商品有机肥替代部分化肥对土壤养分和马铃薯产量的影响

傅 松，傅树斌，王丁祥，许国春

(1.上杭县农业技术推广站， 福建 龙岩 364200； 2.上杭县农情科教项目管理站，福建 龙岩 364200； 3.福建省农业科学院作物研究所， 福建 福州 350003)

福建省属亚热带湿润气候，常年高温多雨，土壤普遍呈酸性，加上长期偏施化肥，导致耕地土壤酸化现象严重[1]。上杭县位于福建省西南部，土地结构大体呈“八山一水一分田”的特点，全县耕地面积28 860 hm2，占全县土地面积的10.11%。全县耕地土壤以水稻土为主，主要呈现酸性、耕作层浅薄、肥力中等偏低等特点。商品有机肥以畜禽粪便、动植物残体等为主要原料，经发酵腐熟后制成。国内已有有机肥配合化肥在水稻、烤烟、番茄和猕猴桃等[2-6]作物上的研究，结果均表明有机肥配合化肥施用对促进作物生长、提高产量、改善品质等方面具有积极作用。宁川川等[7]研究表明在作物生长过程中增施商品有机肥，能显著改善土壤物理性状，提高土壤微生物活性，增加土壤养分含量、缓解土壤酸化的作用。上杭县作为传统生猪调出大县，商品有机肥的推广能有效利用并消化当地的畜禽粪便，降低其对环境造成的负面影响，同时兼顾作物稳产增产作用，对上杭县农业面源污染治理、发展绿色优质高效农业具有重要意义。因此，对商品有机肥替代部分化肥在上杭县农作物中推广应用进行研究非常有必要。

马铃薯是上杭县主要冬季杂粮作物，常年种植面积400 hm2左右，主要分布在临城、湖洋、旧县等低海拔近郊乡镇，利用晚稻收割后冬闲时节种植一季，该种植模式不影响次年早稻生产。近年来为增加马铃薯产量，普遍存在化肥施用量偏大的现象，导致土壤盐渍化、耕地地力下降。为了减少化肥用量、改良土壤性状，实现绿色提质增产的目标，本研究于2017-2018年进行有机肥替代部分化肥试验，探索马铃薯增施商品有机肥替代部分化肥对土壤改良和马铃薯产量的影响，为上杭县全面开展马铃薯有机肥替代部分化肥、推进农业面源污染治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

马铃薯试验品种：闽薯1号，脱毒种薯。试验用肥为化肥(15-10-20，硫酸钾型)，由瓮福紫金化工股份有限公司提供；有机肥由上杭县荣兴生物科技有限公司提供，有机质≥45%、总养分≥5%。

1.2 试验地概况

试验地位于临城镇九洲村千公坝浩宇农业发展公司大棚，地势平坦，设施完整，排灌方便。土壤类型为潮沙土，耕层厚度40 cm，前作种植萝卜，试验前土壤基本理化性质：有机质含量16.48 g·kg-1,碱解氮118.0 mg·kg-1，有效磷31.4 mg·kg-1，速效钾69.3 mg·kg-1，pH值4.8。

1.3 试验设计

试验参照《NY/T2271-2016土壤调理剂效果试验和评价要求》[8]设4个处理，处理1为100%化肥，即施用化肥1 500 kg·hm-2；处理2为减施化肥10%+有机肥4 500 kg·hm-2；处理3为减施化肥20%+有机肥4 500 kg·hm-2；处理4为减施化肥30%+有机肥4 500 kg·hm-2。每个处理3次重复，随机区组排列,共12个小区，每个小区面积45 m2(6.0 m×7.5 m)，6畦为1个处理，四周设保护行。

1.4 田间管理及施肥方法

2017年12月5日旋耕起畦，畦面宽65 cm、沟宽35 cm，畦面开沟，施基肥并播种入沟覆土，避免种薯直接接触肥料。12月5日播种，每667 m2种植3 600株，双行种植，行距0.4 m、株距0.3 m，种薯切块保证2个以上萌芽，用福尔马林浸泡消毒，种薯播种后覆土3～5 cm。12月30日苗高15～20 cm间苗补苗，每兜留1株旺盛粗壮苗。2018年2月4日株高60～90 cm，追施化肥，结合中耕除草培土。本试验地初次种植马铃薯，且遇干旱天气，病虫害发生较轻，全生育期除投毒鼠饵料外未进行其他病虫害防治。施肥方法：化肥基肥和追肥各施一半，有机肥全部作基肥。

1.5 样品采集与测定方法

2018年4月9日至10日，马铃薯叶色稍转黄，下部老叶脱落，即起薯收获，收获时各处理小区分别随机考查20株农艺性状：株高、结薯数、重量、商品性等，小区产量单独收获计产。试验结束后采集耕层土壤化验，分析土壤养分变化情况。

土壤样品采集方法为梅花形布点法，主要采集18～20 cm耕作层土壤。土壤pH测定方法采用电位法(测定基础土样悬液的pH)，土壤中有机质测定采用重铬酸钾容量法-外加热法，碱解氮测定采用碱解扩散法，有效磷测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法，速效钾测定采用乙酸氢钠浸提-火焰光度计法[9]。

1.6 数据分析

试验数据采用DPS数据处理软件进行方差和相关性分析，采用Duncan′s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 有机肥替代部分化肥对土壤理化性状的影响

试验结束后采集各处理混合土样化验并与试验前基础样对比(表1)。从表1可以看出，有机肥替代部分化肥处理小区土壤有机质含量比对照提高1.53～2.42 g·kg-1，土壤pH值亦有所提高，对照处理小区试验前后除碱解氮有所提高外其他土壤理化性状变化不大，说明增施有机肥对培肥地力有一定作用，并对抑制土壤酸化有一定效果。

表1 有机肥替代部分化肥对马铃薯田土壤理化性状的影响

2.2 有机肥替代部分化肥对马铃薯农艺性状的影响

从表2可知，有机肥替代部分化肥3个处理商品率均高于处理1(CK)，且差异达显著水平；处理3最优，处理2次之，处理4最低，3个处理间均无显著差异。单株产量表现为处理2>处理4>处理1(CK)>处理3，处理2和处理1(CK)差异达显著水平，处理3、处理4与处理1(CK)无显著差异；株高、单株结薯数各处理间无显著差异。说明有机肥替代部分化肥可显著提高马铃薯商品薯率，适量减少化肥使用配合增施商品有机肥能提高马铃薯单株产量，以处理2马铃薯单株产量最高，比对照(CK)增加11.34%。

表2 有机肥替代部分化肥对马铃薯农艺性状的影响

注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著水平(P<0.05。)，下同。

2.3 有机肥替代部分化肥对马铃薯产量的影响

从表3可知，处理2产量最高，为22 252.0 kg·hm-2，比处理1(CK)提高1 674 kg·hm-2，增产8.1%，差异达显著水平；处理3产量为20 178 kg· hm-2，与处理1(CK)相比无显著差异；处理4产量为19 538 kg·hm-2，与处理1(CK)相比差异达显著水平。各处理产量结果说明增施适量有机肥，减施10%化肥能提高马铃薯产量，减施20%～30%化肥马铃薯产量与常规施肥相比马铃薯产量略有下降。表明在马铃薯种植过程中合理搭配有机肥与化肥的施用对马铃薯能起到稳产增产作用。

表3 有机肥替代部分化肥对马铃薯产量的影响

2.4 有机肥替代部分化肥对马铃薯经济效益的影响

从表4可知，不同处理马铃薯的经济效益在15 646～20 294元·hm-2，其高低表现为处理2>处理1(CK)>处理3>处理4，处理2与处理1差异不显著，处理3、处理4与处理1差异达显著水平。与处理1(CK)相比，处理2经济效益增加5.4%，而处理3、处理4因产量略低于处理1(CK)，但生产要素投入高于处理1(CK)，导致经济效益分别减少14.1%、18.7%。表明有机肥与化肥合理搭配才能发挥两者的功效，减施10%化肥配施商品有机肥更有利于提高马铃薯经济效益。

表4 有机肥替代部分化肥对马铃薯经济效益的影响

注：表中生产要素投入包括种薯4 500元·hm-2、农药1 500元·hm-2、人工费用12 000元·hm-2，商品薯批发价2元·kg-1，商品有机肥0.6元·kg-1，化肥2.6元·kg-1。

3 讨论与结论

商品有机肥的推广应用不仅是科学均衡施肥的重要内容，也是实现农业面源污染治理目标、改善生态环境的重要举措。施用商品有机肥能够改善土壤养分状况，对土壤养分的提升、pH的调节具有长期、持续性作用。陈红金等[10]研究表明，长期施用有机肥对稻田的改良培肥效应显著，土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量以及pH值较常规施肥均有不同程度的提高。本试验中，试验地块增施有机肥4 500 kg·hm-2后，土壤有机质含量试验前后对比增加1.37～2.26 g·kg-1，碱解氮、有效磷、速效钾试验前后亦略有增加，土壤pH值提高0.1～0.3，这一结果与前人研究结果基本一致[11-12]，说明增施有机肥能改良土壤理化性状、提高土壤肥力，为作物稳产增产创造条件。本试验结果表明，有机肥配合化肥施用对提高马铃薯商品薯率、单株产量有促进作用，这与代啟贵等[13]、王永胜等[14]的研究结果基本一致。分析原因，商品有机肥虽然肥效缓慢，不能及时满足作物关键生育时期对养分的需求，但配合化肥施用能提高肥料利用效率[15]，并能改善土壤理化性状，协调养分平衡供应[16]，从而提高马铃薯商品薯率和单株产量。

高怡安等[17]研究表明，减施化肥0～20%配施适量生物有机肥，马铃薯产量较单施化肥增加5.3%、4.5%、2.1%；经济效益方面减施化肥0～10%配施适量生物有机肥，效益分别增加3.6%、3.2%，而减施化肥20%配施适量生物有机肥，经济效益下降0.5%。本试验中，化肥减施10%、20%、30%处理马铃薯产量和经济效益呈现先增后减的趋势，产量较单施化肥分别增加8.1%及减少1.9%、5.1%，经济效益较单施化肥增加5.4%及减少14.1%、18.7%，减施化肥20%～30%处理的马铃薯产量和经济效益均有所下降。这与前人的研究结果有所不同[18-19]，分析原因，一方面可能受各地马铃薯种植季节、气候状况、土壤肥力、选用品种等因素影响；另一方面，可能与化肥和商品有机肥的肥效、营养元素含量、化肥减施比例、增施有机肥数量不同有关，但减施一定比例化肥配施适量商品有机肥对促进马铃薯增产增效的趋势是基本一致的。

综合分析，在本试验条件下，当地冬种马铃薯以减施化肥10%(即化肥1 350 kg·hm-2)+商品有机肥4 500 kg·hm-2的效果最佳，经济效益最高，实现了化肥减量增效目标，可在当地进一步推广应用。