宜施壯商品有機(jī)肥對(duì)酸性土壤的改良效果及在馬鈴薯上的適宜用量研究

羅克萬(wàn)，鄒愛(ài)清，周富忠

（1.利川市忠路鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心，湖北利川 445403；2.利川市土肥站，湖北利川 445400）

化肥為中國(guó)的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，但是大量施用化肥也帶來(lái)了農(nóng)產(chǎn)品高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，以及土壤酸化、板結(jié)，水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題［1-5］。因此，農(nóng)業(yè)部（現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部）提出了到2020年實(shí)現(xiàn)化肥零增長(zhǎng)的目標(biāo)，既要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，又要保證農(nóng)業(yè)不減產(chǎn)、農(nóng)民不減收，就必須有一種肥料來(lái)代替化肥，有機(jī)肥成為首選，特別是商品有機(jī)肥將逐漸取代化肥成為農(nóng)作物生長(zhǎng)中的必備肥料。

有機(jī)肥主要有三大功效。一是改良土壤、培肥地力。有機(jī)肥施入土壤后，有機(jī)質(zhì)能有效地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。二是增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)。有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)物和各種營(yíng)養(yǎng)元素，為農(nóng)作物提供營(yíng)養(yǎng)；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)等能促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。三是提高肥料的利用率。有機(jī)肥含有養(yǎng)分種類多但相對(duì)含量低，釋放緩慢，而化肥單位養(yǎng)分含量高，成分少，釋放快；兩者合理配合施用，相互補(bǔ)充，有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸還能促進(jìn)土壤和化肥中礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解；有機(jī)肥與化肥相互促進(jìn)，有利于作物吸收，提高肥料的利用率［6，7］。

湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司始終堅(jiān)持“測(cè)土配方，科學(xué)施肥”的理念，為解決習(xí)慣施肥中存在的問(wèn)題，長(zhǎng)期與多家高校、科研院所合作致力于肥料新產(chǎn)品研究，生產(chǎn)的各種配方肥、有機(jī)肥得到全國(guó)多地廣大農(nóng)民群眾的好評(píng)。2018年底至2019年上半年，該公司積極投身到全國(guó)馬鈴薯大會(huì)利川參觀現(xiàn)場(chǎng)的建設(shè)中，通過(guò)政府招標(biāo)為利川現(xiàn)場(chǎng)提供333 hm2宜施壯商品有機(jī)肥和塊莖作物專用肥。為展示其“有機(jī)肥+配方肥”的配方施肥方案效果及宜施壯商品有機(jī)肥質(zhì)量，特委托利川市土肥站在全國(guó)馬鈴薯大會(huì)樣板核心區(qū)設(shè)置田間小區(qū)試驗(yàn)，充分驗(yàn)證和展現(xiàn)方案效果及肥料質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

2019年1—6月，在利川市團(tuán)堡鎮(zhèn)四方洞村1組（大坪）設(shè)置了此試驗(yàn)，試驗(yàn)田地處東經(jīng)109°21′39.4″、北緯30°18′13.9″、海拔1 208 m，是2019年全國(guó)馬鈴薯大會(huì)利川現(xiàn)場(chǎng)核心樣板區(qū)。土壤為石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的石灰土土類，棕色石灰土亞類，厚層棕色石灰土土屬，土種為棕泡土，土層厚度1 m以上，耕層厚度30 cm，土壤質(zhì)地中壤，肥力中等偏上，面積0.13 hm2，代表面積133 hm2。

1.2 肥料與作物

試驗(yàn)肥料由湖北宜施壯農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)提供，宜施壯商品有機(jī)肥總養(yǎng)分5%（2-1-2），有機(jī)質(zhì)≥45%；宜施壯塊莖作物專用配方肥總養(yǎng)分≥40%（14-8-18）。

馬鈴薯由恩施州農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，品種為鄂馬鈴薯10號(hào)，屬恩施州及武陵山區(qū)主推品種，產(chǎn)量高、品質(zhì)好，高抗晚疫病。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)6個(gè)處理，4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積2.6 m×10.0 m=26.0 m2，四周設(shè)保護(hù)區(qū)。處理內(nèi)容：①不施肥（CK0）；②宜施壯有機(jī)肥3 000 kg/hm2+宜施壯配方肥1 200 kg/hm2（CK）；③宜施壯商品有機(jī)肥1 500kg/hm2；④宜施壯商品有機(jī)肥3 000 kg/hm2；⑤宜施壯商品有機(jī)肥6 000 kg/hm2；⑥宜施壯商品有機(jī)肥12 000 kg/hm2。

1.4 田間管理

2019年1月21日施肥，1月25日覆膜，2月17日播種，寬窄行種植（寬行80 cm、窄行50 cm），規(guī)格130 cm（雙行）×25 cm=61 500粒/hm2。各處理肥料一次性條施，后機(jī)械起壟、人工覆膜，打孔播種，每孔一粒種薯，種薯與肥料保持安全距離，避免燒種。病蟲(chóng)草害防治及其他農(nóng)事活動(dòng)各處理與四周保護(hù)區(qū)完全一致，不同生育時(shí)期對(duì)其相關(guān)性狀進(jìn)行觀察記載。6月25日收獲，測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，按小區(qū)計(jì)實(shí)產(chǎn)，并對(duì)薯塊進(jìn)行分級(jí)計(jì)數(shù)和稱重。

1.5 樣品檢測(cè)與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

播種前及收獲后按處理取混合土樣檢測(cè)pH、陽(yáng)離子交換量、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳、交換性鋁、交換性鈣、交換性鎂、交換性鹽基、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、鹽基飽和度15項(xiàng)指標(biāo)，檢測(cè)方法見(jiàn)表1。采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)不同處理馬鈴薯產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行F檢驗(yàn)，處理間差異用新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

表1 調(diào)理劑及土樣相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及方法

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及效益的影響

馬鈴薯不同處理產(chǎn)量如表2所示。不施肥（CK0）產(chǎn)量為20 085 kg/hm2，該處理主要用于衡量試驗(yàn)地土壤的基礎(chǔ)地力高低，本試驗(yàn)地基礎(chǔ)地力較高，不施肥馬鈴薯單產(chǎn)占其他施肥處理的比率在62.98%～89.57%。有機(jī)肥處理產(chǎn)量在22 425～31 890 kg/hm2，隨著宜施壯商品有機(jī)肥施用量的增加，馬鈴薯單產(chǎn)先不斷提高，后出現(xiàn)下降，施用12 000 kg/hm2有機(jī)肥的馬鈴薯單產(chǎn)反而低于6 000 kg/hm2。經(jīng)新復(fù)極差多重比較，單純施1 500 kg/hm2該有機(jī)肥的馬鈴薯單產(chǎn)與不施肥差異不顯著，施用該有機(jī)肥6 000～12 000 kg/hm2的馬鈴薯單產(chǎn)與配方施肥相當(dāng)。

表2 不同處理馬鈴薯產(chǎn)量結(jié)果分析

不同處理的馬鈴薯效益分析如表3所示。配方施肥投入與該有機(jī)肥投入6 000 kg/hm2相當(dāng)，增加的效益也相當(dāng)，在本試驗(yàn)田用有機(jī)肥替代化肥完全可行，既未增加投入也未降低產(chǎn)量。

表3 不同處理馬鈴薯效益分析

采用Excel能很好地?cái)M合有機(jī)肥用量與馬鈴薯產(chǎn)量的二次、三次回歸方程（圖1，處理2配方施肥未納入）［9］，相關(guān)系數(shù)分別為0.989 8、0.999 4（df=5-2=3時(shí)，r0.05=0.878、r0.01=0.959）。利用二次方程求有機(jī)肥最大（最佳）用量及馬鈴薯最高（最佳經(jīng)濟(jì)）產(chǎn)量，結(jié)果 為Xmax=-b/2a=9 660 kg/hm2、Ymax=33 314 kg/hm2，X最佳=（Px/Py-b）/2a=7 993 kg/hm2、Y最佳=32 897 kg/hm2。（Px=有機(jī)肥單價(jià)1.0元/kg、Py=馬鈴薯單價(jià)2.0元/kg）。

圖1 有機(jī)肥用量與馬鈴薯產(chǎn)量二次、三次曲線關(guān)系

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯生物學(xué)性狀及商品率的影響

在馬鈴薯生長(zhǎng)關(guān)鍵生育期進(jìn)行田間觀察，不施肥處理在苗期結(jié)束后葉片顏色逐漸變淡，略有脫肥表現(xiàn)，長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相略差；其他處理之間葉色、長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相差異不明顯。

收獲時(shí)對(duì)薯塊按50 g及以下、50～200 g、200 g及以上3級(jí)進(jìn)行分類計(jì)數(shù)和稱重，結(jié)果見(jiàn)表4。配方施肥的大薯個(gè)數(shù)、總重量和重量比率明顯高于其他處理，單薯重量也是最高；有機(jī)肥6 000 kg/hm2、有機(jī)肥12 000 kg/hm2分別居第二、第三位。中薯個(gè)數(shù)、總重量、單薯重量配方施肥（CK）、有機(jī)肥6 000 kg/hm2、有機(jī)肥12 000 kg/hm23個(gè)處理相當(dāng)，小薯的重量比率表現(xiàn)為不施肥和有機(jī)肥1 500 kg較高。進(jìn)一步驗(yàn)證了施有機(jī)肥6 000～12 000 kg/hm2與配方施肥的效果相當(dāng)，但從商品質(zhì)量上來(lái)看，配方施肥處理略勝一籌。

表4 不同處理馬鈴薯分級(jí)驗(yàn)收統(tǒng)計(jì)

2.3 不同處理對(duì)土壤酸化指標(biāo)的影響

試驗(yàn)前后各處理土壤的pH、交換性鋁、有效錳、鹽基飽和度等酸化土壤障礙指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。試驗(yàn)前不同區(qū)域所取土樣檢測(cè)指標(biāo)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）皆超過(guò)5%，有效錳甚至接近15%。而試驗(yàn)后除土壤鹽基飽和度外其他指標(biāo)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)一步增大，特別是試驗(yàn)前后的差值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯增大，說(shuō)明不同處理發(fā)生了較大變化。

表5 試驗(yàn)前后各處理土壤酸性指標(biāo)變化

2.3.1 土壤pH變化 試驗(yàn)前土壤pH均值為4.47，土壤嚴(yán)重酸化。試驗(yàn)后，不施肥土壤pH沒(méi)有變化，配方施肥土壤pH下降幅度較大，隨著有機(jī)肥用量增加土壤pH呈上升趨勢(shì)。施該有機(jī)肥1 500～12 000kg/hm2，當(dāng)季可使土壤pH提高0.25～1.08個(gè)單位。說(shuō)明不施肥土壤pH變化不明顯，常規(guī)施肥加速了土壤酸化，而宜施壯商品有機(jī)肥對(duì)土壤酸化有很好的改良作用。

2.3.2 土壤交換性鋁變化 土壤交換性鋁是土壤潛在酸的主要來(lái)源，其含量越高，潛在酸度越大。與土壤交換性氫一起組成了土壤的交換性酸總量，是土壤酸度的容量指標(biāo)。試驗(yàn)前土壤交換性鋁平均值為79.98 mg/kg，試驗(yàn)后土壤交換性鋁整體呈下降趨勢(shì)。隨著該有機(jī)肥用量增加土壤交換性鋁逐漸下降，對(duì)降鋁及改良酸化土壤有一定效果。

2.3.3 土壤有效錳變化 試驗(yàn)前土壤有效錳均值為105.25 mg/kg，處于極高水平［10］。試驗(yàn)后，不施肥土壤有效錳下降幅度較大、配方施肥上升；隨著該有機(jī)肥用量增加土壤有效錳呈下降趨勢(shì)，對(duì)緩解錳毒害有一定效果。

2.3.4 土壤鹽基飽和度 先檢測(cè)土樣的陽(yáng)離子交換量、交換性鹽基總量，再計(jì)算鹽基飽和度。試驗(yàn)前土壤鹽基飽和度均值為48.92%，處于中等偏低水平。試驗(yàn)后整體呈上升趨勢(shì)，隨著該有機(jī)肥用量增加土壤鹽基飽和度呈明顯的上升趨勢(shì)，有利于土壤肥力提高。

2.4 不同處理對(duì)土壤部分養(yǎng)分指標(biāo)的影響

試驗(yàn)前后各處理土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效鐵等養(yǎng)分指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表6。試驗(yàn)前除有機(jī)質(zhì)外，其他相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差皆大于5%，有效磷高達(dá)20%以上，說(shuō)明該試驗(yàn)地肥力不夠均勻。除全氮和交換性鈣外，其他指標(biāo)試驗(yàn)后的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，特別是試驗(yàn)前后差值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差成倍增大，說(shuō)明不同處理使土壤養(yǎng)分指標(biāo)發(fā)生了明顯變化。

表6 試驗(yàn)前后各處理土壤養(yǎng)分指標(biāo)變化

1）土壤有機(jī)質(zhì)變化。試驗(yàn)前土壤有機(jī)質(zhì)均值為23.71 g/kg，處于中等水平［11］。試驗(yàn)后除不施肥外其他處理土壤有機(jī)質(zhì)整體上升，隨著該有機(jī)肥用量增加土壤有機(jī)質(zhì)不斷提高，與有機(jī)肥用量呈顯著正相關(guān)。

2）土壤大量元素變化。試驗(yàn)前土壤全氮含量中等、有效磷及速效鉀處于極高水平［11］。土壤全氮試驗(yàn)后整體呈下降趨勢(shì)，與有機(jī)肥用量相關(guān)性不明顯；土壤有效磷試驗(yàn)后除配方施肥明顯上升外，其他處理整體下降，不施肥下降幅度大，隨著該有機(jī)肥用量增加土壤有效磷降幅呈拋物線變化；土壤速效鉀試驗(yàn)后除配方施肥明顯上升外，其他處理下降幅度較大，隨著該有機(jī)肥用量增加下降幅度也呈拋物線變化。

3）土壤交換性鈣交換性鎂變化。試驗(yàn)前土壤交換性鈣、交換性鎂含量豐富［11］，試驗(yàn)后土壤交換性鈣、交換性鎂變化趨勢(shì)基本一致，不施肥下降幅度較大，配方施肥略下降，隨著該有機(jī)肥用量增加呈升高趨勢(shì)，大量施該有機(jī)肥為土壤補(bǔ)充了一定的鈣、鎂營(yíng)養(yǎng)。

4）土壤微量元素變化。試驗(yàn)前土壤有效銅、有效鋅、有效鐵均值分別為3.32、2.80、183.00 mg/kg，分別處于極高、高和極高水平［10］。試驗(yàn)后土壤有效銅、有效鋅、有效鐵整體呈下降趨勢(shì)，不同處理有效銅、有效鋅變化規(guī)律不明顯；隨著該有機(jī)肥用量增加土壤有效鐵不斷下降，下降幅度與有機(jī)肥用量呈明顯正相關(guān)，可有效緩解鐵過(guò)量帶來(lái)的毒害。

3 小結(jié)與討論

1）試驗(yàn)地基礎(chǔ)肥力較高，在62.98%～89.57%。

2）施用6 000～12 000 kg/hm2宜施壯商品有機(jī)肥的馬鈴薯單產(chǎn)和效益與配方施肥（3 000 kg/hm2有機(jī)肥+1 200 kg/hm240%宜施壯配方肥）相當(dāng)，用商品有機(jī)肥代替部分甚至全部化肥完全可行，不會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯減產(chǎn)減收。

3）宜施壯商品有機(jī)肥用量與馬鈴薯產(chǎn)量的二次、三次回歸方程相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，通過(guò)二次回歸方程計(jì)算的該有機(jī)肥在馬鈴薯上的最大施用量和最佳用量分別為9 660、7 993 kg/hm2，將獲得的馬鈴薯最高產(chǎn)量和最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為33 314、32 897 kg/hm2，兩者差距較小，在生產(chǎn)實(shí)踐中該有機(jī)肥用量建議選擇最佳用量。

4）宜施壯商品有機(jī)肥與配方肥結(jié)合施用的配方施肥方案更優(yōu)于單純施用有機(jī)肥，主要表現(xiàn)在馬鈴薯大薯率更高，相應(yīng)提高了馬鈴薯的商品質(zhì)量和商品率。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)重點(diǎn)推廣化肥與有機(jī)肥結(jié)合施用的施肥方案。

5）宜施壯商品有機(jī)肥對(duì)改良酸化土壤有較好效果。隨著用量增加土壤pH不斷提高，施用宜施壯商品有機(jī)肥1 500～12 000 kg/hm2，當(dāng)季可使土壤pH提高0.25～1.08個(gè)單位；鹽基飽和度也隨著其用量增加不斷升高，交換性鉀、交換性鈣、交換性鎂等鹽基離子增加，土壤肥力增強(qiáng)；而土壤交換性鋁、有效錳含量隨著該有機(jī)肥用量增加逐漸降低，對(duì)抑制土壤鋁、錳的毒害有一定作用。

旱地肥力均勻程度差是山區(qū)耕地的特色和常態(tài)，同一塊地的不同區(qū)域肥力差異較大。因此，給山區(qū)試驗(yàn)地的選擇帶來(lái)一定難度，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和再現(xiàn)性都會(huì)相對(duì)不足，特別是對(duì)試驗(yàn)前后土壤檢測(cè)指標(biāo)的演變規(guī)律影響較大。宜施壯商品有機(jī)肥對(duì)酸化土壤其他物理化學(xué)性質(zhì)的改良效果有待進(jìn)一步檢測(cè)分析；對(duì)該有機(jī)肥在其他區(qū)域和作物上應(yīng)用效果的重現(xiàn)性也有待多點(diǎn)試驗(yàn)、示范，進(jìn)一步驗(yàn)證。