化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)秋馬鈴薯產(chǎn)量的影響

梁淑敏張 磊李燕山

(1.陸良縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，云南 陸良 655600; 2 .云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 經(jīng)濟(jì)作物研究所，云南 昆明 650205；3.農(nóng)業(yè)部 云貴高原馬鈴薯與油菜科學(xué)觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)站，云南 昆明 650205；4.昆明醫(yī)科大學(xué) 海源學(xué)院，云南 昆明 650101)

0 引 言

施肥是作物增產(chǎn)最有效的途徑，20世紀(jì)全世界作物產(chǎn)量所增加的一半是來(lái)自化肥的施用[1]。我國(guó)化肥對(duì)糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率為40.8%，化肥施用在糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用[2-3]。然而，近年來(lái)生產(chǎn)中大量使用化肥并沒(méi)有明顯提高作物產(chǎn)量[4]，而且造成生產(chǎn)成本增加，資源浪費(fèi)，肥料利用率降低，同時(shí)還帶來(lái)了耕地質(zhì)量的下降和環(huán)境的污染等問(wèn)題[5-6]。生物有機(jī)肥是在普通有機(jī)肥基礎(chǔ)上添加了多種有益微生物菌群的一種新型肥料，很多研究表明，生物有機(jī)肥能有效改善土壤環(huán)境和生態(tài)群落結(jié)構(gòu)，降低病蟲(chóng)害的發(fā)生[7]，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，改善作物經(jīng)濟(jì)性狀，增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和土壤肥力[3,8-9]。隨著國(guó)家化肥使用零增長(zhǎng)行動(dòng)的實(shí)施，有關(guān)生物有機(jī)肥配施化肥在不同作物上的研究越來(lái)越多。孫耿等[10]研究表明，冷浸田中80%化肥配施20%生物有機(jī)肥，較純施化肥處理不僅提高了水稻的有效穗數(shù)、實(shí)粒數(shù)和產(chǎn)量，而且還提升了土壤養(yǎng)分，改善了土壤菌群結(jié)構(gòu)，增加了好氣性細(xì)菌和放線(xiàn)菌的數(shù)量。陶磊等[11]研究表明，在化肥減量20%～40%條件下，配施3 000 kg·hm-2和6 000 kg·hm-2的生物有機(jī)肥不僅不會(huì)導(dǎo)致棉花減產(chǎn)，而且對(duì)提高土壤酶活性，調(diào)節(jié)土壤細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌群落組成結(jié)構(gòu)，改善滴灌棉田生物學(xué)性狀均有顯著作用。因此，用生物有機(jī)肥替代部分化肥，是調(diào)整化肥使用結(jié)構(gòu)，改進(jìn)施肥方式，實(shí)現(xiàn)化肥減量增效的重要途徑之一。

馬鈴薯是云南省重要的糧菜兼用作物，而位于北亞熱帶高原季風(fēng)型冬干夏濕氣候區(qū)的云南省東部的陸良縣，是全省馬鈴薯的特色種植區(qū)，馬鈴薯種植一年三作(春、秋、冬)，其中，秋冬馬鈴薯種植優(yōu)勢(shì)明顯。近年來(lái)，通過(guò)市場(chǎng)拉動(dòng)、政府引導(dǎo)和科技支撐，種植規(guī)模逐年擴(kuò)大，種植效益逐年提升，已成為農(nóng)民增收致富的重要渠道。然而，在秋冬馬鈴薯產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的同時(shí)，生產(chǎn)中越來(lái)越多的農(nóng)戶(hù)盲目追求高產(chǎn)，化肥過(guò)量施用現(xiàn)象較為突出。有研究表明，近年來(lái)陸良縣秋冬馬鈴薯種植農(nóng)戶(hù)平均施用化肥總量在2 100～3 000 kg·hm-2，少數(shù)農(nóng)戶(hù)施用化肥總量高達(dá)3 750 kg·hm-2以上[12]?；蚀罅渴褂貌粌H導(dǎo)致馬鈴薯品質(zhì)及效益下降，還造成肥料資源浪費(fèi)，土壤結(jié)構(gòu)不良，農(nóng)業(yè)面源污染加重，同時(shí)陸良縣秋馬鈴薯生長(zhǎng)季節(jié)在8～11月份，低溫多雨天氣較多，易引發(fā)馬鈴薯疫病，給馬鈴薯生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的危害與損失[13]。因此，調(diào)整施肥結(jié)構(gòu)，應(yīng)用新型肥料，尋找合理的施肥方式是促進(jìn)該產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要措施。目前，有關(guān)馬鈴薯生產(chǎn)中化肥或生物有機(jī)肥單方面的研究較多，對(duì)生物有機(jī)肥替代部分化肥的研究報(bào)道相對(duì)較少，且主要集中在甘肅、遼寧等省[14-15]，而云南省在這方面的研究很少。為此，本試驗(yàn)通過(guò)在烤煙套種秋馬鈴薯栽培模式下，探討常規(guī)施肥配施生物有機(jī)肥及常規(guī)施肥減量10%和20%配施生物有機(jī)肥對(duì)秋馬鈴薯生長(zhǎng)、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為化肥減量增效提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2016年8月至11月在云南省陸良縣大莫古鎮(zhèn)新哨村農(nóng)戶(hù)趙天斌的責(zé)任田進(jìn)行(103.55°E，25.94°N)，試驗(yàn)區(qū)海拔1 861 m，面積0.24 hm2，地勢(shì)平坦，土壤類(lèi)型為紅泥質(zhì)山原紅壤，土壤質(zhì)地為砂壤土，粒狀結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)前0～20 cm耕層有機(jī)質(zhì)24.8 g·kg-1、全氮2.77 g·kg-1、堿解氮135 mg·kg-1、有效磷20.5 mg·kg-1、速效鉀125 mg·kg-1、pH 7.0，土壤保水保肥能力中等。試驗(yàn)地主要種植模式為烤煙套種秋馬鈴薯，前作烤煙化肥施用量為：(N∶P2O5∶K2O=15∶8∶25)烤煙配方肥840 kg·hm-2、普鈣1 035 kg·hm-2、硫酸鉀210 kg·hm-2。

1.2 試驗(yàn)材料

供試馬鈴薯品種為麗薯6號(hào)；供試生物有機(jī)肥為康莊生物有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥40%，有效活菌數(shù)≥0.20億·g-1)，由曲靖市康莊生物有機(jī)肥企業(yè)生產(chǎn)；供試化肥為當(dāng)?shù)伛R鈴薯配方肥(N∶P2O5∶K2O=16∶9∶10)，由陸良縣龍?；び邢挢?zé)任公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

試驗(yàn)在前作烤煙中下部煙葉采收后，于8月16日在煙株間進(jìn)行免耕破膜播種馬鈴薯，大壟雙行種植，種植密度46 335株·hm-2，播種時(shí)不施肥，在煙葉采收完后及時(shí)清除田間煙稈及地膜，并于9月13日(馬鈴薯苗期)結(jié)合中耕培土進(jìn)行施肥，各處理所用肥料一次性穴施，施后覆土。因試驗(yàn)采用烤煙套種馬鈴薯栽培模式，前作施肥量較大，常規(guī)施肥處理為馬鈴薯配方肥1 500 kg·hm-2(N∶P2O5∶K2O=16∶9∶10)，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，設(shè)置4個(gè)處理(表1)，以常規(guī)施肥處理為對(duì)照，各處理3次重復(fù)，共計(jì)12個(gè)小區(qū)，小區(qū)長(zhǎng)6 m，寬2.4 m，小區(qū)面積14.4 m2，試驗(yàn)區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行。整個(gè)生育期間用銀發(fā)利、諾凡等藥劑交替防治晚疫病共7次，試驗(yàn)于11月22日收獲。

表1 田間試驗(yàn)的化肥施用方案Table 1 Fertilization planning in the field experiment

1.4 調(diào)查內(nèi)容及方法

試驗(yàn)過(guò)程中觀(guān)察記載馬鈴薯的生育時(shí)期、生物學(xué)性狀。開(kāi)花期對(duì)各處理馬鈴薯晚疫病進(jìn)行田間調(diào)查，收獲時(shí)按小區(qū)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行株高測(cè)定和單收測(cè)產(chǎn)，同時(shí)對(duì)各小區(qū)馬鈴薯的大薯(>150 g)、中薯(75～150 g)和小薯(<75 g)進(jìn)行調(diào)查分級(jí)，按不同級(jí)別薯塊的個(gè)數(shù)和重量，折算成單位產(chǎn)量，商品率為大中薯重量的百分比。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)秋馬鈴薯生育期的影響

化肥減量配施生物有機(jī)肥處理明顯影響了秋馬鈴薯的生育期(表2)。不同處理馬鈴薯生育期在84～88 d之間，其生育期長(zhǎng)短表現(xiàn)為T(mén)2>T1 >T3 >T4，與T1處理(CK)相比，T2處理的生育期延長(zhǎng)了1 d，T3和T4處理的生育期分別縮短了2 d及3 d，其中出苗期到現(xiàn)蕾期T2、T3和T4處理均縮短了11 d，現(xiàn)蕾期到成熟期T2、T3和T4處理分別延長(zhǎng)了12 d、9 d和8 d。說(shuō)明在化肥減量條件下配施生物有機(jī)肥可使馬鈴薯塊莖形成期提前，并有利于馬鈴薯中后期生長(zhǎng)，同時(shí)馬鈴薯成熟期提前，生育期縮短。

表2 不同處理秋馬鈴薯生育期Table 2 Autumn potato growth period with different treatments

2.2 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)秋馬鈴薯晚疫病的影響

晚疫病是馬鈴薯的主要病害之一，其發(fā)生程度直接影響馬鈴薯產(chǎn)量的形成。試驗(yàn)雖然統(tǒng)一使用藥劑對(duì)馬鈴薯晚疫病進(jìn)行了多次防治，但通過(guò)田間調(diào)查，不同施肥處理對(duì)馬鈴薯晚疫病發(fā)生的影響不同(表3)。T1處理(CK)馬鈴薯晚疫病發(fā)病率為18.8%，病情指數(shù)達(dá)8.2，而其他處理均未發(fā)生晚疫病。說(shuō)明化肥配施生物有機(jī)肥可顯著提高馬鈴薯的抗病能力，對(duì)馬鈴薯晚疫病的發(fā)生有一定的抑制效果。

表3 不同處理秋馬鈴薯晚疫病發(fā)病率Table 3 Late blight incidence rate of autumn potato with different treatments

2.3 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

不同處理馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素如表4所示。馬鈴薯株高、單株結(jié)薯數(shù)、中薯個(gè)數(shù)和單薯重在各處理間無(wú)顯著差異，單株薯重以T2處理最高，T3處理次之，T1處理最低，且T3與T2和T4處理間無(wú)顯著差異，T2較T1處理顯著增加5.3%(P<0.05)；大薯數(shù)和大薯重均以T2處理最高，T1處理最低，T1、T3、T4處理間無(wú)顯著差異，T2較T1處理大薯數(shù)和大薯重分別顯著增加18.8%和20.3%(P<0.05)；中薯重表現(xiàn)為T(mén)3>T2>T4>T1，且T1、T4處理間無(wú)顯著差異，T2、T3與T1處理差異顯著(P<0.05)；小薯數(shù)和小薯重均以T1處理最高，T4處理次之，T2處理最低，小薯數(shù)在T2、T3、T4處理間無(wú)顯著差異，而T2、T3較T1處理顯著下降。小薯重在T1、T4處理間無(wú)顯著差異，而T2較T3、T4處理顯著下降(P<0.05)；商品薯率表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T4>T1，且T1、T4處理間無(wú)顯著差異，而T2、T3與T1處理差異顯著。以上結(jié)果表明化肥配施生物有機(jī)肥可增加馬鈴薯株高、單株薯重、大中薯重和單薯重，提高商品薯率，且常規(guī)施肥減化肥10%條件下配施生物有機(jī)肥顯著提高馬鈴薯單株薯重、大中薯重和商品薯率。

表4 不同處理馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 4 Effects of different treatments on potato yield components

注：同列中不同小寫(xiě)字母表示差異在0.05水平顯著，下同。
Note: Different lowercase letters in the column indicate significant differences at 0.05 level.The same is as below.

2.4 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

不同處理馬鈴薯產(chǎn)量在27 130～28 565 kg·hm-2之間(圖1)，化肥配施生物有機(jī)肥處理的產(chǎn)量均高于常規(guī)施肥處理，各處理產(chǎn)量高低表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T4>T1，與T1處理(CK)相比，T2處理和T3處理分別顯著增產(chǎn)5.3%和4.5%(P<0.05)。說(shuō)明化肥配施生物有機(jī)肥可明顯增加馬鈴薯產(chǎn)量，但在化肥減量20%條件下配施生物有機(jī)肥增產(chǎn)效果不顯著。

圖1 不同處理馬鈴薯經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量Fig.1 Economic yield of the potato with different treatments

2.5 化肥減量配施生物有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益主要受產(chǎn)量和生產(chǎn)投入(主要是肥料投入，因其它投入各處理相同)的影響(表5)。不同處理馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益在26 284～27 371元·hm-2之間，其高低表現(xiàn)為T(mén)2>T3>T1>T4，但各處理間無(wú)顯著差異。與T1處理相比，T2、T3處理分別增3.6%、3.2%，而T4處理因生產(chǎn)投入高于T1處理，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益減0.5%。說(shuō)明常規(guī)施肥減化肥10%條件下配施生物有機(jī)肥不僅能顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量，而且能提高馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益。

注:生產(chǎn)投入主要包括：種薯、農(nóng)藥、人工費(fèi)、肥料等投入。按當(dāng)年當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)格計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，其中：種薯5 940元 ·hm-2，農(nóng)藥4 200元·hm-2，人工費(fèi)14 400元·hm-2，馬鈴薯2元·kg-1，生物有機(jī)肥1.6元·kg-1，配方肥2.2元·kg-1。
Note:Production input mainly included costs of seed potato,pesticides,labor and fertilizer.Economic benefits calculation were based on current local market prices: seed potato 5 940 Yuan·hm-2,pesticide 4 200 Yuan·hm-2,labor cost 14 400 Yuan·hm-2,potato 2.0 Yuan·kg-1,biological fertilizer 1.6 Yuan·kg-1,and formula fertilizer 2.2 Yuan·kg-1.

3 討 論

化肥配施生物有機(jī)肥不僅能減少化肥施用量，還能促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量。高怡安等[16]研究表明，90%化肥、80%化肥和70%化肥分別配施等量生物有機(jī)肥，可增加馬鈴薯株高、分枝數(shù)、莖粗和單株薯重，產(chǎn)量較純施化肥處理分別提高了5.5%、8.1%和5.9%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，常規(guī)施肥分別減化肥10%和20%條件下，配施生物有機(jī)肥不僅可使馬鈴薯塊莖形成期提前，并可促進(jìn)馬鈴薯中后期生長(zhǎng)，馬鈴薯株高、單株薯重、大中薯重、單薯重、商品薯率和塊莖產(chǎn)量均高于常規(guī)施肥；常規(guī)施肥增施生物有機(jī)肥處理產(chǎn)量?jī)H增加5.3%，而化肥減量配施生物有機(jī)肥分別較常規(guī)施肥增產(chǎn)4.5%和2.1%。這與趙歡等[17]、刁琢等[18]的研究結(jié)果基本一致。其原因可能是化肥配施生物有機(jī)肥，結(jié)合了有機(jī)肥的肥效持久和化學(xué)肥料的速效性和豐富性[14]，改善了土壤菌群結(jié)構(gòu)和土壤生物學(xué)性狀，養(yǎng)分釋放趨勢(shì)更能滿(mǎn)足馬鈴薯生長(zhǎng)對(duì)養(yǎng)分的需求[15]，提高了影響馬鈴薯產(chǎn)量的因子和肥料利用效率[19]，從而提高了產(chǎn)量。另一方面，可能是化肥配施生物有機(jī)肥使馬鈴薯塊莖形成期提前，促進(jìn)了營(yíng)養(yǎng)器官中的干物質(zhì)盡早向經(jīng)濟(jì)器官分配，同時(shí)馬鈴薯塊莖形成期至成熟期生育期的延長(zhǎng)促進(jìn)了中后期塊莖干物質(zhì)的積累[20]。

生物有機(jī)肥含有多種非病原微生物菌群，能起到防治植物病害的作用[7]。有研究表明，在番茄、烤煙上施用或化肥配施生物有機(jī)肥可顯著降低青枯病的發(fā)病率[21-22]。馬鈴薯晚疫病是由致病疫霉引起的一種毀滅性病害，常給馬鈴薯種植業(yè)造成巨大損失[23]。有研究表明酵素菌發(fā)酵的有機(jī)肥或酵素菌液、生物肥配施化肥對(duì)馬鈴薯晚疫病的發(fā)生有很好的抑制效果[24]。本試驗(yàn)通過(guò)田間調(diào)查結(jié)果表明，在常規(guī)施肥分別減化肥10%和20%條件下，配施生物有機(jī)肥可顯著提高馬鈴薯的抗病能力，明顯抑制了馬鈴薯晚疫病的發(fā)生。這與前人的研究結(jié)果一致。其原因，一方面可能與化肥配施生物有機(jī)肥增加了土壤細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌群數(shù)量，改善了微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)和土壤生態(tài)環(huán)境，改變土壤酶活性和營(yíng)養(yǎng)條件[10-11]，抑制了植株病原微生物的活動(dòng)[7]，增強(qiáng)了植株抗逆性有關(guān)[25]，另一方面，可能與化肥(氮肥)減量增強(qiáng)了植株的抗病能力有關(guān)[26-27]。

經(jīng)濟(jì)效益是實(shí)現(xiàn)化肥減量增效的重要目標(biāo)。岳超等[28]研究表明，馬鈴薯施用生物有機(jī)肥可以明顯提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，化肥減量10%和20%分別配施等量生物有機(jī)肥，分別較常規(guī)施肥增產(chǎn)13.3%和14.9%，增效11.5%和13.8%。而本試驗(yàn)結(jié)果表明，常規(guī)施肥配施生物有機(jī)肥后，馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益僅增加3.6%，而常規(guī)施肥減化肥10.0%配施生物有機(jī)肥后，馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益較常規(guī)施肥增加3.2%，而常規(guī)施肥減化肥20.0%配施生物有機(jī)肥后馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益略有下降。這與前人[15,28]的研究結(jié)果有所不同，其原因，一方面可能與馬鈴薯各種植地點(diǎn)在生長(zhǎng)季節(jié)、土壤類(lèi)型、土壤肥力、耕作方式及品種等不同有關(guān)；另一方面，可能與化肥減量配施生物有機(jī)肥的種類(lèi)、比例、數(shù)量、肥效及生產(chǎn)成本不同有關(guān)，但化肥減量后配施生物有機(jī)肥對(duì)促進(jìn)馬鈴薯增產(chǎn)的趨勢(shì)是基本一致的。然而，已有的研究指出，化肥減量配施生物有機(jī)肥的比例不同，對(duì)作物產(chǎn)量、效益和改善土壤理化性狀等方面的效果也不盡相同，因此，在不同地點(diǎn)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行減量施肥，不能盲目減量。

4 結(jié)論

(1)本試驗(yàn)條件下，化肥減量配施生物有機(jī)肥結(jié)合了有機(jī)肥的肥效持久和化學(xué)肥料的速效性，可使秋馬鈴薯塊莖形成期提前，有利于馬鈴薯中后期生長(zhǎng)。

(2)化肥減量配施生物有機(jī)肥提高了秋馬鈴薯的抗病能力，晚疫病發(fā)病率均較常規(guī)施肥低；促進(jìn)了馬鈴薯生長(zhǎng)，增加馬鈴薯株高、單株薯重、大中薯重和單薯重，提高商品薯率，提高產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。

(3)在兼顧產(chǎn)量、效益和環(huán)境等因素下，常規(guī)施肥減化肥10%配施生物有機(jī)肥，能獲得比常規(guī)施肥更高的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，該施肥方式可作為當(dāng)?shù)厍锺R鈴薯化肥減量增效的有效措施之一，可在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中推廣應(yīng)用。

以往馬鈴薯化肥配施有機(jī)肥的試驗(yàn)研究大多集中在單季進(jìn)行，本試驗(yàn)也僅在秋作一季，然而有機(jī)肥為長(zhǎng)效肥料，其優(yōu)勢(shì)需要進(jìn)行多年多季觀(guān)測(cè)，特別是對(duì)改善土壤理化性狀、提高土壤肥力等方面，同時(shí)化肥與有機(jī)肥長(zhǎng)期配施的比例、數(shù)量對(duì)促進(jìn)馬鈴薯的增產(chǎn)效果是否能繼續(xù)保持仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。因此，今后應(yīng)重點(diǎn)考慮化肥減量及配施生物有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量、土壤理化性狀等方面的長(zhǎng)期效應(yīng)。