生物有机肥配施缓释肥对连作马铃薯提质增产效果研究

柳玲玲,顾小凤,魏全全,张 萌,芶久兰*

(1.贵州省农业科学院土壤肥料研究所,贵州贵阳 550006;2.贵州省农业资源与环境工程技术研究中心,贵州贵阳 550006;3.农业农村部贵州耕地保育与农业环境科学观测实验站,贵州贵阳 550006)

马铃薯是世界上重要的粮、菜、饲兼用作物,营养全面,适应性广,也是贵州极具发展潜力的粮食作物[1]。然而,由于种植条件的限制,马铃薯连作现象十分普遍,连作区作物根际土壤微生物环境恶化,镰刀菌等病原真菌富集,土传病害严重,马铃薯减产。连作3年以上的土壤会显著降低根系的吸收能力和范围,从而导致根系生理功能失调[2],加之目前在马铃薯施肥方面比较粗放,化肥施用单一或是施用习惯差造成土壤环境恶化,营养失衡,马铃薯产业面临严重的减产降质的困境[3-4]。

生物有机肥作为营养丰富、富含有益微生物的新型肥料,不仅能够提供养分,而且对于土壤理化性状和土壤微生物群落结构都能起到有益作用[5-6]。马铃薯属于需肥量较大的作物之一,肥料的投入和养分的持续供给影响作物产量和经济效益。张佩等[7]研究表明,缓释肥由于其养分的缓慢释放且与马铃薯养分吸收规律同步,因此能提高肥料利用率和经济效益,且减少肥料淋溶对土壤和环境的造成的面源污染。生物有机肥配施缓释肥,一方面可以缓慢持续地供给养分,另一方面生物有机肥富含的益生菌可以改善土壤微生态环境,提高土壤速效养分含量,促进作物养分吸收,可以达到双赢的效果。因此生物有机肥配施缓释肥在马铃薯[8]、结球甘蓝[9]、黄瓜和辣椒[10]等作物上均开展了相关研究。但在连作区马铃薯上的研究较少,基于此,笔者对连作现象十分严重的贵州威宁马铃薯主产区开展了生物有机肥配施缓释肥对马铃薯提质增产的效果试验,研究马铃薯连作下不同生物有机肥配施缓释肥对马铃薯的提质增产作用以及对土壤有效养分的影响,以期为马铃薯连作障碍的综合防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1试验地概况。试验于2021年3—10月在贵州省威宁县卯关村进行,地理位置104°104′E、26°52′N,海拔2 247 m。该区土壤类型为黄泥土,连作2年马铃薯,土壤基本性状:有机质34.82 g/kg、全氮 1.48 g/kg、碱解氮 93.41 mg/kg、全磷 0.796 g/kg、有效磷 16.95 mg/kg、全钾11.36 g/kg、速效钾 91.32 mg/kg、pH 6.58。

1.1.2供试品种。威芋5号原种,由贵州省生物技术(马铃薯)研究所提供。

1.1.3供试肥料。缓释肥,由施可丰化工股份有限公司(山东)生产,N∶P2O5∶K2O为16∶8∶18;生物有机肥:生物有机肥Ⅰ(N 2.34%、P2O52.93%、K2O 1.71 %)和生物有机肥Ⅱ(N6.93%、P2O56.62%、K2O 4.57%)主要功能菌群均为芽孢杆菌,含量≥0.2亿/g,由广东省佛山金葵子科技有限公司生产。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计。设置4个处理,每个处理按照面积25 m×4 m=100 m2大区,设3个重复,采用单垄双沟种植,株行距=0.5 m×0.5 m,密度为40 020株/hm2。处理T1(对照),单施缓释肥1 200 kg/hm2;T2,缓释肥900 kg/hm2+生物有机肥Ⅰ1 500 kg/hm2;T3,缓释肥900 kg/hm2+生物有机肥Ⅱ750 kg/hm2(生物有机肥Ⅱ分2次施入,1/2作基肥,1/2作追肥);T4,缓释肥900 kg/hm2+生物有机肥Ⅰ 1 200 kg/hm2+生物有机肥Ⅱ225 kg/hm2(生物有机肥Ⅱ全部作追肥)。各处理肥料投入见表1。

表1 各处理肥料投入

1.2.2样品采集与处理。试验于2021年9月上旬取样,每个处理按5点法取0 ～ 20 cm土层土样进行混合,将采集的混合土壤样品在自然条件下风干,研磨过0.25 mm 尼龙筛备用,测定土壤基本理化性质。每个采样点随机采5株长势均匀植株样品,洗净表面泥土,用去离子水冲洗,放入105 ℃鼓风干燥箱中杀青15 min,60 ℃下烘干,粉碎过0.25 mm尼龙筛备用。

1.3 测定项目与方法采用常规方法测定土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾;用H2SO4-H2O2消化马铃薯干样,常规方法测定全氮、全磷和全钾[11]。马铃薯经济性状调查按农业试验标准设置调查样段,实取样段内马铃薯进行考查、记载,产量按小区实收计算。

1.4 数据统计分析采用Excel和DPS进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥组合对连作马铃薯地上部分长势的影响从表2可以看出,不同施肥组合对马铃薯出苗率及农艺性状的影响不同,配施生物有机肥的处理马铃薯出苗率较单施缓释肥的对照提高0.35%～2.81%,尤以T4处理效果最好,但各处理间无显著差异。T2和T4的株高较对照分别提高了5.34%和12.21%,T3处理的株高反而比对照降低了2.54%;T2和T4的茎粗较对照分别提高了4.73%和18.04%,T3的茎粗较T1减少了9.19%。T2、T3和T4处理分枝数均较T1多,分别提高了6.25%～18.75%。从生物性状上看,T4的施肥效果最好,且与T1间差异显著。

表2 不同施肥组合对连作马铃薯出苗率及农艺性状的影响

2.2 不同施肥组合对连作马铃薯土壤养分的影响从表3可以看出,不同施肥组合对马铃薯连作区土壤主要养分的影响不同。配施生物有机肥的处理土壤有机质较对照T1提高了13.41%～61.47%,碱解氮提高了1.81%～27.50%,有效磷提高了24.90%～66.15%,有效钾提高了26.73%～51.58%,除碱解氮外其他几种养分的提高效果均以T4处理最佳,且与其他处理差异显著,T3处理碱解氮的增加效果最好。从pH看,配施生物有机肥对当季土壤pH的影响不一致,但与对照相比,处理间pH的变化不明显。

表3 不同施肥组合对连作马铃薯土壤养分的影响

2.3 不同施肥组合对连作马铃薯产量及薯块养分吸收的影响从表4可以看出,不同施肥组合对连作马铃薯产量的影响不同。配施生物有机肥的处理马铃薯产量较单施缓释肥的T1提高了7.16%～16.80%,且配施生物有机肥均显著提高了当季马铃薯的产量,其中T4处理增产效果最好,较对照增产16.80%。

表4 不同施肥组合对连作马铃薯产量及薯块N、P、K养分吸收量的影响

不同施肥组合对马铃薯薯块主要养分的吸收均有影响,且影响趋势一致,均不同程度地增加了马铃薯薯块对养分的吸收量。配施生物有机肥后,马铃薯薯块全氮含量较T1提高了9.84%～26.88%,全磷含量较T1提高了8.97%～26.33%,全钾含量较T1提高了1.28%～21.64%,均以T4处理效果最佳。

2.4 不同施肥组合对连作马铃薯薯块品质的影响从表5可以看出,配施生物有机肥后,马铃薯的品质有不同程度的提高。其中马铃薯粗蛋白含量较T1提高了9.84%～26.97%,淀粉含量较T1提高了37.13%～51.67%,还原糖含量较T1提高了56.45%～166.94%,VC含量较T1提高了13.52%～39.63%。提质效果均以T4效果最佳。配施生物有机肥的组合间比较后发现,除VC含量外,生物有机肥Ⅰ和Ⅱ的差异不显著。但同时配施生物有机肥Ⅰ和Ⅱ的T4还原糖和VC含量均显著高于单独配施的T2和T3。说明生物有机肥Ⅰ和Ⅱ在提质方面有不同的作用,且两者配合施用效果更好。

表5 不同施肥组合对连作马铃薯品质的影响

3 结论与讨论

马铃薯属于需肥量较大的作物,肥料的投入和养分是否能够持续供给成为影响马铃薯产量和经济效益的关键因素。生产实践证明,经过不同生物有机肥培肥处理后连作区马铃薯土壤微生物群落结构发生了一定的变化[5],土壤有效养分提升,马铃薯的产量和品质均有不同程度的提高。芶久兰等[11]研究表明,有机肥与减量20%缓释肥施用仍能达到较好的增产效果。许国春等[8]研究发现,缓释低磷高钾肥和生物有机肥在提升冬作区稻茬马铃薯产量、品质和地力方面具有良好作用。孙圣[12]研究发现,具有固氮、解植酸磷、解无机磷、产铁载体、产IAA和产ACCD能力的PGPR制成的复合微生物肥料配施缓释肥对马铃薯具有促生、提产的作用,同时可以改善土壤理化指标。章洁琼等[13]研究发现,缓释肥配施生物肥对薏仁米具有显著的提质效果,当季薏仁米粗蛋白含量提高21.21%。该试验条件下,配施生物有机肥Ⅰ作基肥,生物有机肥Ⅱ作追肥的T4处理出苗率、株高和茎粗均最高,说明生物有机肥的配施对马铃薯生长具有促生作用。土壤中有效养分含量提高,对土壤的培肥效果明显。配施生物有机肥对产量和品质均有提高和改善作用,其中以配施生物有机肥Ⅰ作基肥,生物有机肥Ⅱ作追肥的T4处理效果最好。