EM生物有机肥不同施肥模式对马铃薯原原种生产的影响

石奇海 徐永清 陈芾葳 冯艳忠 刘娣 李凤兰

摘    要：传统的马铃薯生产会施用大量的化肥进而影响马铃薯的生长发育和品质，获得一种马铃薯的有机肥施肥模式对促进马铃薯生长和提高品质具有重要的意义。以马铃薯脱毒苗生产原原种为研究对象，探讨不同EM有机肥的施肥模式对马铃薯生长及品质的影响。结果表明，不同的施肥模式均可提高马铃薯的农艺特性及叶绿素含量，显著提高马铃薯的原原种产量及一级大种的数量，各个处理间的胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、光合速率等随着光合有效辐射的增加而具有明显的变化。确定了基肥为300 g·m-2 EM生物有机肥1并施加75 g·m-2化肥的施肥模式最佳。

关键词：马铃薯种薯;EM生物有机肥;施肥模式;农艺特性;产量

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2020）09-039-08

Abstract： In traditional seed potato planting process， a large amount of chemical fertilizers are applied， thusthe growth and quality of potato are affected. Therefore， obtaining an organic fertilization mode is of great significance for improving the quality of seed potato. In this study， original seed potato was used as material， the effects of different EM organic fertilizer application modes on the quality of original seed potato were investigated. The results showed that the agronomic characteristics and chlorophyll contents of potato were increased under all of the fertilizer application modes， and the yields of potato and the quantity of first-class seed potato were significantly increased after the treatments of EM organic fertilizer. The intercellular CO2 concentration， transpiration rate， stomatal conductance and photosynthetic rate among the treatments changed significantly with the increasing of the available photosynthetic radiation. It was recommended that the base fertilizer was 300 g·m-2 EM bio-organic fertilizer I and 75 g·m-2 chemical fertilizer was the best fertilization mode.

Key words： Potato original seed; EM bio-organic fertilizer; Fertilization mode; Agronomic characteristics; Yield

馬铃薯种薯是马铃薯生产体系的重要组成部分，马铃薯种薯的质量从源头上影响着马铃薯的产量和品质，优质种薯的生产直接影响着马铃薯生产[1-3]，在马铃薯主粮化背景下，马铃薯种薯的作用日益突出。黑龙江省是全国优良的马铃薯种薯繁育基地之一[4]，属于高纬度地区，昼夜温差较大，施用化肥能够快速补充马铃薯种薯所需要的营养元素，倪玮[5]施用不同肥料对马铃薯产量的影响情况进行研究，结果表明，常规施化肥所获得的马铃薯产量最高，但是史书强等[6]发现，长期大量施用化肥容易造成土壤理化性质恶化，不利于生态农田建设。Zhang等[7]发现，长期施用化肥会造成地下水污染，严重影响人类身体健康。当前，发展绿色农业、有机农业已成为时代主流，用生物有机肥取代化肥已是大势所趋。Liu等[8]在种植冬小麦和玉米的过程中，施加不同比例肥料，结果表明，施加生物有机肥不但能够增加冬小麦和玉米产量，还提高了生物资源利用率。张萌等[9]在种植马铃薯的过程中，发现施加生物有机肥不但可以提高马铃薯产量，还可以合理调整土壤养分结构。

EM生物有机肥是利用EM菌剂发酵腐熟人畜粪便、农业废弃物等材料制成的有机肥，既保留了肥料的全面营养，又可杀死大部分病原菌和虫卵，还含有大量对植物生长有益的功能菌群。蔡振学等[10]在‘鲁梅克斯牧草种植区进行不同的施肥处理，结果表明，施加EM有机肥的‘鲁梅克斯农艺特性和品质有显著的提高。EM生物有机肥中所含的微生物一方面可以分解土壤中被固化的营养物质，提高化肥的利用率，另一方面可以抑制土壤中有害微生物生长，提高土壤中真菌菌群的结构，从而达到增产的目的。王杰鹏等[11]对水稻施加生物有机肥，发现生物有机肥可以提高土壤肥力和土壤养分利用率。吴玉红等[12]对马铃薯原原种基施有机肥，发现有利于提高马铃薯原原种的单株结薯率，且在有机肥使用量33 kg·667 m-2时有利于试管苗生长。

马铃薯营养价值和经济价值高，是城乡居民常用的粮菜兼用食品，产量和品质问题受研究者关注。笔者以马铃薯原原种生产为研究对象，在栽植中施用EM菌发酵的有机肥，对EM菌发酵有机肥不同施肥模式进行了研究，以期获得一种马铃薯种薯生产的优质栽培模式，为EM菌生物有机肥在未来的应用和推广提供理论和实践依据，同时为马铃薯种薯健康生产提供一种新的思路。

1 材料与方法

1.1 材料

供试植物材料为马铃薯品种‘尤金，脱毒苗由黑龙江省农业科学院苗木脱毒所提供。

供试肥料：2种EM发酵有机肥，分别记为EM有机肥1和EM有机肥2，均为自制，自制方法如下：

EM有机肥1：称取一定比例的晾干猪粪、1% EM波卡西有机肥、粉碎的玉米秸秆，在室温条件下充分混匀，在发酵槽中进行发酵。直到看见白毛，闻起来没有臭味且含有酒香味，然后移除发酵槽，在仓库内堆置，直到完成后熟[13]。

EM有机肥2：称取一定量的EM菌、豆粕、米糠、鱼粉等，在室温条件下混合均匀，将混匀后的材料进行密封发酵，发酵周期一般为12～15 d。

其中EM有机肥1的全氮质量分数为34.39 g·kg-1，全磷质量分数为29.21 g·kg-1，全钾质量分数为15.62 g·kg-1，有机质质量分数为565.12 g·kg-1;EM有机肥2全氮质量分数为24.33 g·kg-1，全磷质量分数为45.37 g·kg-1，全钾质量分数为17.32 g·kg-1，有机质质量分数为527.46 g·kg-1[14]。

1.2 试验设计

试验在东北农业大学哈尔滨市香坊区向阳乡向阳农场基地温室内进行，主要针对不同的施肥模式对马铃薯生长特性的影响进行研究，在设立了施加生物有机肥试验处理的基础上，增加了化肥的处理及有机肥为基肥，半量化肥处理的试验组，以不施加肥料为空白。2016年6月15日进行马铃薯脱毒苗的定植，有机肥以基肥和追肥的方式施加，基肥是在种苗前10 d撒入土中，与种植土混合均匀，加湿，当看到菌丝时可以栽苗。在2016年8月20日对马铃薯进行有机肥追肥。化肥采用追肥方式，在定植7 d后开始施用，每隔7 d施用1次，每次25 g·m-2，直到收获前1周停止施用，整个生长期间共施用150 g·m-2，施肥量及施肥方式见表1。每个小区设计为1 m×1.3 m，每个小区3个重复，种植行株距为7 cm×7 cm。

1.3 方法

在定植10、20、30、40 d后，从每个小区内随机抽取马铃薯种薯植株10株，统计马铃薯种薯的茎节数、叶数;用直尺测量马铃薯的株高（生长点到基部的长度）;游标卡尺测量马铃薯的茎粗（茎基部第2节的粗度）。

在追肥前7 d和后7 d，分别取马铃薯植株生长点以下第3片的叶子，每个处理3次重复，采用95%乙醇分光光度法测定叶绿素的含量[15]。

在追肥前7 d和后7 d，采用便携式光合作用测定系统（LI-6400型，美国LI-COR公司生产）测定马铃薯叶片的胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率和光合速率[16]，选取每个小区植株内最大的功能叶片进行测量。

2016年10月8号，在采收后，对每个小区内的马铃薯种薯通过过筛法进行分级，按照直径大小分出马铃薯种薯的大小级别。一级：种薯>筛孔（筛的孔径为6×6 cm）;二级：种薯>筛孔（筛的孔径为5×5 cm）;三级：种薯>筛孔（筛的孔径为4×4 cm）;四级：种薯>筛孔（筛的孔径为3×3 cm）;五级：种薯>筛孔（筛的孔径为2×2 cm）;六级：种薯>筛孔（筛的孔径为1×1 cm）;

1.4 数据分析

所有数据均采用办公软件Excel 2013进行处理，采用SPSS 19（LED法）和Excel 2007（TTEST检验）进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同施肥模式对马铃薯成苗率的影响

由圖1可知，有机肥缓效比较慢，且化肥追肥是在定植后7 d，所以定植后各个处理的成苗率并没有显著差异，成苗率最高的处理与成苗率最低的处理相差不大，其存活率差异的主要是个体差异所导致，其中以CK的成苗率最高为72.43%，处理4的成苗率最低为69.8%。

2.2 不同施肥模式对马铃薯株高的影响

由图2可知，在不同的时期，不同施肥模式马铃薯的株高排序不断变化，在定植20 d后，始终以处理4的株高为最矮，处理5、处理6的株高为最高，说明有机肥和化肥的配施对马铃薯的前期生长起到关键作用。在定植10 d的时候，由于脱毒苗正处于缓苗期，其高度并无显著差异。在定植20 d的时候，处理5的株高最高，其次为处理6， 这两个处理与CK、处理2、处理4具有显著差异。在定植30 d的时候，马铃薯苗株高进入快速的生长期，此时处理5的株高最高，处理5、处理6与处理2、处理4存在显著差异。在定植40 d时，马铃薯的株高为处理6>处理5>处理3>处理2>CK>处理1>处理4，各个处理之间存在显著差异，相比较于CK，处理6株高提高了99.0%，处理5株高提高了65.0%，处理6在定植30～40 d内长得最快，高度长了27.9 cm，其他处理的长势略缓。

2.3 不同施肥模式对马铃薯茎粗的影响

由图3可以看出，在定植后10 d，由于马铃薯苗个体差异不显著，茎粗几乎相似。定植后20 d，以处理5的苗最为粗壮，处理4最为纤细，并且除了处理3外，处理5与其他处理均具有显著差异。在定植后30、40 d，处理6的茎粗最粗，其次是处理5，但是无论在定植多少天，处理4茎粗均最为纤细。

2.4 不同施肥模式对马铃薯叶数的影响

从图4可以看出，在整个生长调查期间，马铃薯叶数变化幅度较小，且始终以处理5、处理6的叶数最多。在定植10 d时，马铃薯种薯叶数并无显著差异，其中叶数最多的为处理5，最少的为处理1。定植后20 d，种薯叶数差距依旧不大，叶数最多的为处理5，各个处理间差异并不显著。在定植30 d时，各个处理间种薯的叶数开始出现显著差异，其中叶数最多的处理5比叶数最少的处理4平均叶数多出1.6片。在定植后40 d，处理6叶数最多，与处理1、处理2、CK相比存在显著差异。其中，处理5由于在生长前期不但施用了有机肥，而且又施用了化肥，兼有营养成分高、肥效高等特点，故在整个生长调查期叶片数相对其他处理要多一些。

2.5 不同施肥模式对马铃薯茎节数的影响

从图5可以看出，在定植10 d时，各个处理之间的茎节数差异并不显著，以处理6的茎节数最多，略多于处理5。在定植20 d时，各个处理并无显著差异，处理5的茎节数多于其他处理。定植第30 d时，处理5的茎节最多，处理4最少，处理5与CK、处理1、处理2、处理4存在显著差异。定植40 d时，处理6与处理1存在显著差异，在定植30～40 d期间，平均各个处理的茎节就比前30 d多2.52个。在整个生长期中，基本是处理5、处理6的茎节数最多，仅在定植40 d的时候，处理5的茎节数少于处理3。

2.6 不同施肥模式对马铃薯叶绿素含量的影响

由表2可知，除了处理4外，施肥使各处理叶绿素含量均得到了不同程度的提升，其中有机肥和化肥的配施可以最大程度地提高马铃薯叶绿素含量。追肥前马铃薯叶绿素含量为处理6>处理5>处理3>处理2>处理1>CK>处理4，处理5、处理6与其他处理存在显著差异，相比较于CK，处理6的叶绿素含量增长了21.85%，处理5的叶绿素含量增长了20.82%。追肥后处理6的叶绿素含量和处理5的叶绿素含量依然最大，与其他处理存在显著差异。相比较于CK，处理1的叶绿素含量提高了10.14%，处理3提高了15.92%，处理5提高了22.62%，处理6提高了32.58%。

2.7 不同施肥模式对马铃薯种薯光合速率的影响

由表3可知，在光合有效辐射为0时，马铃薯叶片的光合速率为负值，此时呼吸速率大于光合速率，相比于施肥前，施肥后处理3、处理4的马铃薯叶片的光合速率有提高。在光照强度为400 μmol·m-2·s-1时，除了处理4外，施肥后其他处理光合速率均有所提升，其中处理3提升幅度最大。在光照强度为700 μmol·m-2·s-1时，除了处理4，施肥后其他处理的光合速率均有提升，其中处理3光合速率提高了2.78 μmol·m-2·s-1。在光照强度为1 000 μmol·m-2·s-1时，除了处理6外，施肥后其他处理的光合速率均有提高，其中处理5的光合速率提高幅度最大。在光照强度为1 800 μmol·m-2·s-1时，除了处理6外，施肥后其他处理的光合速率均有提高，其中处理5的光合速率最大。在各个光合有效辐射下，所有处理马铃薯叶片的光合速率不存在显著差异 。

2.8 不同施肥模式对马铃薯气孔导度的影响

由表4可知，在光照强度为0时，除了处理1、处理2、处理3以外，施肥后其他处理马铃薯叶片的气孔导度均有增加，处理6的气孔导度增加最多。在光照强度为400 μmol·m-2·s-1时，除了CK、处理3外，施肥后其他处理马铃薯叶片气孔导度均有增加。在光照强度为700 μmol·m-2·s-1时，除了处理1以外，施肥后其他处理马铃薯叶片的气孔导度均有所增加。在光照强度为1 000 μmol·m-2·s-1时，施肥后所有处理马铃薯叶片的气孔导度均有增加。在光照强度为1 800 μmol·m-2·s-1时，施肥有效地增加了所有处理的马铃薯叶片的气孔导度，其中处理5的气孔导度增加最多。但是，在各个光合有效辐射下，所有处理马铃薯叶片的气孔导度不存在显著差异。

2.9 不同施肥模式对马铃薯蒸腾速率的影响

由表5可知，在光照有效辐射为0时，除了处理1、处理2外，施肥后其他处理马铃薯叶片蒸腾速率均有不同程度的增加。在光照有效辐射为400 μmol·m-2·s-1时，相比与施肥前，CK、处理1、处理5、处理6马铃薯叶片的蒸腾速率有所提高。在光照有效辐射为700 μmol·m-2·s-1时，施肥后仅有处理2、处理5马铃薯叶片蒸腾速率下降，其他处理马铃薯叶片蒸腾速率均有所提高。在光照有效辐射为1 000 μmol·m-2·s-1时，施肥后仅有处理2马铃薯叶片的蒸腾速率下降，其他处理马铃薯叶片的蒸腾速率均有所提高。在光照有效辐射为1 800 μmol·m-2·s-1时，施肥反而降低了CK、处理2、处理5马铃薯叶片的蒸腾速率，其他处理均有所增加。在各个光合有效辐射下，所有处理马铃薯叶片的蒸腾速率不存在显著差异。

2.10 不同施肥模式对马铃薯种薯胞间CO2浓度的影响

由表6可知，在光照强度为0时，除了处理1、处理2和处理6以外，施肥后胞间CO2浓度均减少。在光照强度为400 μmol·m-2·s-1时，施肥后胞间CO2浓度均有减少。在光照强度为700 μmol·m-2·s-1时，仅有处理4、处理5施肥后胞间CO2浓度均增大。在光照强度为1 000 μmol·m-2·s-1时，施肥后CK、处理2、处理5、处理6的胞间CO2浓度有所下降。在光照强度为1 800 μmol·m-2·s-1时，施肥后CK的胞间CO2浓度有所下降。在各个光合有效辐射下，所有处理的胞间CO2浓度不存在显著差异。

2.11 不同追肥量对马铃薯种薯产量的影响

由图6可知，采用不同处理的马铃薯产量均比CK的产量高，其中处理5的产量与CK、处理1、处理2、处理4的产量存在显著差异，产量的高低顺序为处理5>处理6>处理3>处理4>处理1>处理2>CK。相比于CK，处理5的产量增加了154.0%，处理6的产量增加了92.2%，处理3 的产量增加了78.8%，处理4产量增加了37.1%，处理2产量增加了15.8%，处理1产量增加了18.2%。由此可见增加EM菌生物有机肥的用量可以提高马铃薯种薯的产量，有机肥和化肥的配施不但达到了减少化肥用量的目的，而且其产量比单纯的施用化肥高。

2.12 不同追肥模式对马铃薯原原种大小等级个数的影响

由图7可知，所有处理中以处理5总产马铃薯种薯个数最多，为595个，处理3为526个，处理6最少，为370个，其次是CK，为441个。可见有机肥和化肥的配施不但能提高马铃薯种薯的产量，还能提高马铃薯的大薯率，在1级等级种薯中处理5个数最多，其次是处理6，处理5与CK、处理1、处理2、处理4存在显著差異。在2级等级种薯中依然是处理5的种薯个数最多，其次是处理3，处理6的个数最少，各个处理间不存在显著差异。在3、4级等级种薯中，处理4的种薯个数略多。在5级等级种薯中，处理1的种薯个数多于其他处理。在6级等级种薯中处理5的种薯个数多于其他处理。

3 讨论与结论

微生物有机肥是根据土壤微生态学原理、植物营养学原理及现代“有机农业”的基本概念而研制出来的，具有降低生产成本、改良土壤结构等优势。2015年由国家农业部制定的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，明确要求在全国范围内推行减肥增效技术。减肥增效技术不仅可以减少化肥用量，还可以提高肥料利用率，增加作物产量[17]。生物有机肥和化肥的配施能够在减少化肥施用量的同时又能保证粮食的产量，确保粮食安全，已经成为发展可持续农业的重点内容。因此，笔者主要探究EM生物菌肥和有机肥与化肥配施对马铃薯生长和产量的影响，为马铃薯原原种生产新型施肥模式推广应用提供理论依据。生物菌肥代谢的产物可以促进马铃薯种薯幼苗的生长，从而增大胞间CO2浓度、气孔导度、提高光合速率和叶绿素含量，从而有利于干物质的积累。万小燕[18]研究表明，胞间CO2浓度、气孔导度、光合速率和蒸腾速率是在一天之内随着光照强度的变化而变化。张雪艳等[19]研究表明，叶绿素含量在一定程度上随着有机肥施加量的增加而增大。杨富等[20]在减少化肥施用量对燕麦生长的影响的研究中表明，生物有机肥配施化肥对燕麦的出苗、株高、产量都具有一定的影响。研究者在小麦、西红柿等农作物栽培中也得到了类似的结果[21-22]。

目前，中国正全力推广生态农业，用以缓解土地污染问题，用有机肥料代替化肥已经成为大势所趋，绿色种植马铃薯种薯不但保证人们吃的健康，更可以培肥地力，使土地可进行持续种植，各国在20世纪60年代就开始对菌肥领域进行研究，生物有机肥的菌种已经从传统的根瘤菌发展到光合细菌、联合固氮微生物等150多种菌种[23]，目前已有70多个国家已经对微生物肥料进行推广，中国有机肥的销售量也在逐年增加，但是由于有机肥价格较贵，它和同养分浓度的化肥相比价格高出50%～100%[24]，见效也较慢，而且很多人对如何科学施用有机肥还不够了解，导致有机肥推广的进度比较缓慢。本研究中所使用的EM生物有机肥均为自制，利用了农业和畜牧业生产的废弃物制作而成，成本低廉，营养价值全面丰富，对马铃薯前期生长和产量的提高都有很大的作用，是马铃薯种薯生产中具有推广普及价值的一种肥料。

本试验结果表明，采用有机肥和化肥相互配施的施肥模式，不但减少了化肥的施用量，而且还提高了马铃薯种薯的产量和马铃薯的一级等级种薯，这种施肥模式为马铃薯种薯以后施肥提供了一种新的思路。同时各个处理间的胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、光合速率随着光合有效辐射的增加而具有明显的变化，确定了基肥为300 g·m-2 EM生物有机肥1，并施加75 g·m-2化肥的施肥方法为最佳施肥模式。

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