徐 茜，肖 波，宗洪霞，曾新宇，李保證

（重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 404155）

重慶市常年馬鈴薯種植面積33.4 萬hm2，全國(guó)排名第六，約占全市旱糧的18.2%，總產(chǎn)量608萬t，平均單產(chǎn)1 086 kg/667m2。主要分布在渝東北、渝東南中高山栽培，鮮食占50%，飼料占30%，種薯占10%，加工占10%[1]。馬鈴薯生產(chǎn)中長(zhǎng)期重施化肥、輕施有機(jī)肥，肥料流失且利用率低，造成土壤酸化、板結(jié)、土壤質(zhì)量和肥力下降明顯，直接影響馬鈴薯產(chǎn)量和生產(chǎn)效益。生物炭有機(jī)肥料是以生物炭為載體，采用復(fù)混方法制成的肥料，由于生物炭的多孔構(gòu)造，通過吸附肥料中有效養(yǎng)分，并緩慢釋放，既減少了肥料養(yǎng)分的流失，提高了養(yǎng)分利用率，還保證了作物和蔬菜生產(chǎn)后期的養(yǎng)分供給[2]。作為一種新型有機(jī)肥，生物炭有機(jī)肥能有效減輕養(yǎng)分流失、增加土壤地力，同時(shí)有機(jī)肥與化肥配施，也可有效減少化肥投入[3,4]。目前生物炭有機(jī)肥在玉米[5]、花生[6]、水稻[7]、生菜[8]等作物上得到研究和應(yīng)用，但在馬鈴薯上的研究卻較少。因此，本試驗(yàn)開展生物炭有機(jī)肥替代部分化肥試驗(yàn)，研究其對(duì)馬鈴薯主要性狀、薯塊產(chǎn)量和生產(chǎn)效益的影響，為馬鈴薯生產(chǎn)合理施肥、提高產(chǎn)量和效益、保持土壤肥力、減少環(huán)境污染提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以中早熟馬鈴薯新品系‘0201-17’為試驗(yàn)材料，由重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。生物炭有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)≥50%、蛋白質(zhì)≥40%、氨基酸≥10%、N+P2O5+K2O =2.1%+1.4%+1.6%、pH 5.6、含枯草芽孢桿菌+巨大芽孢桿菌，有效活菌數(shù)≥2 億/g），河南土豆幫作物科學(xué)有限公司生產(chǎn)。尿素（N 46%），四川瀘天化集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。45%高塔園林復(fù)合肥（N+P2O5+K2O=18%+5%+22%），湖北來地金潤(rùn)肥業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)安排在重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘寧基地，N 30°40′11′′，E 108°14′41′′，海拔 322 m。前作甘薯，沙壤土，土壤有機(jī)質(zhì)17.9 g/kg，pH 7.6，全氮0.816 g/kg，全磷0.602 g/kg，全鉀16.4 g/kg，堿解氮47.8 mg/kg，有效磷43.9 mg/kg，有效鉀87.7 mg/kg。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)7個(gè)施肥處理，分別為：代號(hào)T1（不施肥、CK），T2（常規(guī)施肥：45%高塔園林復(fù)合肥60 kg/667m2+尿素10 kg/667m2），T3（常規(guī)施肥減量10%+生物炭有機(jī)肥30 kg/667m2），T4（常規(guī)施肥減量20%+生物炭有機(jī)肥40 kg/667m2），T5（常規(guī)施肥減量30%+生物炭有機(jī)肥50 kg/667m2），T6（常規(guī)施肥減量40%+生物炭有機(jī)肥60 kg/667m2），T7（常規(guī)施肥減量50% + 生物炭有機(jī)肥70 kg/667m2）（表1）。3 次重復(fù)，小區(qū)面積7.5 m2，3 行區(qū)，每行種植15 窩，行距0.5 m，株距0.33 m，密度4 000株/667m2。

1.3 試驗(yàn)過程

2021 年 1 月 16 日整地開廂，1 月 18 日挖窩播種，2月23日出苗，3月22日中耕除草，3月25日追肥、培土起壟，3月24日現(xiàn)蕾，4月12日開花，5月14日成熟，5月18日收獲，生育期82 d。底肥播種時(shí)窩施，追肥結(jié)合起壟施用（表1）。3月22日開始，用30%氟嗎啉33.3 g+250 g/L吡唑醚菌酯15 g+5%啶蟲瞇40 mL兌水20 kg（60 kg/667m2，下同）預(yù)防晚疫病和蚜蟲，50%錳鋅·氟嗎啉75 g + 30%氟嗎啉33.3 g兌水20 kg預(yù)防晚疫病，7～10 d預(yù)防一次，兩組藥劑交替使用，預(yù)防5次，另于4月17日用10%稀效唑3 000倍液噴施控制植株旺長(zhǎng)。

表1 試驗(yàn)處理肥料用量Table 1 Dosage of different fertilizer treatments

1.4 調(diào)查方法

開花期（4月16日）每小區(qū)調(diào)查10株的株高、主莖數(shù)，收獲當(dāng)天（5月18日）取中間行10株調(diào)查單株結(jié)薯數(shù)、單株塊莖重，分小區(qū)調(diào)查塊莖產(chǎn)量并進(jìn)行商品薯（≥50 g為商品薯）分級(jí)。

肥料農(nóng)學(xué)效率：AE=YF-Y0/F。

式中，YF為施肥區(qū)產(chǎn)量，Y0為不施肥區(qū)產(chǎn)量，F(xiàn)為有效養(yǎng)分施用量[9]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理采用WPS 2019 表格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用新復(fù)極差法進(jìn)行處理間差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)植株性狀的影響

試驗(yàn)各處理株高在63.7～95.1 cm，常規(guī)施肥減量20%的處理T4，株高最高，不施肥對(duì)照處理T1株高最矮，不同施肥處理株高在90.4～95.1 cm，其中常規(guī)施肥處理T2株高為92.7 cm。分析表明，除對(duì)照外，常規(guī)施肥及生物炭有機(jī)肥部分替代處理間差異不顯著，但施肥處理株高均極顯著高于不施肥對(duì)照處理，表明生物炭有機(jī)肥替代部分化肥對(duì)馬鈴薯株高無影響。

主莖數(shù)以最高替代量的處理T7最多，為6.1個(gè)，常規(guī)施肥的處理T2主莖數(shù)為4.5個(gè)，不施肥對(duì)照處理主莖數(shù)最低，僅3.9個(gè)，主莖數(shù)隨生物炭有機(jī)肥替代用量增加而增加。分析表明，對(duì)照T1與處理T2、T3、T4主莖數(shù)無顯著差異，處理T7主莖數(shù)顯著高于其他施肥處理，而其他施肥處理間差異不顯著（表2）。

表2 不同施肥處理植株性狀Table 2 Plant traits of potato under different fertilizer treatments

2.2 不同施肥處理對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響

單株結(jié)薯數(shù)以最高生物炭有機(jī)肥替代量的處理T7最多，為11.0個(gè)，常規(guī)施肥T2為9.6個(gè)，對(duì)照T1處理最低，僅6.8個(gè)，單株結(jié)薯數(shù)隨生物炭有機(jī)肥用量增加而增加。分析表明，施肥處理單株結(jié)薯數(shù)均顯著高于不施肥處理，而施肥處理間差異不顯著。

單株塊莖重以常規(guī)施肥處理T2最高，為806.33 g，處理T3次之，為731.33 g，不施肥處理T1最低，僅451.83 g，單株塊莖重隨生物炭有機(jī)肥用量的增加而降低。分析表明，施肥處理與對(duì)照T1差異極顯著，而處理T2、T3、T4、T5之間差異不顯著，處理T3、T4、T5、T6、T7之間差異也不顯著。

塊莖產(chǎn)量以處理T3最高，為3 290 kg/667m2，對(duì)照處理T1最低，為2 122 kg/667m2，塊莖產(chǎn)量隨生物炭有機(jī)肥用量的增加而減少。分析表明，施肥與不施肥塊莖產(chǎn)量差異極顯著，而處理T2、T3間差異不顯著，T2和T4也無顯著差異，最高炭基肥的處理T7與其他施肥處理（T5、T6除外）差異均達(dá)顯著水平。

各處理商品薯率在76.89%～83.43%，處理T3最高，對(duì)照處理T1最低。分析表明，處理間商品薯率差異不大。

施肥處理農(nóng)學(xué)效率在25.07～38.99 kg/kg，以處理T3的農(nóng)學(xué)效率最大，處理T5的農(nóng)學(xué)效率最小，農(nóng)學(xué)效率隨生物炭有機(jī)肥用量的增加而降低。分析表明，處理 T2、T3、T4間差異不顯著，處理 T2、T4、T5、T6、T7間差異也未達(dá)顯著水平（表3）。

表3 不同施肥處理產(chǎn)量和農(nóng)學(xué)效率Table 3 Yields and agronomic efficiencies of potato under different fertilizer treatments

2.3 不同施肥處理對(duì)效益的影響

隨著肥料成本的增加，各處理產(chǎn)值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，產(chǎn)值以處理T3產(chǎn)值最高，達(dá)3 948.0元/667m2，常規(guī)施肥處理T2產(chǎn)值居第二位，為3 746.4元/667m2，對(duì)照T1最低，為2 546.4元/667m2；扣除肥料成本后，各處理產(chǎn)值仍呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，仍以處理T3最高，常規(guī)施肥處理T2居第二，對(duì)照T1最低；所有施肥處理扣除肥料成本后，與對(duì)照T1相比，處理T3產(chǎn)值增加最高，為1 120.5元/667m2，增幅44.00%，處理T7最低，為293.7 元/667m2，增幅11.53%。表明生物炭有機(jī)肥替代化肥越多，產(chǎn)值、產(chǎn)值增幅降低越多（表4）。

表4 不同施肥處理產(chǎn)值Table 4 Output values of potato under different fertilizer treatments

3 討 論

馬鈴薯生長(zhǎng)過程中，需要養(yǎng)分供應(yīng)以保證地上部植株生長(zhǎng)，而株高、主莖數(shù)是反應(yīng)植株生長(zhǎng)狀況主要指標(biāo)，本試驗(yàn)條件下，常規(guī)施肥、生物炭有機(jī)肥替代部分化肥處理的株高和主莖數(shù)均較不施肥處理極顯著或顯著增加，與武新娟等[10]研究認(rèn)為的施肥提高了馬鈴薯株高和主莖數(shù)相一致。生物炭有機(jī)肥具有改善土壤通透性的作用，能促進(jìn)主莖數(shù)增加，本試驗(yàn)生物炭有機(jī)肥的使用顯著增加了植株主莖數(shù)，與生物炭有機(jī)肥的使用密切相關(guān)。

生物炭還可以影響土壤持水量、透水性、容重等物理性質(zhì)，這種影響作用與生物炭的特殊結(jié)構(gòu)及其施用量等有關(guān)。研究表明，在農(nóng)場(chǎng)土壤中添加20 g/kg生物炭，田間持水量增加15%[11]。Asai等[12]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭能夠改善土壤飽和導(dǎo)水率，土壤透水性得到提高。多數(shù)研究表明，土壤容重隨生物炭施用量的增加而降低[11,13]。單株結(jié)薯數(shù)和單株塊莖重是構(gòu)成馬鈴薯產(chǎn)量的兩個(gè)重要因素，本試驗(yàn)生物炭有機(jī)肥替代部分化肥處理增加了單株結(jié)薯數(shù)，與生物炭積極影響土壤環(huán)境、改善土壤的理化性質(zhì)密切相關(guān)[14]；單株塊莖重隨生物炭有機(jī)肥替代量的增加而下降，與馬鈴薯需肥量大，而生物炭有機(jī)肥僅僅只能作為土壤改良劑配合化肥使用，不能過量替代有關(guān)[15]。商品薯率作為品種特性之一，一般與結(jié)薯早遲、薯塊生長(zhǎng)期相關(guān)。作為衡量馬鈴薯塊莖商品性重要指標(biāo)，在中國(guó)不同季節(jié)和產(chǎn)區(qū)有不同要求，西南混作區(qū)以50 g 及以上薯塊作為商品薯，北方薯區(qū)以100 g及以上薯塊作為商品薯。隨著本地早熟品種的推廣，南方習(xí)慣消費(fèi)的鍋巴洋芋、土豆泥等甚至可以用50 g以下的薯塊為加工原料。近年來，以10～50 g薯塊為珍珠薯的新消費(fèi)理念也逐步被推廣，因此商品薯率已不是衡量品種商品性的唯一指標(biāo)。本試驗(yàn)中，施肥與否對(duì)商品薯率有一定影響，而其他施肥處理商品薯率也無明顯提高，這與楊子芬等[9]研究結(jié)果一致。肥料農(nóng)學(xué)效率方面，本試驗(yàn)常規(guī)施肥減量10%+替代30 kg/667m2的生物炭有機(jī)肥處理T3的農(nóng)學(xué)效率最高，為38.99 kg/kg，說明在相似水平的大田，可以用一定的生物炭有機(jī)肥替代10%化肥，對(duì)減少環(huán)境污染，保護(hù)土壤有利。

有機(jī)肥替代是實(shí)現(xiàn)化肥使用量零增長(zhǎng)的重要途徑。有機(jī)肥中含有大量的有機(jī)質(zhì)，可改善土壤的理化性質(zhì)，優(yōu)化根際細(xì)菌，提高土壤的連續(xù)生產(chǎn)能力，達(dá)到增產(chǎn)增效的作用[15]，本試驗(yàn)條件下，土壤肥力較好，在不施肥的情況下，塊莖產(chǎn)量達(dá)2 122 kg/667m2，在施復(fù)合肥（45%高塔園林復(fù)合肥）60 kg/667m2、尿素10 kg/667m2的常規(guī)施肥水平下，產(chǎn)量達(dá)到3 122 kg/667m2，在用生物炭有機(jī)肥30 kg/667m2替代10%化肥的處理T3，其農(nóng)學(xué)效率、商品薯率、塊莖產(chǎn)量及扣除肥料成本后的產(chǎn)值均最高或最重， 分別達(dá)到38.99 kg/kg、83.43%、3 290 kg/667m2、3 666.9 元/667m2。

綠色發(fā)展已成為新時(shí)代中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的最強(qiáng)音，是緩解資源環(huán)境壓力的需要，是提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的需要，是實(shí)現(xiàn)人民美好生活愿景的需要。有機(jī)肥替代化肥是深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展手段之一[16]。因此，馬鈴薯生產(chǎn)中，在常規(guī)施肥水平上，用生物炭有機(jī)肥30 kg/667m2替代10%化肥使用，對(duì)增產(chǎn)增效、提高肥料利用率、改善和保持土壤質(zhì)地、推進(jìn)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展十分必要。