BGF有機肥對馬鈴薯農藥減量、土壤理化性狀及產量的影響

蘇彩霞 董 旭

（興安職業技術學院農牧與生物工程系，烏蘭浩特 137400）

我國褐煤、風化煤等劣質煤資源十分豐富，可利用量也很大。在農業利用方面，可以通過微生物降解將惰性的煤炭大分子轉化為腐殖酸等小分子有機物，并激活煤炭原生態酶、菌等活性物質，形成富含有機質與多種有益于農作物生長的微生物肥料。但是，目前國內外關于這種生物有機肥產品對土壤質量、病蟲害、作物產量和品質的影響及其機理的研究資料很少。本項目在內蒙古四子王旗東八號鄉開展馬鈴薯種植試驗，重點監測馬鈴薯生長期間病蟲害發生的相關指標，量化評估BGF有機肥對農藥減量的效果，適當分析其作用機制。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2020年4—10月在內蒙古烏蘭察布市四子王旗東八號鄉進行，供試土壤基礎性狀：pH值7.8，含有機碳0.5%、全氮0.06%、全磷0.05%、全鉀1.2%。四子王旗地處中溫帶大陸性季風氣候區，年平均氣溫為1～6℃，其特點是春溫驟升、秋溫劇降、無霜期短，平均無霜期約108 d，歷年平均降水量在110～350 mm之間。馬鈴薯病蟲害主要有早疫病、晚疫病、黑斑病、蚜蟲、地老虎、金針蟲等，施肥習慣以復合肥為主，一般4月中下旬底肥施用復合肥750～1 050 kg/hm2，6月中下旬追施等量復合肥，9月中下旬機械收獲。

1.2 試驗材料

試驗材料為馬鈴薯（荷蘭7號），第四茬種植。供試肥料為由內蒙古元泰豐生物科技有限公司提供的BGF生物有機肥（有機質含量≥80%）、復合肥（17-15-13）。

1.3 試驗設計

試驗共設4個處理，分別為不施用BGF固體有機肥 （CK）、BGF 固體有機肥 1 500 kg/hm2（T1）、BGF固體有機肥2 250 kg/hm2（T2）和 BGF固體有機肥3 000 kg/hm2（T3）。

采用大區對比試驗設計，不設重復，每個處理面積為1 hm2。各處理均于4月22日統一施用復合肥750 kg/hm2作底肥（撒施），6月15日統一施用復合肥750 kg/hm2作追肥（溝施）。農藥施用情況根據病情而定，其他管理措施均相同。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤采集與檢測。采用“S”形取樣法采集土壤，采樣深度為0～25cm。種植前于試驗區域內（4hm2）用土鉆采集30個樣點混合為1個樣品，馬鈴薯收獲期（9月10日）每個處理區（1 hm2）用土鉆采集15個樣品并混合為1個樣品。利用四分法縮分樣品，每個樣品預留1.0～1.5 kg進行檢測。土壤理化指標由元泰豐質檢室檢測，檢測方法見表1。

表1 土壤理化指標檢測方法

1.4.2 馬鈴薯產量調查。成熟期（9月12日）對各處理進行理論測產，每個處理選取1壟雙行長度3 m進行測產。

1.4.3 馬鈴薯品質檢測。馬鈴薯收獲后，每個處理隨機挑選5 kg外表完好、長勢均勻的馬鈴薯，在內蒙古自治區農牧業科學院檢測干物質及淀粉含量，采用TD-10A馬鈴薯淀粉含量測定儀測定。

1.4.4 馬鈴薯病蟲害調查。調查馬鈴薯病蟲害發生情況，在馬鈴薯成熟期（9月12日），由元泰豐技術服務人員進行實地病蟲害調查，采用5點式調查方法，每點調查20株，葉部病害每點調查葉片100片，薯塊病害共調查薯塊100個。相關計算公式如下：

葉部發病程度分級：0級，無病斑；1級，病斑面積占葉面積的10%及以下；3級，病斑面積占整個葉面積的11%～30%；5級，病斑面積占整個葉面積的30%以上。

根莖部發病程度分級：0級，無病害；1級，受害面積10%及以下；3級，受害面積11%～20%；5級，受害面積20%以上或死亡。

薯塊發病程度分級：0級，無病斑；1級，病斑面積占薯塊面積的10%及以下，或有1～4個零星病斑；3級，病斑面積占薯塊面積的11%～30%，或有5～10個零星病斑；5級，病斑面積占薯塊面積的30%以上，或病斑在10個以上。

1.5 數據處理

所有數據均使用Excel 2019軟件處理。

2 結果與分析

2.1 土壤性狀檢測

從表2可以看出：在基礎性狀方面，各處理間土壤pH值無明顯差異，但施用BGF固體有機肥的處理T1、T2、T3土壤有機碳含量比 CK 高 0.1～0.2 個百分點，EC值（電導率）分別比CK高4.3%、15.7%、13.0%，全氮含量分別比CK高15.9%、2.3%、13.6%，全鉀含量分別比CK高0、9.1%、13.6%，全磷含量差異不明顯；在中微量元素方面，處理 T1、T2、T3土壤鎂含量分別比CK高24.3%、27.0%、40.9%，鈣含量分別比CK高6.6%、-15.0%、38.3%，銅含量分別比CK降低10.7%、20.2%、7.1%，氯含量分別比CK降低49.9%、25.0%、49.9%，鐵和錳含量無明顯差異，硼含量分別比CK提高7.0%、-24.4%、-9.9%，鋅含量分別比CK高-0.2%、-27.4%、62.4%；在重金屬元素方面，處理T1、T2、T3土壤砷含量分別比 CK 降低 25.0%、30.9%、27.9%，汞含量分別比CK降低25.0%、25.0%、12.5%，鉛、鎘、鉻含量基本一致。以上結果表明，施用BGF有機肥有效提高了土壤有機碳及大量元素氮、鉀養分含量，同時提高了中微量元素鈣、鎂含量，降低了重金屬離子砷、汞含量。說明BGF有機肥能促進土壤營養元素的釋放，鈍化重金屬離子。

表2 馬鈴薯收獲期土壤理化性狀

2.2 農藥用量統計

在馬鈴薯全生育期內，農戶根據田間病蟲害實際發生情況進行農藥防治。從表3可以看出，對照組共施用了5次藥劑，包括1次殺蟲劑（甲拌磷）和4次殺菌劑；而處理 T1、T2、T3均只施用了 3次藥劑，包括1次殺蟲劑（甲拌磷）和2次殺菌劑，在發芽期和現蕾期各減少了1次殺菌劑施用。

表3 農藥施用情況統計

2.3 病蟲害發生情況

調查結果表明，主要病蟲害有早疫病、炭疽病、瘡痂病、瓢蟲。從表4可以看出，成熟期早疫病及莖部炭疽病大面積暴發，發病率均在90%左右，但病情指數有明顯差異。與CK相比，處理T1、T2、T3早疫病病情指數分別降低了18.1%、17.1%、25.0%，炭疽病病情指數分別降低了-3.4%、17.2%、15.2%。瘡痂病發生程度較輕，發病率均在8%左右，各處理無明顯差異；而處理T1、T2、T3的病情指數較CK明顯降低，分別降低了33.3%、25.0%和33.3%。瓢蟲中等程度發生，CK 為 22 頭/百株，處理 T1、T2、T3較 CK 多 2～7頭/百株。整體來看，施用BGF有機肥有效降低了馬鈴薯早疫病、炭疽病及瘡痂病的發病程度。

表4 病蟲害發生情況

2.4 馬鈴薯產量分析

從表5可以看出，與CK相比，施用BGF有機肥的處理 T1、T2、T3，單株薯重分別提高了 12.8%、10.4%及15.2%，產量分別提高了12.6%、14.2%及20.9%，商品薯率分別提高了3.6%、4.0%、6.6%，增產效果較為明顯，以處理T3表現最佳。

表5 馬鈴薯產量分析

2.5 馬鈴薯品質檢測

馬鈴薯收獲后，對每個處理的馬鈴薯進行干物質及淀粉含量檢測。如圖1所示，與CK相比，處理T1、T2、T3馬鈴薯干物質含量分別提高了 7.4%、19.6%、33.8%；處理T3馬鈴薯淀粉含量較CK提高了42.1%，處理T1馬鈴薯淀粉含量較CK降低11.1%，處理T2馬鈴薯淀粉含量與CK相當。說明施用BGF有機肥能有效促進馬鈴薯干物質積累，并且提高淀粉含量。

3 結論與討論

3.1 BGF有機肥對土壤及馬鈴薯生長的影響

本試驗結果表明，與對照相比，施用BGF有機肥的處理土壤有機碳含量提高了0.1～0.2個百分點，全氮和全鉀含量分別提高了2.3%～15.9%、0～13.6%，鎂含量提高了24.3%～40.9%，同時重金屬離子砷和汞含量分別降低了25.0%～30.9%、12.5%～25.0%。說明BGF有機肥能提高土壤有機碳含量，促進營養元素的釋放，降低重金屬離子含量。從產量表現來看，與對照相比，施用BGF有機肥的處理馬鈴薯單株薯重提高了10.4%～15.2%，單位面積產量提高了12.6%～20.9%，商品薯率提高3.6%～6.6%，增產效果較為明顯。從品質表現來看，與對照相比，施用BGF有機肥的處理馬鈴薯干物質含量提高了7.4%～33.8%。綜合來看，以施用BGF有機肥3 000 kg/hm2效果最佳。BGF有機肥是以含碳礦物為主要原料生產的新型生物有機肥，有機碳含量達到40%以上并含有多種作物必需營養元素。很多研究表明，土壤施碳后可明顯降低土壤容重，提高土壤孔隙度，為馬鈴薯塊莖生長提供良好的物理空間及條件[1-3]，有利于中、大薯形成；土壤容重、孔隙度等物理性狀改善還有助于協調土壤水、氣、熱條件，促進馬鈴薯根系生長發育[4]，推動地上部植株生長和干物質積累。另外，碳具有豐富的多孔結構，其自身養分釋放及對養分離子的吸持作用，將直接增加土壤有效養分供給，為馬鈴薯生長提供充足的養分保障，利于其產量與品質形成[5-7]。本試驗中還發現施用BGF有機肥的土壤重金屬離子明顯降低，這可能是由于有機碳增加了土壤吸附的表面積，并且土壤有機碳含多種官能團，能夠吸附、絡合重金屬，進而影響重金屬的遷移，降低重金屬的生物活性[8-9]。

3.2 BGF有機肥與馬鈴薯病蟲害發生的關系

根據馬鈴薯全生育期農藥施用次數及成熟期病蟲害發生情況，施用BGF有機肥的試驗區減少了2次殺菌劑的施用，并且早疫病、炭疽病、瘡痂病的病情指數分別比對照降低了17.1%～25.0%、15.2%～17.2%、25.0%～33.3%。成熟期馬鈴薯早疫病及炭疽病大面積暴發，同時瓢蟲危害較為嚴重，需配合藥劑防治或更換藥劑，防止抗性產生。

馬鈴薯早疫病是一種由茄鏈格孢菌（Alternaria solani）引起的真菌性病害，屬氣傳、土傳多循環流行性病害，在溫度和濕度較高的環境中有利于發病[10]。炭疽病又稱黑點病，是由半知菌亞門真菌球炭疽菌（Colletotrichum coccodes）侵染引起，主要通過種薯和土壤傳播，在高溫高濕環境中易發生[11]。瘡痂病是由鏈霉菌（Streptomyces scabies）引起的真菌性土傳病害，溫度適宜（25～30℃）、氣候干旱、土壤偏堿性、沙壤土質地以及連作重茬均有利于病害的發生[12-13]。本試驗中發現，施用BGF有機肥能有效降低馬鈴薯早疫病、炭疽病和瘡痂病的發病程度，并減少農藥施用量和施用次數，這可能與BGF有機肥含碳高、多微孔以及對土壤微生態環境的調控等有關。

多項研究表明，碳肥的多微孔結構及豐富的C、N源養分，在為土壤微生物提供良好物理生存空間的同時，也為其生命活動提供了一定養分來源，有利于促進微生物菌群生長，改變微生物有益、有害菌群比例，抑制真菌等某些有害微生物生長，從而減少病害發生[14-16]。同時，高碳量輸入必然提高土壤C/N（這與本試驗中土壤檢測結果一致），可能會激發、誘導某些C、N源代謝相關的微生物發生變異，且可能由于種間拮抗或競爭而對某些微生物種群產生一定抑制效應[17-20]。另外，BGF有機肥在制備發酵過程中可能含有一些揮發類物質，這會對某些病原菌、地下害蟲等產生驅避效應，進而減少或切斷馬鈴薯周圍的某些病、蟲源，阻抑病蟲害發生。從病害發生環境角度來看，BGF有機肥有利于改善土壤水、氣、熱、肥等微生態環境條件，減少可能導致病害發生的不利環境條件因素，從而降低馬鈴薯病害發生率。