论文部分内容阅读
甘肃省中部沿黄灌区是我国加工型马铃薯的主要生产基地和种薯繁殖基地,马铃薯产业已成为带动当地农业和农村经济发展,促进农业增效和农民增收的重要支柱产业。然而,长期单一和过量施用化学肥料已造成土壤有机质含量下降、理化性质和生物学性状恶化,肥料利用率降低等不良后果,不利于当地马铃薯产业的可持续发展。本文选用不同用量的普通有机肥和生物有机肥替代部分化肥,研究有机肥替代部分化肥对马铃薯“大西洋”的块茎产量、干物质积累与分配以及对土壤生物学性状(土壤微生物区系、土壤微生物功能多样性和土壤酶活性)的影响,旨在为条山农场集约化生产条件下的马铃薯合理施肥提供理论依据。田间试验共设置8个处理:T1:对照,不施肥(CK);T2:100%化肥(CF);T3:100%CF+200kg/667m2普通有机肥(OF);T4:100%CF+200kg/667m2生物有机肥(BOF);T5:80%CF+200kg/667m2OF;T6:60%CF+400kg/667m2OF;T7:80%CF+200kg/667m2BOF;T8:60%CF+400kg/667m2BOF。主要试验结果如下:1)除T3外,其它施肥处理均可获得与100%化肥处理(T2)相持平的块茎产量;绝对产量以T7处理最高,达到31110.75Kg/hm2,说明在条山农场集约化的马铃薯生产系统下200-400kg/667m2的有机肥或生物有机肥可替代当地常规化肥用量的20%-40%。2)不同处理的马铃薯干物质积累规律存在差异。采用Logistic方程对干物质积累数据进行拟合后发现,决定马铃薯整株植株干物质积累和块茎产量高低的两个主要参数Vmean(干物质快速积累期内干物质平均增长速度)和△t(干物质快速积累期的持续时间)在不同的施肥处理下存在明显差异。全株干物质积累的Logistic方程参数中,100%化肥施用处理的T2其Vmean在所有处理中最高,比不施肥处理T1增加了98.71%,而△t在所有处理中最低,这表明在常规化肥施用处理下,干物质平均积累速度(Vmean的大幅度增加是植株干物质积累和块茎产量增加的主要原因;干物质平均积累速度的大幅度增加是常规化肥施用处理下植株干物质积累和块茎产量增加的主要原因;但在化肥减量施用并配施有机肥或生物有机肥的各处理中,干物质快速积累期内干物质平均增长速度Vmean和干物质快速积累期的持续时间△t的协同增加是整株干物质积累量和块茎产量提高的基础,这是化肥减量施用并配施有机肥处理仍然能够维持与100%化肥处理相持平的块茎产量的主要机理。对块茎干物质积累数据的Logistic方程拟合也表明,生育期内块茎的干物质积累过程与整株的干物质积累呈现相似的规律。3)不同施肥处理下植株干物质的分配规律也存在明显差异,地上部营养器官(茎叶)和经济器官(块茎)的干物质积累在马铃薯生育后期所形成的剪刀差大小明显不同,干物质积累的干质量平衡期的时间也存在显著的差异。所有处理中,以80%CF+200kg/667m2BOF的T7处理的剪刀差最大,表明用200kg/667m2的生物有机肥替代20%的常规化肥用量能够促进马铃薯生育后期营养器官干物质向块茎中的分配。化肥减量施用并配施有机肥或生物有机肥的各处理中,干质量平衡期的时间较100%化肥的T2处理平均提前了15d,特别是T7处理,提前了20d,这表明配施有机肥促进了营养器官中的干物质尽早向经济器官的分配。4)与100%化肥处理T2相比,有机肥替代部分化肥的所有处理增加了开花期、块茎膨大期和淀粉积累期土壤中可培养细菌的数量,降低了可培养真菌的数量,提高了土壤细菌/真菌比值。说明在长期施用化肥的集约化马铃薯种植体系中,适量投入有机肥可调控土壤微生物区系组成和结构。5)与100%化肥处理T2相比,有机肥替代部分化肥的所有处理改变了不同时期土壤中脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶和转化酶的活性,但变化幅度因土壤酶的种类和生育时期的不同而异。6)采用Biolog Eco Plate技术测定的不同处理下土壤微生物功能多样性的结果显示,100%化肥处理T2的土壤微生物功能多样性最低,低于不施肥的对照T1。有机肥替代部分化肥的所有处理显著增加了马铃薯种植土壤的微生物活性和微生物对碳源的利用强度。在土壤培养168h后,有机肥替代化肥处理较完全化肥施用处理在微生物群落碳源利用率上提高19.06%-72.61%。而在土壤微生物的功能多样性指数上,有机肥替代部分化肥处理较完全化肥施用处理相比也提高2.53%-18.50%。本研究结果表明,在甘肃省中部沿黄灌区集约化的马铃薯生产系统下,通过较少常规化肥施用量并配施一定数量的有机肥料不但可使马铃薯块茎产量达到与完全施用化肥相同的效果,而且施用有机肥或生物有机肥对马铃薯种植土壤的微生物性状有显著的改善,特别是增加了土壤酶活性,改善微生物区系的组成结构和提高土壤微生物的功能多样性。一年的田间试验结果显示,以T7处理,即用200kg/667m2的生物有机肥替代80%化肥的效果最好。