生物有機肥配施緩釋肥對連作馬鈴薯提質增產效果研究

柳玲玲,顧小鳳,魏全全,張 萌,芶久蘭*

(1.貴州省農業(yè)科學院土壤肥料研究所,貴州貴陽 550006;2.貴州省農業(yè)資源與環(huán)境工程技術研究中心,貴州貴陽 550006;3.農業(yè)農村部貴州耕地保育與農業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站,貴州貴陽 550006)

馬鈴薯是世界上重要的糧、菜、飼兼用作物,營養(yǎng)全面,適應性廣,也是貴州極具發(fā)展?jié)摿Φ募Z食作物[1]。然而,由于種植條件的限制,馬鈴薯連作現象十分普遍,連作區(qū)作物根際土壤微生物環(huán)境惡化,鐮刀菌等病原真菌富集,土傳病害嚴重,馬鈴薯減產。連作3年以上的土壤會顯著降低根系的吸收能力和范圍,從而導致根系生理功能失調[2],加之目前在馬鈴薯施肥方面比較粗放,化肥施用單一或是施用習慣差造成土壤環(huán)境惡化,營養(yǎng)失衡,馬鈴薯產業(yè)面臨嚴重的減產降質的困境[3-4]。

生物有機肥作為營養(yǎng)豐富、富含有益微生物的新型肥料,不僅能夠提供養(yǎng)分,而且對于土壤理化性狀和土壤微生物群落結構都能起到有益作用[5-6]。馬鈴薯屬于需肥量較大的作物之一,肥料的投入和養(yǎng)分的持續(xù)供給影響作物產量和經濟效益。張佩等[7]研究表明,緩釋肥由于其養(yǎng)分的緩慢釋放且與馬鈴薯養(yǎng)分吸收規(guī)律同步,因此能提高肥料利用率和經濟效益,且減少肥料淋溶對土壤和環(huán)境的造成的面源污染。生物有機肥配施緩釋肥,一方面可以緩慢持續(xù)地供給養(yǎng)分,另一方面生物有機肥富含的益生菌可以改善土壤微生態(tài)環(huán)境,提高土壤速效養(yǎng)分含量,促進作物養(yǎng)分吸收,可以達到雙贏的效果。因此生物有機肥配施緩釋肥在馬鈴薯[8]、結球甘藍[9]、黃瓜和辣椒[10]等作物上均開展了相關研究。但在連作區(qū)馬鈴薯上的研究較少,基于此,筆者對連作現象十分嚴重的貴州威寧馬鈴薯主產區(qū)開展了生物有機肥配施緩釋肥對馬鈴薯提質增產的效果試驗,研究馬鈴薯連作下不同生物有機肥配施緩釋肥對馬鈴薯的提質增產作用以及對土壤有效養(yǎng)分的影響,以期為馬鈴薯連作障礙的綜合防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1試驗地概況。試驗于2021年3—10月在貴州省威寧縣卯關村進行,地理位置104°104′E、26°52′N,海拔2 247 m。該區(qū)土壤類型為黃泥土,連作2年馬鈴薯,土壤基本性狀:有機質34.82 g/kg、全氮 1.48 g/kg、堿解氮 93.41 mg/kg、全磷 0.796 g/kg、有效磷 16.95 mg/kg、全鉀11.36 g/kg、速效鉀 91.32 mg/kg、pH 6.58。

1.1.2供試品種。威芋5號原種,由貴州省生物技術(馬鈴薯)研究所提供。

1.1.3供試肥料。緩釋肥,由施可豐化工股份有限公司(山東)生產,N∶P2O5∶K2O為16∶8∶18;生物有機肥:生物有機肥Ⅰ(N 2.34%、P2O52.93%、K2O 1.71 %)和生物有機肥Ⅱ(N6.93%、P2O56.62%、K2O 4.57%)主要功能菌群均為芽孢桿菌,含量≥0.2億/g,由廣東省佛山金葵子科技有限公司生產。

1.2 試驗方法

1.2.1試驗設計。設置4個處理,每個處理按照面積25 m×4 m=100 m2大區(qū),設3個重復,采用單壟雙溝種植,株行距=0.5 m×0.5 m,密度為40 020株/hm2。處理T1(對照),單施緩釋肥1 200 kg/hm2;T2,緩釋肥900 kg/hm2+生物有機肥Ⅰ1 500 kg/hm2;T3,緩釋肥900 kg/hm2+生物有機肥Ⅱ750 kg/hm2(生物有機肥Ⅱ分2次施入,1/2作基肥,1/2作追肥);T4,緩釋肥900 kg/hm2+生物有機肥Ⅰ 1 200 kg/hm2+生物有機肥Ⅱ225 kg/hm2(生物有機肥Ⅱ全部作追肥)。各處理肥料投入見表1。

表1 各處理肥料投入

1.2.2樣品采集與處理。試驗于2021年9月上旬取樣,每個處理按5點法取0 ～ 20 cm土層土樣進行混合,將采集的混合土壤樣品在自然條件下風干,研磨過0.25 mm 尼龍篩備用,測定土壤基本理化性質。每個采樣點隨機采5株長勢均勻植株樣品,洗凈表面泥土,用去離子水沖洗,放入105 ℃鼓風干燥箱中殺青15 min,60 ℃下烘干,粉碎過0.25 mm尼龍篩備用。

1.3 測定項目與方法采用常規(guī)方法測定土壤pH、有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀;用H2SO4-H2O2消化馬鈴薯干樣,常規(guī)方法測定全氮、全磷和全鉀[11]。馬鈴薯經濟性狀調查按農業(yè)試驗標準設置調查樣段,實取樣段內馬鈴薯進行考查、記載,產量按小區(qū)實收計算。

1.4 數據統計分析采用Excel和DPS進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥組合對連作馬鈴薯地上部分長勢的影響從表2可以看出,不同施肥組合對馬鈴薯出苗率及農藝性狀的影響不同,配施生物有機肥的處理馬鈴薯出苗率較單施緩釋肥的對照提高0.35%～2.81%,尤以T4處理效果最好,但各處理間無顯著差異。T2和T4的株高較對照分別提高了5.34%和12.21%,T3處理的株高反而比對照降低了2.54%;T2和T4的莖粗較對照分別提高了4.73%和18.04%,T3的莖粗較T1減少了9.19%。T2、T3和T4處理分枝數均較T1多,分別提高了6.25%～18.75%。從生物性狀上看,T4的施肥效果最好,且與T1間差異顯著。

表2 不同施肥組合對連作馬鈴薯出苗率及農藝性狀的影響

2.2 不同施肥組合對連作馬鈴薯土壤養(yǎng)分的影響從表3可以看出,不同施肥組合對馬鈴薯連作區(qū)土壤主要養(yǎng)分的影響不同。配施生物有機肥的處理土壤有機質較對照T1提高了13.41%～61.47%,堿解氮提高了1.81%～27.50%,有效磷提高了24.90%～66.15%,有效鉀提高了26.73%～51.58%,除堿解氮外其他幾種養(yǎng)分的提高效果均以T4處理最佳,且與其他處理差異顯著,T3處理堿解氮的增加效果最好。從pH看,配施生物有機肥對當季土壤pH的影響不一致,但與對照相比,處理間pH的變化不明顯。

表3 不同施肥組合對連作馬鈴薯土壤養(yǎng)分的影響

2.3 不同施肥組合對連作馬鈴薯產量及薯塊養(yǎng)分吸收的影響從表4可以看出,不同施肥組合對連作馬鈴薯產量的影響不同。配施生物有機肥的處理馬鈴薯產量較單施緩釋肥的T1提高了7.16%～16.80%,且配施生物有機肥均顯著提高了當季馬鈴薯的產量,其中T4處理增產效果最好,較對照增產16.80%。

表4 不同施肥組合對連作馬鈴薯產量及薯塊N、P、K養(yǎng)分吸收量的影響

不同施肥組合對馬鈴薯薯塊主要養(yǎng)分的吸收均有影響,且影響趨勢一致,均不同程度地增加了馬鈴薯薯塊對養(yǎng)分的吸收量。配施生物有機肥后,馬鈴薯薯塊全氮含量較T1提高了9.84%～26.88%,全磷含量較T1提高了8.97%～26.33%,全鉀含量較T1提高了1.28%～21.64%,均以T4處理效果最佳。

2.4 不同施肥組合對連作馬鈴薯薯塊品質的影響從表5可以看出,配施生物有機肥后,馬鈴薯的品質有不同程度的提高。其中馬鈴薯粗蛋白含量較T1提高了9.84%～26.97%,淀粉含量較T1提高了37.13%～51.67%,還原糖含量較T1提高了56.45%～166.94%,VC含量較T1提高了13.52%～39.63%。提質效果均以T4效果最佳。配施生物有機肥的組合間比較后發(fā)現,除VC含量外,生物有機肥Ⅰ和Ⅱ的差異不顯著。但同時配施生物有機肥Ⅰ和Ⅱ的T4還原糖和VC含量均顯著高于單獨配施的T2和T3。說明生物有機肥Ⅰ和Ⅱ在提質方面有不同的作用,且兩者配合施用效果更好。

表5 不同施肥組合對連作馬鈴薯品質的影響

3 結論與討論

馬鈴薯屬于需肥量較大的作物,肥料的投入和養(yǎng)分是否能夠持續(xù)供給成為影響馬鈴薯產量和經濟效益的關鍵因素。生產實踐證明,經過不同生物有機肥培肥處理后連作區(qū)馬鈴薯土壤微生物群落結構發(fā)生了一定的變化[5],土壤有效養(yǎng)分提升,馬鈴薯的產量和品質均有不同程度的提高。芶久蘭等[11]研究表明,有機肥與減量20%緩釋肥施用仍能達到較好的增產效果。許國春等[8]研究發(fā)現,緩釋低磷高鉀肥和生物有機肥在提升冬作區(qū)稻茬馬鈴薯產量、品質和地力方面具有良好作用。孫圣[12]研究發(fā)現,具有固氮、解植酸磷、解無機磷、產鐵載體、產IAA和產ACCD能力的PGPR制成的復合微生物肥料配施緩釋肥對馬鈴薯具有促生、提產的作用,同時可以改善土壤理化指標。章潔瓊等[13]研究發(fā)現,緩釋肥配施生物肥對薏仁米具有顯著的提質效果,當季薏仁米粗蛋白含量提高21.21%。該試驗條件下,配施生物有機肥Ⅰ作基肥,生物有機肥Ⅱ作追肥的T4處理出苗率、株高和莖粗均最高,說明生物有機肥的配施對馬鈴薯生長具有促生作用。土壤中有效養(yǎng)分含量提高,對土壤的培肥效果明顯。配施生物有機肥對產量和品質均有提高和改善作用,其中以配施生物有機肥Ⅰ作基肥,生物有機肥Ⅱ作追肥的T4處理效果最好。