新型土壤改良剂对马铃薯增产效应的研究

王锋等

摘要：以鲁南地区砂姜黑土为基础，研究了新型土壤改良剂对马铃薯（Solanum tuberosum）田间土壤理化性状、养分状况、马铃薯农艺性状以及产量的影响。结果表明，施用新型土壤改良剂能使0～20 cm土层土壤容重降低0.12 g/cm3，土壤孔隙度增加4.1%，土壤含水量提高3.1%，土壤pH提高0.53；新型土壤改良剂能使土壤有机质含量提高7.55 g/kg，土壤速效氮、速效磷、速效钾含量分别增加30.77、6.97、65.33 mg/kg；新型土壤改良剂能有效地改善马铃薯的农艺性状，增产7 335.9 kg/hm2，增幅达24.4%；增加大中薯的比率，商品率提高12.9%；施用新型土壤改良剂可减少化肥施用量25%，降低生产成本约1 050元/hm2。

关键词：土壤改良剂；土壤培肥；马铃薯（Solanum tuberosum）；增产效应；商品率

中图分类号：S632 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）18-4404-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.006

鲁南地区是我国马铃薯的主产区之一，也是我国面积最大的马铃薯二季作产区。该地区马铃薯常年种植面积达5×104 hm2，总产鲜薯超过1.75×106 t，产值超过4×109元，马铃薯产业已成为该地区提高农民收入，促进经济发展，提升农业综合生产能力的支柱型产业。

鲁南地区多为砂姜黑土。砂姜黑土质地黏重，耕层浅，保肥保水性差，易涝易旱，适耕期短[1]。马铃薯为茄科茄属草本植物，属于高肥水作物[2]，也是忌连作作物[3，4]。马铃薯多年连作和大量化学肥料的施用，往往会破坏土壤结构的稳定性，使土壤理化性质变劣，容重增加，固孔比例增大，田间持水量降低，含盐量升高[5]；过量生理酸性肥料的施用，会引起土壤酸化和次生盐渍化[6]，造成营养元素失衡，养分流失，土壤生产力降低，产品品质下降。因此，改善土壤理化性质，减少养分损失，提高肥料利用效率，提高马铃薯产量和品质是该地区亟需解决的问题。

土壤改良剂能有效改善土壤物理结构和化学性质，加强微生物活动，提高土壤酶的活性，协调土壤肥力因子，提高土壤肥力[7-10]。盛满丰1号土壤改良剂是河北承德盛满丰农业发展有限公司生产的一种新型土壤改良剂。含有天然优质腐植酸、多种大量及微量元素和中药活性成分，能为作物生长提供养分，具有改善土壤环境、肥料利用率，促进作物早熟、增产的作用。本试验研究了盛满丰1号土壤改良剂对鲁南地区马铃薯田的改土培肥作用和对马铃薯农艺性状的影响，以期为这种新型土壤改良剂的大面积推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验设置于鲁南马铃薯主产区枣庄市薛城区周营镇。该地区位于中纬度暖温带大陆型季风气候区，年平均气温14.8 ℃，年平均日照时数2 620 h，平均降水量821.0 mm，无霜期180～190 d。供试土壤为中等肥力砂姜黑土，0～20 cm土壤养分状况：有机质29.68 g/kg，全氮0. 86 g/kg，速效磷56.7 mg/kg，速效钾88. 4 mg/kg。

1.2 试验材料与设计

供试土壤改良剂：盛满丰1号土壤改良剂（河北承德盛满丰农业发展有限公司生产）；供试马铃薯品种为荷兰15（薛城区种子公司引进）；试验所用化学肥料为硫酸钾型复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶10∶20）（山东鲁化好阳光生态肥业有限公司生产）。

试验设盛满丰1号土壤改良剂和硫酸钾型复合肥两因素，土壤改良剂水平分别为0、75 kg/hm2 （代号分别为A0，A1），硫酸钾型复合肥水平分别为：0、1 200、1 800、2 400 kg/hm2（代号分别为K0，K1，K2，K3）。采用完全随机设计，共8个处理，3次重复，试验小区面积为6 m × 6 m，小区之间设1 m保护行。土壤改良剂和硫酸钾型复合肥播种前一次性施入播种沟，混匀后播种。马铃薯种植方式为秋延迟栽培，于2014年8月19日播种，当年11月21日收获。生育期田间管理同传统种植方式。

1.3 样品的采集与测定方法

1.3.1 土壤理化性状测定 于播种前和成熟收获期，分别在试验小区按照棋盘式取样法分别采集0～20 cm耕层土样，剔除断根、石块等杂质。用烘干法测定土壤含水量、容重，用酸度计测定土壤pH；用重铬酸钾-硫酸溶液氧化法测定土壤有机质含量，凯氏定氮仪测定植物全氮含量，碱解扩散法测土壤速效氮含量，用分光光度计测定土壤有效磷含量，用NH4OAc浸提火焰光度计测定土壤速效钾含量。

1.3.2 马铃薯农艺性状的测定 在成熟收获期测定马铃薯形态指标（株高、冠幅、基茎粗、生物鲜重）和产量，计算大中薯的比率和商品薯的质量百分率。

1.4 数据处理

试验所得数据采用Excel统计，并采用DPS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 新型土壤改良剂对土壤主要性状的影响

土壤改良剂的主要作用是改善土壤的物理性状，缓冲土壤酸碱度。施用盛满丰土壤改良剂对土壤容重、孔隙度、pH和含水量的影响测定结果见表1。由表1可知，施入新型土壤改良剂可较大幅度地降低耕层土壤的容重。处理A1K0、A1K1、A1K2和A1K3的土壤容重分别为1.15、1.19、1.21和1.22 g/cm3，分别比处理A0K0、A0K1、A0K2和A0K3降低0.12、0.11、0.11和0.13 g/cm3，降低幅度分别为9.4%、8.5%、8.3%和9.6%。施入土壤改良剂后，土壤容重虽然会随着化肥施用量的增加而有所增大，但各级施肥量间增幅均小于3.5%。

施用新型土壤改良剂亦可以明显增加土壤总孔隙度。处理A1K0、A1K1、A1K2和A1K3的土壤总孔隙度分别为54.2%、53.9%、53.7%和53.4%，分别较处理A0K0、A0K1、A0K2和A0K3增加7.1%、8.2%、8.0%和9.2%。

土壤改良剂有助于保持土壤结构的稳定性，增加土壤孔隙度，降低容重，增强土壤持水能力，有利于提高土壤含水量。处理A1K0、A1K1、A1K2和A1K3的土壤含水量分别比A0K0、A0K1、A0K2和A0K3提高14.3%、15.2%、15.3%和19.6%。

马铃薯连作和过多地施用生理酸性化学肥料，会引起土壤酸化，而且连作年限越长，化肥施用量越大，酸化程度越严重。新型土壤改良剂具有调节土壤酸碱度，缓解土壤酸化的作用。试验结果表明，施用土壤改良剂能使土壤pH提高0.4以上，而且，土壤酸度并不会随着化肥施用量的增加而有较大幅度的降低。处理A1K3与A1K0相比，土壤pH仅降低0.13。

2.2 新型土壤改良剂对土壤养分的影响

长期单一施用氮、磷、钾化学肥料，使土壤易氧化有机质和难氧化有机质均有所消耗，造成土壤有机质总量下降，且化肥施用量越多，土壤有机质含量下降越严重。化学肥料和土壤改良剂配合施用，能延缓有机质消减的速度，维持土壤较高的有机质含量。试验结果（表2）表明，在未施改良剂时，土壤有机质含量由29.68 g/kg下降到24.86 g/kg。施入土壤改良剂后，土壤有机质含量能维持较高的水平，而且随着化肥施用量的增加下降并不显著。处理A1K0土壤有机质含量为35.06 g/kg，处理A1K1、A1K2和A1K3较A1K0分别降低0.81、0.95和1.24 g/kg。

施入化学肥料，土壤中的速效养分含量有较大程度提高。由于速效养分在土壤中多以离子态存在，会随着灌水或雨水而淋失，尤其是砂姜黑土速效养分淋失更为严重。施入土壤改良剂后，改善了土壤理化性质，增强了土粒的吸附作用，大部分速效养分被固定下来，减少了流失。测定结果表明，在化肥用量相等时，施入土壤改良剂比未施土壤改良剂土壤中的速效氮、速效磷和速效钾的含量显著提高，并且化肥施用量越大，二者差异就越明显。处理A1K0、A1K1、A1K2和A1K3较相同化肥用量未使用土壤改良剂各处理土壤中碱解氮含量分别增加12.09、16.95、37.48、56.56 mg/kg；速效磷含量分别增加5.59、36.18、42.83、43.26 mg/kg；速效钾含量分别增加 14.30、104.12、88.56、54.35 mg/kg。

2.3 不同处理对马铃薯农艺性状的影响

马铃薯的产量与株高、冠幅、基茎粗、地上生物量鲜重等农艺性状关系密切。由表3可知，在化肥施用量相等的情况下，施入土壤改良剂各处理的株高、冠幅、基茎粗、生物量鲜重均明显高于未施处理。如处理A1K3较A0K3株高、冠幅和基茎粗分别相差4.9 cm、4.4 cm和1.5 mm，生物量鲜重相差0.09 kg；处理A1K3较A1K2株高、冠幅和基茎粗分别相差0.7 cm、0.5 cm和0.3 mm，生物量鲜重相差0.02 kg，差异不明显。由于土壤改良剂改善了土壤肥力状况，维持了土壤的持续供肥能力，因而能使植株获得较为充足的营养，延缓了后期的早衰，延长了生育期。在施入改良剂各处理中，马铃薯生育期明显长于未施入改良剂各处理。而且，生育期会随着施肥量的增加而延长，A1K3生育期最长为75 d。

2.4 新型土壤改良剂对马铃薯经济性状和产量的影响

2.4.1 对马铃薯产量的影响 由表4可知，在施肥量相同的情况下，施入土壤改良剂的处理其马铃薯产量明显高于未施入土壤改良剂的处理。处理A1K0、A1K1、A1K2和A1K3的产量分别较A0K0、A0K1、A0K2和A0K3增加2 667.6、4 668.3、7 335.9、5 335.2 kg/hm2。处理A1K3较A1K2产量增加666.9 kg/hm2，差异不明显。

2.4.2 对马铃薯商品率的影响 由表5可知，施入新型土壤改良剂，能明显提高大中薯的比率，增加商品薯的重量，提高商品薯的比率。处理A1K0、A1K1、A1K2、A1K3的大中薯的比率分别较处理A0K0、A0K1、A0K2、A0K3增加12.5%、4.4%、4.5%和2.8%；商品薯质量百分率分别增加7.3%、10.1%、12.9%和9.4%。处理A1K3较A1K2大中薯比率减少1.5%，商品薯质量百分率增加0.6%。

3 小结与讨论

本研究表明，盛满丰土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状，优化土壤环境，减轻耕作层土壤容重，增加土壤孔隙度，维持土壤较高的持水量，活化和疏松土壤，缓解土壤酸化；有利于减少土壤速效养分的流失，提高氮、磷、钾元素的利用率，维持土壤持续的供肥能力，提高速效肥料的利用率；优化的土壤环境促进了马铃薯农艺性状的改善，从而提高了马铃薯的产量，增加了大中薯的比例，提高了商品率，增加了经济效益。

分析各处理的经济性状和产量可以看出，处理A1K2与A1K3相比，虽然化肥施用量减少600 kg/hm2，但产量、大中薯的比率和商品薯质量百分率差异并不明显，说明盛满丰土壤改良剂能提高化学肥料的利用率。与常规施肥量相比，化肥施用量减少25%，降低生产成本约1 050元/hm2。

盛满丰土壤改良剂含有天然优质腐植酸、多种大量及微量元素和中药活性成分，能为作物提供多种营养，增强抗逆性，具有改善品质和适口性等多种作用。有关盛满丰土壤改良剂对马铃薯生理性状以及营养品质的影响还有待进一步的研究。

参考文献：

[1] 张效朴，詹其厚，尹楚良.砂姜黑土连续施肥对作物生长及土壤肥力的影响[J].土壤学报，2000，37（1）：131-135.

[2] 陈瑞英，蒙美莲，梁海强，等.不同水氮条件下马铃薯产量和氮肥利用率特性的研究[J].中国农学通报，2012，28（3）：196-201.

[3] 裴国平，王 蒂，张俊莲.马铃薯连作障碍产生的原因与防治措施[J].广东农业科学，2010（6）：30-32.

[4] 张庆霞，宋乃平，王 磊，等.马铃薯连作栽培的土壤水分效应研究[J].中国生态农业学报，2010，18（6）：1212-1217.

[5] 张北赢，陈天林，王 兵.长期施用化肥对土壤质量的影响[J].中国农学通报，2010，26（11）：182-187.

[6] 王艳群，彭正萍，薛世川，等.过量施肥对设施农田土壤生态环境的影响[J].农业环境科学学报，2005，24（S）：81-84.

[7] 许晓平，汪有科，冯 浩，等.土壤改良剂改土培肥增产效应研究综述[J].中国农学通报，2007，23（9）：381-384.

[8] 陈义群，董元华.土壤改良剂的研究与应用进展[J].生态环境，2008，17（3）：1282-1289.

[9] 姬红利，颜 蓉，李运东，等.施用土壤改良剂对磷素流失的影响研究[J].土壤，2011，43（2）：203-209.

[10] 李春燕，袁 寒，苏一兰.土壤改良剂对矿区污染土壤栽培的芹菜生长及生理生化指标的影响[J].湖北农业科学，2013，52（18）：4400-4403.