贵州春马铃薯生物效应及土壤肥力对不同类型缓释肥的响应

张萌 马智黠 徐永康 张荣华 芶久兰 陈龙 周瑞荣 柳玲玲 何佳芳

摘要：【目的】研究不同緩释肥对贵州春马铃薯生物效应及土壤肥力的影响，为其轻简化栽培及“两减”、“三节”综合技术集成提供参考。【方法】通过田间试验，选择7个类型的缓释肥与普通复合肥进行对比，在相同肥料用量（N 240 kg/ha、P2O5 120 kg/ha、K2O 270 kg/ha）条件下研究不同类型缓释肥对贵州春马铃薯产量、结薯性状及土壤肥力状况的影响。【结果】与施普通复合肥（对照）相比，金正大、诺泰克、洋丰和施可丰缓释肥均能显著提高春马铃薯产量（P<0.05，下同），增幅为19.1%～24.6%；与对照相比，施缓释肥处理的单株产量和大中薯率分别提高2.6%～73.1%和6.6%～15.1%，以金正大缓释肥效果最佳；而西洋、沃夫特和骅龙缓释肥处理的产量出现显著降低。与对照相比，施用缓释肥处理的春马铃薯耕层土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、全钾和速效钾分别提高3.8%～7.5%、27.1%～59.1%、14.3%～33.3%、8.7%～47.8%、7.0%～26.3%和8.8%～42.1%，而土壤全磷和速效磷含量分别降低7.1%～21.4%和35.6%～58.0%。【结论】缓释肥在提高贵州春马铃薯产量、改善土壤肥力状况等方面效果明显，但不同缓释肥的作用效果存在差异。综合来看，以金正大、诺泰克、洋丰和施可丰缓释肥的增产效果最佳，可适当在该地区进行示范推广。

关键词： 马铃薯；缓释肥；产量；结薯性状；土壤肥力

中图分类号： S532.06 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）05-0793-07

Responses of biological effects and soil fertility to different slow release fertilizers for spring potato in Guizhou

ZHANG Meng 1，2， MA Zhi-xia3， XU Yong-kang 3， ZHANG Rong-hua3， GOU Jiu-lan1，2，

CHEN Long 1，2， ZHOU Rui-rong 1，2， LIU Ling-ling 1，2， HE Jia-fang 1，2*

（1 Guizhou Institute for Soil and Fertilizer， Guiyang 550006， China； 2 Field Monitoring Experimental Station for Cultivated Land Preservation and Agro-environment in Guizhou， Ministry of Agriculture of China， Guiyang 550006， China； 3 Weining

Mountain Characteristic Agricultural Science Research Institute， Weining， Guizhou 553100， China）

Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to study the effects of different slow-release fertilizers on biological effect and soil fertility for spring potato in Guizhou， which provided reference for the simplified cultivation， “reduce the application of fertilizer and pesticide” and “save water， fertilizer and pesticide” comprehensive technology integration of spring potato in Guizhou. 【Method】In the field test， seven different slow release fertilizers and common compound fertilizers were used. The effects of different slow release fertilizers on yield， tuber traits and soil fertility in the same amount of fertilizer（N 240 kg/ha， P2O5 120 kg/ha and K2O 270 kg/ha） were studied. 【Result】Compared with control， the slow release fertilizers Jinzhengda， Nuotaike， Yangfeng and Shikefeng could significantly increase the yield of spring potato by 19.1%-24.6%（P<0.05， the same below）. Compared with control， in slow release fertilizer treatments， tuber yield per plant increased by 2.6%-73.1% and the large and medium-sized tuber percentage increased by 6.6%-15.1%. The effects of Jinzhengda were the best. While slow release fertilizers Xiyang， Wofute and Hualong decreased the yield significantly. Compared with the control， application of slow release fertilizer could increase the soil pH（3.8%-7.5%）， organic matter（27.1%-59.1%）， total nitrogen（14.3%-33.3%）， alkali-hydrolyzable nitrogen（8.7%-47.8%）， total potassium（7.0%-26.3%） and available potassium（8.8%-42.1%）. But total phosphorus and available phosphorus content decreased by 7.1%-21.4% and 35.6%-58.0% respectively. 【Conclusion】Slow release fertilizers can increase the yield of spring potato and improve soil fertility obviously. But the effects of different slow release fertilizers are various. Overall， slow release fertilizers Jinzhengda， Nuotaike， Yangfeng and Shikefeng have the optimal yield increasement， and can be promoted in local area.

Key words： potato； slow release fertilizer； yield； tuber trait； soil fertility

0 引言

【研究意义】近年来，随着马铃薯主粮化趋势的不断推进，马铃薯已成为我国第四大粮食作物。贵州是我国马铃薯西南混作区的重要组成部分，其马铃薯常年种植面积保持在67万ha以上，马铃薯现已成为贵州省农业发展的的主导经济作物之一（徐彦军等，2013；王思见等，2014）。施肥作为重要的栽培技术手段，对马铃薯产量和品质提升的贡献率可占到50%以上，是马铃薯增产提质的重要保证（张萌等，2016b）。但由于贵州省劳动力的相对短缺及经济发展的相对落后，农民对肥料的选择仍然以普通尿素或普通复合肥为主，并且缺乏相应的施肥技术指导，从而导致肥料养分利用率偏低，最终导致施肥成本增加、生产效益降低及环境污染加剧等（周瑞荣等，2010；芶久兰等，2011）。因此，如何既能提高马铃薯产量水平和肥料利用效率，又能缓解贵州省劳动力短缺的压力，成为当前贵州省马铃薯产业发展亟待解决的关键问题。2015年国家发布了《“十三五”农业可持续发展规划》，并提出《到2020年化肥使用零增长行动方案》，将新型肥料的推广与应用作为重点发展任务（张萌等，2016a）。因此，在“化肥减施”和“作物增产提质”的双重压力下，新型肥料的筛选与应用推广成为当前肥料领域的研究热点。【前人研究进展】缓释肥是新型肥料的一种，其主要作用机理是依靠包膜或添加化学抑制剂等方法来控制或延缓肥料中养分释放，使肥料的养分释放模式与作物养分吸收相协调或同步，一次性施用即可满足作物整个生育期的养分需求，在充分节省劳动力成本的同时，更重要的是可以解决肥料施用不当、养分配比不科学等问题，从而达到作物增产、肥料增效的目的（韩锦峰等，2010；古慧娟等，2011；刘彦伶等，2013；王宜伦等， 2015）。目前已有较多关于缓释肥的研究，周瑞荣等（2010）研究表明，缓释肥一次性施用可以显著提高马铃薯产量，并大幅提高肥料利用效率，在较常规施肥减少20%的情况下仍有5.6%的增产效果；范富等（2011）研究缓释肥对玉米产量及构成因素、品质的影响，结果表明施用缓释肥可以明显增加玉米籽粒粗蛋白含量，并能显著提高玉米的穗长、百粒重和穗粒数。此外，缓释肥还可以提高土壤生物活性（董燕，2007）和肥力水平（赵颖等，2016），并能有效降低氨挥发排放（韩蔚娟等，2016）和土壤养分流失风险（丁志磊等， 2015， 2016）。可见，缓释肥在我国农业生产中的增产增效作用已经得到广泛认证。【本研究切入点】威宁县是贵州省典型的高海拔马铃薯种植区，目前已经成为贵州高产优质马铃薯重要生产基地。但是，随着缓释肥品种的多样化发展，该地区的马铃薯种植仍以普通复合肥为主，缺乏相应的缓释肥品种效果评比研究及技术指导。目前关于不同缓释肥品种对春马铃薯施用效果的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】通过田间试验将7个缓释肥品种与普通复合肥进行对比，研究贵州春马铃薯产量、结薯性状及土壤肥力对不同品种缓释肥的响应，旨在筛选出适合该地区马铃薯高产优质栽培的缓释肥品种，为实现缓释肥在贵州省马铃薯生产中的推广应用及马铃薯“两减”、“三节”综合技术集成提供理论依据及技术支撑。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试肥料8种，分别为西洋复合肥（N∶P2O5∶K2O=

15∶15∶15，贵州西洋肥业有限公司）、金正大缓释肥（高分子树脂包膜硫酸钾型缓释肥、N∶P2O5∶K2O=18∶8∶16，金正大诺泰尔化学有限公司）、西洋缓释肥（纳米网生物包膜，N∶P2O5∶K2O=20∶10∶10，贵州西洋肥业有限公司）、诺泰克缓释肥（肥料中添加硝化抑制剂，N∶P2O5∶K2O=20∶10∶10，德国康朴公司）、洋丰缓释肥（聚肽型缓释增效肥，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10，湖北新洋丰肥业股份有限公司）、沃夫特缓释肥（氨化造粒包衣，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶12，沃夫特复合肥有限公司）、施可丰缓释肥（肥料中添加脲酶抑制剂和硝化抑制剂，N∶P2O5∶K2O=16∶8∶18，施可丰化工股份有限公司）、骅龙缓释肥（肥料中添加脲酶抑制剂，N∶P2O5∶K2O=22∶8∶10，贵州骅龙肥料有限公司）。供试马铃薯品种为当地主推品种威芋5号，由威宁县农业科学研究所选育。

1. 2 试验方法

试验于2015年3～10月在贵州省威宁县双龙镇进行，该地区地处东经26°52′、北纬104°17′，海拔2237 m，年降雨量954 mm，无霜期约250 d，年平均气温约11 ℃，日照時数约2000 h。供试土壤为灰泡土，pH 5.51，有机质含量45.022 g/kg，全氮含量2.561 g/kg，全磷含量1.321 g/kg，全钾含量13.578 g/kg。

试验设8个处理，分别为：（1）对照（CK），西洋复合肥（XY1）；（2）金正大缓释肥（JZD）；（3）西洋缓释肥（XY2）；（4）诺泰克缓释肥（NTK）；（5）洋丰缓释肥（YF）；（6）沃夫特缓释肥（WFT）；（7）施可丰缓释肥（SKF）；（8）骅龙缓释肥（HL）。各处理的氮、磷、钾肥用量相同，肥料用量按照每公顷N 240 kg、P2O5 120 kg和K2O 270 kg施用，肥料不足的用单质肥料尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O5 12%）和硫酸钾（含K2O 45%）补充，所有肥料均作基肥一次性施用，无追肥，具体施肥量如表1所示。马铃薯种植密度按照60000株/ha栽种，每个处理设3次重复，小区面积为13.5 m2（3.0 m×4.5 m），各小区均随机排列。

1. 3 样品采集与测定

1. 3. 1 土壤样品分析 试验前在整个试验田均匀布15个采样点，采集0～20 cm土层土样，经风干磨细过筛后，测定土壤理化性质（鲍士旦，2000）。同时，在马铃薯收获后，每个处理按五点法取0～20 cm土层土样进行混合，将采集的混合土样在自然条件下风干，经磨细过筛后，测定土壤理化性质。土壤理化性质分析方法：pH按照水土比2.5∶1—pH计法测定；有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；全氮含量采用半微量开氏法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；全磷含量采用NaOH熔融—钼锑抗比色法测定；速效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3浸提—钼锑抗比色法测定；全钾含量采用NaOH熔融—火焰光度法测定；速效钾含量采用1.0 mol/L NH4OAc浸提—火焰光度法测定（鲍士旦，2000）。

1. 3. 2 试验指标测定 马铃薯测产前，对每个处理的马铃薯进行取样测试，测定内容包括：单株产量、单株结薯数及大、中、小薯数。同时，每个处理随机采集马铃薯块茎，用去离子水冲洗并切成薄片后，放入105 ℃干燥箱中杀青30 min，60 ℃下烘干至恒重，然后将植物样品磨碎过筛后，采用H2SO4-H2O2联合消煮—凯氏定氮仪测定马铃薯全氮含量、钼锑抗比色法測定全磷含量、火焰光度法测定全钾含量（鲍士旦，2000）。同时，另取新鲜马铃薯块茎用于测定淀粉和还原糖含量（高俊风，2006）。马铃薯产量按收获时各小区的实产计算。

1. 4 统计分析

试验数据均采用Excel 2003进行计算处理，采用Origin 8.0作图，使用LSD法进行显著性分析。

2 结果与分析

2. 1 不同缓释肥对马铃薯产量的影响

由图1可知，不同施肥处理的马铃薯产量在14734.8～27285.0 kg/ha，与CK相比，金正大、诺泰克、洋丰和施可丰缓释肥均能显著提高马铃薯产量（P<0.05，下同），增幅为19.1%～24.6%，其中以金正大缓释肥增产最多，产量达27285.0 kg/ha，但金正大与诺泰克、洋丰、施可丰缓释肥处理间无显著差异（P>0.05，下同）；施用西洋、沃夫特和骅龙缓释肥与CK相比均出现显著减产，降幅为16.4%～32.7%，其中以骅龙缓释肥施用效果最差，仅为14734.8 kg/ha，且显著低于西洋缓释肥处理。

2. 2 不同缓释肥对马铃薯结薯性状的影响

由表2可知，与CK相比，除沃夫特缓释肥外，施用其他品种缓释肥均可提高马铃薯单株产量，增幅为2.6%～73.1%，以金正大缓释肥处理增幅最高，显著高于西洋、沃夫特和骅龙缓释肥处理；从单株结薯数看，施用缓释肥处理的单株结薯数与CK相比有不同程度的增减，变幅为-35.8%～28.3%，其中金正大、诺泰克和骅龙缓释肥增幅分别为1.9%、5.7%和28.3%，而其他品种缓释肥处理降幅为9.4%～35.8%，以西洋缓释肥处理降幅最大，且显著低于骅龙缓释肥处理，但与其他处理无显著差异；比较不同施肥处理的大中薯率可发现，施用缓释肥处理的大中薯率均有所提高，与CK相比提高6.6%～15.1%，以金正大缓释肥处理的大中薯率最高，达到99.1%，显著高于CK，但与其他处理无显著差异。

2. 3 不同缓释肥对马铃薯养分与品质的影响

由表3可知，与CK相比，施用不同类型缓释肥处理的马铃薯氮含量差异均不显著，变幅为-16.8%～17.9%，但施用沃夫特、施可丰和骅龙缓释肥处理的马铃薯氮含量显著高于金正大和西洋缓释肥处理，增幅为21.1%～41.8%，以施可丰缓释肥处理最高；与CK相比，骅龙缓释肥处理的马铃薯磷含量降低16.7%，而施用其他缓释肥使马铃薯磷含量提高16.7%～33.3%，其中以西洋缓释肥最高；施用缓释肥也可提高马铃薯钾含量，比CK提高5.6%～19.2%，其中以骅龙缓释肥处理增幅最高，显著高于CK处理，但与其他处理差异未达显著水平。从马铃薯品质来看，不同类型缓释肥对马铃薯水分和还原糖含量无影响，但显著影响淀粉含量水平。同时，施用金正大、西洋、诺泰克和沃夫特缓释肥均能增加马铃薯淀粉含量，比CK分别提高6.1%～

76.4%，其中以西洋缓释肥增幅最高，洋丰、施可丰和骅龙缓释肥处理则使淀粉含量降低25.5%～56.4%，以施可丰缓释肥降幅最大。

2. 4 不同施肥处理对马铃薯收获后耕层土壤肥力的影响

由表4可知，施用缓释肥能够提高马铃薯收获后的土壤肥力状况。与CK相比，施用缓释肥处理的土壤pH提高3.8%～7.5%，其中以西洋缓释肥处理增幅最大；有机质含量提高27.1%～59.1%，其中沃夫特、施可丰和骅龙缓释肥处理的有机质含量显著提高，分别提高50.1%、59.1%和57.2%；土壤全氮和碱解氮含量分别提高14.3%～33.3%和8.7%～47.8%，以骅龙缓释肥处理的氮素提升能力最佳；土壤全磷和速效磷含量分别降低了7.1%～21.4%和35.6%～58.0%，均以沃夫特缓释肥处理的降幅最为明显；土壤全钾和速效钾含量分别提高7.0%～26.3%和8.8%～42.1%，其中全钾含量以洋丰缓释肥处理最高，速效钾含量以诺泰克缓释肥处理最高。

3 讨论

缓释肥作为新型的肥料品种，其在提高作物产量、降低肥料损失、提高肥料利用效率等方面均发挥巨大优势，已成为我国农业生产中重要的肥料品种。目前常见的缓释肥类型主要包括掺混型、包膜型、稳定型等，不同类型的缓释肥作用机理不同，例如包膜型缓释肥主要是利用树脂、硫包衣等材料将肥料进行包膜处理，以此来控制养分释放，延缓肥效；稳定型缓释肥则是添加生化抑制剂如脲酶抑制剂、硝化抑制剂等，通过生物化学作用来抑制土壤脲酶或硝化细菌活性，进而减缓养分的快速转化或损失，从而达到缓释的目的（赵秉强， 2013）。本研究中不同类型缓释肥对马铃薯产量、结薯性状的提高和改善均有不同效果，其中金正大、诺泰克、洋丰和施可丰缓释肥对马铃薯产量提高作用显著，增幅达19.1%～24.6%，而其他缓释肥品种显著降低了马铃薯产量水平。究其原因，一方面可能是因为不同缓释肥的养分释放规律与贵州马铃薯不同生育期的养分需求状况协调不完全一致，从而导致结薯期马铃薯的营养状况不同，最终影响产量的形成（安江勇等，2015）；另一方面，从马铃薯的结薯性状看，金正大、诺泰克、洋丰和施可丰缓释肥对马铃薯的结薯性状影响明显，尤其是在提高马铃薯单株产量、大中薯数和大中薯率方面效果显著，可能是造成其产量提高的关键。此外，胡小凤等（2010）和韩蔚娟等（2016）研究指出，树脂包膜型缓释肥可以阻隔肥料与土壤脲酶的直接接触；添加生化抑制剂缓释肥则可以抑制土壤脲酶活性，降低土壤硝化作用，从而减少氨挥发和N2O排放量，提高肥料利用率；聚肽型缓释肥则可以快速分解和吸附土壤中养分，有效促进作物根系发育，加快养分的吸收和转化（尚玉洁等， 2015），这也可能是金正大（高分子树脂包膜硫酸钾型缓释肥）、诺泰克（含硝化抑制剂）、洋丰（聚肽型）和施可丰（含脲酶抑制剂和硝化抑制剂）缓释肥使马铃薯高产的原因之一。

淀粉含量是评价马铃薯品质的重要指标。本研究中不同类型缓释肥对马铃薯淀粉含量产生显著影响。其原因可能包括两方面：一方面，由于不同缓释肥的NPK养分释放特性存在差异，致使马铃薯不同生育期土壤中的NPK比例有所不同，而不同的NPK比例会影响马铃薯块茎中的淀粉合成酶活性、直链淀粉及支链淀粉含量（杨德桦，2012；吴晓红等，2016）；另一方面，硼、铜、锌、钼等微量元素也是影响马铃薯淀粉含量的重要原因（杜长玉等，1999），由于不同类型缓释肥的原材料及制造工艺不同，肥料中微量元素也可能存在差异，因此可能会影响马铃薯块茎中的淀粉含量。

土壤养分水平反映了土壤能够提供作物生长所需各种养分的能力大小，是土壤肥力和肥沃程度的重要指标。赵颖等（2016）研究发现，膜下滴灌技术配合施用缓释肥对马铃薯关键时期土壤养分运移影响明显，其速效氮和速效磷含量分别较常规施肥提高15.5%和11.5%。丁志磊等（2015， 2016）对桃树—大豆间作农田地表径流氮、磷流失及土壤养分进行了研究，结果表明施用缓释肥可以显著降低氮和磷流失量，并提高了土壤中养分含量。本研究结果显示，施用缓释肥使马铃薯收获后的部分耕层土壤养分明显提高，平均增幅为有机质41.2%、全氮25.2%、碱解氮25.7%、全钾19.5%、速效钾22.1%，但土壤全磷和速效磷含量分别平均降低11.2%和48.0%，与赵颖等（2016）的研究结果有所差异。其原因可能是，一方面缓释肥的养分缓慢释放机制主要是控制氮素的释放，包膜或添加生物制剂可使NH4+和NO3-在土壤中长期大量保存，而对磷、钾素缓释作用不明显（杨利军等，2012）；另一方面，施用缓释肥后的土壤有机质含量明显增加，而高有机质土壤的固磷作用相对较弱，进而减少土壤对磷素的吸附（刘小虎等，2013），增加土壤磷素的流失风险（李渝等，2016），最终使耕层土壤全磷和速效磷含量降低。

4 结论

综上所述，缓释肥在提高贵州春马铃薯产量、改善土壤肥力状况等方面效果明显，但是不同缓释肥品种的作用效果存在差异。综合来看，以金正大、诺泰克、洋丰和施可丰缓释肥的增产效果最佳，可适当在该地区进行示范推广，对贵州省马铃薯轻简化栽培模式及产业发展具有重要意义。

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（责任编辑 邓慧灵）