有机肥部分替代化肥对马铃薯生长和土壤肥力的影响

【作者】 王西亚； 赵士诚； 仇少君； 徐新朋； 丁文成； 何萍；

【机构】 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所；

【摘要】 马铃薯产量高,适种区域广,为人类重要的粮食作物,是国家粮食安全的重要保障,因此中国对马铃薯主粮化日益重视。内蒙古自治区为中国重要的马铃薯产区,播种面积和产量占中国总产量的15%～20%。内蒙古自治区马铃薯产区多为砂质土壤,保肥保水能力较差,多依靠频繁的灌水施肥保证产量,导致人力物资投入成本较高和经济效益降低。利用有机肥部分替代化肥可以提高土壤肥力、质量和降低化肥用量,是提高耕地质量和减肥增效的重要措施,而有机肥替代化肥在内蒙古自治区砂质土壤马铃薯产区的研究较少,对有机肥部分替代化肥的改土培肥机理也不够清楚。研究于2019年在内蒙古自治区武川县武川试验站进行,计划定位长期进行,试验共设置以下6个处理:（1）有机肥（腐熟羊粪, N∶P∶K=1.15%∶0.48%∶2.1%）替代60%化肥（60%M, M为Manure,主要替代氮元素,下同）,（2）有机替代45%化肥（45%M）,（3）有机替代30%化肥（30%M）,（4）有机替代15%化肥（15%M）,（5）全化肥（即NE或0%M, N∶P₂O₅∶K₂O=210∶100∶190）,（6）农民习惯施肥（FP,施肥量采用当地农民常用施肥量, N∶P₂O₅∶K₂O=250∶113∶113）。处理（1）～（5）等氮量,氮磷钾肥用量根据马铃薯养分专家系统（Nutrient Expert, NE）进行推荐,不足的磷用过磷酸钙补齐。小区面积30 m², 3次重复,随机区组排列。有机肥、磷钾肥全部一次基施,氮肥一半基施,一半开花期追施。马铃薯品种为"华颂7号", 2020年5月初播种,同年9月中旬收获。试验田为灌溉农田,能根据作物需要及时灌水,同时及时进行病虫害防治。试验结果表明,基于马铃薯养分专家系统的推荐施肥处理NE的氮磷肥用量较FP处理分别降低了16.0%和11.3%,而钾肥用量增加了68.1%,优化了肥量用量。NE较FP处理降低养分用量的同时提高了马铃薯鲜薯产量9.1%。与NE处理相比较, 15%M和30%M处理的鲜薯产量没有显著变化,而45%M和60%M处理的产量分别降低了6.5%和6.9%。各处理马铃薯植株养分吸收前期随生育期逐步增加,在末花期达到最高又逐步降低;不同处理间前期养分吸收差异不大,在末花期呈NE、 15%M、 30%M、 FP、 45%M和60%M的顺序依次降低趋势。收获期养分吸收降低量降低部分由于后期落叶没有计入总生物量所致。NE、 15%M和30%M处理的植株N和P吸收量高于45%M和60%M处理,而植株K吸收量低于45%M和60%M处理,这与有机肥NP养分释放较慢,不利于植株吸收,而K素为矿质态释放较快有利于植株吸收有关。不同有机肥替代比例对薯块的粗蛋白含量没有影响, 60%M、 45%M和30%M处理较NE和低比例替代处理提高了薯块的淀粉含量,而降低了薯块的维生素C含量。各处理土壤NH₄⁺-N均以0～20 cm最高, 20 cm以下各层含量差异不显著。在苗期、始花和盛花期的同层土壤, NO₃^--N和NH₄⁺-N表现为按照60%M、 45%M、 30%M、 15%M、 NE和FP处理的顺序逐步增加。在同一生育期和同一处理,土壤速效磷含量由表层（0～20 cm）向深层逐步降低, 40 cm以下的含量差异较小;在同一生育期的不同处理,土壤速效磷的变化主要在0～20 cm表层,表现为按照60%M、45%M、 30%M、 15%M、 NE和FP处理的顺序呈逐步增加趋势,这可能与磷在土壤中的移动性较差和有机肥对磷的固持作用有关。不同施肥处理的土壤细菌丰度和多样性在马铃薯生长前期没有显著变化,细菌丰度和多样性指数在末花期后表现出按60%M、 45%M、30%M、 15%M、 NE和FP处理的顺序逐步降低,说明增加有机肥替代比例逐步提高了土壤细菌的丰度和多样性。有机肥替代化肥对真菌群体组成的影响大于细菌,主要是降低了Dothideomycetes和Mortierellomycetes纲丰度和增加了Pezizomycetes丰度。综上所述,低量有机肥替代化肥短期对产量没有影响,而高量替代降低了马铃薯产量,而有机培肥是一个缓慢过程,有机替代对马铃薯产量和土壤肥力的影响还需要多年试验的进一步研究确定。更多还原