化肥减量配施生物有机肥对秋马铃薯产量的影响

梁淑敏张 磊李燕山

(1.陆良县农业技术推广中心，云南 陆良 655600; 2 .云南省农业科学院 经济作物研究所，云南 昆明 650205；3.农业部 云贵高原马铃薯与油菜科学观测实验站，云南 昆明 650205；4.昆明医科大学 海源学院，云南 昆明 650101)

0 引 言

施肥是作物增产最有效的途径，20世纪全世界作物产量所增加的一半是来自化肥的施用[1]。我国化肥对粮食产量的贡献率为40.8%，化肥施用在粮食生产中发挥着重要的作用[2-3]。然而，近年来生产中大量使用化肥并没有明显提高作物产量[4]，而且造成生产成本增加，资源浪费，肥料利用率降低，同时还带来了耕地质量的下降和环境的污染等问题[5-6]。生物有机肥是在普通有机肥基础上添加了多种有益微生物菌群的一种新型肥料，很多研究表明，生物有机肥能有效改善土壤环境和生态群落结构，降低病虫害的发生[7]，促进作物生长，改善作物经济性状，增加作物产量，提高农产品品质和土壤肥力[3,8-9]。随着国家化肥使用零增长行动的实施，有关生物有机肥配施化肥在不同作物上的研究越来越多。孙耿等[10]研究表明，冷浸田中80%化肥配施20%生物有机肥，较纯施化肥处理不仅提高了水稻的有效穗数、实粒数和产量，而且还提升了土壤养分，改善了土壤菌群结构，增加了好气性细菌和放线菌的数量。陶磊等[11]研究表明，在化肥减量20%～40%条件下，配施3 000 kg·hm-2和6 000 kg·hm-2的生物有机肥不仅不会导致棉花减产，而且对提高土壤酶活性，调节土壤细菌、真菌、放线菌群落组成结构，改善滴灌棉田生物学性状均有显著作用。因此，用生物有机肥替代部分化肥，是调整化肥使用结构，改进施肥方式，实现化肥减量增效的重要途径之一。

马铃薯是云南省重要的粮菜兼用作物，而位于北亚热带高原季风型冬干夏湿气候区的云南省东部的陆良县，是全省马铃薯的特色种植区，马铃薯种植一年三作(春、秋、冬)，其中，秋冬马铃薯种植优势明显。近年来，通过市场拉动、政府引导和科技支撑，种植规模逐年扩大，种植效益逐年提升，已成为农民增收致富的重要渠道。然而，在秋冬马铃薯产业迅猛发展的同时，生产中越来越多的农户盲目追求高产，化肥过量施用现象较为突出。有研究表明，近年来陆良县秋冬马铃薯种植农户平均施用化肥总量在2 100～3 000 kg·hm-2，少数农户施用化肥总量高达3 750 kg·hm-2以上[12]。化肥大量使用不仅导致马铃薯品质及效益下降，还造成肥料资源浪费，土壤结构不良，农业面源污染加重，同时陆良县秋马铃薯生长季节在8～11月份，低温多雨天气较多，易引发马铃薯疫病，给马铃薯生产带来了巨大的危害与损失[13]。因此，调整施肥结构，应用新型肥料，寻找合理的施肥方式是促进该产业持续发展的重要措施。目前，有关马铃薯生产中化肥或生物有机肥单方面的研究较多，对生物有机肥替代部分化肥的研究报道相对较少，且主要集中在甘肃、辽宁等省[14-15]，而云南省在这方面的研究很少。为此，本试验通过在烤烟套种秋马铃薯栽培模式下，探讨常规施肥配施生物有机肥及常规施肥减量10%和20%配施生物有机肥对秋马铃薯生长、产量和经济效益的影响，以期为化肥减量增效提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

试验于2016年8月至11月在云南省陆良县大莫古镇新哨村农户赵天斌的责任田进行(103.55°E，25.94°N)，试验区海拔1 861 m，面积0.24 hm2，地势平坦，土壤类型为红泥质山原红壤，土壤质地为砂壤土，粒状结构，试验前0～20 cm耕层有机质24.8 g·kg-1、全氮2.77 g·kg-1、碱解氮135 mg·kg-1、有效磷20.5 mg·kg-1、速效钾125 mg·kg-1、pH 7.0，土壤保水保肥能力中等。试验地主要种植模式为烤烟套种秋马铃薯，前作烤烟化肥施用量为：(N∶P2O5∶K2O=15∶8∶25)烤烟配方肥840 kg·hm-2、普钙1 035 kg·hm-2、硫酸钾210 kg·hm-2。

1.2 试验材料

供试马铃薯品种为丽薯6号；供试生物有机肥为康庄生物有机肥(有机质≥40%，有效活菌数≥0.20亿·g-1)，由曲靖市康庄生物有机肥企业生产；供试化肥为当地马铃薯配方肥(N∶P2O5∶K2O=16∶9∶10)，由陆良县龙海化工有限责任公司生产。

1.3 试验设计及田间管理

试验在前作烤烟中下部烟叶采收后，于8月16日在烟株间进行免耕破膜播种马铃薯，大垄双行种植，种植密度46 335株·hm-2，播种时不施肥，在烟叶采收完后及时清除田间烟秆及地膜，并于9月13日(马铃薯苗期)结合中耕培土进行施肥，各处理所用肥料一次性穴施，施后覆土。因试验采用烤烟套种马铃薯栽培模式，前作施肥量较大，常规施肥处理为马铃薯配方肥1 500 kg·hm-2(N∶P2O5∶K2O=16∶9∶10)，试验采用随机区组设计方法，设置4个处理(表1)，以常规施肥处理为对照，各处理3次重复，共计12个小区，小区长6 m，宽2.4 m，小区面积14.4 m2，试验区四周设置保护行。整个生育期间用银发利、诺凡等药剂交替防治晚疫病共7次，试验于11月22日收获。

表1 田间试验的化肥施用方案Table 1 Fertilization planning in the field experiment

1.4 调查内容及方法

试验过程中观察记载马铃薯的生育时期、生物学性状。开花期对各处理马铃薯晚疫病进行田间调查，收获时按小区对马铃薯进行株高测定和单收测产，同时对各小区马铃薯的大薯(>150 g)、中薯(75～150 g)和小薯(<75 g)进行调查分级，按不同级别薯块的个数和重量，折算成单位产量，商品率为大中薯重量的百分比。

试验数据用Excel 2010数据处理软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 化肥减量配施生物有机肥对秋马铃薯生育期的影响

化肥减量配施生物有机肥处理明显影响了秋马铃薯的生育期(表2)。不同处理马铃薯生育期在84～88 d之间，其生育期长短表现为T2>T1 >T3 >T4，与T1处理(CK)相比，T2处理的生育期延长了1 d，T3和T4处理的生育期分别缩短了2 d及3 d，其中出苗期到现蕾期T2、T3和T4处理均缩短了11 d，现蕾期到成熟期T2、T3和T4处理分别延长了12 d、9 d和8 d。说明在化肥减量条件下配施生物有机肥可使马铃薯块茎形成期提前，并有利于马铃薯中后期生长，同时马铃薯成熟期提前，生育期缩短。

表2 不同处理秋马铃薯生育期Table 2 Autumn potato growth period with different treatments

2.2 化肥减量配施生物有机肥对秋马铃薯晚疫病的影响

晚疫病是马铃薯的主要病害之一，其发生程度直接影响马铃薯产量的形成。试验虽然统一使用药剂对马铃薯晚疫病进行了多次防治，但通过田间调查，不同施肥处理对马铃薯晚疫病发生的影响不同(表3)。T1处理(CK)马铃薯晚疫病发病率为18.8%，病情指数达8.2，而其他处理均未发生晚疫病。说明化肥配施生物有机肥可显著提高马铃薯的抗病能力，对马铃薯晚疫病的发生有一定的抑制效果。

表3 不同处理秋马铃薯晚疫病发病率Table 3 Late blight incidence rate of autumn potato with different treatments

2.3 化肥减量配施生物有机肥对马铃薯产量构成因素的影响

不同处理马铃薯产量构成因素如表4所示。马铃薯株高、单株结薯数、中薯个数和单薯重在各处理间无显著差异，单株薯重以T2处理最高，T3处理次之，T1处理最低，且T3与T2和T4处理间无显著差异，T2较T1处理显著增加5.3%(P<0.05)；大薯数和大薯重均以T2处理最高，T1处理最低，T1、T3、T4处理间无显著差异，T2较T1处理大薯数和大薯重分别显著增加18.8%和20.3%(P<0.05)；中薯重表现为T3>T2>T4>T1，且T1、T4处理间无显著差异，T2、T3与T1处理差异显著(P<0.05)；小薯数和小薯重均以T1处理最高，T4处理次之，T2处理最低，小薯数在T2、T3、T4处理间无显著差异，而T2、T3较T1处理显著下降。小薯重在T1、T4处理间无显著差异，而T2较T3、T4处理显著下降(P<0.05)；商品薯率表现为T2>T3>T4>T1，且T1、T4处理间无显著差异，而T2、T3与T1处理差异显著。以上结果表明化肥配施生物有机肥可增加马铃薯株高、单株薯重、大中薯重和单薯重，提高商品薯率，且常规施肥减化肥10%条件下配施生物有机肥显著提高马铃薯单株薯重、大中薯重和商品薯率。

表4 不同处理马铃薯产量构成因素的影响Table 4 Effects of different treatments on potato yield components

注：同列中不同小写字母表示差异在0.05水平显著，下同。
Note: Different lowercase letters in the column indicate significant differences at 0.05 level.The same is as below.

2.4 化肥减量配施生物有机肥对马铃薯产量的影响

不同处理马铃薯产量在27 130～28 565 kg·hm-2之间(图1)，化肥配施生物有机肥处理的产量均高于常规施肥处理，各处理产量高低表现为T2>T3>T4>T1，与T1处理(CK)相比，T2处理和T3处理分别显著增产5.3%和4.5%(P<0.05)。说明化肥配施生物有机肥可明显增加马铃薯产量，但在化肥减量20%条件下配施生物有机肥增产效果不显著。

图1 不同处理马铃薯经济产量Fig.1 Economic yield of the potato with different treatments

2.5 化肥减量配施生物有机肥对马铃薯经济效益的影响

马铃薯的经济效益主要受产量和生产投入(主要是肥料投入，因其它投入各处理相同)的影响(表5)。不同处理马铃薯的经济效益在26 284～27 371元·hm-2之间，其高低表现为T2>T3>T1>T4，但各处理间无显著差异。与T1处理相比，T2、T3处理分别增3.6%、3.2%，而T4处理因生产投入高于T1处理，导致经济效益减0.5%。说明常规施肥减化肥10%条件下配施生物有机肥不仅能显著增加马铃薯产量，而且能提高马铃薯经济效益。

注:生产投入主要包括：种薯、农药、人工费、肥料等投入。按当年当地市场价格计算经济效益，其中：种薯5 940元 ·hm-2，农药4 200元·hm-2，人工费14 400元·hm-2，马铃薯2元·kg-1，生物有机肥1.6元·kg-1，配方肥2.2元·kg-1。
Note:Production input mainly included costs of seed potato,pesticides,labor and fertilizer.Economic benefits calculation were based on current local market prices: seed potato 5 940 Yuan·hm-2,pesticide 4 200 Yuan·hm-2,labor cost 14 400 Yuan·hm-2,potato 2.0 Yuan·kg-1,biological fertilizer 1.6 Yuan·kg-1,and formula fertilizer 2.2 Yuan·kg-1.

3 讨 论

化肥配施生物有机肥不仅能减少化肥施用量，还能促进作物生长，提高作物产量。高怡安等[16]研究表明，90%化肥、80%化肥和70%化肥分别配施等量生物有机肥，可增加马铃薯株高、分枝数、茎粗和单株薯重，产量较纯施化肥处理分别提高了5.5%、8.1%和5.9%。本试验结果表明，常规施肥分别减化肥10%和20%条件下，配施生物有机肥不仅可使马铃薯块茎形成期提前，并可促进马铃薯中后期生长，马铃薯株高、单株薯重、大中薯重、单薯重、商品薯率和块茎产量均高于常规施肥；常规施肥增施生物有机肥处理产量仅增加5.3%，而化肥减量配施生物有机肥分别较常规施肥增产4.5%和2.1%。这与赵欢等[17]、刁琢等[18]的研究结果基本一致。其原因可能是化肥配施生物有机肥，结合了有机肥的肥效持久和化学肥料的速效性和丰富性[14]，改善了土壤菌群结构和土壤生物学性状，养分释放趋势更能满足马铃薯生长对养分的需求[15]，提高了影响马铃薯产量的因子和肥料利用效率[19]，从而提高了产量。另一方面，可能是化肥配施生物有机肥使马铃薯块茎形成期提前，促进了营养器官中的干物质尽早向经济器官分配，同时马铃薯块茎形成期至成熟期生育期的延长促进了中后期块茎干物质的积累[20]。

生物有机肥含有多种非病原微生物菌群，能起到防治植物病害的作用[7]。有研究表明，在番茄、烤烟上施用或化肥配施生物有机肥可显著降低青枯病的发病率[21-22]。马铃薯晚疫病是由致病疫霉引起的一种毁灭性病害，常给马铃薯种植业造成巨大损失[23]。有研究表明酵素菌发酵的有机肥或酵素菌液、生物肥配施化肥对马铃薯晚疫病的发生有很好的抑制效果[24]。本试验通过田间调查结果表明，在常规施肥分别减化肥10%和20%条件下，配施生物有机肥可显著提高马铃薯的抗病能力，明显抑制了马铃薯晚疫病的发生。这与前人的研究结果一致。其原因，一方面可能与化肥配施生物有机肥增加了土壤细菌、真菌和放线菌群数量，改善了微生物区系结构和土壤生态环境，改变土壤酶活性和营养条件[10-11]，抑制了植株病原微生物的活动[7]，增强了植株抗逆性有关[25]，另一方面，可能与化肥(氮肥)减量增强了植株的抗病能力有关[26-27]。

经济效益是实现化肥减量增效的重要目标。岳超等[28]研究表明，马铃薯施用生物有机肥可以明显提高产量和经济效益，化肥减量10%和20%分别配施等量生物有机肥，分别较常规施肥增产13.3%和14.9%，增效11.5%和13.8%。而本试验结果表明，常规施肥配施生物有机肥后，马铃薯的经济效益仅增加3.6%，而常规施肥减化肥10.0%配施生物有机肥后，马铃薯的经济效益较常规施肥增加3.2%，而常规施肥减化肥20.0%配施生物有机肥后马铃薯经济效益略有下降。这与前人[15,28]的研究结果有所不同，其原因，一方面可能与马铃薯各种植地点在生长季节、土壤类型、土壤肥力、耕作方式及品种等不同有关；另一方面，可能与化肥减量配施生物有机肥的种类、比例、数量、肥效及生产成本不同有关，但化肥减量后配施生物有机肥对促进马铃薯增产的趋势是基本一致的。然而，已有的研究指出，化肥减量配施生物有机肥的比例不同，对作物产量、效益和改善土壤理化性状等方面的效果也不尽相同，因此，在不同地点应结合当地生产实际情况进行减量施肥，不能盲目减量。

4 结论

(1)本试验条件下，化肥减量配施生物有机肥结合了有机肥的肥效持久和化学肥料的速效性，可使秋马铃薯块茎形成期提前，有利于马铃薯中后期生长。

(2)化肥减量配施生物有机肥提高了秋马铃薯的抗病能力，晚疫病发病率均较常规施肥低；促进了马铃薯生长，增加马铃薯株高、单株薯重、大中薯重和单薯重，提高商品薯率，提高产量和经济效益。

(3)在兼顾产量、效益和环境等因素下，常规施肥减化肥10%配施生物有机肥，能获得比常规施肥更高的产量和经济效益，该施肥方式可作为当地秋马铃薯化肥减量增效的有效措施之一，可在当地生产中推广应用。

以往马铃薯化肥配施有机肥的试验研究大多集中在单季进行，本试验也仅在秋作一季，然而有机肥为长效肥料，其优势需要进行多年多季观测，特别是对改善土壤理化性状、提高土壤肥力等方面，同时化肥与有机肥长期配施的比例、数量对促进马铃薯的增产效果是否能继续保持仍需进一步验证。因此，今后应重点考虑化肥减量及配施生物有机肥对马铃薯产量、土壤理化性状等方面的长期效应。