氨基丁酸與有機肥料配施對連作馬鈴薯產量、品質和土壤活性的影響

中圖分類號：S141.9 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006—6500.2025.07.011

The Effects of Applying γ -Aminobutyric Acid and Organic Fertilizer on Continuous Potato Yield， Qualityand Soil Activity

HUANG Jian¹ ，WANG Jian2，LI Xiaoyang，YANG Bin⁴ ，LYU Jing，DUDongliang （1.ShandongTaianAgrotechExtensionandServiceCenter，TianShandong27OChina;2.ShandongAgro-techExtensionad ServiceCenter，inan，handong2oo，China;3.hadongongingTownandVilgeConstructionServiceTeamofJihaTow Dongping，Shandong21Ooo，China;4.ShandongXintaiXizhangzhuang TownAgriculturalComprehensiveServiceCenter，Xintai Shandong27oo，China;5.Shandong Xintai XinpuSub-districtOfice AgriculturalComprehensiveService Center，XintaiShandong 27100，China;6.Shandong Feicheng ModernAgriculturalDevelopmentService Center，Feicheng，Shandong 2710o，China） Abstract：In order to systematically evaluate the regulatory effectsof γ -aminobutyric acid and organic fertilizer on theyield，quality andsoilactivityofpotatosundercontiuouscropingconditions.Weconductedomeexperimentsinthe\"twovegetableogain\" potatoplantingareaofWangzuangtown，FeichengcityinO24.Thedierencesinvariousindicatorsundersoefertilizationtreat ments were systematically compared. The results showed that the application of γ- aminobutyric acid and organic fertilizer not only significantlyincreasedtheyieldandqualityofpotatos，utalsoadapositieectonsoilactivity.Compardwiththeontol（CK）， the yield increased by 8.03% ，the single potato weight increased by 7.23% ，longitudinal diameter and transverse diameter increased by （20 7.99% ， 9.85% respectively.In terms of quality，the dry matter content increased by 7.21% ，the starch content increased by 40.43% the protein content increased by 3.77% ，the reducing sugar content increased by 6.90 % ，Vitamin C content increased by 11.78% ，and thesoilenzymeactivityandmicrobial biomass intherootzonealsosignificantlyincreased.Inconclusion，theappicationof γ- aminobutyriccidandrganicfertlirotonlysigncantlyincreasstheyieldndqualityofpotatos，utalsofetivelypoves soil activity.

Keywords：γ-aminobutyric acid; organic fertilizer; continuous cropping;potato

馬鈴薯（SolanumtuberosumL.）是世界第四大糧食作物，僅次于水稻、小麥和玉米，也是我國重要的薯類作物，在全國各地普遍種植[1-2]，其產量和品質直接影響著國家的糧食安全。馬鈴薯生產水平的高低是由品種、地力、肥料等多種因素協同決定3-4。近年來，由于馬鈴薯長期連作種植[5，造成種植區域土壤板結，病蟲害頻發，土壤物理結構以及微生物菌群退化[6-8，最終形成惡性循環，導致馬鈴薯產量與品質持續下滑。針對這些問題，國內諸多學者研究表明，加大有機肥施用量、改變連作種植模式9-是提高馬鈴薯產量和品質的有效途徑。由于受到農戶思想意識和市場需求等因素的影響，連作區域內馬鈴薯倒茬種植與土壤改良工作推廣并不顯著。因此，優化不同肥料的合理配施是突破馬鈴薯種植連作障礙的重要途徑。

γ -氨基丁酸作為一種天然的非蛋白質氨基酸，在農業領域展現出促進植物生長、增強抗逆性等方面的應用潛能，可為植物提供營養元素、調節碳氮代謝，進而促進作物地上部分以及地下部分的生長發育，從而提高作物產量[12-13]。石彩玲等[4研究發現，噴施氨基丁酸可有效提高甘薯產量與品質。于立堯等研究發現，氨基丁酸能夠提高甜瓜幼苗的對干旱脅迫的抗性。白雪等研究表明，施用氨基丁酸可以提高水培韭菜的產量與品質。

當前，關于氨基丁酸的農業方向研究多集中于化學肥料增效領域，而在有機肥料體系中引入氨基丁酸對馬鈴薯產量、品質和土壤活性的研究尚未見報道。本研究首次引入“有機肥一氨基丁酸一功能性配施肥料”三元結構，通過施肥技術創新破解馬鈴薯連作障礙難題，旨在驗證氨基丁酸和有機肥料配施對連作馬鈴薯的實際影響效果，為該產業的高質量發展和土壤改良提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2024年3—6月在山東省肥城市王莊鎮前于村“兩菜一糧\"馬鈴薯種植區 （36^°3^′N，116^°35^′E） （2進行，面積 10hm² 。該地區土壤質地為棕壤，土壤類型為淋溶褐土，屬溫帶季風氣候，四季分明，降水均勻，陽光充沛，試驗地常年種植馬鈴薯、玉米和白菜。土壤性質見表1。

表1試驗地塊土壤性質 Tab.1 Soil properties of the experimental plot

1.2試驗品種與肥料制備

1.2.1試驗品種試驗品種為夏波蒂脫毒原種

1.2.2肥料制備將新鮮蚯蚓糞起堆，加入適量的粉碎秸稈混合，4～6d翻堆1次，直至翻堆后溫度不再上升為止，整個堆肥發酵歷程 左右，再加入適量氨基丁酸翻堆均勻，即得試驗所需要的配施肥料。分別使用干凈的取樣器，從選定的取樣點深入肥堆內部，取出適量樣品，多次取樣后根據NY/T525—2021《有機肥料》標準檢測養分含量，并取均值。配施肥料含量： N+P₂O₅+K₂O≥4.0% ，有機質 ?30% ，氨基丁酸 ≥1% 。本研究所需的復合肥料（ N≥10% ，P₂O₅gtrsim18% ， K₂0≥22% ，硫酸鉀型）和大量元素水溶肥料 （N?10%，P₂O₅?10%，K₂0?30% ，微量元素型）均購自山東友邦肥業科技有限公司。

1.3試驗方法

試驗共設3個處理，每個處理重復3次，每個小區面積 50m² ，露地雙行播種，種植密度45000株·?hm^-2 ，隨機區組排列。其中，對照組（CK）：基施復合肥料 1500kg?hm^-2 ；處理1（T1）：基施有機肥料1 500kg?hm^-2+ 復合肥料 1500kg?hm^-2 ；處理2（T2）：基施氨基丁酸與有機肥料配施肥料 1 500kg?hm^-2+ 復合肥料 1500kg?hm^-2 。2024年3月（馬鈴薯定植前），各處理將基肥與土壤充分混合后于兩行種薯之間一次性開溝施入，再埋土澆水。2024年5月（馬鈴薯果期），沖施3次大量元素水溶肥料，每次間隔 15d 每次用量 150kg?hm^-2

1.4測定指標及方法

1.4.1馬鈴薯產量與外觀品質的測定2024年6月12日后，在種植區進行馬鈴薯產量測定，小區產量全部稱其質量，再進行公頃折算。單薯質量 σ=σ 小區產量。馬鈴薯果實縱徑用游標卡尺測量薯塊底薯塊數量部到頂部的長度，果實橫徑用游標卡尺分別測量薯塊中間寬邊和窄邊的大小，取2組數據的均值。

1.4.2馬鈴薯品質的測定馬鈴薯品質測定指標主要為干物質含量、淀粉含量、蛋白質含量、還原糖含量和維生素C含量。薯塊中干物質含量和淀粉含量采用烘干法和碘比色法8測定，蛋白質含量采用染料結合法測定，還原糖含量采用DNS比色法進行測定，維生素C含量采用蒽酮硫酸法測定。

1.4.3連作地塊土壤活性的測定收獲后，測定各處理的土壤酶活性及微生物量。本研究采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶活性[2，采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性20，采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶活性2，采用磷酸苯二鈉比色法測定酸性磷酸酶活性20，采用稀釋涂布平板法[2對 0～20cm 土層土壤微生物量進行分離計數，結果以每克土壤中菌落形成單位數（CFU）表示，主要測定該區域土壤微生物區系組成，細菌、真菌和放線菌培養基分別用牛肉膏蛋白脈瓊脂、PDA和改良高氏1號瓊脂培養基。

1.5數據處理

本研究采用Excel2017軟件對數據進行統計，使用SPSS18.0軟件進行單因素方差分析和LSD組間多重比較分析，采用皮爾遜（Pearson）相關系數法分析指標間的相關性，采用Orgin2022軟件繪制相關圖形。

2 結果與分析

2.1不同處理對馬鈴薯外觀品質和產量的影響

T2處理在馬鈴薯產量構成要素上表現最優（表2）。相較于CK，T2處理的馬鈴薯果實縱徑與果實橫徑顯著增加，果實縱徑增長 7.99% ，果實橫徑增長9.85% ，單薯質量增加 7.23% ，產量提升 8.03% 。與T1處理相比，T2處理的增產幅度達到 4.48% 。T2處理的馬鈴薯果實外觀、單薯質量和產量與CK和T1處理差異顯著。由此可見，T2處理對馬鈴薯外觀、單薯質量和產量的影響較其他2個處理更為明顯。

表2不同處理對馬鈴薯外觀品質、單薯質量和產量的影響

Tab.2 Effect of diferent treatments on potato appearance quality，single weight and yield

注：不同小寫字母表示處理之間差異顯著（ Plt;0.05 。下同。

2.2不同處理對馬鈴薯品質的影響

T2處理顯著提升了馬鈴薯品質（表3），干物質含量達到 20.83% ，較CK提高 7.21% ，較T1處理提高 6.82% ;淀粉含量 24.00% ，較CK提高 40.43% ，較T1處理提高 33.11% ；蛋白質含量、還原糖含量與維生素C含量分別為 1.10mg?100g^-1?0.62mg?g^-1

18.13mg?100g^-1 ，較CK分別提升 3.77%.6.90% 、11.78% ，較T1處理分別提升 5.77%.1.64% 3.96%值得注意的是，T2處理的馬鈴薯淀粉含量較CK提高 40.43% ，較T1處理提高 33.11% ，表明氨基丁酸可能通過促進氮素代謝方式顯著提高薯塊中淀粉的合成與積累，從而大大提高了馬鈴薯的淀粉含量。

表3不同處理對馬鈴薯品質的影響

Tab.3Effectofdifferenttreatmentson qualityof thepotato

2.3不同處理對收獲后土壤酶活性及土壤微生物量的影響

T2處理顯著增強了土壤酶活性（表4）。脲酶活性達到 1.29mg?g^-1?d^-1 ，較CK提高 11.20% ，較T1處理提高 8.40% ；過氧化氫酶活性 9.15mL?g^-1?d^-1 較CK提高 7.02% ，較T1處理提高 0.44% ；蔗糖酶與酸性磷酸酶活性分別為11.12 和 12.00mg?g^-1?d^-1 較CK分別提升 2.96% 和 3.00% ，較T1處理分別提升 1.18% 和 1.95% 。值得注意的是，T1和T2處理對過氧化氫酶活性的影響無顯著差異，說明氨基丁酸對于過氧化氫酶活性的影響作用不明顯。而其他3種土壤酶活性在CK、T1、T2處理間的差異均達到顯著水平 （Plt;0.05） ，證實氨基丁酸與有機肥料配施對土壤部分酶活性具有協同促進作用。

表4不同處理對收獲后土壤酶活性的影響

Tab.4Effect of different treatments on soil enzyme activities after harvest

mg·g-1·d-1

T2處理對土壤微生物量的影響也呈顯著正向作用（表5）。放線菌總量達到 14.77×10⁵CFU?g^-1 ，較CK提高 44.52%（Plt;0.05） ，較T1處理提高 19.60% （ Plt;0.05） ；真菌與細菌數量分別為 13.47×10³CFU?g^-1 和 11.10×10⁶CFU?g^-1 ，較CK分別提升 53.42% 和46.25%（Plt;0.05） ，較T1處理分別提升 19.63% 和14.32%（Plt;0.05） 。值得注意的是，T2處理的真菌與細菌數量分別是T1處理的1.53倍和1.46倍，表明氨基丁酸可能通過自身養分轉換以及調控根系分泌物的方式改善微生物群落結構，形成更具活力的根際微生態系統。T1處理的微生物總量較CK提升27.18% ，氨基丁酸的配施使微生物總量進一步提升18.81% ，這體現出兩者顯著的協同增效作用。

2.4各指標相關性分析

如圖1所示，連作區域馬鈴薯產量、品質與土壤生物活性間存在顯著關聯性。其中，馬鈴薯產量與土壤酶活性及根系微生物量呈極顯著正相關（ Plt; 0.01），蛋白質含量與脲酶活性呈極顯著正相關（ Plt; 0.01），淀粉含量、維生素C含量與土壤微生物量均呈極顯著正相關 （Plt;0.01 ），干物質含量與土壤中放線菌數量也呈極顯著正相關 Plt;0.01 ），而還原糖含量與根系微生物量呈顯著相關（ （Plt;0.05） ，土壤中的過氧化氫酶活性、蔗糖酶活性、酸性磷酸酶活性與根系微生物量呈顯著正相關（ ?Plt;0.05 ）。這說明土壤微生物量顯著影響著馬鈴薯的產量、品質和土壤酶活性。

表5不同處理對土壤微生物量的影響Tab.5Effect of different treatments on soil microorganisms

圖1馬鈴薯產量、品質與土壤酶活性及微生物量相關性熱圖

Fig.1Correlation heat map of yield，quality，soil enzyme activity and soil microorganisms of potato

氨基丁酸與有機肥料配施處理通過提升土壤活性的方式，緩解連作障礙對于馬鈴薯生長的影響，形成“微生物一土壤一養分吸收”的正向循環，促進馬鈴薯產量成分及功能性成分的積累，最終實現產量與品質雙提升，實現多維度協同提升目的，這與上述單項指標的分析結果基本一致。

3討論與結論

3.1 .1 討論

3.1.1氨基丁酸與有機肥料配施對連作馬鈴薯產量的影響馬鈴薯作為典型的喜鉀作物，在生長過程中對鉀元素的需求量極大，充足的鉀肥供給可以使馬鈴薯植株生長健壯，抗病力增強[2，是馬鈴薯穩產高產的基礎23。湯立陽[24研究發現，增施鉀肥可以明顯提升馬鈴薯的株高、主莖數，促進增產。本研究結果表明，氨基丁酸與有機肥料配施對于連作障礙區的馬鈴薯單薯質量、果實縱徑、果實橫徑和產量有著顯著的正向作用。其作用機制可歸因于以下幾點：一是氨基丁酸可以提升馬鈴薯細胞膜上的轉運蛋白酶活性，轉運蛋白酶可以強化土壤中的鉀離子轉運到植物細胞內的能力，從而促進土壤中鉀元素的吸收與利用；二是氨基丁酸與有機肥配施可以改善連作馬鈴薯的土壤環境，增加土壤的透氣透水性，為土壤中的有益微生物提供營養物質，有益微生物的增加不僅可以分解土壤中的難溶性鉀，還可以重構植物的根系微生物體系，植物根系生態系統越復雜、越繁瑣，其穩定性越高，越能夠抵抗連作障礙帶來的影響；三是氨基丁酸能夠直接刺激馬鈴薯根系的生長發育并提高植株的抗逆性，健壯的根系可提高植物對養分的吸收能力，進而促進產量的增加；四是氨基丁酸參與植物的碳氮代謝，而氮代謝和碳同化作用可以有效平衡馬鈴薯的生長，維持最佳的生長狀態[2；五是在連作過程中，馬鈴薯會釋放具有一定自毒作用的分泌物質，其中以酚酸類化合物為主，這類化合物的不斷積累會抑制馬鈴薯自身的生長發育，而氨基丁酸與有機肥料配施可以有效阻止自毒物質的合成與積累，從而增加連作障礙區馬鈴薯的產量。

3.1.2氨基丁酸與有機肥料配施對連作馬鈴薯品質的影響氨基丁酸是一種以自由態存在的四碳非蛋白質氨基酸2，在植物生長發育和抗性反應中發揮著重要作用，與有機肥料配施后可以有效促進馬鈴薯的生長，改善馬鈴薯的品質。韓愛民等27研究表明，施用適量的氨基丁酸可以降低葡萄可滴定酸含量，提高可溶性糖含量。本研究中，T2處理的馬鈴薯品質與CK和T1處理相比均有所提高，這與上述研究結果高度吻合。原因主要有以下幾點：一是氨基丁酸可以有效促進馬鈴薯光合物質積累，有助于糖類、維生素C等營養物質的合成與積累，進而改善馬鈴薯品質；二是氨基丁酸與有機肥料配施可以增加植物對中微量元素的吸收率，而中微量元素的豐缺直接影響著馬鈴薯品質；三是氨基丁酸與有機肥料配施還可以改善土壤環境，良好的土壤環境也有利于提升馬鈴薯根系對營養物質的吸收，進而提升馬鈴薯品質。

3.1.3氨基丁酸與有機肥料配施對土壤酶活性及微生物量的影響研究表明，氨基丁酸通過直接或間接為土壤微生物提供養分的方式與微生物相互作用，形成“養分活化一微生物增殖—酶活性提升\"的正向反饋機制[28。本研究中，T2處理可顯著提升土壤酶活性并增加土壤微生物量。原因主要有以下幾點：一是氨基丁酸通過調節土壤微生物代謝的方式有效促進有益微生物的繁殖，刺激某些功能性微生物的健康生長，加速土壤中有機物的分解，同時通過根系空間占位與競爭養分有效抑制有害菌的繁殖，從而增加土壤酶活性與微生物量；二是氨基丁酸與有機肥料配施可以改善土壤環境，良好的土壤環境也為微生物的繁殖提供良好場所，加速土壤微生物的代謝，進而增加土壤活力。

3.2 結論

本研究通過設計田間試驗，探究氨基丁酸與有機肥料配施對連作障礙下馬鈴薯產量、品質和土壤活性的影響，將為馬鈴薯產業的高質量發展提供堅實的理論支撐。

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