宜施壮商品有机肥对酸性土壤的改良效果及在马铃薯上的适宜用量研究

罗克万，邹爱清，周富忠

（1.利川市忠路镇农业服务中心，湖北利川 445403；2.利川市土肥站，湖北利川 445400）

化肥为中国的农业增产、农民增收作出了不可磨灭的贡献，但是大量施用化肥也带来了农产品高产不优质，以及土壤酸化、板结，水体富营养化等环境问题［1-5］。因此，农业部（现农业农村部）提出了到2020年实现化肥零增长的目标，既要实现这一目标，又要保证农业不减产、农民不减收，就必须有一种肥料来代替化肥，有机肥成为首选，特别是商品有机肥将逐渐取代化肥成为农作物生长中的必备肥料。

有机肥主要有三大功效。一是改良土壤、培肥地力。有机肥施入土壤后，有机质能有效地改善土壤理化状况和生物特性，熟化土壤，增强土壤的保肥供肥能力和缓冲能力，为作物的生长创造良好的土壤条件。二是增加产量、提高品质。有机肥含有丰富的有机物和各种营养元素，为农作物提供营养；有机肥腐解后，为土壤微生物活动提供能量和养料，促进微生物活动，加速有机质分解，产生的活性物质等能促进作物的生长和提高农产品的品质。三是提高肥料的利用率。有机肥含有养分种类多但相对含量低，释放缓慢，而化肥单位养分含量高，成分少，释放快；两者合理配合施用，相互补充，有机质分解产生的有机酸还能促进土壤和化肥中矿质养分的溶解；有机肥与化肥相互促进，有利于作物吸收，提高肥料的利用率［6，7］。

湖北宜施壮农业科技有限公司始终坚持“测土配方，科学施肥”的理念，为解决习惯施肥中存在的问题，长期与多家高校、科研院所合作致力于肥料新产品研究，生产的各种配方肥、有机肥得到全国多地广大农民群众的好评。2018年底至2019年上半年，该公司积极投身到全国马铃薯大会利川参观现场的建设中，通过政府招标为利川现场提供333 hm2宜施壮商品有机肥和块茎作物专用肥。为展示其“有机肥+配方肥”的配方施肥方案效果及宜施壮商品有机肥质量，特委托利川市土肥站在全国马铃薯大会样板核心区设置田间小区试验，充分验证和展现方案效果及肥料质量。

1 材料与方法

1.1 试验地点

2019年1—6月，在利川市团堡镇四方洞村1组（大坪）设置了此试验，试验田地处东经109°21′39.4″、北纬30°18′13.9″、海拔1 208 m，是2019年全国马铃薯大会利川现场核心样板区。土壤为石灰岩母质发育的石灰土土类，棕色石灰土亚类，厚层棕色石灰土土属，土种为棕泡土，土层厚度1 m以上，耕层厚度30 cm，土壤质地中壤，肥力中等偏上，面积0.13 hm2，代表面积133 hm2。

1.2 肥料与作物

试验肥料由湖北宜施壮农业科技有限公司生产提供，宜施壮商品有机肥总养分5%（2-1-2），有机质≥45%；宜施壮块茎作物专用配方肥总养分≥40%（14-8-18）。

马铃薯由恩施州农业科学院提供，品种为鄂马铃薯10号，属恩施州及武陵山区主推品种，产量高、品质好，高抗晚疫病。

1.3 试验设计

设6个处理，4次重复，随机区组排列，小区面积2.6 m×10.0 m=26.0 m2，四周设保护区。处理内容：①不施肥（CK0）；②宜施壮有机肥3 000 kg/hm2+宜施壮配方肥1 200 kg/hm2（CK）；③宜施壮商品有机肥1 500kg/hm2；④宜施壮商品有机肥3 000 kg/hm2；⑤宜施壮商品有机肥6 000 kg/hm2；⑥宜施壮商品有机肥12 000 kg/hm2。

1.4 田间管理

2019年1月21日施肥，1月25日覆膜，2月17日播种，宽窄行种植（宽行80 cm、窄行50 cm），规格130 cm（双行）×25 cm=61 500粒/hm2。各处理肥料一次性条施，后机械起垄、人工覆膜，打孔播种，每孔一粒种薯，种薯与肥料保持安全距离，避免烧种。病虫草害防治及其他农事活动各处理与四周保护区完全一致，不同生育时期对其相关性状进行观察记载。6月25日收获，测产验收，按小区计实产，并对薯块进行分级计数和称重。

1.5 样品检测与数据统计分析

播种前及收获后按处理取混合土样检测pH、阳离子交换量、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰、交换性铝、交换性钙、交换性镁、交换性盐基、有机质、全氮、有效磷、速效钾、盐基饱和度15项指标，检测方法见表1。采用Excel进行数据统计分析，对不同处理马铃薯产量结果进行F检验，处理间差异用新复极差法进行多重比较。

表1 调理剂及土样相关指标检测标准及方法

2 结果与分析

2.1 不同处理对马铃薯产量及效益的影响

马铃薯不同处理产量如表2所示。不施肥（CK0）产量为20 085 kg/hm2，该处理主要用于衡量试验地土壤的基础地力高低，本试验地基础地力较高，不施肥马铃薯单产占其他施肥处理的比率在62.98%～89.57%。有机肥处理产量在22 425～31 890 kg/hm2，随着宜施壮商品有机肥施用量的增加，马铃薯单产先不断提高，后出现下降，施用12 000 kg/hm2有机肥的马铃薯单产反而低于6 000 kg/hm2。经新复极差多重比较，单纯施1 500 kg/hm2该有机肥的马铃薯单产与不施肥差异不显著，施用该有机肥6 000～12 000 kg/hm2的马铃薯单产与配方施肥相当。

表2 不同处理马铃薯产量结果分析

不同处理的马铃薯效益分析如表3所示。配方施肥投入与该有机肥投入6 000 kg/hm2相当，增加的效益也相当，在本试验田用有机肥替代化肥完全可行，既未增加投入也未降低产量。

表3 不同处理马铃薯效益分析

采用Excel能很好地拟合有机肥用量与马铃薯产量的二次、三次回归方程（图1，处理2配方施肥未纳入）［9］，相关系数分别为0.989 8、0.999 4（df=5-2=3时，r0.05=0.878、r0.01=0.959）。利用二次方程求有机肥最大（最佳）用量及马铃薯最高（最佳经济）产量，结果 为Xmax=-b/2a=9 660 kg/hm2、Ymax=33 314 kg/hm2，X最佳=（Px/Py-b）/2a=7 993 kg/hm2、Y最佳=32 897 kg/hm2。（Px=有机肥单价1.0元/kg、Py=马铃薯单价2.0元/kg）。

图1 有机肥用量与马铃薯产量二次、三次曲线关系

2.2 不同处理对马铃薯生物学性状及商品率的影响

在马铃薯生长关键生育期进行田间观察，不施肥处理在苗期结束后叶片颜色逐渐变淡，略有脱肥表现，长势长相略差；其他处理之间叶色、长势长相差异不明显。

收获时对薯块按50 g及以下、50～200 g、200 g及以上3级进行分类计数和称重，结果见表4。配方施肥的大薯个数、总重量和重量比率明显高于其他处理，单薯重量也是最高；有机肥6 000 kg/hm2、有机肥12 000 kg/hm2分别居第二、第三位。中薯个数、总重量、单薯重量配方施肥（CK）、有机肥6 000 kg/hm2、有机肥12 000 kg/hm23个处理相当，小薯的重量比率表现为不施肥和有机肥1 500 kg较高。进一步验证了施有机肥6 000～12 000 kg/hm2与配方施肥的效果相当，但从商品质量上来看，配方施肥处理略胜一筹。

表4 不同处理马铃薯分级验收统计

2.3 不同处理对土壤酸化指标的影响

试验前后各处理土壤的pH、交换性铝、有效锰、盐基饱和度等酸化土壤障碍指标检测结果见表5。试验前不同区域所取土样检测指标的相对标准偏差（RSD）皆超过5%，有效锰甚至接近15%。而试验后除土壤盐基饱和度外其他指标的相对标准偏差进一步增大，特别是试验前后的差值相对标准偏差明显增大，说明不同处理发生了较大变化。

表5 试验前后各处理土壤酸性指标变化

2.3.1 土壤pH变化 试验前土壤pH均值为4.47，土壤严重酸化。试验后，不施肥土壤pH没有变化，配方施肥土壤pH下降幅度较大，随着有机肥用量增加土壤pH呈上升趋势。施该有机肥1 500～12 000kg/hm2，当季可使土壤pH提高0.25～1.08个单位。说明不施肥土壤pH变化不明显，常规施肥加速了土壤酸化，而宜施壮商品有机肥对土壤酸化有很好的改良作用。

2.3.2 土壤交换性铝变化 土壤交换性铝是土壤潜在酸的主要来源，其含量越高，潜在酸度越大。与土壤交换性氢一起组成了土壤的交换性酸总量，是土壤酸度的容量指标。试验前土壤交换性铝平均值为79.98 mg/kg，试验后土壤交换性铝整体呈下降趋势。随着该有机肥用量增加土壤交换性铝逐渐下降，对降铝及改良酸化土壤有一定效果。

2.3.3 土壤有效锰变化 试验前土壤有效锰均值为105.25 mg/kg，处于极高水平［10］。试验后，不施肥土壤有效锰下降幅度较大、配方施肥上升；随着该有机肥用量增加土壤有效锰呈下降趋势，对缓解锰毒害有一定效果。

2.3.4 土壤盐基饱和度 先检测土样的阳离子交换量、交换性盐基总量，再计算盐基饱和度。试验前土壤盐基饱和度均值为48.92%，处于中等偏低水平。试验后整体呈上升趋势，随着该有机肥用量增加土壤盐基饱和度呈明显的上升趋势，有利于土壤肥力提高。

2.4 不同处理对土壤部分养分指标的影响

试验前后各处理土壤的有机质、全氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铜、有效锌、有效铁等养分指标检测结果见表6。试验前除有机质外，其他相对标准偏差皆大于5%，有效磷高达20%以上，说明该试验地肥力不够均匀。除全氮和交换性钙外，其他指标试验后的相对标准偏差增大，特别是试验前后差值的相对标准偏差成倍增大，说明不同处理使土壤养分指标发生了明显变化。

表6 试验前后各处理土壤养分指标变化

1）土壤有机质变化。试验前土壤有机质均值为23.71 g/kg，处于中等水平［11］。试验后除不施肥外其他处理土壤有机质整体上升，随着该有机肥用量增加土壤有机质不断提高，与有机肥用量呈显著正相关。

2）土壤大量元素变化。试验前土壤全氮含量中等、有效磷及速效钾处于极高水平［11］。土壤全氮试验后整体呈下降趋势，与有机肥用量相关性不明显；土壤有效磷试验后除配方施肥明显上升外，其他处理整体下降，不施肥下降幅度大，随着该有机肥用量增加土壤有效磷降幅呈抛物线变化；土壤速效钾试验后除配方施肥明显上升外，其他处理下降幅度较大，随着该有机肥用量增加下降幅度也呈抛物线变化。

3）土壤交换性钙交换性镁变化。试验前土壤交换性钙、交换性镁含量丰富［11］，试验后土壤交换性钙、交换性镁变化趋势基本一致，不施肥下降幅度较大，配方施肥略下降，随着该有机肥用量增加呈升高趋势，大量施该有机肥为土壤补充了一定的钙、镁营养。

4）土壤微量元素变化。试验前土壤有效铜、有效锌、有效铁均值分别为3.32、2.80、183.00 mg/kg，分别处于极高、高和极高水平［10］。试验后土壤有效铜、有效锌、有效铁整体呈下降趋势，不同处理有效铜、有效锌变化规律不明显；随着该有机肥用量增加土壤有效铁不断下降，下降幅度与有机肥用量呈明显正相关，可有效缓解铁过量带来的毒害。

3 小结与讨论

1）试验地基础肥力较高，在62.98%～89.57%。

2）施用6 000～12 000 kg/hm2宜施壮商品有机肥的马铃薯单产和效益与配方施肥（3 000 kg/hm2有机肥+1 200 kg/hm240%宜施壮配方肥）相当，用商品有机肥代替部分甚至全部化肥完全可行，不会导致马铃薯减产减收。

3）宜施壮商品有机肥用量与马铃薯产量的二次、三次回归方程相关性达到极显著水平，通过二次回归方程计算的该有机肥在马铃薯上的最大施用量和最佳用量分别为9 660、7 993 kg/hm2，将获得的马铃薯最高产量和最佳经济产量分别为33 314、32 897 kg/hm2，两者差距较小，在生产实践中该有机肥用量建议选择最佳用量。

4）宜施壮商品有机肥与配方肥结合施用的配方施肥方案更优于单纯施用有机肥，主要表现在马铃薯大薯率更高，相应提高了马铃薯的商品质量和商品率。因此，生产实践中应重点推广化肥与有机肥结合施用的施肥方案。

5）宜施壮商品有机肥对改良酸化土壤有较好效果。随着用量增加土壤pH不断提高，施用宜施壮商品有机肥1 500～12 000 kg/hm2，当季可使土壤pH提高0.25～1.08个单位；盐基饱和度也随着其用量增加不断升高，交换性钾、交换性钙、交换性镁等盐基离子增加，土壤肥力增强；而土壤交换性铝、有效锰含量随着该有机肥用量增加逐渐降低，对抑制土壤铝、锰的毒害有一定作用。

旱地肥力均匀程度差是山区耕地的特色和常态，同一块地的不同区域肥力差异较大。因此，给山区试验地的选择带来一定难度，试验结果的准确性和再现性都会相对不足，特别是对试验前后土壤检测指标的演变规律影响较大。宜施壮商品有机肥对酸化土壤其他物理化学性质的改良效果有待进一步检测分析；对该有机肥在其他区域和作物上应用效果的重现性也有待多点试验、示范，进一步验证。