不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤理化性狀及產(chǎn)量的影響

馬文軍，武 均,2，宋雪峰，王月勝，蔡立群,2

（1甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，蘭州 730070；2甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070；3元泰豐（包頭）生物科技有限公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

0 引言

中國(guó)是最早使用有機(jī)肥的國(guó)家之一，但隨著國(guó)家科技的發(fā)展，出現(xiàn)了對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)效果比較明顯的無(wú)機(jī)化肥，農(nóng)民為了追求作物的高產(chǎn)，大量施用無(wú)機(jī)肥，減少了有機(jī)肥的施用[1-4]。有機(jī)肥不但能有效改善土壤理化狀況和生物特性、熟化土壤、增強(qiáng)土壤的保肥供肥能力和緩沖能力，為作物的生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土壤條件，而且還能夠增加作物產(chǎn)量，提高品質(zhì)。有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)物質(zhì)和各種營(yíng)養(yǎng)元素，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育提供必要基礎(chǔ)。有機(jī)肥腐解后，為土壤微生物活動(dòng)提供能量和養(yǎng)料，促進(jìn)微生物活動(dòng)，加速有機(jī)質(zhì)分解，產(chǎn)生的活性物質(zhì)等促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。土壤為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供必要的養(yǎng)分、空氣和水分，是植物生長(zhǎng)發(fā)育的必要條件。施肥可以直接、有效地改良土壤物理性狀，進(jìn)而對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響[5-8]。大量國(guó)內(nèi)外研究[9-16]表明，合理施用有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，減少水土侵蝕，活化土壤養(yǎng)分，提高農(nóng)作物產(chǎn)量；不合理施用有機(jī)肥會(huì)導(dǎo)致土壤肥力衰退，水土流失，作物減產(chǎn)。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有機(jī)肥對(duì)改良土壤結(jié)構(gòu)、增加作物產(chǎn)量、提高品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。盧志紅等[10]研究表明，長(zhǎng)期施用無(wú)機(jī)化肥對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)消長(zhǎng)呈現(xiàn)明顯差異，長(zhǎng)期有機(jī)、無(wú)機(jī)配施有機(jī)比無(wú)肥或單施化肥更有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累。隴中黃土高原是典型的半干旱丘陵溝壑區(qū)，干旱少雨，特別是在春、夏季和整個(gè)冬季，年平均降水量不足400 mm，且雨熱不同步。該區(qū)典型的傳統(tǒng)耕作模式，對(duì)耕層土壤過(guò)度翻動(dòng)，不僅破壞土壤結(jié)構(gòu)，還加速了有機(jī)質(zhì)的礦化；加之作物收獲后將秸稈移出，導(dǎo)致休閑期地表裸露，進(jìn)而加劇水土侵蝕[17]。為改良該區(qū)土壤理化性狀，提升作物產(chǎn)量，本研究擬采用2019年布設(shè)于定西市安定區(qū)李家堡鎮(zhèn)麻子川村的不同施肥處理實(shí)驗(yàn)，對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤理化性狀（容重、飽和導(dǎo)水率、團(tuán)聚體、有機(jī)碳、全氮、全磷等）及產(chǎn)量展開研究，旨在探索適宜該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好型的最佳施肥措施，并為當(dāng)?shù)伛R鈴薯農(nóng)田的合理施肥提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試區(qū)概況

該試驗(yàn)設(shè)于黃土高原半干旱丘陵溝壑區(qū)的定西市李家堡鎮(zhèn)麻子川村(35°28′N，104°44′E)，屬中溫帶半干旱區(qū)。土壤為典型的黃綿土，質(zhì)地均勻、土質(zhì)綿軟。平均海拔2000 m，無(wú)霜期140天，年均日照時(shí)數(shù)2476.6 h，年均太陽(yáng)輻射 594.7 kJ/cm2，年均氣溫6.4℃，≥0℃積溫2933.5℃，≥10℃積溫2239.1℃，干燥度為2.53；多年平均降水390.9mm，年蒸發(fā)量1531.0mm，80%保證率的降水量為365 mm，變異系數(shù)為24.3%，為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用馬鈴薯(Solanumtuberosum)連作模式。共設(shè)3個(gè)處理，具體處理方式見表1，共計(jì)3個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積30 m×11 m=330 m2。供試馬鈴薯品種為‘新大坪’。馬鈴薯于2019年5月20日定植，10月3日收獲。

表1 處理方法描述

圖1 覆膜及起壟方式示意圖

1.3 測(cè)定方法和數(shù)據(jù)處理

1.3.1 測(cè)定項(xiàng)目及方法 土壤容重、孔隙度采用環(huán)刀法[6]，計(jì)算公式如(1)所示。土壤飽和導(dǎo)水率采用圓盤滲透儀法[6]，pH利用pH計(jì)(Sartorius PB-10)測(cè)定（水土比為2.5:1）[6]，土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體采用干篩法測(cè)定[6]，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體采用濕篩法測(cè)定[6]，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法[8]，土壤全氮采用凱氏定氮法[8]，土壤全磷采用 HClO4-H2SO4-鉬銻抗比色法[8]，土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法[8]，土壤有效磷采用0.5 mol/L NaHCO3-鉬銻抗比色法[8]，土壤速效鉀采用NH4OAc-火焰光度法[8]。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 文中數(shù)據(jù)、圖表采用Excel 2016處理，采用SPSS16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，方差分析采用新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理性狀

由表2可知，在YTF處理下，土壤容重分別較T、YTF 1/2處理顯著(P＜0.05)降低16.8%、12.1%，孔隙度分別較T、YTF 1/2處理顯著增加12.7%、8.4%，T處理與YTF 1/2處理間的土壤容重和孔隙度均無(wú)顯著差異。

表2 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤物理性狀的影響

2.1.1 土壤飽和導(dǎo)水率 由圖2可知，較之T處理，YTF 1/2、YTF處理可分別顯著提升土壤飽和導(dǎo)水率20.3%、25.3%，YTF 1/2處理與YTF處理間對(duì)土壤飽和導(dǎo)水率的影響無(wú)顯著差異。

圖2 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤飽和導(dǎo)水率的影響

2.1.2 土壤團(tuán)聚體

（1）不同施肥處理對(duì)土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的影響。從圖3可知，與T處理相比，YTF1/2和YTF處理均可提升≥0.25 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體數(shù)量，其中YTF處理的效果達(dá)到顯著水平，可顯著提升≥0.25 mm粒級(jí)土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體35.9%。較之T處理，YTF處理還可顯著提升＞5 mm、2～5 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體60.7%、54.0%。這表明YTF處理可顯著促進(jìn)土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的形成。

圖3 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的影響

（2）不同施肥處理對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成的影響。如圖4所示，較之T處理，YTF 1/2處理和YTF處理均能提高≥0.25 mm土壤團(tuán)聚體的數(shù)量。每個(gè)處理百分比從大到小依次為0.25～2、2～5、＞5 mm的土壤團(tuán)聚體數(shù)量。不同施肥處理對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體組成影響主要表現(xiàn)在≥0.25 mm和＞5 mm土壤團(tuán)聚體。與T處理相比較，YTF 1/2處理和YTF處理明顯提高＞0.25 mm土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量。但每種施肥處理的效果各不相同，總體表現(xiàn)為YTF＞YTF 1/2＞T。YTF處理中＞5 mm的團(tuán)聚體數(shù)量占到了16.4%，比T處理增加了8.9%；YTF處理中≥0.25 mm的土壤團(tuán)聚體數(shù)量占61.26%，比值在所有處理中最大?？v觀全圖，較之T處理，YTF處理還可顯著提升＞5 mm、2～5 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體120.6%、15.7%。這表明YTF處理能夠顯著提升土壤中水穩(wěn)性團(tuán)聚體的數(shù)量。

圖4 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響

由表3可知，較之T處理，YTF處理可顯著提升土壤有效磷含量43.0%，但各處理下馬鈴薯農(nóng)田土壤pH、有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮、速效鉀之間差異未達(dá)到顯著水平。

表3 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯農(nóng)田土壤養(yǎng)分的影響

2.3 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

由表4可知，YTF處理下馬鈴薯干物質(zhì)、大薯、中薯所占比重、產(chǎn)量均以施全量有機(jī)肥最高，單施化肥最低。較之T處理，YTF處理可顯著降低小薯所占比重72.8%，并顯著提升干物質(zhì)、大薯比重、中薯比重11.7%、23.9%、13.6%，而T和YTF1/2處理間均無(wú)顯著差異。較之YTF1/2處理，YTF處理可顯著降低小薯比重57.7%，并顯著提升大薯、中薯比重12.7%、13.0%。YTF處理較T和YTF1/2處理可分別提升馬鈴薯產(chǎn)量24.5%、10.4%。

表4 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論

通過(guò)一季馬鈴薯種植，3種施肥處理中有機(jī)肥配施化肥、施全量有機(jī)肥均可不同程度改善農(nóng)田土壤的理化性質(zhì)，其中以施全量有機(jī)肥的效果最好。施用全量有機(jī)肥可顯著改善土壤物理性狀，尤其是對(duì)土壤團(tuán)聚體（機(jī)械穩(wěn)定性和水穩(wěn)性團(tuán)聚體）穩(wěn)定性的提升；對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分（除有效磷）并無(wú)顯著提升效果；全量有機(jī)肥處理可顯著提升大薯和中薯產(chǎn)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。

4 討論

（1）3種施肥處理下，與T處理相比，YTF1/2處理和YTF處理均能降低土壤容重，增加土壤孔隙度，且YTF處理下效果顯著。這與王耀[4]利用生物有機(jī)肥對(duì)土壤肥力及馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響的研究結(jié)果相似。這主要是由于施用有機(jī)肥可增加土壤有機(jī)碳含量，能夠有效地減少土壤“結(jié)皮”、“板結(jié)”現(xiàn)象的出現(xiàn)。較之T處理，YTF1/2處理和YTF處理均可顯著提升土壤飽和導(dǎo)水率，這與柳玲玲等[5]研究結(jié)果相似。不同施肥處理下，YTF處理可顯著提升土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體的含量(≥0.25 mm)，這與劉京等[15]通過(guò)連續(xù)不同施肥對(duì)土壤團(tuán)聚性影響的研究結(jié)果相似。

（2）較之T處理，YTF處理可顯著提升土壤有效磷含量43.0%，這可能與添加有機(jī)肥對(duì)解磷菌的活性和數(shù)量的提升有促進(jìn)作用有關(guān)。而各處理下馬鈴薯農(nóng)田土壤pH、有機(jī)碳、全氮、全磷、堿解氮、速效鉀之間差異未達(dá)到顯著水平，這可能是由于試驗(yàn)?zāi)晗掭^短，外源有機(jī)物料輸入對(duì)土壤養(yǎng)分改善效果未體現(xiàn)有關(guān)。

（3）與T處理相比，YTF處理和YTF1/2處理均可明顯提升作物產(chǎn)量，這與張阿芳[2]的研究結(jié)果相似。并且YTF處理可顯著增加大薯率和中薯率，這與史書強(qiáng)等[18]研究結(jié)果一致，這表明添加有機(jī)肥可通過(guò)促進(jìn)大薯和中薯形成，降低小薯產(chǎn)出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)促產(chǎn)增收。與董紅萍[19]等不同生物有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及商品性狀的影響試驗(yàn)研究結(jié)果不一致。這可能與試驗(yàn)區(qū)域環(huán)境、地形、土壤類型等的不同有關(guān)，也有可能與有機(jī)肥有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步探索。