BGF有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯農(nóng)藥減量、土壤理化性狀及產(chǎn)量的影響

蘇彩霞 董 旭

（興安職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)牧與生物工程系，烏蘭浩特 137400）

我國褐煤、風(fēng)化煤等劣質(zhì)煤資源十分豐富，可利用量也很大。在農(nóng)業(yè)利用方面，可以通過微生物降解將惰性的煤炭大分子轉(zhuǎn)化為腐殖酸等小分子有機(jī)物，并激活煤炭原生態(tài)酶、菌等活性物質(zhì)，形成富含有機(jī)質(zhì)與多種有益于農(nóng)作物生長的微生物肥料。但是，目前國內(nèi)外關(guān)于這種生物有機(jī)肥產(chǎn)品對(duì)土壤質(zhì)量、病蟲害、作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其機(jī)理的研究資料很少。本項(xiàng)目在內(nèi)蒙古四子王旗東八號(hào)鄉(xiāng)開展馬鈴薯種植試驗(yàn)，重點(diǎn)監(jiān)測馬鈴薯生長期間病蟲害發(fā)生的相關(guān)指標(biāo)，量化評(píng)估BGF有機(jī)肥對(duì)農(nóng)藥減量的效果，適當(dāng)分析其作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2020年4—10月在內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗東八號(hào)鄉(xiāng)進(jìn)行，供試土壤基礎(chǔ)性狀：pH值7.8，含有機(jī)碳0.5%、全氮0.06%、全磷0.05%、全鉀1.2%。四子王旗地處中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫為1～6℃，其特點(diǎn)是春溫驟升、秋溫劇降、無霜期短，平均無霜期約108 d，歷年平均降水量在110～350 mm之間。馬鈴薯病蟲害主要有早疫病、晚疫病、黑斑病、蚜蟲、地老虎、金針蟲等，施肥習(xí)慣以復(fù)合肥為主，一般4月中下旬底肥施用復(fù)合肥750～1 050 kg/hm2，6月中下旬追施等量復(fù)合肥，9月中下旬機(jī)械收獲。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為馬鈴薯（荷蘭7號(hào)），第四茬種植。供試肥料為由內(nèi)蒙古元泰豐生物科技有限公司提供的BGF生物有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)含量≥80%）、復(fù)合肥（17-15-13）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為不施用BGF固體有機(jī)肥 （CK）、BGF 固體有機(jī)肥 1 500 kg/hm2（T1）、BGF固體有機(jī)肥2 250 kg/hm2（T2）和 BGF固體有機(jī)肥3 000 kg/hm2（T3）。

采用大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，不設(shè)重復(fù)，每個(gè)處理面積為1 hm2。各處理均于4月22日統(tǒng)一施用復(fù)合肥750 kg/hm2作底肥（撒施），6月15日統(tǒng)一施用復(fù)合肥750 kg/hm2作追肥（溝施）。農(nóng)藥施用情況根據(jù)病情而定，其他管理措施均相同。

1.4 測定方法

1.4.1 土壤采集與檢測。采用“S”形取樣法采集土壤，采樣深度為0～25cm。種植前于試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)（4hm2）用土鉆采集30個(gè)樣點(diǎn)混合為1個(gè)樣品，馬鈴薯收獲期（9月10日）每個(gè)處理區(qū)（1 hm2）用土鉆采集15個(gè)樣品并混合為1個(gè)樣品。利用四分法縮分樣品，每個(gè)樣品預(yù)留1.0～1.5 kg進(jìn)行檢測。土壤理化指標(biāo)由元泰豐質(zhì)檢室檢測，檢測方法見表1。

表1 土壤理化指標(biāo)檢測方法

1.4.2 馬鈴薯產(chǎn)量調(diào)查。成熟期（9月12日）對(duì)各處理進(jìn)行理論測產(chǎn)，每個(gè)處理選取1壟雙行長度3 m進(jìn)行測產(chǎn)。

1.4.3 馬鈴薯品質(zhì)檢測。馬鈴薯收獲后，每個(gè)處理隨機(jī)挑選5 kg外表完好、長勢均勻的馬鈴薯，在內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院檢測干物質(zhì)及淀粉含量，采用TD-10A馬鈴薯淀粉含量測定儀測定。

1.4.4 馬鈴薯病蟲害調(diào)查。調(diào)查馬鈴薯病蟲害發(fā)生情況，在馬鈴薯成熟期（9月12日），由元泰豐技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行實(shí)地病蟲害調(diào)查，采用5點(diǎn)式調(diào)查方法，每點(diǎn)調(diào)查20株，葉部病害每點(diǎn)調(diào)查葉片100片，薯塊病害共調(diào)查薯塊100個(gè)。相關(guān)計(jì)算公式如下：

葉部發(fā)病程度分級(jí)：0級(jí)，無病斑；1級(jí)，病斑面積占葉面積的10%及以下；3級(jí)，病斑面積占整個(gè)葉面積的11%～30%；5級(jí)，病斑面積占整個(gè)葉面積的30%以上。

根莖部發(fā)病程度分級(jí)：0級(jí)，無病害；1級(jí)，受害面積10%及以下；3級(jí)，受害面積11%～20%；5級(jí)，受害面積20%以上或死亡。

薯塊發(fā)病程度分級(jí)：0級(jí)，無病斑；1級(jí)，病斑面積占薯塊面積的10%及以下，或有1～4個(gè)零星病斑；3級(jí)，病斑面積占薯塊面積的11%～30%，或有5～10個(gè)零星病斑；5級(jí)，病斑面積占薯塊面積的30%以上，或病斑在10個(gè)以上。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均使用Excel 2019軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤性狀檢測

從表2可以看出：在基礎(chǔ)性狀方面，各處理間土壤pH值無明顯差異，但施用BGF固體有機(jī)肥的處理T1、T2、T3土壤有機(jī)碳含量比 CK 高 0.1～0.2 個(gè)百分點(diǎn)，EC值（電導(dǎo)率）分別比CK高4.3%、15.7%、13.0%，全氮含量分別比CK高15.9%、2.3%、13.6%，全鉀含量分別比CK高0、9.1%、13.6%，全磷含量差異不明顯；在中微量元素方面，處理 T1、T2、T3土壤鎂含量分別比CK高24.3%、27.0%、40.9%，鈣含量分別比CK高6.6%、-15.0%、38.3%，銅含量分別比CK降低10.7%、20.2%、7.1%，氯含量分別比CK降低49.9%、25.0%、49.9%，鐵和錳含量無明顯差異，硼含量分別比CK提高7.0%、-24.4%、-9.9%，鋅含量分別比CK高-0.2%、-27.4%、62.4%；在重金屬元素方面，處理T1、T2、T3土壤砷含量分別比 CK 降低 25.0%、30.9%、27.9%，汞含量分別比CK降低25.0%、25.0%、12.5%，鉛、鎘、鉻含量基本一致。以上結(jié)果表明，施用BGF有機(jī)肥有效提高了土壤有機(jī)碳及大量元素氮、鉀養(yǎng)分含量，同時(shí)提高了中微量元素鈣、鎂含量，降低了重金屬離子砷、汞含量。說明BGF有機(jī)肥能促進(jìn)土壤營養(yǎng)元素的釋放，鈍化重金屬離子。

表2 馬鈴薯收獲期土壤理化性狀

2.2 農(nóng)藥用量統(tǒng)計(jì)

在馬鈴薯全生育期內(nèi)，農(nóng)戶根據(jù)田間病蟲害實(shí)際發(fā)生情況進(jìn)行農(nóng)藥防治。從表3可以看出，對(duì)照組共施用了5次藥劑，包括1次殺蟲劑（甲拌磷）和4次殺菌劑；而處理 T1、T2、T3均只施用了 3次藥劑，包括1次殺蟲劑（甲拌磷）和2次殺菌劑，在發(fā)芽期和現(xiàn)蕾期各減少了1次殺菌劑施用。

表3 農(nóng)藥施用情況統(tǒng)計(jì)

2.3 病蟲害發(fā)生情況

調(diào)查結(jié)果表明，主要病蟲害有早疫病、炭疽病、瘡痂病、瓢蟲。從表4可以看出，成熟期早疫病及莖部炭疽病大面積暴發(fā)，發(fā)病率均在90%左右，但病情指數(shù)有明顯差異。與CK相比，處理T1、T2、T3早疫病病情指數(shù)分別降低了18.1%、17.1%、25.0%，炭疽病病情指數(shù)分別降低了-3.4%、17.2%、15.2%。瘡痂病發(fā)生程度較輕，發(fā)病率均在8%左右，各處理無明顯差異；而處理T1、T2、T3的病情指數(shù)較CK明顯降低，分別降低了33.3%、25.0%和33.3%。瓢蟲中等程度發(fā)生，CK 為 22 頭/百株，處理 T1、T2、T3較 CK 多 2～7頭/百株。整體來看，施用BGF有機(jī)肥有效降低了馬鈴薯早疫病、炭疽病及瘡痂病的發(fā)病程度。

表4 病蟲害發(fā)生情況

2.4 馬鈴薯產(chǎn)量分析

從表5可以看出，與CK相比，施用BGF有機(jī)肥的處理 T1、T2、T3，單株薯重分別提高了 12.8%、10.4%及15.2%，產(chǎn)量分別提高了12.6%、14.2%及20.9%，商品薯率分別提高了3.6%、4.0%、6.6%，增產(chǎn)效果較為明顯，以處理T3表現(xiàn)最佳。

表5 馬鈴薯產(chǎn)量分析

2.5 馬鈴薯品質(zhì)檢測

馬鈴薯收獲后，對(duì)每個(gè)處理的馬鈴薯進(jìn)行干物質(zhì)及淀粉含量檢測。如圖1所示，與CK相比，處理T1、T2、T3馬鈴薯干物質(zhì)含量分別提高了 7.4%、19.6%、33.8%；處理T3馬鈴薯淀粉含量較CK提高了42.1%，處理T1馬鈴薯淀粉含量較CK降低11.1%，處理T2馬鈴薯淀粉含量與CK相當(dāng)。說明施用BGF有機(jī)肥能有效促進(jìn)馬鈴薯干物質(zhì)積累，并且提高淀粉含量。

3 結(jié)論與討論

3.1 BGF有機(jī)肥對(duì)土壤及馬鈴薯生長的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，施用BGF有機(jī)肥的處理土壤有機(jī)碳含量提高了0.1～0.2個(gè)百分點(diǎn)，全氮和全鉀含量分別提高了2.3%～15.9%、0～13.6%，鎂含量提高了24.3%～40.9%，同時(shí)重金屬離子砷和汞含量分別降低了25.0%～30.9%、12.5%～25.0%。說明BGF有機(jī)肥能提高土壤有機(jī)碳含量，促進(jìn)營養(yǎng)元素的釋放，降低重金屬離子含量。從產(chǎn)量表現(xiàn)來看，與對(duì)照相比，施用BGF有機(jī)肥的處理馬鈴薯單株薯重提高了10.4%～15.2%，單位面積產(chǎn)量提高了12.6%～20.9%，商品薯率提高3.6%～6.6%，增產(chǎn)效果較為明顯。從品質(zhì)表現(xiàn)來看，與對(duì)照相比，施用BGF有機(jī)肥的處理馬鈴薯干物質(zhì)含量提高了7.4%～33.8%。綜合來看，以施用BGF有機(jī)肥3 000 kg/hm2效果最佳。BGF有機(jī)肥是以含碳礦物為主要原料生產(chǎn)的新型生物有機(jī)肥，有機(jī)碳含量達(dá)到40%以上并含有多種作物必需營養(yǎng)元素。很多研究表明，土壤施碳后可明顯降低土壤容重，提高土壤孔隙度，為馬鈴薯塊莖生長提供良好的物理空間及條件[1-3]，有利于中、大薯形成；土壤容重、孔隙度等物理性狀改善還有助于協(xié)調(diào)土壤水、氣、熱條件，促進(jìn)馬鈴薯根系生長發(fā)育[4]，推動(dòng)地上部植株生長和干物質(zhì)積累。另外，碳具有豐富的多孔結(jié)構(gòu)，其自身養(yǎng)分釋放及對(duì)養(yǎng)分離子的吸持作用，將直接增加土壤有效養(yǎng)分供給，為馬鈴薯生長提供充足的養(yǎng)分保障，利于其產(chǎn)量與品質(zhì)形成[5-7]。本試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)施用BGF有機(jī)肥的土壤重金屬離子明顯降低，這可能是由于有機(jī)碳增加了土壤吸附的表面積，并且土壤有機(jī)碳含多種官能團(tuán)，能夠吸附、絡(luò)合重金屬，進(jìn)而影響重金屬的遷移，降低重金屬的生物活性[8-9]。

3.2 BGF有機(jī)肥與馬鈴薯病蟲害發(fā)生的關(guān)系

根據(jù)馬鈴薯全生育期農(nóng)藥施用次數(shù)及成熟期病蟲害發(fā)生情況，施用BGF有機(jī)肥的試驗(yàn)區(qū)減少了2次殺菌劑的施用，并且早疫病、炭疽病、瘡痂病的病情指數(shù)分別比對(duì)照降低了17.1%～25.0%、15.2%～17.2%、25.0%～33.3%。成熟期馬鈴薯早疫病及炭疽病大面積暴發(fā)，同時(shí)瓢蟲危害較為嚴(yán)重，需配合藥劑防治或更換藥劑，防止抗性產(chǎn)生。

馬鈴薯早疫病是一種由茄鏈格孢菌（Alternaria solani）引起的真菌性病害，屬氣傳、土傳多循環(huán)流行性病害，在溫度和濕度較高的環(huán)境中有利于發(fā)病[10]。炭疽病又稱黑點(diǎn)病，是由半知菌亞門真菌球炭疽菌（Colletotrichum coccodes）侵染引起，主要通過種薯和土壤傳播，在高溫高濕環(huán)境中易發(fā)生[11]。瘡痂病是由鏈霉菌（Streptomyces scabies）引起的真菌性土傳病害，溫度適宜（25～30℃）、氣候干旱、土壤偏堿性、沙壤土質(zhì)地以及連作重茬均有利于病害的發(fā)生[12-13]。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，施用BGF有機(jī)肥能有效降低馬鈴薯早疫病、炭疽病和瘡痂病的發(fā)病程度，并減少農(nóng)藥施用量和施用次數(shù)，這可能與BGF有機(jī)肥含碳高、多微孔以及對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的調(diào)控等有關(guān)。

多項(xiàng)研究表明，碳肥的多微孔結(jié)構(gòu)及豐富的C、N源養(yǎng)分，在為土壤微生物提供良好物理生存空間的同時(shí)，也為其生命活動(dòng)提供了一定養(yǎng)分來源，有利于促進(jìn)微生物菌群生長，改變微生物有益、有害菌群比例，抑制真菌等某些有害微生物生長，從而減少病害發(fā)生[14-16]。同時(shí)，高碳量輸入必然提高土壤C/N（這與本試驗(yàn)中土壤檢測結(jié)果一致），可能會(huì)激發(fā)、誘導(dǎo)某些C、N源代謝相關(guān)的微生物發(fā)生變異，且可能由于種間拮抗或競爭而對(duì)某些微生物種群產(chǎn)生一定抑制效應(yīng)[17-20]。另外，BGF有機(jī)肥在制備發(fā)酵過程中可能含有一些揮發(fā)類物質(zhì)，這會(huì)對(duì)某些病原菌、地下害蟲等產(chǎn)生驅(qū)避效應(yīng)，進(jìn)而減少或切斷馬鈴薯周圍的某些病、蟲源，阻抑病蟲害發(fā)生。從病害發(fā)生環(huán)境角度來看，BGF有機(jī)肥有利于改善土壤水、氣、熱、肥等微生態(tài)環(huán)境條件，減少可能導(dǎo)致病害發(fā)生的不利環(huán)境條件因素，從而降低馬鈴薯病害發(fā)生率。