多功能復(fù)混肥配方篩選及對土壤性質(zhì)和馬鈴薯施肥利潤的影響

周俊，周如考

（1.張掖市農(nóng)業(yè)節(jié)水與土壤肥料管理站，甘肅張掖734000；2.甘肅星碩生物科技有限公司，甘肅張掖734000）

多功能復(fù)混肥配方篩選及對土壤性質(zhì)和馬鈴薯施肥利潤的影響

周俊1*，周如考2

（1.張掖市農(nóng)業(yè)節(jié)水與土壤肥料管理站，甘肅張掖734000；2.甘肅星碩生物科技有限公司，甘肅張掖734000）

在甘肅省張掖市山丹縣馬鈴薯種植基地上，采用田間試驗(yàn)方法，進(jìn)行了多功能復(fù)混肥配方篩選及對土壤性質(zhì)和馬鈴薯施肥利潤影響的研究。結(jié)果表明，多功能復(fù)混肥配方組合為馬鈴薯專用肥0.741 0∶糠醛渣0.235 5∶聚乙稀醇0.023 5。施用多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥比較，土壤容重、pH和真菌分別降低7.63%、3.43%和1.56%；總孔隙度、團(tuán)聚體和飽和持水量分別增加7.45%、17.54%和7.45%；有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加9.41%、0.35%、0.47%和1.27%；細(xì)菌、放線菌和菌體總量分別增加25.86%、21.69%和24.12%；蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶分別增加53.64%、30.43%、4.58%和10.76%；馬鈴薯產(chǎn)量和施肥利潤分別增加5.80%和0.46萬元/hm2。多功能復(fù)混肥施肥量與馬鈴薯產(chǎn)量間的肥料效應(yīng)回歸方程為：y=32.850 0+9.165 5x-1.430 2x2，最佳施肥量為2.89 t/hm2，馬鈴薯理論產(chǎn)量為47.38 t/hm2。

多功能復(fù)混肥；土壤性質(zhì)；馬鈴薯；施肥利潤

甘肅省張掖市位于海拔1 800～2 800 m的冷涼灌區(qū)，具有得天獨(dú)厚的自然環(huán)境條件和區(qū)位優(yōu)勢，種植的馬鈴薯品質(zhì)好產(chǎn)量高。近年來，建立了加工型馬鈴薯生產(chǎn)基地2.66萬hm2，總產(chǎn)量達(dá)120萬t。目前日益凸顯的主要問題是馬鈴薯產(chǎn)量的提高，主要依賴化肥的施用，長期大量施用化肥，土壤膠體上吸附的鈣離子被銨離子代換，土壤團(tuán)聚體遭到破壞，土壤板結(jié)，不利于馬鈴薯塊莖膨大，導(dǎo)致產(chǎn)量下降，影響了本區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1,2]。近年來，有關(guān)新型功能性肥料研究受到廣泛關(guān)注[3-7]，但馬鈴薯多功能復(fù)混肥未見文獻(xiàn)報(bào)道。本文針對上述存在的問題，選擇馬鈴薯專用肥，工業(yè)廢棄物糠醛渣[8]，土壤結(jié)構(gòu)改良劑聚乙稀醇[9-11]為原料，采用正交試驗(yàn)方法篩選配方，合成集營養(yǎng)、改土為一體的馬鈴薯多功能復(fù)混肥，進(jìn)行田間驗(yàn)證試驗(yàn)，以便對多功能復(fù)混肥的肥效做出確切的評價(jià)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2011～2014年在甘肅省張掖市山丹縣位奇鎮(zhèn)連續(xù)種植馬鈴薯8年的基地上進(jìn)行，試驗(yàn)地海拔2 030 m，年均溫度5.5℃，年均降水量250 mm，年均蒸發(fā)量1 800 mm，無霜期150 d，土壤類型為灰鈣土[12]，0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)16.14 g/kg，堿解氮41.12 mg/kg，速效磷7.37 mg/kg，速效鉀151.88 mg/ kg，pH 7.59。

1.1.2 試驗(yàn)材料

CO（NH2）2（N 46%）；（NH4）2HPO4（N 18%、P2O546%）；K2SO4（K2O 50%）。馬鈴薯專用肥（CO（NH2）2、（NH4）2HPO4、K2SO4重量比按0.451 7∶0.116 6∶0.431 7混合）；糠醛渣，含有機(jī)質(zhì)76.36%，全氮0.55%，全磷0.23%，全鉀1.18%，pH 3.2，粒徑0.5～1 mm[13]；聚乙稀醇，粒徑0.5～2 mm。多功能復(fù)混肥（按照試驗(yàn)一篩選的配方，將馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇風(fēng)干重量比按0.741 0∶0.235 5∶0.023 5混合，含有機(jī)質(zhì)18.0%，N 17.1%，P2O54.2%，K2O 16.4%）；馬鈴薯品種‘克新4號’由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)處理

2011年4月20日，選擇馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇為3個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)3個(gè)水平，選擇正交表L9（33）設(shè)計(jì)9個(gè)試驗(yàn)處理[14]，按表1因素與水平編碼括號中的數(shù)量稱取各種材料組成9種多功能復(fù)混肥。

表1 L9（33）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table1 L9(33)orthogonal experiment design

2012年4月20日根據(jù)試驗(yàn)一篩選的配方，將馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇風(fēng)干重量比按0.741 0∶0.235 5∶0.023 5混合得到多功能復(fù)混肥，多功能復(fù)混肥施用量梯度設(shè)計(jì)為對照0（CK），0.57，1.14，1.71，2.28，2.85和3.42 t/hm2共7個(gè)處理。每個(gè)試驗(yàn)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

2013～2014年4月20日在純N、P2O5、K2O投入量相等的條件下（純N 0.49 t/hm2+P2O50.11 t/hm2+ K2O 0.46 t/hm2），試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理：處理1，對照（不施肥）；處理2，傳統(tǒng)化肥，尿素施用量0.97 t/ hm2+磷酸二銨施用量0.24 t/hm2+硫酸鉀施用量0.92 t/hm2；處理3，多功能復(fù)混肥，施用量為2.85 t/ hm2。每個(gè)試驗(yàn)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.2.2 種植方法

田間試驗(yàn)小區(qū)面積為35.2 m2（8 m×4.4 m），每個(gè)小區(qū)四周筑埂，埂寬35 cm，埂高35 cm，每個(gè)試驗(yàn)處理的肥料在馬鈴薯播種前做底肥施入0～20 cm土層。播種時(shí)間為2011～2014年每年的4月20日，播種深度15 cm，株距25 cm，壟距55 cm，壟高35 cm，每個(gè)小區(qū)種植4壟，每壟定植2行，每個(gè)小區(qū)定植256株，其他田間管理措施與大田相同。

1.2.3 測定指標(biāo)與方法

馬鈴薯收獲時(shí)每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)采集30株測定經(jīng)濟(jì)性狀，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)單獨(dú)收獲，將小區(qū)產(chǎn)量折合成公頃產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。馬鈴薯收獲后，分別在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)按S形路線布點(diǎn)，采集0～20 cm耕作層土樣4 kg，用四分法帶回1 kg混合土樣，風(fēng)干后過1 mm篩供室內(nèi)化驗(yàn)分析（土壤容重、土壤團(tuán)聚體測定用環(huán)刀采集原狀土，未進(jìn)行風(fēng)干）。土壤容重采用環(huán)刀法；孔隙度采用計(jì)算法；＞0.25 mm團(tuán)聚體采用干篩法；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法；堿解氮采用擴(kuò)散法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀采用火焰光度計(jì)法；pH采用酸度計(jì)法；飽和持水量按公式（飽和持水量＝面積×總孔隙度×土層深度）求得[15,16]；微生物數(shù)量采用稀釋平板法；脲酶測定采用靛酚比色法；蔗糖酶測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法；磷酸酶測定采用磷酸苯二鈉比色法；過氧化氫酶測定采用滴定法；多酚氧化酶測定采用碘量滴定法[17]；邊際產(chǎn)量按公式（每增加1個(gè)單位肥料用量時(shí)所得到的產(chǎn)量減前1個(gè)處理的產(chǎn)量）求得；邊際產(chǎn)值按公式（邊際產(chǎn)量×產(chǎn)品價(jià)格）求得；邊際成本按公式（邊際施肥量×肥料價(jià)格）求得；邊際利潤按公式（邊際產(chǎn)值減邊際成本）求得；邊際施肥量按公式（后1個(gè)處理施肥量減前1個(gè)處理施肥量）求得[18]。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPSS 10.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，差異顯著性采用LSR法。

2 結(jié)果與分析

2.1 多功能復(fù)混肥配方的確定

由2011年試驗(yàn)結(jié)果（表2）可知，處理9與其他處理產(chǎn)量差異極顯著（P＜0.01）；處理3與處理2、4、5差異不顯著（P＞0.05），但與處理6、7、8差異極顯著（P＜0.01）；處理1與處理7差異不顯著（P＞0.05）。由此可見，處理9（A2B3C3）是多功能復(fù)混肥最佳配方（馬鈴薯專用肥（A）2 124 kg/hm2，糠醛渣（B）675 kg/hm2，聚乙稀醇（C）67.50 kg/ hm2），即馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇重量比分別為0.741 0∶0.235 5∶0.023 5。

2.2 多功能復(fù)混肥最佳施肥量和馬鈴薯理論產(chǎn)量的確定

2012年9月20日馬鈴薯收獲后測定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，多功能復(fù)混肥施用量在2.85 t/hm2的基礎(chǔ)上，再增加0.57 t/hm2，邊際利潤出現(xiàn)負(fù)值（表3）。將專用肥不同施肥量與馬鈴薯產(chǎn)量間的關(guān)系采用肥料效應(yīng)函數(shù)方程y=a+bx+cx2擬合，得到的回歸方程為：

y=32.8500+9.1655x-1.4302x2（1）

多功能復(fù)混肥價(jià)格（Px）為1 797.72元/t，2012年馬鈴薯市場平均價(jià)格（Py）為2 000元/t，將（Px）、（Py）、肥料效應(yīng)函數(shù)的b和c，代入最佳施肥量計(jì)算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得專用肥最佳施肥量（x0）為2.89 t/hm2，將x0代入（1）式，求得馬鈴薯理論產(chǎn)量（y）為47.38 t/hm2，回歸統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果與試驗(yàn)處理6基本吻合（表3）。

2.3 多功能復(fù)混肥對土壤物理性質(zhì)和持水量的影響

連續(xù)定點(diǎn)試驗(yàn)2年后，于2014年9月20日馬鈴

薯收獲后，采集耕作層0～20 cm土樣測定結(jié)果可知，不同處理土壤容重由大到小變化的順序依次為：對照＞傳統(tǒng)化肥＞多功能復(fù)混肥。多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較，容重分別降低7.63%和9.02%，差異顯著（P＜0.05）。不同處理土壤總孔隙度、團(tuán)聚體和飽和持水量由大到小變化的順序依次為：多功能復(fù)混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照，多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較總孔隙度分別增加7.45%和9.09%，差異顯著（P＜0.05）；團(tuán)聚體分別增加17.54%和17.97%，差異極顯著（P＜0.01）；飽和持水量分別增加7.45%和9.09%，差異極顯著（P＜0.01）（表4）。

表2 L9（33）正交試驗(yàn)分析Table2 Analysis of L9(33)orthogonal experiment

表3 不同劑量多功能復(fù)混肥對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析Table3 Doses of multi-functional fertilizer for potato economic benefit analysis

表4 多功能復(fù)混肥對土壤物理性質(zhì)和持水量的影響Table4 Effects of multi-functional fertilizer on soil physical properties and water holding capacity

2.4 多功能復(fù)混肥對土壤pH和有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分的影響

從表5可知，不同處理土壤pH由大到小變化的順序依次為：對照＞傳統(tǒng)化肥＞多功能復(fù)混肥。多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較，pH分別降低3.43%和3.69%，差異顯著（P＜0.05）。不同處理土壤有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分由大到小變化的順序依次為：多功能復(fù)混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照，多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較，有機(jī)質(zhì)分別增加9.41%和9.54%，差異顯著（P＜0.05）；多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥比較，堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加0.35%、0.47%和1.27%，差異不顯著（P＞0.05）；與對照比較，堿解氮和速效磷分別增加19.04%和17.10%，差異極顯著（P＜0.01），速效鉀增加9.88%，差異顯著（P＜0.05）（表5）。

2.5 多功能復(fù)混肥對土壤微生物和酶活性的影響

從表6可知，不同處理土壤細(xì)菌、放線菌和酶活性由大到小變化的順序依次為：多功能復(fù)混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照。多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥比較，真菌降低1.56%，但差異不顯著（P＞0.05），細(xì)菌、放線菌和菌體總量分別增加25.86%、21.69%和24.12%，差異顯著（P＜0.05）；與對照比較，真菌降低44.49%，差異極顯著（P＜0.01），細(xì)菌、放線菌和菌體總量分別增加30.36%、26.25%和28.65%，差異顯著（P＜0.05）。多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥比較，蔗糖酶和磷酸酶分別增加53.64%和30.43%，差異極顯著（P＜0.01），脲酶和多酚氧化酶分別增加4.58%和10.76%，差異顯著（P＜0.05）；與對照比較，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分別增加56.64%、31.73%和57.89%，差異極顯著（P＜0.01），多酚氧化酶增加12.50%，差異顯著（P＜0.05）。

表5 多功能復(fù)混肥對土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分和pH的影響Table5 Effects of multi-functional fertilizer on soil organic matter content,available nutrients and pH

2.6 多功能復(fù)混肥對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量和施肥利潤的影響

連續(xù)定點(diǎn)試驗(yàn)2年后，于2014年9月20日馬鈴薯收獲后測定數(shù)據(jù)可知，不同處理馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量和施肥利潤由大到小變化的順序依次為：多功能復(fù)混肥＞傳統(tǒng)化肥，多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥比較，馬鈴薯平均塊莖重、單株塊莖重和產(chǎn)量分別增加5.14%、9.31%和5.80%，差異顯著（P＜0.05），施肥利潤增加4 586.50元/hm2（表7）。

表6 多功能復(fù)混肥對土壤微生物和酶活性的影響Table6 Effects of multi-functional fertilizer on soil microbes and enzyme activity

表7 多功能復(fù)混肥對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量和施肥利潤的影響Table7 Effects of multi-functional fertilizer on potato economic characteristics,yield and fertilizer profit

3 討論

馬鈴薯種植田施用多功能復(fù)混肥后，土壤容重降低，總孔隙度增大，團(tuán)聚體和持水量增加，究其原因，一是多功能復(fù)混肥中的聚乙烯醇是一種膠結(jié)物質(zhì)，可以把小土粒粘在一起，形成較穩(wěn)定的團(tuán)聚體，具有團(tuán)聚體的土壤比較疏松，因而增大了孔隙度，降低了容重[19]。二是多功能復(fù)混肥中的聚乙烯醇，是一類高分子聚合物，這類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，本身不溶于水，卻能在10 min內(nèi)吸附超過自身重量100～1 400倍的水分，體積大幅度膨脹后形成飽和吸附水球，吸水倍率很大，在提高土壤持水性能方面具有重要的作用[20]；三是保水型專用肥中的糠醛渣，在土壤中合成腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)的最大吸水量可以超過500%[21]。施用多功能復(fù)混肥后，土壤有機(jī)質(zhì)含量有所提高，究其原因是多功能復(fù)混肥中的糠醛渣含有豐富的有機(jī)質(zhì)，因而提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。施用多功能復(fù)混肥后，pH有所下降，其原因是多功能復(fù)混肥中的糠醛渣是一種酸性廢棄物，因而降低了土壤酸堿度。施用多功能復(fù)混肥后，土壤微生物和酶活性有所增加，究其原因是多功能復(fù)混肥中的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀元素，為微生物的生長發(fā)育提供了有機(jī)碳和氮磷鉀，促進(jìn)了微生物的繁殖和生長發(fā)育，提高了土壤酶的活性。

經(jīng)回歸統(tǒng)計(jì)分析，多功能復(fù)混肥施用量與馬鈴薯產(chǎn)量間的回歸方程為y=32.850 0+9.165 5x-1.430 2x2，經(jīng)濟(jì)效益最佳施肥量為2.89 t/hm2，馬鈴薯理論產(chǎn)量為47.38 t/hm2。不同處理馬鈴薯產(chǎn)量由大到小的變化順序依次為：多功能復(fù)混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照，究其原因，一是多功能復(fù)混肥配方是依據(jù)本區(qū)土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀篩選的，二是多功能復(fù)混肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀元素，施用多功能復(fù)混肥協(xié)調(diào)了土壤養(yǎng)分平衡，有效地促進(jìn)了馬鈴薯的生長發(fā)育。施用多功能復(fù)混肥與傳統(tǒng)化肥比較，土壤容重、pH和真菌分別降低7.63%、3.43%和1.56%；總孔隙度、團(tuán)聚體和飽和持水量分別增加7.45%、17.54%和7.45%；有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加9.41%、0.35%、0.47%和1.27%；細(xì)菌、放線菌和菌體總量分別增加25.86%、21.69%和24.12%；蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶分別增加53.64%、30.43%、4.58%和10.76%；馬鈴薯產(chǎn)量和施肥利潤分別增加5.80%和0.46萬元/hm2。施用多功能復(fù)混肥，有效地改善了土壤的理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)，提高了馬鈴薯的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。

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Selection of Multi-functional Fertilizer Formulation and Its Effects on Soil Properties and Fertilizer Profits

ZHOU Jun1*,ZHOU Rukao2
(1.Agricultural Water-saving and Soil Fertilizer Management Station,Zhangye,Gansu 734000,China; 2.Xingshuo Biological Technology Co.,Ltd,Zhangye,Gansu 734000,China)

Selection of multi-functional fertilizer formulation and its effects on fertilizer profits and soil properties were studied in Zhangye City by field experiment.The optimum formulation was potato specific fertilizer of 0.741 0: furfural residual of 0.235 5:polyving alcohol of 0.023 5.By using multi-functional fertilizer,bulk density,pH and fungi decreased by 7.63%,3.43%and 1.56%,respectively,compared with traditional fertilization,while the total porosity, aggregate and saturation moisture capacity increased by 7.45%,17.54%and 7.45%,respectively.Soil organic matter, alkali nitrogen,available phosphorus and available potassium increased by 9.41%,0.35%,0.47%and 1.27%, respectively.Bacteria,actinomycetes and the total pathogen increased by 25.86%,21.69%and 24.12%.Sucrase, phosphatase,urease and polyphenol oxidase increased by 53.64%,30.43%,4.58%,and 10.76%,respectively.The yield and fertilizer profit increased by 5.80%and 4 600 Yuan/ha.The regression equation between multi-functional fertilizer usage and poato yield was:y=32.850 0+9.165 5x-1.430 2x2.The optimal fertilizer rate was 2.89 t/ha with the theoretic yield of 47.38 t/ha.

multi-function compound fertilizer;soil property;potato;fertilization profit

S532

A

1672－3635（2016）06-0349-07

2015-01-16

科技部國家星火項(xiàng)目（2011GA860023）。

周俊（1959-），男，高級農(nóng)藝師，主要從事土壤肥料及肥料加工。

周俊，E-mail:qinjiahai123@163.com。