新型肥料增效劑對馬鈴薯肥料減施增效作用研究

董彥旭，蔡冬清，黃新異，趙　盼，陳　延，仲乃琴*

（1.中國科學(xué)院微生物研究所，北京　100101；2.植物基因組學(xué)國家重點實驗室，北京　100101；3.中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，安徽　合肥　230031；4.中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所，甘肅　蘭州　730000；5.寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏　銀川　750000）

新型肥料增效劑對馬鈴薯肥料減施增效作用研究

董彥旭1，2，蔡冬清3，黃新異4，趙盼1，2，陳延5，仲乃琴1，2*

（1.中國科學(xué)院微生物研究所，北京100101；2.植物基因組學(xué)國家重點實驗室，北京100101；3.中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，安徽合肥230031；4.中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所，甘肅蘭州730000；5.寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)辦公室，寧夏銀川750000）

為建立合理的馬鈴薯施肥方式、提高肥料施用效率，采用田間小區(qū)試驗，研究自主研發(fā)的新型肥料增效劑對馬鈴薯肥料的減施增效作用。結(jié)果表明，在施肥量相同的條件下，添加不同比例的增效劑均可以提高馬鈴薯產(chǎn)量，其中添加10%增效劑時，馬鈴薯增產(chǎn)幅度可達14.12%。在施用10%增效劑的情況下，減少10%肥料施用量，馬鈴薯產(chǎn)量增加3.98%；減少20%肥料施用量，馬鈴薯產(chǎn)量基本和對照持平，表明新型肥料增效劑可以有效提高馬鈴薯產(chǎn)量和減少肥料的施用量。同時，施用增效劑還可以增加土壤中氮、磷、鉀和有機質(zhì)含量，并提高馬鈴薯的品質(zhì)。

肥料增效劑；馬鈴薯；肥料利用率；產(chǎn)量

中國是世界上最大的馬鈴薯種植和生產(chǎn)國家，種植面積和產(chǎn)量均居世界首位［1］。馬鈴薯為解決中國的糧食供給和提高人民的生活水平發(fā)揮了巨大的作用［2］。為了提高馬鈴薯的產(chǎn)量，種植者經(jīng)常超量使用肥料，因此引起的環(huán)境污染和資源浪費問題非常嚴重［3，4］。目前中國馬鈴薯種植中肥料的利用效率低于發(fā)達國家，如何提高馬鈴薯種植中的肥料利用率，增強馬鈴薯對肥料的吸收利用，從而提高產(chǎn)量是當前馬鈴薯種植中亟待解決的問題［5］。使用肥料增效劑，通過物理或者化學(xué)的方法抑制肥料的流失或者降解，可以達到肥料緩釋增效的效果，是提高肥料利用率的有效途徑，也是近年來肥料研究中的熱點之一［6-8］。為了發(fā)展低成本、高效、實用的肥料減施增效技術(shù)以及高產(chǎn)高效的馬鈴薯栽培技術(shù)，本研究在寧夏地區(qū)進行了自主研發(fā)的新型肥料增效劑減施增效示范試驗，研究其在寧夏地區(qū)馬鈴薯上的施用效果，為建立合理的馬鈴薯施肥方式、提高肥料施用效率、制備新型肥料、保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于寧夏銀川市平吉堡鎮(zhèn)，屬中溫帶干旱區(qū)，大陸性氣候特征明顯，干旱少雨，蒸發(fā)強烈，光照充足，多風。該地海拔1 085～1 089 m，無霜期160～181 d，正常年份降雨量170 mm。土壤主要為灰鈣土、灌淤土，土壤墑情較好，有機質(zhì)含量較高，排灌方便。前茬作物為玉米。

1.2試驗材料

1.2.1供試品種

馬鈴薯品種選用‘費烏瑞它’一級種薯。

1.2.2供試肥料及用量

貴州開磷集團生產(chǎn)的高塔硝硫基復(fù)合肥（N: P2O5:K2O=16:8:21），常規(guī)施肥用量為750 kg/hm2。

1.2.3新型肥料增效劑

由中國科學(xué)院微生物研究所自主研制新型肥料增效劑，是利用微生物代謝產(chǎn)物復(fù)配改性天然納米材料而成，是一種具有三維微納網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合生物納米材料，增效劑可以有效控制氮素在土壤中轉(zhuǎn)化和遷移，減少流失，從而提高肥料利用率，降低肥料用量，促進作物生長。

1.3試驗設(shè)計

1.3.1新型肥料增效劑對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積667 m2，3個重復(fù)，用田埂隔開，用隨機區(qū)組設(shè)計分別進行新型肥料增效劑梯度應(yīng)用試驗和梯度減肥試驗。其中梯度應(yīng)用試驗設(shè)3個處理，分別是處理a：增效劑施用肥料量的10%+等養(yǎng)分施肥（增效劑75 kg/hm2+復(fù)合肥750 kg/hm2）；處理b：增效劑施用肥料量的7%+等養(yǎng)分施肥（增效劑52.5 kg/hm2+復(fù)合肥750 kg/hm2）；處理c：增效劑施用肥料量的4%+等養(yǎng)分施肥（增效劑30 kg/hm2+復(fù)合肥750 kg/hm2）。增效劑梯度減肥試驗設(shè)2個處理，分別是處理A：10%肥料增效劑+減肥10%（增效劑67.5 kg/hm2+復(fù)合肥675 kg/hm2）；處理B：10%肥料增效劑+減肥20%（增效劑60 kg/hm2+復(fù)合肥600 kg/hm2）。另外試驗設(shè)對照處理1個（CK），為常規(guī)施肥（復(fù)合肥750 kg/hm2）。

1.3.2新型肥料增效劑對土壤養(yǎng)分和馬鈴薯品質(zhì)的影響

為檢測新型肥料增效劑對土壤養(yǎng)分和馬鈴薯品質(zhì)的影響，對試驗1.3.1中處理a與對照處理中的土壤和收獲后的馬鈴薯塊莖進行隨機取樣，然后混合，對土壤進行養(yǎng)分測定，對馬鈴薯進行品質(zhì)測定。

1.4試驗方法

實行深松整地，采用機械聯(lián)合整地，使深松深度達到40 cm，打破了原有的波狀犁底層，將田塊整田翻耕、耙平，起到保墑的作用并達到待播種狀態(tài)。將種薯挑選分級，50 g以下小種薯整薯播種，大種薯依大小切塊，每個切塊重45～50 g，保留1個以上健壯芽或芽眼。種薯用72%的克露可溶性粉劑800倍浸泡15 min進行消毒，然后晾干播種。種肥施用貴州開磷集團復(fù)合肥，新型肥料增效劑按照試驗設(shè)計用量摻混于該復(fù)合肥中，一同深施于耕層內(nèi)，2015年5月1日播種，播深8～10 cm，各處理生長期間栽培管理均與對照相同。6月4日出苗，9月15日莖稈枯萎，9月24日收獲。收獲時各小區(qū)單獨計產(chǎn)。

2　結(jié)果與分析

2.1新型肥料增效劑梯度應(yīng)用試驗

小區(qū)新型肥料增效劑梯度應(yīng)用試驗測產(chǎn)數(shù)據(jù)和差異顯著性分析結(jié)果如表1所示，與常規(guī)施肥不添加新型肥料增效劑的對照相比，添加新型肥料增效劑4%，增產(chǎn)4.97%；添加新型肥料增效劑7%，增產(chǎn)5.37%；添加新型肥料增效劑10%，增產(chǎn)14.12%。試驗結(jié)果表明不同用量的新型肥料增效劑均可起到增產(chǎn)效果，并且馬鈴薯增產(chǎn)幅度與增效劑添加量呈現(xiàn)良好的正相關(guān)性。對試驗各處理的馬鈴薯產(chǎn)量進行顯著性分析，處理a（添加10%新型肥料增效劑）、處理b（添加7%新型肥料增效劑）和處理c（添加4%新型肥料增效劑）與對照比較差異均極顯著，而處理b（添加7%新型肥料增效劑）和處理c（添加4%新型肥料增效劑）比較差異不顯著。

表1　新型肥料增效劑梯度試驗馬鈴薯產(chǎn)量結(jié)果Table 1　Potato yield results of fertilizer synergist gradient experiment

2.2新型肥料增效劑梯度減肥試驗

小區(qū)新型肥料增效劑減肥試驗結(jié)果表明，施用新型肥料增效劑后，在肥料用量減少的情況下，馬鈴薯前期長勢較對照略差，生長后期長勢與對照接近。試驗測產(chǎn)數(shù)據(jù)和差異顯著性分析結(jié)果如表2所示，在施用10%新型肥料增效劑條件下，與對照比較在減少肥料施用量10%的情況下馬鈴薯產(chǎn)量仍可增產(chǎn)3.98%；在減少肥料施用20%的情況下，馬鈴薯產(chǎn)量基本和對照持平。表明該新型肥料增效劑具有良好的減少肥料施用，提高肥料利用率的效果。對試驗各處理的馬鈴薯產(chǎn)量進行顯著性分析，處理A（減少10%肥料施用量）與對照比較差異顯著；而處理B（減少20%肥料施用量）與對照比較差異不顯著。

2.3新型肥料增效劑對土壤養(yǎng)分的影響

表3為新型肥料增效劑對土壤養(yǎng)分的影響。對比試驗對照和使用新型肥料增效劑后的土壤養(yǎng)分分析結(jié)果表明，新型肥料增效劑可以有效提高土壤堿解氮、有效磷、有效鉀和有機質(zhì)含量，說明新型肥料增效劑具有較強的保肥能力，能夠?qū)⒏嗟姆柿橡B(yǎng)分保持在耕作層，減少了肥料的流失，從而有利于作物的吸收，提高肥料利用效率。這可能是因為新型肥料增效劑增加了土壤中有益菌的數(shù)量，加速了秸稈降解，提高了有機質(zhì)含量，由于秸稈降解消耗了大量氮素，同時新型肥料增效劑促進了作物對氮素的吸收，從而使土壤全氮降低。有機質(zhì)的礦化作用加上新型肥料增效劑的保肥作用使土壤中堿解氮、有效鉀和有效磷含量增加。

表2　新型肥料增效劑減肥試驗馬鈴薯產(chǎn)量結(jié)果Table 2　Potato yield results of fertilizer synergist saving fertilizer experiment

表3　新型肥料增效劑對土壤養(yǎng)分的影響Table 3　Results of soil nutrients after fertilizer synergist treatment

2.4新型肥料增效劑對馬鈴薯品質(zhì)的影響

表4測定了應(yīng)用新型肥料增效劑對馬鈴薯營養(yǎng)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，與對照相比，應(yīng)用增效劑后，馬鈴薯淀粉含量略微降低，降低幅度1.6%；干物質(zhì)含量沒有變化；蛋白質(zhì)、還原糖和維生素C含量較對照均有增加，增加幅度5.0%～13.2%。專業(yè)加工品種要求薯塊中還原糖含量不能過高，但對鮮食品種，還原糖含量對品質(zhì)影響不大。本次測定應(yīng)用馬鈴薯品種‘費烏瑞它’為鮮食品種，還原糖含量的上升不會對其鮮食性造成顯著影響。后續(xù)試驗將會測定更多的品種，包括鮮食品種和加工品種，繼續(xù)研究新型肥料增效劑對馬鈴薯還原糖含量的影響。僅就維生素C含量提高量來看，使用自主研制的新型肥料增效劑可以有效地提高馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)。

3　討論

肥料，特別是氮、磷、鉀肥在馬鈴薯的生長發(fā)育過程中起著重要作用，是影響馬鈴薯產(chǎn)量的重要因素之一［9］。但是持續(xù)超量的施用化肥，導(dǎo)致肥料利用率低，大量養(yǎng)分元素流失進入環(huán)境，造成生態(tài)環(huán)境污染［7］。研究表明使用肥料增效劑可以有效減少肥料的流失［10］。試驗中所用新型肥料增效劑是利用微生物代謝產(chǎn)物復(fù)配改性天然納米材料而得到的，是一種具有三維微納網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合生物納米材料，與肥料混合施用后，新型肥料增效劑分子的微納網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以將肥料分子固定于結(jié)構(gòu)中，降低肥料分子的遷移速度，有效減少肥料的轉(zhuǎn)化和流失，從而提高肥料利用率，降低肥料用量，促進作物生長，提高作物產(chǎn)量。

表4　新型肥料增效劑對馬鈴薯品質(zhì)的影響表4　Effects of fertilizer synergist on potato nutrients

試驗結(jié)果表明，施用新型肥料增效劑后，在減少肥料施用量10%的情況下馬鈴薯產(chǎn)量仍可增產(chǎn)3.98%；在減少肥料施用量20%的情況下馬鈴薯產(chǎn)量基本和對照持平。在與對照等量施肥條件下，處理中添加肥料施用量10%的新型肥料增效劑后，增產(chǎn)7 881 kg/hm2，增產(chǎn)率達14.12%，增產(chǎn)效果極顯著。同時該增效劑還能在一定程度提高馬鈴薯的營養(yǎng)品質(zhì)，增加馬鈴薯中蛋白質(zhì)和維生素C的含量。因此，該新型肥料增效劑能夠有效提高肥料利用率和馬鈴薯產(chǎn)量，實現(xiàn)馬鈴薯肥料減施增效和提高產(chǎn)量的目標。

［1］李芳蓉，韓黎明，王英，等.馬鈴薯渣綜合利用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.中國馬鈴薯，2015，29（3）:175-181.

［2］楊帥，閔凡祥，高云飛，等.新世紀中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題［J］.中國馬鈴薯，2014，28（5）:311-316.

［3］ 張維理，徐愛國，張認連，等.中國耕地保育技術(shù)創(chuàng)新不足已危及糧食安全與環(huán)境安全［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（12）: 2374-2378.

［4］李鳴鳳，王清林，魯明星，等.有機水溶肥料與無機肥料配施對馬鈴薯產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)的影響［J］.中國馬鈴薯，2014，28（6）:340-347.

［5］張鐘，張艷軍，楊紹聰，等.星云湖徑流區(qū)馬鈴薯控肥技術(shù)對產(chǎn)量及肥料利用率的影響［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2015，31（33）: 133-140.

［6］陳效杰，丁俊杰，蔣和，等.肥料增效劑對脫毒馬鈴薯作用效果研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（11）:106-107.

［7］陳雷，李江，張若木，等.肥料增效劑在煙草減量施肥中的應(yīng)用效果［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015（2）:45-47.

［8］喬紅進，暴曉琳，賈天清，等.硝酸磷鉀添加肥料增效劑在茄子上的增產(chǎn)效果分析［J］.農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2015（8）:4-6.

［9］段玉，妥德寶，趙沛義，等.馬鈴薯施肥肥效及養(yǎng)分利用率的研究［J］.中國馬鈴薯，2008，22（4）:197-200.

［10］楊勇，蔣宏芳，榮湘民，等.不同肥料增效劑在水稻上的應(yīng)用效果研究［J］.中國土壤與肥料，2015（5）:83-87.

Novel Fertilizer Synergist on Saving Fertilizer and Improving Fertilizer Efficiency

DONG Yanxu1，2，CAI Dongqing3，HUANG Xinyi4，ZHAO Pan1，2，CHEN Yan5，ZHONG Naiqin1，2*
（1.Institute of Microbiology，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China；2.State Key Laboratory of Plant Genomics，Beijing 100101，China；3.Hefei Institute of Physical Science，Chinese Academy of Sciences，Hefei，Anhui 230031，China；4.Lanzhou Institute of Chemical Physics，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou，Gansu 730000，China；5.Ningxia Agricultural Comprehensive Development Office，Yinchuan，Ningxia 750000，China）

ract:Field experiments were conducted to investigate the effects of a self-developed novel environmentally friendly fertilizer synergist（FS）on saving fertilizer and improving fertilizer use efficiency in order to establish a reasonable potato fertilization method and improve the efficiency of fertilizer application.The results showed that on the conditions of equal nutrient input，adding different proportions of FS improved the potato yield.The yield was increased by 14.12%when adding 10%FS to the fertilizer.In addition，on the conditions of adding 10%FS to the fertilizer amount reduced by 10%，the potato yield still increased by 3.98%compared with the control.And the potato yield remained almost the same compared with control when 20%fertilizer was saved.These results indicated that FS effectively increased the potato yield and decreased fertilizer usage.Meanwhile，using FS also increased N，P，K and organic matter content in soil and improved the quality of potato.

rds:fertilizer synergist；potato；fertilizer use efficiency；yield

S532

B

1672－3635（2016）03-0164-05

2016-03-03

中國科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計劃（KFJ-EW-STS-067）。

董彥旭（1984-），男，碩士，農(nóng)藝師，從事馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)集成與示范。

（Corresponding author）：仲乃琴，正高級工程師，主要從事馬鈴薯化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)研發(fā)、集成與示范，E-mail: nqzhong@im.ac.cn。