有機肥對解磷菌的活性和數量的提升有促進作用有關。而各處理下馬鈴薯農田土壤pH、有機碳、全氮、全磷、堿解氮、速效鉀之間差異未達到顯著水平，這可能是由于試驗年限較短，外源有機物料輸入對土壤養分改善效果未體現有關。

（3）與T處理相比，YTF處理和YTF1/2處理均可明顯提升作物產量，這與張阿芳[2]的研究結果相似。并且YTF處理可顯著增加大薯率和中薯率，這與史書強等[18]研究結果一致，這表明添加有機肥可通過促進大薯和中薯形成，降低小薯產出，進而實現促產增收。與董紅萍[19]等不同生物有機肥對馬鈴薯產量及商品性狀的影響試驗研究結果不一致。這可能與試驗區域環境、地形、土壤類型等的不同有關，也有可能與有機肥有關，具體原因有待進一步探索。