生物菌肥對(duì)甘薯產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響

賈崢嶸 ，李江輝 ，武宗信 ，解紅娥 ，郝佳麗 ，王凌云 ，解曉紅 ，吳宇浩 ，王 萌 ，高 磊 ，賈 琛

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西 運(yùn)城 044000；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西 晉中 030600）

晉南地區(qū)是適宜種植甘薯的“黃金產(chǎn)區(qū)”之一，是山西省甘薯產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)的重要基地建設(shè)平臺(tái)。近年來(lái)，在甘薯的種植過(guò)程中，傳統(tǒng)化肥施用仍是當(dāng)前甘薯生產(chǎn)的首選[1]，大量化肥的施用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了甘薯的生長(zhǎng)需求[2]，導(dǎo)致肥料利用率低[3]，土壤結(jié)構(gòu)性差，有益菌群大量死亡，產(chǎn)量、品質(zhì)和商品率逐年降低[4]，抵抗自然災(zāi)害的能力也逐步減弱[5]，施肥不當(dāng)?shù)纳a(chǎn)種植方式已成為甘薯生產(chǎn)的主要障礙。

微生物肥料是指富含活微生物的特定制劑，是一類(lèi)以微生物生命活動(dòng)及其產(chǎn)物導(dǎo)致農(nóng)作物得到特定肥料效應(yīng)的微生物活體制品[6-8]，它可為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤微生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)作物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植物抗病及抗逆能力，對(duì)提高農(nóng)作物品質(zhì)及產(chǎn)量等方面具有重要意義[9-10]。目前，隨著國(guó)家大力推進(jìn)化肥減量提效，積極探索產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路，以及農(nóng)業(yè)部到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)的行動(dòng)方案要求[11]，在當(dāng)前形勢(shì)下，開(kāi)展微生物肥料在甘薯生產(chǎn)中部分乃至全部替代傳統(tǒng)化肥顯得尤為重要。就甘薯栽培而言，有關(guān)生物菌肥對(duì)甘薯生長(zhǎng)影響的研究鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)以減肥增效為宗旨，探索生物菌肥對(duì)甘薯產(chǎn)量、品質(zhì)、商品性以及經(jīng)濟(jì)效益等的影響，以期為甘薯提質(zhì)增效栽培提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試作物為甘薯，品種為晉甘薯9號(hào)。

供試肥料為“地力旺”菌肥（簡(jiǎn)稱(chēng)菌肥），由臨汾汾河氨基酸工廠生產(chǎn)（有機(jī)質(zhì)≥40%，腐植酸≥30%）；有效活菌數(shù)≥5億個(gè)/g。傳統(tǒng)肥料為傳統(tǒng)磷酸二銨（含N 18%，P2O546%）、尿素（含N 46%）、硫酸鉀（含K2O50%）。

試驗(yàn)地基礎(chǔ)養(yǎng)分：試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為壤土，堿解氮為68.37 mg/kg，速效磷為6.41 mg/kg，速效鉀為165.85 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017年在牛家凹農(nóng)場(chǎng)選用晉甘薯9號(hào)進(jìn)行甘薯生物菌肥應(yīng)用試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)7個(gè)處理：T1.傳統(tǒng)施肥（二銨 600 kg/hm2、尿素 300 kg/hm2、鉀肥 300 kg/hm2）；T2.傳統(tǒng)施肥減量20%＋生物菌肥225 kg/hm2：T3.傳統(tǒng)施肥減量40%＋生物菌肥450 kg/hm2：T4.萬(wàn)榮腐植酸混合肥525 kg/hm2；T5.“地力旺”生物菌肥 375 kg/hm2；T6.“地力旺”生物菌肥 750 kg/hm2；T7.不施肥處理（CK）。試驗(yàn)為3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積100 m2，種植5壟。5月26日栽植，10月15日收獲，每公頃4.5萬(wàn)株。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 薯塊干物率的測(cè)定 選取具有代表性的薯塊，取薯塊中部，切絲混勻，分別稱(chēng)取100 g，2個(gè)重復(fù)，裝入鋁盒攤開(kāi)，置于烘箱內(nèi)，40℃鼓風(fēng)烘6 h后，60～80℃鼓風(fēng)烘6 h，待樣品變脆后，再升溫至100～105℃烘12 h至恒質(zhì)量，然后稱(chēng)量，薯塊干物率為烘干后的質(zhì)量與鮮質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。

1.3.2 甘薯品質(zhì)的測(cè)定 甘薯品質(zhì)測(cè)定主要由青島品質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，淀粉、蛋白質(zhì)、可溶性糖和還原糖含量采用近紅外數(shù)學(xué)模型分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和DPS軟件進(jìn)行處理和分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物菌肥對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響

由表1可知，由于試驗(yàn)地養(yǎng)分較為豐富，因而對(duì)照產(chǎn)量水平較高。與對(duì)照相比，不同處理均表現(xiàn)增產(chǎn)，其中，單施菌肥的T5，T6處理甘薯增產(chǎn)幅度最大，分別為25.31%和32.46%，且與對(duì)照間差異極顯著；化肥與菌肥配施的T2，T3處理產(chǎn)量增加幅度次之，分別為19.96%和23.33%，再次為單施化肥的T1處理。可以看出，生物菌肥可在保產(chǎn)增產(chǎn)的同時(shí)不同程度地減少了傳統(tǒng)化肥的施用量。

表1 生物菌肥對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響

2.2 生物菌肥對(duì)甘薯品質(zhì)的影響

由表2可知，與對(duì)照相比，傳統(tǒng)施肥、單施菌肥和化肥與菌肥配施等處理均提高了甘薯中蛋白質(zhì)、維生素C、還原糖的積累量。其中，單施菌肥的T5，T6處理相比化肥與菌肥配施的T2，T3處理，Vc和還原糖含量增加明顯，但蛋白質(zhì)含量有所下降，且差異均顯著?？偟膩?lái)說(shuō)，生物菌肥的施用對(duì)改善甘薯的品質(zhì)作用明顯。

表2 生物菌肥對(duì)甘薯品質(zhì)的影響

2.3 生物菌肥對(duì)甘薯商品性的影響

表3 生物菌肥對(duì)甘薯商品性的影響

由表3可知，甘薯傳統(tǒng)施肥、單施菌肥和化肥與菌肥配施處理，都不同程度地提高了甘薯單株結(jié)薯數(shù)。其中，單施生物菌肥的T5，T6處理，單株結(jié)薯個(gè)數(shù)相比其他處理明顯增加，差異顯著；甘薯干物率最高的是腐植酸水溶肥T4處理，單施生物菌肥T5，T6處理干物率較低；在甘薯商品性上，單施生物菌肥的T5，T6處理大中薯率較高，商品屬性較好。

2.4 生物菌肥對(duì)甘薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)資和產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格，按尿素2.2元/kg，二銨3.75元/kg，硫酸鉀 3.5元 /kg，生物菌肥4.8元/kg，腐植酸肥6.65元/kg，甘薯2元 /kg計(jì)算，各個(gè)施肥處理對(duì)甘薯經(jīng)濟(jì)效益的影響如表4所示，T6處理單施生物菌肥的經(jīng)濟(jì)效益最高，為101 055元/hm2，比CK和傳統(tǒng)施肥T1處理分別增多23 517，16 110元/hm2；傳統(tǒng)施肥T1處理相比其他施肥處理收益最少。從產(chǎn)投比角度看，單施生物菌肥的T5處理產(chǎn)投比最大，T6處理次之，傳統(tǒng)施肥T1處理的產(chǎn)投比最小。可見(jiàn)“地力旺”生物菌肥能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)本增效的雙贏目的，可以在甘薯生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

表4 生物菌肥對(duì)甘薯經(jīng)濟(jì)效益的分析

3 討論與結(jié)論

有關(guān)微生物菌肥可以提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)的研究報(bào)道，目前還主要集中在玉米[12]、小麥[13]、高粱[14]、蔬菜[15]、中草藥[16]等作物，大量研究表明，微生物菌劑對(duì)于提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)作用明顯。但有關(guān)在甘薯上應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道。在具甘薯參考價(jià)值的塊莖作物馬鈴薯應(yīng)用上，徐暢[17]研究了化肥配施生物菌肥對(duì)馬鈴薯抗旱生理特性及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，施用菌肥能夠顯著提高馬鈴薯的產(chǎn)量和改善塊莖的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，同時(shí)還可提升馬鈴薯的商品薯率及經(jīng)濟(jì)效益，其氮磷肥配施生物菌肥處理增產(chǎn)幅度達(dá)8.32%～28.06%，淀粉和Vc含量分別提高3.17%～14.19%，1.17%～8.9%；商品薯率顯著高于對(duì)照，經(jīng)濟(jì)效益增加922.5～5 080.5元/hm2。陳效杰等[18]通過(guò)不同生物菌肥對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量和生理性狀的影響研究表明，不同菌肥均改善了馬鈴薯生理性狀及其產(chǎn)量和商品薯率，效果最好的菌肥產(chǎn)量比對(duì)照增加40.3%，商品薯率比對(duì)照提高13%。錢(qián)建民等[19]研究微生物菌肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)施肥相比，微生物肥能不同程度促進(jìn)植株生長(zhǎng)發(fā)育，提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)。方玉川等[20]用美國(guó)亞聯(lián)微生物菌肥對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育的影響研究表明，施用菌肥可提高馬鈴薯植株的長(zhǎng)勢(shì)及生理機(jī)能，其產(chǎn)量和商品率也隨之提高。

本研究結(jié)果表明，在甘薯上應(yīng)用“地力旺”微生物菌肥具有良好的增產(chǎn)和品質(zhì)改善作用，在農(nóng)藝性狀上，甘薯的單株結(jié)薯數(shù)明顯增加，原因可能是由于菌肥在生長(zhǎng)前期相比氮肥減少了甘薯根系中的含氮量，增加了根系中醇溶性碳水化合物的含量，促進(jìn)了塊根的形成，增加了塊根的數(shù)量，提高了甘薯的產(chǎn)量[21]；在品質(zhì)改善上，相比CK，單施菌肥和化肥與菌肥配施等處理均提高了甘薯中蛋白質(zhì)、維生素C、還原糖的積累量，其中，單施菌肥處理相比化肥與菌肥配施，Vc和還原糖含量增加明顯，差異顯著，但蛋白質(zhì)積累量和干物率卻逐步下降。一般研究認(rèn)為，化學(xué)氮肥可使根中的含氮量增加而不影響非蛋白氮與總氮的比率，進(jìn)而能夠提高干物質(zhì)和蛋白質(zhì)等的含量[22]。在甘薯商品屬性上，本試驗(yàn)得出，單施菌肥和化肥與菌肥配施處理甘薯大中薯率提升明顯，商品性較好。從經(jīng)濟(jì)效益和農(nóng)業(yè)產(chǎn)投比角度分析，單施生物菌肥的T6處理經(jīng)濟(jì)效益最高，相比傳統(tǒng)施肥的T1處理可增值16 110元/hm2，其產(chǎn)投比在菌肥施肥量為375 kg/hm2處理中最經(jīng)濟(jì)。