綠肥間作還田配合有機肥減氮對馬鈴薯產量的影響

摘"要：合理的肥料施用方法對馬鈴薯的生長至關重要。為緩解榆林馬鈴薯化肥氮施用量多的情況，研究采用綠肥與馬鈴薯間作并于盛花期還田，配合有機肥氮替代化肥氮，

綠肥還田及綠肥還田與有機肥氮替代化肥氮協同作用對馬鈴薯產量的影響，尋求最佳的馬鈴薯施肥方案。試驗共設置6個處理，分別是CK （不施肥），L1（全量化肥氮），L2（綠肥+20%有機肥氮+80%化肥氮），L3（綠肥+30%有機肥氮+70%化肥氮），L4（綠肥+40%有機肥氮+60%化肥氮），L5（綠肥+全量化肥氮），

結果顯示：在綠肥間作還田條件下，40%有機肥替代化學氮肥對馬鈴薯產量有顯著促進作用；L5和L4處理下馬鈴薯氮肥利用率最高，兩處理間無顯著差異；灰色關聯度分析中，L4處理關聯度值最高，綜合排序中L5和L4處理得分最高。綜上，綠肥間作還田可提高馬鈴薯產量，綠肥間作還田配合40%有機肥氮替代化肥氮是本試驗中最優的馬鈴薯施肥模式。

關鍵詞：綠肥；有機肥；減氮；馬鈴薯；產量

中圖分類號：S513""文獻標識碼：A""文章編號：0488-5368（2024）12-0078-06

Effect of Green Manure Intercropping Combined with Organic Fertilizer on Potato Yield

GUO Aiqin1，2， FANG Yuchuan1，3， CHEN Zhanfei1， WANG Kui1， SUN Lijun1， WANG Wen²， LU Jun1， GAO Qingqing1， "FENG Ruirui1， "WANG Xiaoying1

（1.Yulin Academy of Agricultural Sciences， Yulin， Shaanxi 719053， China; "2.Yulin University，Yulin， Shaanxi 719053， China;

3.Shaanxi Potato Engineering Technology Research Center， Yulin， Shaanxi "719053， China）

Abstract： The method of optimal fertilizer application plays a critical role in potato growth and yield. To address the excessive application of chemical nitrogen fertilizer in potato cultivation in Yulin， an intercropping system with green manure and potato was implemented. Green manure was returned to the field at full flowering. Meanwhile， organic nitrogen fertilizer was introduced to partially replace chemical nitrogen fertilizer. Six treatments were designed： CK （no fertilizer）， L1 （100% chemical nitrogen fertilizer）， L2 （green manure + 20% organic nitrogen fertilizer + 80% chemical nitrogen fertilizer）， L3 （green manure + 30% organic nitrogen fertilizer + 70% chemical nitrogen fertilizer）， L4 （green manure + 40% organic nitrogen fertilizer + 60% chemical nitrogen fertilizer）， and L5 （green manure + 100% chemical nitrogen fertilizer）. This study investigated the effects of green manure application and its synergistic interaction with organic nitrogen fertilizer on potato yield， aiming to determine the optimal fertilization strategy.The results indicated that "40% organic nitrogen fertilizer as a substitute for chemical nitrogen fertilizer significantly enhanced potato yield under green manure intercropping conditions. Nitrogen use efficiency was highest among L5 and L4 treatments， with no statistically significant difference observed between the two treetments. Grey correlation analysis indicated that L4 had the highest correlation value， moreover， "L4 and L5 ranked highest in the comprehensive analysis.

In conclusion， green manure intercropping improves potato yield， and combining green manure intercropping with 40% organic nitrogen fertilizer substitution is the optimal fertilization strategy in this experimental context.

Key words： Green manure; Organic fertilizer ; Nitrogen reduction ; Potatoes ; Production

目前我國在化肥使用中，多存在著盲目過量、施用方法和比例不當，造成土壤板結、酸化甚至對環境造成面源污染。黃國勤等人[1]的研究指出，過量的化肥會負面影響農業生態環境，包括土壤酸化和板結、硝酸鹽污染、重金屬污染、土壤次生鹽漬化，以及水體富營養化、作物品質下降一等系列問題。張峰[2]提出，農戶過量投入化肥與化肥施用結構不合理是造成面源污染的直接原因。氮肥對作物的影響至關重要，在馬鈴薯生產中，氮肥的增產效果比磷肥和鉀肥都高[3]。榆林市馬鈴薯種植面積和產量均在全國地市級前五位，生產潛力大、效益高，但在生產中化肥氮的大量施用現象較為嚴重[4， 5]。然而，過量的化學氮肥對環境、作物產量和品質均產生不利影響[6]。因此，化肥氮減量增效利用是當前榆林沙地馬鈴薯種植中需迫切解決的問題之一。

有機肥是作物生產中的優質肥料，目前在大量的實踐研究中，有機肥氮替代化肥氮技術被廣泛用于保持或提高作物產量的同時改善土壤結構，提升土壤養分[7～10]。謝軍等[11]在有機肥氮替代化肥氮對玉米產量及氮素吸收利用率影響的研究中表明，有機肥氮50%替代化肥氮處理下的玉米產量顯著高于常規施肥處理，增產率為12.5%。陳志龍等[12]在小麥上的研究表明，有機肥25%替代化肥氮處理，小麥產量與單施化肥持平，氮素積累量顯著高于其他處理。石鑫蕊等[13]在有機肥氮替代化肥氮在水稻上的研究指出，有機肥氮20%替代量是最優的配施方案。

綠肥是我國傳統的清潔有機肥料，也是天然的固氮植物，綠肥翻壓技術具有用地與養地兼具的效果，對減少土壤病蟲害、改善土壤結構、培肥土壤、進而增加作物產量[14～17]效果顯著。有研究表明，綠肥間作還田技術對作物生長及產量有著積極影響。莫璋紅等[18]在減施氮肥間作豆科綠肥壓青的研究中表明，在甘蔗/綠豆間作條件下，50%減氮處理對甘蔗生長、產量及品質具有積極影響，甘蔗產量比單作增加10.27%。黃武

龍等[19]通過連續兩年大田試驗，研究綠肥壓青量與化肥配施對水稻產量影響，結果顯示，在化肥施用量相同條件下，每667 m²壓青綠肥鮮草1 500 kg最佳，對水稻有穩定的增產效果。賴朝考[20]在研究中發現，綠肥壓青還田可顯著提高水稻產量，減少化肥用量，改善品質。

本研究將綠肥間作還田與有機肥氮梯度替代化學氮肥結合起來，在二者協同作用下探究其對馬鈴薯產量的影響，尋求最佳的馬鈴薯施肥模式，為榆林馬鈴薯科學施肥提供實踐參考。

1"材料與方法

試驗地位于榆林市榆陽區榆卜界鎮榆林農業科技示范園內，坐標為東經109°80′，北緯38°38′，海拔1 050 m。屬溫干旱半干旱帶季風氣候，年內和年際降水不均，年平均降雨量400 mm左右，年平均氣溫9.5 ℃，無霜期150 d左右。試驗田地勢平坦，前茬作物為玉米。土壤類型為風沙土，結構松散，養分貧瘠，pH為8.2，土壤容重為1.57 g/cm3，有機質為1.96 g/kg，堿解氮為31.27 mg/kg，有效磷為0.45 mg/kg，速效鉀為92.12 mg/kg。本試驗于2023年4～9月份進行。

馬鈴薯品種為冀張薯12號，綠肥品種為豆科箭舌豌豆，有機肥為羊糞，化肥為馬鈴薯專用肥（N∶P₂O5∶K2O=10∶15∶20），氮肥為尿素（含N：46%），鉀肥為硫酸鉀（含K₂O：50%）。

2"試驗設計及田間管理

試驗采用隨機區組設計，共分為6個處理，分別是對照組CK （不施肥），L1（全量化肥氮），L2（綠肥+20%有機肥氮+80%化肥氮），L3（綠肥+30%有機肥氮+70%化肥氮），L4（綠肥+40%有機肥氮+60%化肥氮），L5（綠肥+全量化肥氮），每個處理重復3次，共18個小區，小區面積為43.2 m²。

4月27日種植馬鈴薯，中耕培土后將箭舌豌豆種植于馬鈴薯壟間溝內，待箭舌豌豆盛花期將其割刈埋于馬鈴薯壟側，期間適時澆水、施肥、除草，于9月4日收獲馬鈴薯并測產。

2.1"觀測指標

單株塊莖數：馬鈴薯收獲期在每個小區內選長勢均勻的10株，挖出并記錄每株塊莖個數；

單株塊莖重：馬鈴薯收獲期在每個小區內選長勢均勻的10株，挖出并稱取每株塊莖重量；

產量：馬鈴薯收獲期在每個小區選中間3行全部挖出，并稱取重量；

地上部生物量：選長勢均勻的馬鈴薯整株挖出，取莖葉部分稱重；

根生物量：選長勢均勻的馬鈴薯整株挖出，取根部稱重；

塊莖生物量：選長勢均勻的馬鈴薯整株挖出，取塊莖稱重。

2.2"計算方法

商品薯率：大薯（≥150g）重量占小區內收獲總薯塊重量的比值;

肥料產量貢獻率：（施肥區塊莖產量-不施肥區塊莖產量）/施肥區塊莖產量;

氮肥農學效率：（施氮區塊莖產量-不施肥區塊莖產量）/氮肥施用量;

氮肥偏生產力：施氮區塊莖產量/氮肥施用量;

地下部生物量：根生物量+塊莖生物量;

整株生物量：地上部生物量+根生物量+塊莖生物量;

經濟系數：塊莖生物量/整株重量。

2.3"數據分析

采用Microsoft excel整理數據，IBM SPSS Statistics 26進行統計分析，Origin2018作圖。

3"結果與分析

3.1"綠肥還田條件下有機肥替代氮肥對馬鈴薯經濟產量的影響

單株塊莖數、單株塊莖重、商品薯率及塊莖產量是綜合衡量馬鈴薯經濟產量的重要指標。由表 1可知，馬鈴薯單株塊莖個數由多到少排序為L1gt;L4gt;L5gt;L3gt;CKgt;L2。L1顯著高于L2、L3、L5和CK（P＜0.05），平均結薯個數為7.72個/株。馬鈴薯單株塊莖重量在0.72～1.51 kg之間，除L1外，L4顯著高于其他處理（p＜0.05），比最低處理CK高109.72%，不施肥處理CK顯著低于其他處理（P＜0.05）；在綠肥間作還田條件下，在20%到40%的有機替代范圍內，馬鈴薯單株薯塊重量與有機肥替代化學氮肥的量呈正相關。各處理下商品薯率的范圍在41.63%～67.70%之間，從高到低的順序為L4gt;L3gt;L5gt;L1gt;L2gt;CK，其中L4處理最高，其次為L3，L4和L3顯著高于其他處理（P＜0.05），CK顯著低于其他處理（P＜0.05），L1、L2、L5間差異不顯著。各處理下馬鈴薯產量在17 174.3～30 525.65 kg/hm²之間，產量由高到低的順序為L5gt;L4gt;L3gt;L2gt;L1gt;CK，其中L5處理單產最高，除L4外顯著高于其他處理（P＜0.05），比CK增產77.74%；L4次之，比CK增產63.99%；L2、L3、L4處理的產量均高于L1且依次增大，因此，綠肥間作還田條件下，在20%到40%的有機替代范圍內，對馬鈴薯有增產作用，且馬鈴薯產量與有機肥替代化學氮肥的量呈正相關。綜上，在所有處理中L5單產最高，其次為L4，且二者差異不顯著，考慮到商品率L4表現最好，而L5處理中等薯塊數量居多，因此L4表現最為突出；說明在綠肥間作還田條件下40%有機肥替代化學氮肥對馬鈴薯產量有顯著促進作用。

3.2"綠肥還田條件下有機肥替代氮肥對馬鈴薯生物量及經濟系數的影響

由表 2可知，各處理間馬鈴薯地上部生物量具有顯著差異（P＜0.05），從大到小的排序為L5gt;L4gt;L3gt;L2gt;L1gt;CK。馬鈴薯根生物量的大小規律為L4gt;L5gt;L2gt;L3gt;L1gt;CK，其中L4最重，為36.07 g。單株馬鈴薯塊莖生物量最大的是L5，顯著高于其他處理（P＜0.05），其次是L4，為667.97 g，L5與L4分別比CK高101.21%、82.03%。單株馬鈴薯地下部分生物量、整株生物量各處理間差異性均與塊莖生物量規律一致，由大到小為L5gt;L4gt;L3gt;L2gt;L1gt;CK。經濟系數最高的是CK處理，且顯著高于其他處理（P＜0.05），L4排第二位，顯著高于L1與CK。

3.3""綠肥還田條件下有機肥替代氮肥對馬鈴薯氮肥利用效率的影響

綠肥還田配合有機肥替代氮肥對馬鈴薯氮肥吸收利用有顯著影響，由表3可知， 肥料產量貢獻率、氮肥農學效率和氮肥偏生產力整體變化趨勢表現一致，由高到低的順序均為L5gt;L4gt;L3gt; L2gt; L1。L3、L4、L5處理較L1處理顯著提高肥，料產量貢獻率分別為27.18%、33.44%、49.19%（P＜0.05）；氮肥農學效率是評價氮肥施用后增產效果的重要指標，L3、L4、L5處理分別較L1顯著提高氮肥農學效率為41.37%、52.60%、85.71%（P＜0.05）；氮肥偏生產力是反應土壤養分水平和化肥施用量綜合效應的重要指標，L3、L4、L5處理較L1處理顯著提高氮肥偏生產力分別為12.09%、15.36%、25.07%（P＜0.05）。綜上所述，對馬鈴薯氮肥利用率最高的是L5和L4，兩處理間無顯著差異。

3.4"灰色關聯度分析

3.4.1"關聯系數與權重"對馬鈴薯單株塊莖數（TNP）、單株塊莖重（TWP）、商品薯率（CR）、單產（PY）4個指標進行灰色關聯度分析結果見表4。商品薯率（CR）的關聯度系數最高，權重最大，為0.268 9，單株塊莖數（TNP）次之。

3.4.2"關聯度"由表5可知，不同處理下等權關聯度與加權關聯度結果基本一致，從高到低排序為：L4gt;L1gt;L5gt;L3gt;L2gt;CK，L4的等權關聯度和加權關聯度最高，分別為0.924 9和0.928 0。綜合得分最高的為L5，L4次之，CK的關聯度和綜合得分均低于其他處理。

4"結論

與馬鈴薯單作相比，綠肥間作還田條件下所有處理均有增產效果，且除L1（綠肥+20%有機肥氮+80%化肥氮）外，其他處理產量均顯著高于對照組（p＜0.05），氮素利用率最高的是L5，說明綠肥間作還田可提高馬鈴薯產量與氮素利用率。L4處理（綠肥間作還田配合40%有機肥氮替代化肥氮）商品薯率最高，產量和氮肥利用率僅此于L5，關聯度值最高，經濟系數僅次于CK，高于其他處理，是本試驗中最優的馬鈴薯施肥模式。因此，綠肥間作還田配合有機肥施用可減少化肥氮的施用量，為化肥減量增效利用提供新途徑。

5"討論

我國在化肥減量增效等相關政策的影響下，尤其是2015年 \"化肥零增長\"行動實施以來，化肥用量逐年降低，但與國際化肥安全施用量上限225 kg/hm²"相比還有很大差距[21]。目前，有機肥替代部分化肥及綠肥間作還田技術均是綠色高效施肥的重要舉措，能提高作物產量，改善品質。李超等[22]研究表明，60%有機肥替代化學氮肥的馬鈴薯產量及氮素利用率均高于100%氮肥處理。原因可能是100%氮肥處理前期保證了充足的氮素供應水平，后期的氮素供應低于有機肥替代化肥氮處理。本研究發現，有機肥替代化肥氮處理及綠肥間作還田處理的馬鈴薯產量及氮素利用效率均高于100%化肥氮處理，100%化肥氮處理的經濟系數最低，單株結薯個數最多，商品薯率最低，可能因為100%化肥氮處理均為速效養分，更有利于莖葉生長，在生長前期被快速吸收，而有機肥替代和綠肥還田的緩釋氮素養分更多，對馬鈴薯呈現持久長效的影響，后面的塊莖膨大期體現優勢。付強等[23]研究指出，在西北半干旱區全膜覆蓋壟播栽培條件下，36%～46%有機肥等氮量替代化肥是馬鈴薯種植中的最佳施肥比例。這與本研究結果相似，本研究中40%有機肥等氮量替代化肥與綠肥間作還田是最優的馬鈴薯施肥方案，不同的是本研究無全膜覆蓋且增加了綠肥間作還田因素。

目前，將綠肥間作還田和有機肥氮替代共同作為影響因子的研究鮮見報道，關于綠肥替代氮肥、綠肥間作還田的相關研究多見于玉米、甘蔗、小麥、果樹等比綠肥高大的作物上。陶海寧[24]的研究發現，豆科綠肥箭筈豌豆還田提高冬小麥籽粒產量14.3%。本研究有相似發現，綠肥間作還田配合100%氮肥處理比馬鈴薯單作100%氮肥處理增產25.1%。可能是因為豆科綠肥的根瘤菌具固定了空氣中的氮，且翻壓還田亦增加了氮素，因此比馬鈴薯單作增加了氮素總量，Liu Rui等[25]的研究中提到豆科綠肥間作為玉米氮素積累貢獻5.9%～37.0%，與本研究理論基礎相似。此外，在綠肥間作還田與有機肥氮替代協同作用的處理中（除CK和L4外），隨著有機肥氮替代量的增加，馬鈴薯產量呈現增加趨勢，但此規律僅限于氮替代量在20%～40%的范圍內。

大田作物產量影響因素較多，需多年多點做綜合性大量驗證研究，若要進一步了解其內在機理及影響效果，可在此基礎上作優化設計并連續多年多點綜合開展針對馬鈴薯生長發育及品質、土壤結構與養分等方面的試驗研究。

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