宜施壯商品有機肥對酸性土壤的改良效果及在馬鈴薯上的適宜用量研究

羅克萬，鄒愛清，周富忠

（1.利川市忠路鎮農業服務中心，湖北利川 445403；2.利川市土肥站，湖北利川 445400）

化肥為中國的農業增產、農民增收作出了不可磨滅的貢獻，但是大量施用化肥也帶來了農產品高產不優質，以及土壤酸化、板結，水體富營養化等環境問題［1-5］。因此，農業部（現農業農村部）提出了到2020年實現化肥零增長的目標，既要實現這一目標，又要保證農業不減產、農民不減收，就必須有一種肥料來代替化肥，有機肥成為首選，特別是商品有機肥將逐漸取代化肥成為農作物生長中的必備肥料。

有機肥主要有三大功效。一是改良土壤、培肥地力。有機肥施入土壤后，有機質能有效地改善土壤理化狀況和生物特性，熟化土壤，增強土壤的保肥供肥能力和緩沖能力，為作物的生長創造良好的土壤條件。二是增加產量、提高品質。有機肥含有豐富的有機物和各種營養元素，為農作物提供營養；有機肥腐解后，為土壤微生物活動提供能量和養料，促進微生物活動，加速有機質分解，產生的活性物質等能促進作物的生長和提高農產品的品質。三是提高肥料的利用率。有機肥含有養分種類多但相對含量低，釋放緩慢，而化肥單位養分含量高，成分少，釋放快；兩者合理配合施用，相互補充，有機質分解產生的有機酸還能促進土壤和化肥中礦質養分的溶解；有機肥與化肥相互促進，有利于作物吸收，提高肥料的利用率［6，7］。

湖北宜施壯農業科技有限公司始終堅持“測土配方，科學施肥”的理念，為解決習慣施肥中存在的問題，長期與多家高校、科研院所合作致力于肥料新產品研究，生產的各種配方肥、有機肥得到全國多地廣大農民群眾的好評。2018年底至2019年上半年，該公司積極投身到全國馬鈴薯大會利川參觀現場的建設中，通過政府招標為利川現場提供333 hm2宜施壯商品有機肥和塊莖作物專用肥。為展示其“有機肥+配方肥”的配方施肥方案效果及宜施壯商品有機肥質量，特委托利川市土肥站在全國馬鈴薯大會樣板核心區設置田間小區試驗，充分驗證和展現方案效果及肥料質量。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

2019年1—6月，在利川市團堡鎮四方洞村1組（大坪）設置了此試驗，試驗田地處東經109°21′39.4″、北緯30°18′13.9″、海拔1 208 m，是2019年全國馬鈴薯大會利川現場核心樣板區。土壤為石灰巖母質發育的石灰土土類，棕色石灰土亞類，厚層棕色石灰土土屬，土種為棕泡土，土層厚度1 m以上，耕層厚度30 cm，土壤質地中壤，肥力中等偏上，面積0.13 hm2，代表面積133 hm2。

1.2 肥料與作物

試驗肥料由湖北宜施壯農業科技有限公司生產提供，宜施壯商品有機肥總養分5%（2-1-2），有機質≥45%；宜施壯塊莖作物專用配方肥總養分≥40%（14-8-18）。

馬鈴薯由恩施州農業科學院提供，品種為鄂馬鈴薯10號，屬恩施州及武陵山區主推品種，產量高、品質好，高抗晚疫病。

1.3 試驗設計

設6個處理，4次重復，隨機區組排列，小區面積2.6 m×10.0 m=26.0 m2，四周設保護區。處理內容：①不施肥（CK0）；②宜施壯有機肥3 000 kg/hm2+宜施壯配方肥1 200 kg/hm2（CK）；③宜施壯商品有機肥1 500kg/hm2；④宜施壯商品有機肥3 000 kg/hm2；⑤宜施壯商品有機肥6 000 kg/hm2；⑥宜施壯商品有機肥12 000 kg/hm2。

1.4 田間管理

2019年1月21日施肥，1月25日覆膜，2月17日播種，寬窄行種植（寬行80 cm、窄行50 cm），規格130 cm（雙行）×25 cm=61 500粒/hm2。各處理肥料一次性條施，后機械起壟、人工覆膜，打孔播種，每孔一粒種薯，種薯與肥料保持安全距離，避免燒種。病蟲草害防治及其他農事活動各處理與四周保護區完全一致，不同生育時期對其相關性狀進行觀察記載。6月25日收獲，測產驗收，按小區計實產，并對薯塊進行分級計數和稱重。

1.5 樣品檢測與數據統計分析

播種前及收獲后按處理取混合土樣檢測pH、陽離子交換量、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳、交換性鋁、交換性鈣、交換性鎂、交換性鹽基、有機質、全氮、有效磷、速效鉀、鹽基飽和度15項指標，檢測方法見表1。采用Excel進行數據統計分析，對不同處理馬鈴薯產量結果進行F檢驗，處理間差異用新復極差法進行多重比較。

表1 調理劑及土樣相關指標檢測標準及方法

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯產量及效益的影響

馬鈴薯不同處理產量如表2所示。不施肥（CK0）產量為20 085 kg/hm2，該處理主要用于衡量試驗地土壤的基礎地力高低，本試驗地基礎地力較高，不施肥馬鈴薯單產占其他施肥處理的比率在62.98%～89.57%。有機肥處理產量在22 425～31 890 kg/hm2，隨著宜施壯商品有機肥施用量的增加，馬鈴薯單產先不斷提高，后出現下降，施用12 000 kg/hm2有機肥的馬鈴薯單產反而低于6 000 kg/hm2。經新復極差多重比較，單純施1 500 kg/hm2該有機肥的馬鈴薯單產與不施肥差異不顯著，施用該有機肥6 000～12 000 kg/hm2的馬鈴薯單產與配方施肥相當。

表2 不同處理馬鈴薯產量結果分析

不同處理的馬鈴薯效益分析如表3所示。配方施肥投入與該有機肥投入6 000 kg/hm2相當，增加的效益也相當，在本試驗田用有機肥替代化肥完全可行，既未增加投入也未降低產量。

表3 不同處理馬鈴薯效益分析

采用Excel能很好地擬合有機肥用量與馬鈴薯產量的二次、三次回歸方程（圖1，處理2配方施肥未納入）［9］，相關系數分別為0.989 8、0.999 4（df=5-2=3時，r0.05=0.878、r0.01=0.959）。利用二次方程求有機肥最大（最佳）用量及馬鈴薯最高（最佳經濟）產量，結果 為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=有機肥單價1.0元/kg、Py=馬鈴薯單價2.0元/kg）。

圖1 有機肥用量與馬鈴薯產量二次、三次曲線關系

2.2 不同處理對馬鈴薯生物學性狀及商品率的影響

在馬鈴薯生長關鍵生育期進行田間觀察，不施肥處理在苗期結束后葉片顏色逐漸變淡，略有脫肥表現，長勢長相略差；其他處理之間葉色、長勢長相差異不明顯。

收獲時對薯塊按50 g及以下、50～200 g、200 g及以上3級進行分類計數和稱重，結果見表4。配方施肥的大薯個數、總重量和重量比率明顯高于其他處理，單薯重量也是最高；有機肥6 000 kg/hm2、有機肥12 000 kg/hm2分別居第二、第三位。中薯個數、總重量、單薯重量配方施肥（CK）、有機肥6 000 kg/hm2、有機肥12 000 kg/hm23個處理相當，小薯的重量比率表現為不施肥和有機肥1 500 kg較高。進一步驗證了施有機肥6 000～12 000 kg/hm2與配方施肥的效果相當，但從商品質量上來看，配方施肥處理略勝一籌。

表4 不同處理馬鈴薯分級驗收統計

2.3 不同處理對土壤酸化指標的影響

試驗前后各處理土壤的pH、交換性鋁、有效錳、鹽基飽和度等酸化土壤障礙指標檢測結果見表5。試驗前不同區域所取土樣檢測指標的相對標準偏差（RSD）皆超過5%，有效錳甚至接近15%。而試驗后除土壤鹽基飽和度外其他指標的相對標準偏差進一步增大，特別是試驗前后的差值相對標準偏差明顯增大，說明不同處理發生了較大變化。

表5 試驗前后各處理土壤酸性指標變化

2.3.1 土壤pH變化 試驗前土壤pH均值為4.47，土壤嚴重酸化。試驗后，不施肥土壤pH沒有變化，配方施肥土壤pH下降幅度較大，隨著有機肥用量增加土壤pH呈上升趨勢。施該有機肥1 500～12 000kg/hm2，當季可使土壤pH提高0.25～1.08個單位。說明不施肥土壤pH變化不明顯，常規施肥加速了土壤酸化，而宜施壯商品有機肥對土壤酸化有很好的改良作用。

2.3.2 土壤交換性鋁變化 土壤交換性鋁是土壤潛在酸的主要來源，其含量越高，潛在酸度越大。與土壤交換性氫一起組成了土壤的交換性酸總量，是土壤酸度的容量指標。試驗前土壤交換性鋁平均值為79.98 mg/kg，試驗后土壤交換性鋁整體呈下降趨勢。隨著該有機肥用量增加土壤交換性鋁逐漸下降，對降鋁及改良酸化土壤有一定效果。

2.3.3 土壤有效錳變化 試驗前土壤有效錳均值為105.25 mg/kg，處于極高水平［10］。試驗后，不施肥土壤有效錳下降幅度較大、配方施肥上升；隨著該有機肥用量增加土壤有效錳呈下降趨勢，對緩解錳毒害有一定效果。

2.3.4 土壤鹽基飽和度 先檢測土樣的陽離子交換量、交換性鹽基總量，再計算鹽基飽和度。試驗前土壤鹽基飽和度均值為48.92%，處于中等偏低水平。試驗后整體呈上升趨勢，隨著該有機肥用量增加土壤鹽基飽和度呈明顯的上升趨勢，有利于土壤肥力提高。

2.4 不同處理對土壤部分養分指標的影響

試驗前后各處理土壤的有機質、全氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效鐵等養分指標檢測結果見表6。試驗前除有機質外，其他相對標準偏差皆大于5%，有效磷高達20%以上，說明該試驗地肥力不夠均勻。除全氮和交換性鈣外，其他指標試驗后的相對標準偏差增大，特別是試驗前后差值的相對標準偏差成倍增大，說明不同處理使土壤養分指標發生了明顯變化。

表6 試驗前后各處理土壤養分指標變化

1）土壤有機質變化。試驗前土壤有機質均值為23.71 g/kg，處于中等水平［11］。試驗后除不施肥外其他處理土壤有機質整體上升，隨著該有機肥用量增加土壤有機質不斷提高，與有機肥用量呈顯著正相關。

2）土壤大量元素變化。試驗前土壤全氮含量中等、有效磷及速效鉀處于極高水平［11］。土壤全氮試驗后整體呈下降趨勢，與有機肥用量相關性不明顯；土壤有效磷試驗后除配方施肥明顯上升外，其他處理整體下降，不施肥下降幅度大，隨著該有機肥用量增加土壤有效磷降幅呈拋物線變化；土壤速效鉀試驗后除配方施肥明顯上升外，其他處理下降幅度較大，隨著該有機肥用量增加下降幅度也呈拋物線變化。

3）土壤交換性鈣交換性鎂變化。試驗前土壤交換性鈣、交換性鎂含量豐富［11］，試驗后土壤交換性鈣、交換性鎂變化趨勢基本一致，不施肥下降幅度較大，配方施肥略下降，隨著該有機肥用量增加呈升高趨勢，大量施該有機肥為土壤補充了一定的鈣、鎂營養。

4）土壤微量元素變化。試驗前土壤有效銅、有效鋅、有效鐵均值分別為3.32、2.80、183.00 mg/kg，分別處于極高、高和極高水平［10］。試驗后土壤有效銅、有效鋅、有效鐵整體呈下降趨勢，不同處理有效銅、有效鋅變化規律不明顯；隨著該有機肥用量增加土壤有效鐵不斷下降，下降幅度與有機肥用量呈明顯正相關，可有效緩解鐵過量帶來的毒害。

3 小結與討論

1）試驗地基礎肥力較高，在62.98%～89.57%。

2）施用6 000～12 000 kg/hm2宜施壯商品有機肥的馬鈴薯單產和效益與配方施肥（3 000 kg/hm2有機肥+1 200 kg/hm240%宜施壯配方肥）相當，用商品有機肥代替部分甚至全部化肥完全可行，不會導致馬鈴薯減產減收。

3）宜施壯商品有機肥用量與馬鈴薯產量的二次、三次回歸方程相關性達到極顯著水平，通過二次回歸方程計算的該有機肥在馬鈴薯上的最大施用量和最佳用量分別為9 660、7 993 kg/hm2，將獲得的馬鈴薯最高產量和最佳經濟產量分別為33 314、32 897 kg/hm2，兩者差距較小，在生產實踐中該有機肥用量建議選擇最佳用量。

4）宜施壯商品有機肥與配方肥結合施用的配方施肥方案更優于單純施用有機肥，主要表現在馬鈴薯大薯率更高，相應提高了馬鈴薯的商品質量和商品率。因此，生產實踐中應重點推廣化肥與有機肥結合施用的施肥方案。

5）宜施壯商品有機肥對改良酸化土壤有較好效果。隨著用量增加土壤pH不斷提高，施用宜施壯商品有機肥1 500～12 000 kg/hm2，當季可使土壤pH提高0.25～1.08個單位；鹽基飽和度也隨著其用量增加不斷升高，交換性鉀、交換性鈣、交換性鎂等鹽基離子增加，土壤肥力增強；而土壤交換性鋁、有效錳含量隨著該有機肥用量增加逐漸降低，對抑制土壤鋁、錳的毒害有一定作用。

旱地肥力均勻程度差是山區耕地的特色和常態，同一塊地的不同區域肥力差異較大。因此，給山區試驗地的選擇帶來一定難度，試驗結果的準確性和再現性都會相對不足，特別是對試驗前后土壤檢測指標的演變規律影響較大。宜施壯商品有機肥對酸化土壤其他物理化學性質的改良效果有待進一步檢測分析；對該有機肥在其他區域和作物上應用效果的重現性也有待多點試驗、示范，進一步驗證。