有机肥替代部分化肥对土壤养分和马铃薯块茎品质的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0598

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (19): 76-85.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0598

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有机肥替代部分化肥对土壤养分和马铃薯块茎品质的影响

丁玉萍¹(), 马涛¹, 杨永森¹, 刘吉利², 者永清¹, 吴娜¹()

¹ 宁夏大学农学院，银川 750022
² 宁夏大学生态环境学院，银川 750021

收稿日期:2023-08-12 修回日期:2024-03-19 出版日期:2024-07-05 发布日期:2024-07-02
通讯作者:
吴娜，女，1980年出生，山东淄博人，教授，博士，主要从事作物高产优质栽培。通信地址：750021 宁夏回族自治区银川市贺兰山西路宁夏大学，E-mail：nawu2000@163.com。
作者简介:
丁玉萍，女，1996年出生，宁夏吴忠人，在读硕士，研究方向：作物高产栽培。通信地址：750021 宁夏回族自治区银川市贺兰山西路宁夏大学，E-mail：19995376287@163.com。
基金资助:
宁夏自然科学基金“有机肥替代对宁南旱区马铃薯产量形成的调控效应及生理机制”(2022AAC03063); 国家自然科学基金“宁南山区马铃薯燕麦间作系统氮素互作机制及施肥调控研究”(31660376)

Effects of Manure Replacing Part of Chemical Fertilizer on Soil Nutrients and Potato Tuber Quality

DING Yuping¹(), MA Tao¹, YANG Yongsen¹, LIU Jili², ZHE Yongqing¹, WU Na¹()

¹ College of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750022
² College of Eco-environment, Ningxia University, Yinchuan 750021

Received:2023-08-12 Revised:2024-03-19 Published:2024-07-05 Online:2024-07-02

摘要/Abstract

摘要：

研究旨在评估有机肥替代化肥对土壤和马铃薯的影响，并确定最佳的有机替代比例。试验于2022年在宁夏固原市西吉县进行，以‘青薯9号’马铃薯品种为供试材料，设置5个处理组，对照组(CK)仅施用化肥，T₁组20%的化肥被有机肥替代，T₂组40%的化肥被有机肥替代，T₃组60%的化肥被有机肥替代，T₄组完全施用有机肥。研究分析不同处理对马铃薯生长期间土壤养分含量、土壤酶活性及块茎品质的影响，并探讨三者之间的关系。结果显示：（1）与CK、T₄相比，有机肥替代部分化肥能显著提高碱解氮、速效磷、速效钾的含量，其中速效钾的增长最为明显，增幅为13.86%~37.74%、2.55%~42.10%。（2）土层深度0~20 cm的土壤酶活性略高于20~40 cm，有机肥替代部分化肥提高了土壤酶活性，特别是碱性磷酸酶活性，在0~20、20~40 cm土层较CK分别提高了3.74%~56.11%、2.02%~55.90%；较T₄分别提高了7.57%~64.94%、8.56%~50.57%。（3）与CK和T₄处理相比，有机肥替代部分化肥处理提高了马铃薯块茎品质含量。（4）相关性分析表明，土壤酶活性与土壤养分含量呈正相关，土壤养分含量的增加会促进酶活性的提升。逐步线性回归分析发现，碱解氮、脲酶、碱性磷酸酶以及20~40 cm土层的过氧化氢酶活性与马铃薯品质有显著关联。研究表明，有机肥替代40%的化肥对提升土壤养分含量、增强土壤酶活性、改善马铃薯品质的效果最为显著。

关键词: 马铃薯, 有机肥替代化肥, 土壤养分含量, 土壤酶活性, 块茎品质

Abstract:

To clarify the effect of replacing chemical fertilizers with organic fertilizers on soil and potato, explore the impact on soil nutrient content, soil enzyme activity and quality of potato, and propose a suitable organic substitution ratio, so as to provide scientific basis for the promotion of replacing chemical fertilizers with organic fertilizers. In Xiji County, Guyuan City of Ningxia in 2022, five treatments, CK (single fertilizer), T₁ (organic alternative fertilizer 20%), T₂ (organic alternative chemical fertilizer 40%), T₃ (organic alternative chemical fertilizer 60%) and T₄ (single application of organic fertilizer), were set up to analyze the relationship between soil nutrient content, soil enzyme activity and quality of potato using the ‘Qingshu 9’ potato variety as the test material. The results showed that (1) compared with CK and T₄, the contents of alkaline-hydrolyzable nitrogen, available phosphorus and available potassium of other treatments were increased to varying degrees, and the effect of increasing the content of available potassium was the most significant, increasing by 13.86%-37.74% and 2.55%-42.10%, respectively. (2) The soil enzyme activity of soil depth of 0-20 cm was slightly higher than that of 20-40 cm, and compared with CK and T₄, the soil enzyme activity of organic fertilizer of other treatments was improved, and the index of alkaline phosphatase activity was the highest, compared with CK, 0-20 and 20-40 cm increased by 3.74%-56.11%, 2.02%-55.90%, respectively; compared with T₄ treatment, it increased by 7.57%-64.94% and 8.56%-50.57%. (3) Compared with CK and T₄ treatment, organic fertilizer replacing partial chemical fertilizer treatments improved the quality content of potato tubers. (4) Correlation analysis showed that soil enzyme activity was positively correlated with soil nutrient content, and the increase of soil nutrient content promoted the improvement of enzyme activity. The stepwise linear regression equations of soil nutrient content, enzyme activity and potato quality showed that alkaline hydrolyzable nitrogen, urease, alkaline phosphatase and 20-40 cm catalase activities could be explained by the correlation with potato quality. The replacement of partial chemical fertilizers by organic fertilizer could increase soil nutrient content, enhance soil enzyme activity and improve potato quality, among which the replacement of 40% chemical fertilizer by organic fertilizer had the most significant effect.

Key words: potato, replacing chemical fertilizers with organic fertilizers, soil nutrient content, soil enzyme activity, tuber quality

丁玉萍, 马涛, 杨永森, 刘吉利, 者永清, 吴娜. 有机肥替代部分化肥对土壤养分和马铃薯块茎品质的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(19): 76-85.

DING Yuping, MA Tao, YANG Yongsen, LIU Jili, ZHE Yongqing, WU Na. Effects of Manure Replacing Part of Chemical Fertilizer on Soil Nutrients and Potato Tuber Quality[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(19): 76-85.

图/表 22

参考文献 24

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土层/cm	有机质/(g/kg)	EC	全氮/(g/kg)	碱解氮/(mg/kg)	速效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)	pH
0~20	8.52	0.60	0.58	42.54	22.88	357.78	8.62
20~40	8.35	0.56	0.64	41.33	20.08	340.77	8.76

土层/cm	有机质/(g/kg)	EC	全氮/(g/kg)	碱解氮/(mg/kg)	速效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)	pH
0~20	8.52	0.60	0.58	42.54	22.88	357.78	8.62
20~40	8.35	0.56	0.64	41.33	20.08	340.77	8.76

处理	有机肥	化肥			养分含量
处理	有机肥	尿素	过磷酸钙	硫酸钾	N	P₂O₅	K₂O	总养分
CK	0	485	563	115	225	90	60	375
T₁	2451	388	450	92	220	94	61	375
T₂	4902	291	338	69	215	99	61	375
T₃	7353	194	225	46	210	103	62	375
T₄	12255	0	0	0	200	111	64	375

处理	有机肥	化肥			养分含量
处理	有机肥	尿素	过磷酸钙	硫酸钾	N	P₂O₅	K₂O	总养分
CK	0	485	563	115	225	90	60	375
T₁	2451	388	450	92	220	94	61	375
T₂	4902	291	338	69	215	99	61	375
T₃	7353	194	225	46	210	103	62	375
T₄	12255	0	0	0	200	111	64	375

变异来源	酶活性
施肥处理	^**
生育时期	^**
土层深度	^**
施肥处理×生育时期
施肥处理×土层深度
生育时期×土层深度	^**
施肥处理×生育时期×土层深度	^**

有机肥替代部分化肥对土壤养分和马铃薯块茎品质的影响

Effects of Manure Replacing Part of Chemical Fertilizer on Soil Nutrients and Potato Tuber Quality

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处理	维生素C/(mg/100 g)	粗蛋白/%	可溶性糖/%	直链淀粉/%	支链淀粉/%
CK	12.70±0.18ab	5.23±0.41c	1.73±0.11a	4.40±0.29c	11.28±0.68c
T₁	13.33±1.21ab	5.57±0.69bc	1.97±0.28a	4.79±0.10b	12.62±1.17ab
T₂	14.21±0.05a	6.67±0.21a	1.91±0.07a	5.17±0.04a	13.29±0.41a
T₃	13.63±0.57ab	6.24±0.23ab	1.44±0.13a	4.93±0.12ab	12.29±1.50ab
T₄	12.36±1.45b	5.16±0.13c	1.75±0.08a	4.12±0.23c	11.30±0.55c

	AE	APO	APM	SE1	SE2	UE1	UE2	CE1	CE2	APE1	APE2
AE	1.00
APO	0.68^**	1.00
APM	0.73^**	0.40^**	1.00
SE1	0.50^**	0.40^**	0.57^**	1.00
SE2	0.22	0.33^**	0.37^**	0.66^**	1.00
UE1	0.24^*	0.41^**	0.12	0.67^**	0.62^**	1.00
UE2	0.60^**	0.77^**	0.35^**	0.59^**	0.49^**	0.75^**	1.00
CE1	0.51^**	0.52^**	0.59^**	0.31^**	0.42^**	0.001	0.38^**	1.00
CE2	0.56^**	0.69^**	0.57^**	0.38^**	0.42^**	0.09	0.45^**	0.78^**	1.00
APE1	0.24^*	0.44^**	0.11	0.68^**	0.64^**	0.94^**	0.74^**	0.04	0.17	1.00
APE2	0.58^**	0.74^**	0.43^**	0.65^**	0.59^**	0.75^**	0.87^**	0.45^**	0.50^**	0.73^**	1.00

品质指标	R		R²		e
品质指标	单独引入各自变量所得线性回归方程中最优的相关系数	引入全部自变量所得线性回归方程的相关系数	单独引入各自变量所得线性回归方程中最优的相关系数	引入全部自变量所得线性回归方程的相关系数	e
维生素C		0.56		0.31	0.83
粗蛋白	0.79	0.86	0.63	0.74	0.51
可溶性糖	0.67	0.81	0.45	0.65	0.59
支链淀粉		0.52		0.27	0.85
直链淀粉	0.83	0.93	0.69	0.87	0.36

品质指标	自变量	相关系数	直接通径系数	间接通径系数
品质指标	自变量	相关系数	直接通径系数	A₄	A₂	A₃	A₅
维生素C	A₁	0.56	0.56	/	/	/	/
粗蛋白	A₂	0.79	1.19	/	/	-0.40	/
粗蛋白	A₃	0.38	-0.52	/	0.90	/	/
可溶性糖	A₄	-0.17	0.65	/	/	-0.34	/
可溶性糖	A₃	-0.67	-1.14	0.77	/	/	/
直链淀粉	A₅	0.83	1.00	0.31	/	-0.48	/
	A₄	0.70	0.40	/	/	-0.48	0.77
	A₃	0.36	-0.66	0.29	/	/	0.73
支链淀粉	A₆	0.20	0.52	/	/	/	/

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