代啟貴，張 帆，徐鵬舉，曹先維，張新明

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.惠東縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣東 惠東 516300；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

【研究意義】 馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是僅次于玉米、小麥、水稻之后的世界第四大糧食作物，在糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。全球大約有160個(gè)國家或地區(qū)種植馬鈴薯，種植面積為 1.87×107～1.92×107hm2，總產(chǎn)量為 3.2億～3.4億t[1]。據(jù)報(bào)道，我國馬鈴薯種植面積與產(chǎn)量已居全球第1位[2]，而且在南方稻區(qū)和干旱、半干旱地區(qū)，種植面積仍有增加的潛力，具有廣闊的發(fā)展空間，特別是南方冬作馬鈴薯，其產(chǎn)量效益更高，在南方冬季農(nóng)業(yè)中越來越重要[3]。廣東地處熱帶、南亞熱帶地區(qū)，冬季氣候資源優(yōu)越，光溫水條件好，自然災(zāi)害較少，發(fā)展冬種馬鈴薯生產(chǎn)潛力大，市場前景好，產(chǎn)業(yè)效益高。廣東省是全國最大的南亞熱帶氣侯區(qū)，南亞熱帶區(qū)域約占全省面積的72%，冬作生產(chǎn)資源豐富。特別適合冬作馬鈴薯生產(chǎn)，是全國冬種馬鈴薯優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)[4]。商品有機(jī)肥是以畜禽糞便、動(dòng)植物殘?bào)w等富含有機(jī)質(zhì)的副產(chǎn)品資源為主要原料，經(jīng)發(fā)酵腐熟后制成，作為商品進(jìn)入流通的肥料[5]。商品有機(jī)肥料含有植物所需的各種大量營養(yǎng)元素、微量元素和有機(jī)質(zhì)，有機(jī)質(zhì)中的氨基酸、酰胺和核酸可以直接被植物吸收，糖類和脂肪是土壤微生物生命活動(dòng)的能源。此外，有機(jī)質(zhì)在礦質(zhì)化過程中，生成的有機(jī)酸可以使土壤中的無效養(yǎng)分有效化，從而培肥土壤；有機(jī)肥可改良土壤的物理、化學(xué)和生物特性，有利于土壤熟化、提高土壤的生產(chǎn)能力[6]。有機(jī)肥對(duì)提高土壤養(yǎng)分含量、提高作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)、減輕環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)廢棄資源再利用等方面具有一定作用[7]。研究馬鈴薯商品有機(jī)肥的適宜用量，對(duì)指導(dǎo)馬鈴薯生產(chǎn)環(huán)節(jié)有機(jī)肥的施用、提高馬鈴薯品質(zhì)以及改善土壤性質(zhì)，具有非常重要的意義。近年來，冬作馬鈴薯施肥相關(guān)的研究較多[8-11]，但是在廣東冬作馬鈴薯田商品有機(jī)肥適宜施用量方面的研究少見報(bào)道。商品有機(jī)肥的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)“一控兩減三基本”農(nóng)業(yè)面源污染治理目標(biāo)的重要舉措[12]，在冬作馬鈴薯種植中的施用會(huì)愈來愈廣泛，因此商品有機(jī)肥在冬作馬鈴薯田施用適用量的研究非常必要。

【前人研究進(jìn)展】 李曉宏等開展了對(duì)城固縣馬鈴薯有機(jī)肥施用量試驗(yàn)，在合理施用化肥的基礎(chǔ)上，以施有機(jī)肥30～60 t/hm2為宜，低于30 t/hm2增產(chǎn)效果不明顯，高于60 t/hm2邊際收益下降[13]。張學(xué)讓篩選了生物有機(jī)肥最佳效益用量，從產(chǎn)量結(jié)果看，施用4.05 t/hm2商品有機(jī)肥的馬鈴薯比施用3 t/hm2的產(chǎn)量高11.0%，增產(chǎn)幅度較大；施用5.1 t/hm2有機(jī)肥的馬鈴薯比施用4.05 t/hm2的產(chǎn)量增幅為4.0%，增產(chǎn)幅度不大，而多施用有機(jī)肥1.05 t/hm2，投入成本增加，而產(chǎn)量增加不多，因此在馬鈴薯上有機(jī)肥合適施用量為4.05 t/hm2[14]。李剛等開展了馬鈴薯有機(jī)肥投入的閥值研究，結(jié)果表明在較低施肥量情況下，土壤中硝酸鹽無累積，當(dāng)施肥量高于71 280 kg/hm2時(shí)，不同層次土壤中硝酸鹽的含量均顯著增加。在一定范圍內(nèi)適當(dāng)提高有機(jī)肥用量可以降低馬鈴薯黑脛病的發(fā)病率，但較高有機(jī)肥用量和常規(guī)施肥處理?xiàng)l件下，馬鈴薯發(fā)病率有一定的上升。在馬鈴薯有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，有機(jī)肥的過量施用不但會(huì)降低馬鈴薯的品質(zhì)（降低淀粉、粗蛋白、維生素C、還原糖含量，增加硝酸鹽含量），而且會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽和速效磷在土壤中殘留，造成環(huán)境污染[15]。

【本研究切入點(diǎn)】 通過不同施肥處理的田間試驗(yàn)，以有機(jī)肥對(duì)馬鈴薯作用方式的研究為切入點(diǎn)，在試驗(yàn)過程中探究不同處理對(duì)馬鈴薯植株生長狀況的影響，分析馬鈴薯物質(zhì)及各營養(yǎng)元素的濃度和積累狀況?！緮M解決的關(guān)鍵問題】 重點(diǎn)探討商品有機(jī)肥用量對(duì)冬作馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響，同時(shí)分析馬鈴薯生長過程中對(duì)氮、磷、鉀、鎂、硅5種元素的吸收、積累、分配變化規(guī)律，以期為商品有機(jī)肥在冬作馬鈴薯生產(chǎn)中的合理施用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016—2017年在惠東縣平海鎮(zhèn)徑口村國家馬鈴薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣州綜合試驗(yàn)站試驗(yàn)基地進(jìn)行。供試土壤為輕壤質(zhì)水稻土，基礎(chǔ)土壤樣品堿解氮為 91.6 mg/kg、有效磷89.2 mg/kg、速效鉀102.4 mg/kg，前茬為水稻；供試肥料包括馬鈴薯專用肥（15-8-22）和商品有機(jī)肥（N 11.94 g/kg、17.65 g/kg、K2O 9.20 g/kg）。供試馬鈴薯品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N費(fèi)烏瑞它，一級(jí)脫毒種薯。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)不施肥（CK）、不施有機(jī)肥（CF）以及5個(gè)有機(jī)肥用量處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積19.8 m2（3.3 m×6 m），每個(gè)小區(qū)3壟，1壟作為采樣區(qū)，另外2壟作為測產(chǎn)區(qū)，每個(gè)小區(qū)間設(shè)置0.7 m隔離壟，防止肥料隨雨水滲透到相鄰小區(qū)而影響試驗(yàn)結(jié)果。除不施肥對(duì)照外，各處理馬鈴薯專用肥（化肥）用量相同，均為15 00 kg/hm2。處理1～處理5商品有機(jī)肥用量分別為15 000、12 000、9 000、6 000、3 000 kg/hm2。馬鈴薯田NPK化肥養(yǎng)分施用量折算為：N 225 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2和K2O 330 kg/hm2，35%控釋氮+65%速效氮，磷和鉀均為速效養(yǎng)分。

試驗(yàn)在2016年11月10日布置，大田管理主要參考?xì)v年的操作，不同之處在于一次性施用基肥，無追肥，采取稻草覆蓋種植模式。

1.3 田間管理

試驗(yàn)實(shí)行稻草覆蓋高壟雙行栽培，具體方法如下：（1）2016年11月12日整地、施肥：壟高20 cm左右，壟寬85 cm，壟間溝寬20 cm，清理干凈壟溝并且平整壟面。從壟中開約10 cm深的溝，將有機(jī)肥和基肥分小區(qū)均勻撒入溝中，覆土，平整壟面；（2）2016年11月13日播種：壟兩側(cè)播種，播種方法為“品”字型錯(cuò)株穴播，每壟均勻播種50株，密度為75 758 株/hm2，播種后壟面覆蓋稻草，蓋土壓住，防止稻草被吹走；（3）2016年12月26日覆土：采用覆土機(jī)作業(yè)，覆土厚度7～9 cm；（4）2017年3月26日收獲：分各個(gè)小區(qū)進(jìn)行測產(chǎn)分級(jí)，統(tǒng)計(jì)各小區(qū)測產(chǎn)壟商品薯、小薯、病薯、爛薯，商品薯的標(biāo)準(zhǔn)為：單個(gè)薯≥75 g，無畸形、無病、無蟲蛀、無裂口等；次品薯的標(biāo)準(zhǔn)為：單個(gè)薯＜75 g、爛薯、裂薯和畸形薯。其他管理同大田。

1.4 樣品采集、處理與分析方法

1.4.1 樣品采集與處理方法 植株樣品采集與處理：分別于齊苗（出苗率80%）后3、15、27、39、51、63 d采樣，采樣時(shí)在每個(gè)小區(qū)的取樣壟選取有代表性的3株作為取樣植株；取回室內(nèi)進(jìn)行清洗、晾干，然后將每個(gè)小區(qū)3株植株的塊莖、葉和莖分離，然后按部位匯總稱重，并且均勻取樣（≤300 g），分器官裝在信封并置于烘箱105℃下殺青30 min，之后調(diào)烘箱溫度至75℃烘至恒重，稱量各樣品干重，粉碎，放于塑料封口袋中做好標(biāo)記，按處理類別保存供分析測定。收獲時(shí)選取有代表性塊莖作為收獲樣品，測定氮、磷、鉀、鎂、硅等元素全量及品質(zhì)指標(biāo)。

土壤樣品采集與處理：整地前采用“S”型采樣方法采集0～20 cm土層的基礎(chǔ)混合土壤樣品，經(jīng)風(fēng)干，過孔徑2 mm和0.149 mm篩，保存于密封袋中，供分析。

1.4.2 測定指標(biāo)及方法 土壤樣品：土壤質(zhì)地、堿解氮、有效磷和速效鉀；植物樣品：全氮、全磷、全鉀、全硅、全鎂；塊莖品質(zhì)參數(shù)：干物質(zhì)、淀粉、粗蛋白質(zhì)、維生素C。分析方法參照《土壤農(nóng)化分析》[16]和《馬鈴薯試驗(yàn)研究方法》[17]。統(tǒng)計(jì)各器官干物質(zhì)積累量（kg/hm2），單株氮（磷、鉀、鎂、硅）素積累量（mg）、商品薯率（%），總產(chǎn)值（元/hm2），經(jīng)濟(jì)效益（元/hm2），每100 kg商品有機(jī)肥增產(chǎn)量（kg），鮮薯氮（磷、鉀、鎂、硅）需求量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 14.0 和Excel 2007統(tǒng)計(jì)軟件[18]進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 商品有機(jī)肥施用量對(duì)冬作馬鈴薯產(chǎn)量的影響

如表1所示，有機(jī)肥處理1～5和CF產(chǎn)量相對(duì)于空白對(duì)照存在顯著差異，但各有機(jī)肥處理之間差異不顯著。處理3的總產(chǎn)較處理4和處理5分別提高 2 095.96 kg/hm2（5.58%）和3 143.94 kg/hm2（8.61%）。

施用有機(jī)肥均能達(dá)到增產(chǎn)的效果。處理1～5每100 kg商品有機(jī)肥分別增產(chǎn)36.53、41.46、47.56、36.41、37.88 kg，各處理間差異不顯著。各處理每100 kg商品有機(jī)肥增產(chǎn)從大到小的次序?yàn)椋禾幚?＞處理2＞處理5＞處理1＞處理4，處理3每100 kg商品有機(jī)肥增產(chǎn)量最高，因此有機(jī)肥施用量為9 000 kg/hm2時(shí)，單位質(zhì)量的有機(jī)肥增產(chǎn)效果最佳。

2.2 商品有機(jī)肥施用量對(duì)冬作馬鈴薯商品薯產(chǎn)量及商品率的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，不同用量有機(jī)肥處理商品薯產(chǎn)量差異不顯著，但與空白對(duì)照差異顯著，產(chǎn)量提高19 200 kg/hm2以上。隨著有機(jī)肥用量的提高，產(chǎn)量有增加的趨勢，以處理3較好，其產(chǎn)量比處理5、處理4分別增加3 585.75 kg/hm2（相對(duì)提高10.78%）和1 699.5 kg/hm2（相對(duì)提高4.83%），與處理2和處理1總產(chǎn)之間相差3.5%以內(nèi)。不同用量有機(jī)肥處理商品薯率差異不顯著，但與空白對(duì)照差異顯著。每100 kg商品有機(jī)肥增產(chǎn)量各施加有機(jī)肥處理之間雖無顯著差異，但處理3增產(chǎn)量最高，達(dá)到47.56 kg。

表1 商品有機(jī)肥用量對(duì)冬作馬鈴薯商品薯產(chǎn)量及商品率的影響Table 1 Effects of commercial organic fertilizer amount on the marketable tuber yields and marketable tuber rate of winter-copping potato

2.3 商品有機(jī)肥施用量對(duì)冬作馬鈴薯塊莖品質(zhì)的影響

表2結(jié)果顯示，各處理之間在塊莖干物質(zhì)率、Vc含量、淀粉含量方面均沒有顯著差異。

2.4 商品有機(jī)肥施用量對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響

如表3所示，不同用量有機(jī)肥處理商品薯產(chǎn)量之間沒有顯著差異，但與空白對(duì)照差異顯著，增收52 500元/hm2以上。但隨著有機(jī)肥用量的提高，純收入出現(xiàn)先升高再降低的趨勢，處理3純收入最高，比其他處理增收1 500元/hm2以上。

表2 商品有機(jī)肥用量對(duì)冬作馬鈴薯品質(zhì)的影響Table 2 Effects of commercial organic fertilizer amount on the quality of winter-cropping potato

對(duì)經(jīng)濟(jì)效益（Y, 元/hm2）與商品有機(jī)肥用量（X，t/hm2）采用一元二次方程擬合，得到如下方程：

對(duì)方程進(jìn)行計(jì)算可知，經(jīng)濟(jì)效益最大時(shí)商品有機(jī)肥施用量為x=9.078 t/hm2，即9 078 kg/hm2，經(jīng)濟(jì)效益為74 872元/hm2。

表3 各處理成本投入與經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 Statistical results of input and economic benefits of different treatments

2.5 鮮薯對(duì)各營養(yǎng)元素（氮、磷、鉀、鎂、硅）的需求量

在處理3施肥條件下，根據(jù)每株各營養(yǎng)元素積累的最大值和種植密度計(jì)算得出，每生產(chǎn)1 t鮮薯需要氮、磷、鉀、鎂、硅營養(yǎng)元素的質(zhì)量分別為 4.71、1.46、6.77、0.41、0.17 kg（表4）。

表4 鮮薯對(duì)各營養(yǎng)元素（氮、磷、鉀、鎂、硅）的需求量Table 4 Requirement amount of different nutrients (N, P, K, Mg, Si) of fresh potato tuber

3 討論

在本試驗(yàn)中，馬鈴薯產(chǎn)量隨著有機(jī)肥施用量的增加而呈遞增的趨勢，與芶久蘭等[19]的研究結(jié)果一致，馬鈴薯專用肥1 500 kg/hm2+商品有機(jī)肥15 000 kg/hm2處理產(chǎn)量最高、達(dá)40 871.25 kg/hm2。各處理干物質(zhì)率的范圍為18.63%～20.05%。根據(jù)純收入核算，各處理中馬鈴薯專用肥1 500 kg/hm2+商品有機(jī)肥9 000 kg/hm2處理的綜合經(jīng)濟(jì)效益最高，達(dá)到75 318.7元/hm2，經(jīng)濟(jì)效益可觀。建議該商品有機(jī)肥的推薦量為9 000 kg/hm2，產(chǎn)量較不施有機(jī)肥處理高6 553.05 kg/hm2（相對(duì)增產(chǎn)19.79%），與付興發(fā)[20]研究的馬鈴薯粗蛋白質(zhì)含量隨著施有機(jī)肥量的增加而增加的結(jié)果一致。若進(jìn)一步提高有機(jī)肥用量，雖然產(chǎn)量會(huì)繼續(xù)升高，但同時(shí)會(huì)增加肥料成本，綜合效應(yīng)特別是經(jīng)濟(jì)效益會(huì)下降。在品質(zhì)方面，不同處理塊莖的干物質(zhì)率、鮮薯Vc含量和淀粉含量之間沒有顯著差異，干物質(zhì)率、鮮薯Vc含量與元新娣等[21]的研究結(jié)果一致，淀粉含量與其研究結(jié)果不一致，不同處理之間與淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，可能的原因是各處理之間的養(yǎng)分差異還不足讓淀粉含量表現(xiàn)為差異顯著。所以在供試條件下，在施用馬鈴薯專用肥（22-8-15）1 500 kg/hm2的基礎(chǔ)上，再施用商品有機(jī)肥9 000 kg/hm2，是適宜的施肥方案。與李曉宏等[8]在城固縣進(jìn)行的不同有機(jī)肥施用量對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響研究相似，研究結(jié)果表明施用有機(jī)肥以30～60 t/hm2為宜，低于30 t/hm2增產(chǎn)效果不明顯，高于60 t/hm2邊際收益下降，適宜有機(jī)肥施用量不同，可能是本試驗(yàn)采用的是商品有機(jī)肥，而李曉宏等[8]施用的有機(jī)肥為豬糞。對(duì)商品有機(jī)肥一元二次肥料效應(yīng)函數(shù)的配置與施肥參數(shù)的計(jì)算求得：經(jīng)濟(jì)效益最大時(shí)商品有機(jī)肥施用量為9 078 kg/hm2，此時(shí)經(jīng)濟(jì)效益為74 872.31元/hm2，方程擬合與實(shí)際生產(chǎn)情況相吻合。經(jīng)計(jì)算每100 kg商品有機(jī)肥增產(chǎn)量也是馬鈴薯專用肥1 500 kg/hm2+商品有機(jī)肥9 000 kg/hm2處理最高，達(dá)到47.56 kg，與丁文等[22]“每100 kg污泥有機(jī)肥分別增產(chǎn)46.61、40.68 kg”的研究結(jié)果相符。

4 結(jié)論

在本試驗(yàn)條件下，適宜于冬作馬鈴薯高產(chǎn)高效的“1基0追”施肥模式為施用馬鈴薯專用肥（22-8-15）1 500 kg/hm2+商品有機(jī)肥9 000 kg/hm2。