商品有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)土壤養(yǎng)分和馬鈴薯產(chǎn)量的影響

傅 松，傅樹斌，王丁祥，許國春

(1.上杭縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站， 福建 龍巖 364200； 2.上杭縣農(nóng)情科教項(xiàng)目管理站，福建 龍巖 364200； 3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所， 福建 福州 350003)

福建省屬亞熱帶濕潤氣候，常年高溫多雨，土壤普遍呈酸性，加上長期偏施化肥，導(dǎo)致耕地土壤酸化現(xiàn)象嚴(yán)重[1]。上杭縣位于福建省西南部，土地結(jié)構(gòu)大體呈“八山一水一分田”的特點(diǎn)，全縣耕地面積28 860 hm2，占全縣土地面積的10.11%。全縣耕地土壤以水稻土為主，主要呈現(xiàn)酸性、耕作層淺薄、肥力中等偏低等特點(diǎn)。商品有機(jī)肥以畜禽糞便、動(dòng)植物殘?bào)w等為主要原料，經(jīng)發(fā)酵腐熟后制成。國內(nèi)已有有機(jī)肥配合化肥在水稻、烤煙、番茄和獼猴桃等[2-6]作物上的研究，結(jié)果均表明有機(jī)肥配合化肥施用對(duì)促進(jìn)作物生長、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)等方面具有積極作用。寧川川等[7]研究表明在作物生長過程中增施商品有機(jī)肥，能顯著改善土壤物理性狀，提高土壤微生物活性，增加土壤養(yǎng)分含量、緩解土壤酸化的作用。上杭縣作為傳統(tǒng)生豬調(diào)出大縣，商品有機(jī)肥的推廣能有效利用并消化當(dāng)?shù)氐男笄菁S便，降低其對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，同時(shí)兼顧作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)作用，對(duì)上杭縣農(nóng)業(yè)面源污染治理、發(fā)展綠色優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)業(yè)具有重要意義。因此，對(duì)商品有機(jī)肥替代部分化肥在上杭縣農(nóng)作物中推廣應(yīng)用進(jìn)行研究非常有必要。

馬鈴薯是上杭縣主要冬季雜糧作物，常年種植面積400 hm2左右，主要分布在臨城、湖洋、舊縣等低海拔近郊鄉(xiāng)鎮(zhèn)，利用晚稻收割后冬閑時(shí)節(jié)種植一季，該種植模式不影響次年早稻生產(chǎn)。近年來為增加馬鈴薯產(chǎn)量，普遍存在化肥施用量偏大的現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤鹽漬化、耕地地力下降。為了減少化肥用量、改良土壤性狀，實(shí)現(xiàn)綠色提質(zhì)增產(chǎn)的目標(biāo)，本研究于2017-2018年進(jìn)行有機(jī)肥替代部分化肥試驗(yàn)，探索馬鈴薯增施商品有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)土壤改良和馬鈴薯產(chǎn)量的影響，為上杭縣全面開展馬鈴薯有機(jī)肥替代部分化肥、推進(jìn)農(nóng)業(yè)面源污染治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

馬鈴薯試驗(yàn)品種：閩薯1號(hào)，脫毒種薯。試驗(yàn)用肥為化肥(15-10-20，硫酸鉀型)，由甕福紫金化工股份有限公司提供；有機(jī)肥由上杭縣榮興生物科技有限公司提供，有機(jī)質(zhì)≥45%、總養(yǎng)分≥5%。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于臨城鎮(zhèn)九洲村千公壩浩宇農(nóng)業(yè)發(fā)展公司大棚，地勢平坦，設(shè)施完整，排灌方便。土壤類型為潮沙土，耕層厚度40 cm，前作種植蘿卜，試驗(yàn)前土壤基本理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量16.48 g·kg-1,堿解氮118.0 mg·kg-1，有效磷31.4 mg·kg-1，速效鉀69.3 mg·kg-1，pH值4.8。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)參照《NY/T2271-2016土壤調(diào)理劑效果試驗(yàn)和評(píng)價(jià)要求》[8]設(shè)4個(gè)處理，處理1為100%化肥，即施用化肥1 500 kg·hm-2；處理2為減施化肥10%+有機(jī)肥4 500 kg·hm-2；處理3為減施化肥20%+有機(jī)肥4 500 kg·hm-2；處理4為減施化肥30%+有機(jī)肥4 500 kg·hm-2。每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列,共12個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積45 m2(6.0 m×7.5 m)，6畦為1個(gè)處理，四周設(shè)保護(hù)行。

1.4 田間管理及施肥方法

2017年12月5日旋耕起畦，畦面寬65 cm、溝寬35 cm，畦面開溝，施基肥并播種入溝覆土，避免種薯直接接觸肥料。12月5日播種，每667 m2種植3 600株，雙行種植，行距0.4 m、株距0.3 m，種薯切塊保證2個(gè)以上萌芽，用福爾馬林浸泡消毒，種薯播種后覆土3～5 cm。12月30日苗高15～20 cm間苗補(bǔ)苗，每兜留1株旺盛粗壯苗。2018年2月4日株高60～90 cm，追施化肥，結(jié)合中耕除草培土。本試驗(yàn)地初次種植馬鈴薯，且遇干旱天氣，病蟲害發(fā)生較輕，全生育期除投毒鼠餌料外未進(jìn)行其他病蟲害防治。施肥方法：化肥基肥和追肥各施一半，有機(jī)肥全部作基肥。

1.5 樣品采集與測定方法

2018年4月9日至10日，馬鈴薯葉色稍轉(zhuǎn)黃，下部老葉脫落，即起薯收獲，收獲時(shí)各處理小區(qū)分別隨機(jī)考查20株農(nóng)藝性狀：株高、結(jié)薯數(shù)、重量、商品性等，小區(qū)產(chǎn)量單獨(dú)收獲計(jì)產(chǎn)。試驗(yàn)結(jié)束后采集耕層土壤化驗(yàn)，分析土壤養(yǎng)分變化情況。

土壤樣品采集方法為梅花形布點(diǎn)法，主要采集18～20 cm耕作層土壤。土壤pH測定方法采用電位法(測定基礎(chǔ)土樣懸液的pH)，土壤中有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，堿解氮測定采用堿解擴(kuò)散法，有效磷測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法，速效鉀測定采用乙酸氫鈉浸提-火焰光度計(jì)法[9]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差和相關(guān)性分析，采用Duncan′s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)土壤理化性狀的影響

試驗(yàn)結(jié)束后采集各處理混合土樣化驗(yàn)并與試驗(yàn)前基礎(chǔ)樣對(duì)比(表1)。從表1可以看出，有機(jī)肥替代部分化肥處理小區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照提高1.53～2.42 g·kg-1，土壤pH值亦有所提高，對(duì)照處理小區(qū)試驗(yàn)前后除堿解氮有所提高外其他土壤理化性狀變化不大，說明增施有機(jī)肥對(duì)培肥地力有一定作用，并對(duì)抑制土壤酸化有一定效果。

表1 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯田土壤理化性狀的影響

2.2 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀的影響

從表2可知，有機(jī)肥替代部分化肥3個(gè)處理商品率均高于處理1(CK)，且差異達(dá)顯著水平；處理3最優(yōu)，處理2次之，處理4最低，3個(gè)處理間均無顯著差異。單株產(chǎn)量表現(xiàn)為處理2>處理4>處理1(CK)>處理3，處理2和處理1(CK)差異達(dá)顯著水平，處理3、處理4與處理1(CK)無顯著差異；株高、單株結(jié)薯數(shù)各處理間無顯著差異。說明有機(jī)肥替代部分化肥可顯著提高馬鈴薯商品薯率，適量減少化肥使用配合增施商品有機(jī)肥能提高馬鈴薯單株產(chǎn)量，以處理2馬鈴薯單株產(chǎn)量最高，比對(duì)照(CK)增加11.34%。

表2 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀的影響

注：表中同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著水平(P<0.05。)，下同。

2.3 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

從表3可知，處理2產(chǎn)量最高，為22 252.0 kg·hm-2，比處理1(CK)提高1 674 kg·hm-2，增產(chǎn)8.1%，差異達(dá)顯著水平；處理3產(chǎn)量為20 178 kg· hm-2，與處理1(CK)相比無顯著差異；處理4產(chǎn)量為19 538 kg·hm-2，與處理1(CK)相比差異達(dá)顯著水平。各處理產(chǎn)量結(jié)果說明增施適量有機(jī)肥，減施10%化肥能提高馬鈴薯產(chǎn)量，減施20%～30%化肥馬鈴薯產(chǎn)量與常規(guī)施肥相比馬鈴薯產(chǎn)量略有下降。表明在馬鈴薯種植過程中合理搭配有機(jī)肥與化肥的施用對(duì)馬鈴薯能起到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)作用。

表3 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.4 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

從表4可知，不同處理馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益在15 646～20 294元·hm-2，其高低表現(xiàn)為處理2>處理1(CK)>處理3>處理4，處理2與處理1差異不顯著，處理3、處理4與處理1差異達(dá)顯著水平。與處理1(CK)相比，處理2經(jīng)濟(jì)效益增加5.4%，而處理3、處理4因產(chǎn)量略低于處理1(CK)，但生產(chǎn)要素投入高于處理1(CK)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益分別減少14.1%、18.7%。表明有機(jī)肥與化肥合理搭配才能發(fā)揮兩者的功效，減施10%化肥配施商品有機(jī)肥更有利于提高馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益。

表4 有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

注：表中生產(chǎn)要素投入包括種薯4 500元·hm-2、農(nóng)藥1 500元·hm-2、人工費(fèi)用12 000元·hm-2，商品薯批發(fā)價(jià)2元·kg-1，商品有機(jī)肥0.6元·kg-1，化肥2.6元·kg-1。

3 討論與結(jié)論

商品有機(jī)肥的推廣應(yīng)用不僅是科學(xué)均衡施肥的重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源污染治理目標(biāo)、改善生態(tài)環(huán)境的重要舉措。施用商品有機(jī)肥能夠改善土壤養(yǎng)分狀況，對(duì)土壤養(yǎng)分的提升、pH的調(diào)節(jié)具有長期、持續(xù)性作用。陳紅金等[10]研究表明，長期施用有機(jī)肥對(duì)稻田的改良培肥效應(yīng)顯著，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量以及pH值較常規(guī)施肥均有不同程度的提高。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)地塊增施有機(jī)肥4 500 kg·hm-2后，土壤有機(jī)質(zhì)含量試驗(yàn)前后對(duì)比增加1.37～2.26 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀試驗(yàn)前后亦略有增加，土壤pH值提高0.1～0.3，這一結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致[11-12]，說明增施有機(jī)肥能改良土壤理化性狀、提高土壤肥力，為作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)創(chuàng)造條件。本試驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)肥配合化肥施用對(duì)提高馬鈴薯商品薯率、單株產(chǎn)量有促進(jìn)作用，這與代啟貴等[13]、王永勝等[14]的研究結(jié)果基本一致。分析原因，商品有機(jī)肥雖然肥效緩慢，不能及時(shí)滿足作物關(guān)鍵生育時(shí)期對(duì)養(yǎng)分的需求，但配合化肥施用能提高肥料利用效率[15]，并能改善土壤理化性狀，協(xié)調(diào)養(yǎng)分平衡供應(yīng)[16]，從而提高馬鈴薯商品薯率和單株產(chǎn)量。

高怡安等[17]研究表明，減施化肥0～20%配施適量生物有機(jī)肥，馬鈴薯產(chǎn)量較單施化肥增加5.3%、4.5%、2.1%；經(jīng)濟(jì)效益方面減施化肥0～10%配施適量生物有機(jī)肥，效益分別增加3.6%、3.2%，而減施化肥20%配施適量生物有機(jī)肥，經(jīng)濟(jì)效益下降0.5%。本試驗(yàn)中，化肥減施10%、20%、30%處理馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益呈現(xiàn)先增后減的趨勢，產(chǎn)量較單施化肥分別增加8.1%及減少1.9%、5.1%，經(jīng)濟(jì)效益較單施化肥增加5.4%及減少14.1%、18.7%，減施化肥20%～30%處理的馬鈴薯產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益均有所下降。這與前人的研究結(jié)果有所不同[18-19]，分析原因，一方面可能受各地馬鈴薯種植季節(jié)、氣候狀況、土壤肥力、選用品種等因素影響；另一方面，可能與化肥和商品有機(jī)肥的肥效、營養(yǎng)元素含量、化肥減施比例、增施有機(jī)肥數(shù)量不同有關(guān)，但減施一定比例化肥配施適量商品有機(jī)肥對(duì)促進(jìn)馬鈴薯增產(chǎn)增效的趨勢是基本一致的。

綜合分析，在本試驗(yàn)條件下，當(dāng)?shù)囟N馬鈴薯以減施化肥10%(即化肥1 350 kg·hm-2)+商品有機(jī)肥4 500 kg·hm-2的效果最佳，經(jīng)濟(jì)效益最高，實(shí)現(xiàn)了化肥減量增效目標(biāo)，可在當(dāng)?shù)剡M(jìn)一步推廣應(yīng)用。