减施化肥配施不同生物有机肥对马铃薯的影响

李雅飞　冯琰　祁利潘　王磊　王宽　罗亚婷　尹江　盛雅媛

摘要：以马铃薯冀张薯12号为试验材料，设置10个处理进行随机区组试验，其中T1、T2、T3、T4、T5处理为化肥用量递减的单一施肥处理，其肥料用量分别为1 950、1 650、1 350、1 050、750 kg/hm2，T6、T7、T8、T9、T10处理则是在施用750 kg/hm2化肥的基础上配施生物有机肥海聚收海藻复混肥、多葆复合微生物肥料、仟金方微生物复合肥、归璞微生物菌剂、发酵鸡粪肥。研究在减施化肥的同时配施一定量的生物有机肥对马铃薯品质和产量的影响，探索化肥和生物有机肥与马铃薯产量和品质的相关性，可为马铃薯高产优质栽培提供理论依据与实际生产指导。结果显示，生物有机肥的配施可在一定程度上提高马铃薯的产量。其中，T10处理的产量最高，达到51.75 t/hm2，与单施化肥处理相比，增幅在3.5%～15.7%之间；T9处理次之，为50.19 t/hm2，较单施化肥处理增加0.4%～12.2%。生物有机肥的配施还可以提升马铃薯块茎的品质，其中T10处理效果最好，其淀粉、粗蛋白、干物质含量较T1～T5单施化肥处理分别增加了6.8%、9.8%、3.0%、2.9%、5.1%，14.4%、35.8%、50.3%、0.8%、16.6%和2.7%、3.2%、2.4%、2.1%、3.4%。综上所述，减施化肥配施生物有机肥可在一定程度上增加马铃薯产量并提高马铃薯品质。

关键词：马铃薯；产量；品质；化学肥料；生物有机肥

中图分类号：S532.06 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）09-0065-07

马铃薯作为四大主粮作物之一［1］，对保证人类粮食安全十分重要，其食用部分为地下块茎，产量受生长环境、栽培模式、管理方式、化学肥料与农药等的调控。肥料主要作用于土壤，能够及时补充植株缺乏的元素，在调节作物生长发育的同时促进作物高产［2-7］。近年来，人们为了获得高产，生产中逐渐增大化肥用量。随着化学肥料的过度施用，有害物质残留不断增加，土质变差，使得植物生长发育受限，进而影响产量［8］。谢志良等在棉花种植中发现，过量施肥会使棉花的根系发育缓慢、品质下降［9-11］。同时也有研究表明，氮肥过量施用会引起马铃薯产量下降［12］。

因此，精确化肥用量，优化施肥方案，是提高马铃薯产量与品质的关键之一。在科学减施化肥的同时配施一定的生物有机肥有助于作物的增产［13-15］。生物有机肥不但能够抑制土壤病菌的繁殖，还可以促进植物对土壤中营养物质的吸收，同时降低土传病害发生的风险。大量研究表明，生物有机肥不仅可以在一定程度上使土壤质量得到改善，且有利于植物的生长发育［16-25］。

当前，国内外关于在减施化肥的同时配施生物有机肥的相关研究大多集中于小麦、玉米和水稻等作物上［26-30］，而在马铃薯上的研究报道相对较少。因此本试验以冀张薯12号为试验材料，在减施化肥的同时配施不同种类的生物有机肥，探索不同浓度的化学肥料及不同种类的生物有机肥对马铃薯的影响，了解减施化肥、配施不同生物有机肥对马铃薯产量、品质的影响，以期为马铃薯的优质生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年在河北北方学院马铃薯试验基地进行，该基地位于河北省张家口市张北县，海拔为1 600～1 800 m，气候寒冷、干燥，年降水量约为 300 mm，年平均日照时数为2 897.8 h。

1.2 试验材料

供试品种是由河北省高寒作物研究所以99-6-36为父本、大西洋为母本，经有性杂交选育而成的马铃薯品种冀张薯12号［31］。

试验地为沙质壤土，样本的提取深度设在0～20 cm之间，经过测量发现，土壤pH值达到8.0。土壤营养成分：碱解氮含量为4.8 mg/kg、有效磷含量为8.9 mg/kg、速效钾含量为110 mg/kg、有机质含量为10.4 g/kg。

试验中所用到的肥料包括撒可富复合肥（化学肥料）、发酵鸡粪肥、多葆复合微生物肥料、海聚收海藻复混肥、归璞微生物菌剂、仟金方微生物复合肥。撒可富复合肥的N、P2O5、K2O含量均为15%；发酵鸡粪肥：N+P2O5+K2O含量≥5%，富含生物蛋白与腐殖酸；多葆复合微生物肥中有机质含量≥20.0%，N+P2O5+K2O含量为8%，有效活菌数≥0.2亿CFU/g；仟金方微生物复合肥中N、P2O5、K2O含量分别为19%、5%、8%，有效活菌数≥0.5亿CFU/g，有机质含量≥15.0%；海聚收海藻复混肥含有海藻有机质与海藻酸，N、P2O5、K2O含量分别为15%、10%、15%；归璞微生物菌剂：N+P2O5+K2O含量≥5%，含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌。

1.3 试验方法

本试验共设置10个处理，每个处理3次重复，以当地马铃薯生产中习惯化肥用量（1 950 kg/hm2）为基准，将施肥处理分别设定为T1～T10，其中处理T6～T10是在减少化肥施用的同时配施不同的生物有机肥，具体见表1。试验以随机区组排列的方式进行，每个小区种植10行，每行20株，行距与株距分别为0.65 m与0.30 m。播种后统一进行管理。

1.4 数据测定与方法

1.4.1 样品采集与处理

在出苗15 d后，进行第1次取样，每隔12 d取样1次，整个生育期共取样6次，每次取样时，从每个小区的同一行中选取5株生长一致的植株，将它们完整地带回实验室，用于后续数据的测量与收集。杀青时间与温度分别为 60 min、105  ℃，烘干温度为85 ℃。

1.5 测定指标

1.5.1 生长指标

于盛花期从每个小区挑选20株马铃薯植株，对其株高、茎粗、干物质含量等进行测定，测定标准为株高：从地面至主茎的第1花序分枝的高度；茎粗：在距离泥土表层2 cm处，用游标卡尺测量其横截面直径；干物质含量：选取5株马铃薯植株样品，分离根、茎、叶及块茎后分别装入带有标记的牛皮纸袋，随后放入烘箱中105 ℃杀青60 min，85 ℃ 烘干至恒重，称量各器官干物质重。

1.5.2 产量及产量性状

小区产量：在收获期，称量小区内全部块茎质量，计算出1 hm2的产量。

商品薯率：大、中等级的薯块数量占总体薯块数量的百分比，精确到1%。其中＞150 g为大薯，75～150 g为中薯，<75 g为小薯。

单株结薯数：在每个小区中随机选取20株马铃薯植株对其结薯数进行计数。

单株产量：在每个小区中随机选取20株马铃薯植株对其块茎进行分别称重，从而计算单株产量。

1.5.3 马铃薯品质指标测定

采用蒽酮试剂比色法［32］测定淀粉含量；考马斯亮蓝G-250法［33-34］测定粗蛋白含量；全自动还原糖测定仪测定还原糖含量。

1.6 数据分析

使用Microsoft Excel 2010、Origin 2018及SPSS 25.0等软件对试验数据进行整理分析并绘图［35］。

2 结果与分析

2.1 减施化肥配施不同生物有机肥对马铃薯农艺性状的影响

由图1可知，不同处理对马铃薯的株高和茎粗有不同的影响。在5个单施化肥处理中，T4处理的株高为77 cm，较T1处理提高7.4%，且高于T2、T3、T5处理；在配施不同生物有机肥后，T10处理的株高达77.67 cm，较T1、T2、T3、T4、T5处理分别增加7.7%、5.6%、6.0%、0.9%、2.6%。而茎粗则与株高的表现大为不同，在5个单施化肥处理中，T1处理的茎粗为15.48 mm，高于其他单施化肥处理，与T2、T3处理具有显著性差异，而与T4、T5处理差异不显著；生物有机肥的配施对茎粗的影响由大到小依次为T7、T6、T10、T8、T9，其中T7处理效果最好，茎粗达15.40 mm。

由表2可知，植株的叶面积系数呈先升后降趋势，在8月9—22日期间出现最高峰值，该时期的马铃薯块茎加速膨大，植株整体生长旺盛。研究表明，随着叶面积系数的增大，马铃薯产量增加［36］。虽然收获期9月4日时不同处理的叶面积系数不具有显著性差异，但收获期T10、T9处理的叶面积系数均略高于单施化肥处理，这与马铃薯产量规律相符。

2.2 减施化肥配施不同生物有机肥对马铃薯产量的影响

单株结薯数和单株结薯质量是构成马铃薯产量的主要因素。由表3可知，在单施化肥处理中，T4处理的单株结薯数与单株产量均排在第1位，分别为4.35个和0.96 kg。在配施生物有机肥的处理中，T9、T7、T10处理的单株结薯数较T4处理均有提高，其中单株结薯数最多的处理是 T9，为4.77个，较单施化肥处理的T4、T5分别增加9.7%、10.2%；其次为T7处理与T10处理，单株结薯数分别为4.55个与4.50个，较T4、T5分别增加4.6%、5.1%与3.4%、3.9%。在配施不同生物有机肥的处理中，有4个处理的单株产量高于T5处理，依次为T10、T9、T7、T8，增幅在1.1%～7.4%之间，其中，T10处理单株产量最大，达到1.01 kg/株，较T4处理和T5处理分别增加5.2%和7.4%。在不同施肥处理中，商品薯率在85.87%～91.01%之间，经过对数据进行方差分析发现，施用不同浓度的化学肥料及配施不同的生物有机肥对马铃薯的商品薯率不具有显著影响。

通过对马铃薯的单株结薯数、单株产量、商品薯率的综合分析发现，T10、T9、T7处理的单株结薯数和单株产量较其他的处理均有所增加。

根据图2可知，在T1～T5的单施化肥处理中，随着化肥施用量的减少，产量逐渐下降，在增施5种不同生物有机肥后，产量较单施化肥处理中最低施肥处理T5均有不同程度的增加，增产效果依次为T10、T9、T7、T8、T6。其中T10处理产量为 51.75 t/hm2，较T1、T2、T3、T4、T5处理分别增产3.5%、4.2%、8.9%、10.3%、15.7%；T9处理产量仅次于T10处理，为50.19 t/hm2，较T1、T2、T3、T4、T5分别增产0.4%、1.0%、5.6%、7.0%、12.2%。通过对产量数据进行方差分析发现，T1～T4处理之间差异不显著，T1、T2处理与T5处理差异显著，说明在一定范围内减少化肥的用量对马铃薯的产量不具有显著影响，但当化肥用量降低到一定值时则会导致减产。在配施生物有机肥的处理中，T10处理与T1、T2、T3处理差异不显著，与T4、T5处理差异显著，T9处理与T5处理差异显著，证明生物有机肥在一定程度上具有增产的效果。

2.3 减施化肥及配施不同生物有机肥对马铃薯干物质的影响

由图3可知，马铃薯根、茎、叶的干物质含量随着生育期的不断推进呈现出先升后降的趋势，在8月22日前后达到最高峰值，该时期为块茎形成期至块茎膨大期，马铃薯整体生长旺盛，干物质积累量达到峰值；在单施化肥的处理中，对马铃薯根和茎的干物质含量影响最为明显的是T4处理，其次是配施生物有机肥的T7、T8、T10处理；而该时期在叶和块茎的干物质积累中，T4处理的影响则远小于T10处理，T10处理的叶与块茎干物质含量明显高于其他处理。随着淀粉积累期的到来，马铃薯的茎叶生长趋于停止，绝大部分养分向块茎运输，马铃薯块茎的干物质含量呈上升趋势。综合来看，生物有机肥的配施在一定程度上可提高马铃薯块茎的干物质含量，有利于产量的提高。

2.4 减施化肥及配施不同生物有机肥对马铃薯品质的影响

由图4可知，在5个单施化肥处理中，T4处理的淀粉、粗蛋白、干物质含量最高，分别为12.24%、2.37%、19.96%，较单施化肥处理中的T1、T2、T3、T5处理淀粉含量分别增加3.7%、6.6%、0.1%、2.1%，粗蛋白含量分别增加13.4%、34.7%、49.1%、15.6%，干物质含量分别增加0.6%、1.0%、0.4%、1.3%。在配施生物有机肥的处理中，T10处理的淀粉、粗蛋白、干物质含量最高，分别为12.60%、2.39%、20.37%，较T1、T2、T3、T4、T5处理分别增加了6.8%、9.8%、3.0%、2.9%、5.1%，14.4%、35.8%、50.3%、0.8%、16.6%和2.7%、3.2%、2.4%、2.1%、3.4%。但不同生物有机肥对淀粉、粗蛋白、干物质含量的影响略有不同，不同生物有机肥对淀粉含量的影响由大到小依次为T10、T9、T7、T6、T8，对粗蛋白含量的影响由大到小依次为T10、T8、T9、T6、T7，而对干物质含量的影响由大到小依次为T10、T9、T7、T6、T8。在单施化肥处理中，T3处理的还原糖含量最低，为0.15%，较T1、T2、T4、T5处理分别降低34.5%、25.0%、28.6%、25.0%。在配施生物有机肥的处理中，T6处理的还原糖含量最低，为0.17%，其次为T10、T8、T7、T9。但经过对数据进行方差分析发现，不同的施肥处理对马铃薯块茎中还原糖含量的影响并不显著。

在单施化肥的处理中，T4处理的淀粉、粗蛋白、干物质含量最高，T3处理的还原糖含量最低， 对应的化肥施用量分别为1 050 kg/hm2和1 350 kg/hm2；在配施不同生物有机肥后，淀粉、粗蛋白、干物质含量均有一定的增加，其中效果最好的处理为T10。综合分析发现，发酵鸡粪肥的配施对马铃薯块茎品质有一定的改善作用。

3 讨论与结论

在本试验中，配施不同生物有机肥后的马铃薯植株的株高、茎粗、叶面积系数及各器官干物质含量均有所改善，而这对马铃薯产量的提高十分有利。穆俊祥等发现，氮磷钾和有机肥配施有利于商品薯率的提升［37］。岳超等研究结果表明，生物有机肥的添加可在一定程度上提高作物产量，增加收益，但对改善马铃薯的商品薯率并无明显效果［38］。本试验中，10个不同施肥处理下马铃薯的商品薯率在85.87%～91.01%之间，经过对数据进行方差分析发现，减施化肥、配施生物有机肥对马铃薯的商品薯率并无显著影响，这与岳超等的研究结果［38］相同。本试验同时发现，在单施化肥的处理中，马铃薯产量随着化肥施用量的降低而下降，虽然方差分析结果表明，在一定程度上减少化肥施用量对马铃薯产量的影响不显著，但当化肥用量由1 950 kg/hm2

降至750 kg/hm2时，马铃薯的产量也由49.98 t/hm2降至44.73 t/hm2，减产达5.25 t/hm2，即使是在T1～T4不具有显著性差异的4个处理中，马铃薯产量也降低了3.08 t/hm2。随着生物有机肥的配施，马铃薯的产量较最低施肥量750 kg/hm2的处理均有所增加，其中T10、T9处理下的马铃薯产量较最高施肥量T1处理分别增加了1.77、0.21 t/hm2。这意味着生物有机肥的配施在增加产量、带来更高收益的同时，不仅降低了有害物质残留的风险，更有利于绿色农业的发展，结果可为马铃薯生产栽培过程中肥料的使用提供一定参考依据。

土壤是一个多样性的生态环境，由许多不同类型的细菌、病毒以及大量的有益微生物组成，这些细菌、病毒与微生物彼此交互影响。当处于特定的环境条件时，有益的微生物可以抵抗有害的病原体，但如果采用化学预防措施，这些有益的微生物就会被完全消灭，从而引发更多的有毒或者更加危险的病原体，最终使得疾病的情况变得越来越糟糕。大量科学研究都证实了生物有机肥中的有益菌能够提高土壤质量，且生物有机肥的使用还可以使有害菌数量降低，从而尽可能地降低土传病害发生率，刘峰等的试验均证实了生物有机肥可在一定程度上提高马铃薯植株对土传病害的抵抗力，降低晚疫病等病害的发病率［39-44］。因此在实际生产中要尽量避免对有益微生物的伤害。

同时，王文丽等的研究结果也表明，生物有机肥的使用可提高马铃薯块茎的品质，有利于马铃薯淀粉、干物质、粗蛋白含量的增加［45-48］，这与本试验结果相似，本试验中，配施生物有机肥的5个处理马铃薯的淀粉、干物质、粗蛋白含量均在一定程度上有所增加，其中配施发酵鸡粪肥的处理（T10处理）效果最佳，较单施化肥处理的淀粉、干物质、粗蛋白的平均含量分别增加了2.7%、3.4%、16.59%，说明生物有机肥配施对改善马铃薯块茎品质具有一定效果。

产量是马铃薯实际生产中最受关注的重要因素之一。在本试验中，施用不同浓度的化肥与不同种类生物有机肥的配施对马铃薯产量的影响大不相同。在单施化肥的5个处理中马铃薯的产量随着化肥用量的减少而递减，但随着生物有机肥的配施，马铃薯的产量较单施化肥处理中最低化肥用量处理（T5处理）均有所增加，其中T10处理产量最高，为51.75 t/hm2，较T5处理增产7.02 t/hm2。但不同的化学肥料浓度与不同种类的生物有机肥对马铃薯的单株结薯数、单株结薯质量、商品薯率也具有不同的影响。生物有机肥的配施有利于马铃薯块茎品质的提升，其中T10处理下的马铃薯块茎品质最佳，其淀粉、粗蛋白、干物质含量较T1、T2、T3、T4、T5单施化肥处理分别增加了6.8%、9.8%、3.0%、2.9%、5.1%，14.4%、35.8%、50.3%、0.8%、16.6%和2.7%、3.2%、2.4%、2.1%、3.4%。因此在化肥施用量为750 kg/hm2的基础上配施发酵鸡粪肥不仅有利于马铃薯产量的增加，还有利于提升马铃薯块茎的品质。

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收稿日期：2023-08-10

基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项（编号：CARS-09）；河北省重点研发计划（编号：21326320D）；河北省农业科技成果转化资金（编号：21626316D）。

作者简介：李雅飞（2000—），女，河北承德人，硕士研究生，主要从事马铃薯栽培生理研究。E-mail：Li-yafei868@163.com。

通信作者：冯 琰，硕士，副研究员，主要从事马铃薯新品种选育及高产栽培技术研究。E-mail：fengyannm@sina.com。