化肥减量配施腐殖酸微生物菌肥对马铃薯生长及品质的影响

Effects of Reduced Chemical Fertilizer Combined with Humic Acid Microbial Fertilizer on Potato Growth and Quality

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2025.04.009

包涛涛 Taotao BAO , 高涵 Han GAO , 范建忠 Jianzhong FAN , 刘强 Qiang LIU , 付裕 Yu FU , 郭新送 Xinsong GUO , 王杉杉 Shanshan WANG , 陈永浩 Yonghao CHEN , 窦燕 Yan DOU

1 农业农村部腐植酸类肥料重点实验室/山东农大肥业科技股份有限公司山东泰安 271600 Key Laboratory of Humic Acid Fertilizer, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co., Ltd., Tai′an, Shandong 271600, China 2 山东省泰安市石莱镇人民政府山东泰安 271217 People′s Government of Shilai Town, Tai′an City, Shandong Province, Tai′an, Shandong 271217, China 3 泰山护理职业学院山东泰安 271000 Taishan Vocational College of Nursing, Tai′an, Shandong 271000, China

Author notes:

Correspondence to: 郭新送(1987—)，男，硕士，高级工程师，主要从事土壤肥料学方面的研究；guoxinsong1028@163.com

摘要：

为考察腐殖酸微生物菌肥部分替代化肥对马铃薯生长及品质的影响，开展了田间小区试验。试验共设普通复合肥(CK)、普通复合肥减量20%(BB)、BB+腐殖酸微生物菌肥(FABB)共3个处理，测定了不同处理的马铃薯生物学性状、叶片形态和光合参数、产量、品质性状等指标。结果表明：FABB处理对马铃薯地下部生长的影响最显著，地下部干质量较CK、BB处理的分别提高50.27%、41.51%；FABB处理改善了马铃薯植株叶片的形态，叶片的叶绿素相对含量较CK、BB处理的分别提高36.71%、18.93%；FABB处理的马铃薯产量及块茎中淀粉、维生素C含量均显著高于CK、BB处理的。腐殖酸微生物菌肥部分替代化肥，可以显著促进马铃薯生长，并提高马铃薯的产量和品质。

关键词：

马铃薯; 腐殖酸微生物菌肥; 减肥增效; 产量; 品质;

Abstract：

To investigate the effects of partial substitution of chemical fertilizer with humic acid microbial fertilizer on potato growth and quality, a field plot experiment is conducted. Three treatments are designed: conventional compound fertilizer (CK), 20% reduced conventional compound fertilizer (BB), and BB combined with humic acid microbial fertilizer (FABB). Biological traits, leaf morphology, photosynthetic parameters, yield, and quality attributes of potatoes are measured under different treatments. The results show that the FABB treatment significantly enhances underground part growth, increasing underground part dry weight by 50.27% and 41.51% compared to CK and BB treatments, respectively. The FABB treatment improves leaf morphology, elevates chlorophyll relative content by 36.71% and 18.93% over CK and BB. Additionally, FABB treatment achieves significantly higher potato yield, starch content in tubers, and vitamin C level compared to CK and BB treatments. Partial substitution of chemical fertilizer with humic acid microbial fertilizer can significantly promote potato growth while improving yield and quality.

Keyword：

potato; humic acid microbial fertilizer; fertilizer reduction and efficiency enhancement; yield; quality;

马铃薯属于茄科双子叶草本植物，因其广泛的适应性、强大的抗逆性和高产等优势，已成为我国第四大主要粮食作物^[1-3]。合理施肥是保证马铃薯产量和品质的重要农艺措施之一，对马铃薯的生产有着重要的影响^[4]。近年来，我国在马铃薯种植过程中化肥施用量逐年增加，据统计，我国每年用于马铃薯种植的化肥约为655 kt，多以一次性基施为主，导致肥料利用效率降低^[5-6]。这种不合理的施肥方式不仅未取得增产提质的效果，还引发了一系列土传病害的发生，对土壤环境造成了严重危害^[7-9]。为保障我国粮食安全，减施化肥和推动有机肥替代已成为提高作物产量的一项重大举措^[10-11]。

腐殖酸微生物菌肥作为一种富含腐殖酸天然生物刺激素和有益微生物菌剂的新型肥料，对作物具有促生抗逆的效果，可有效提高肥料利用效率并改善作物品质^[11-12]。崔亮等^[13]的研究表明，施用微生物菌肥能够提高马铃薯的产量和品质。李星星等^[14]发现，在一定范围内，F01复合微生物菌剂施用量的增加可不同程度地提高马铃薯单株薯质量和块茎产量，并提高块茎中粗蛋白含量。王建阳等^[15]的研究表明，在常规施肥的基础上增施含腐殖酸类肥料，可以显著提高马铃薯的产量及商品率。关于生物有机肥或微生物菌肥对马铃薯生长和品质的影响已有较多的报道，但以腐殖酸作为菌剂载体的微生物菌肥的相关研究仍较为有限。因此，本试验以陕西省渭南市马铃薯主栽区为试验区域，通过化肥减量和腐殖酸微生物菌肥部分替代化肥的方式，探究腐殖酸微生物菌肥对马铃薯产量和品质的影响，以期为指导当地马铃薯生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试马铃薯：品种为陇薯10号，属中晚熟品种，生育期约为110 d，有较高的抗病性，商品薯率较高^[16]，购于当地种子市场。

供试肥料：普通复合肥，N-P₂O₅-K₂O=15-6-9；腐殖酸微生物菌肥，w(N+P₂O₅+K₂O)≥5%，w(有机质)≥20%，w(腐殖酸)≥15%，有效活菌数(枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌)≥6亿/g；均由山东农大肥业科技股份有限公司提供。

1.2 主要仪器

ECS 4024型元素分析仪，北京普瑞亿科科技有限公司；Smartchem 300型全自动化学分析仪，意大利艾迈斯-爱利安斯公司；SPAD-502 plus型叶绿素仪，浙江托普仪器有限公司；CI-110型冠层数字图像分析仪，美国CID生物科学公司。

1.3 试验地概况

试验于2022年2—6月在陕西省渭南市大荔县沙南村(34°79′ N，109°94′ E)进行。该地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，日照充沛，年平均气温14.2 ℃，无霜期210~220 d，年平均降水量514 mm，土壤多以黄绵土、沙质土为主。试验开始前，测定了耕层0~20 cm土壤基本理化性状：w(有机质)为20.64 g/kg，w(全氮)为1.65 g/kg，w(有效磷)为27.84 mg/kg，w(速效钾)为111.87 mg/kg，pH为7.82。

1.4 试验设计

试验设置3个处理，每个处理重复3次，各处理施肥情况分别为：CK，普通复合肥(1 500 kg/hm²)；BB，普通复合肥减施20%(1 200 kg/hm²)；FABB，普通复合肥减施20%(1 200 kg/hm²)+腐殖酸微生物菌肥(300 kg/hm²)；所有肥料作为底肥一次性施入。采用随机区组排列，行距0.90 m，株距0.24 m，每行25株，每个小区6行，小区面积32 m²。2022年2月24日施肥，6月28日收获。

2 样品采集与测定

2.1 土壤样品相关指标

在马铃薯收获时，按照不同施肥处理，每个小区采用“S”采样法分别采集0~20 cm土壤样品，每个小区均采集5个点；将样品混合后，装袋密封，在4 ℃条件下保存，并送回实验室用于测定土壤基本指标。

土壤pH采用pH仪测定，水土质量比为2.5 ∶1；土壤全氮含量采用元素分析仪测定^[17]；铵态氮和硝态氮含量分别采用靛酚蓝比色法和酚二磺酸比色法，通过全自动化学分析仪测定；土壤微生物量氮(MBN)采用三氯甲烷熏蒸法测定^[18-19]。

2.2 植物样品相关指标

在马铃薯盛花期、块茎膨大期测定叶片叶绿素相对含量(SPAD值)、叶片厚度、叶面积指数(LAI)、净光合速率(NPP)等。叶片SPAD值采用叶绿素仪测量；叶片厚度采用千分尺测量；LAI、NPP采用冠层数字图像分析仪测定。

在马铃薯收获期，按照不同施肥处理，每个小区的马铃薯依据根、茎秆、块茎、叶进行分离处理，并送回实验室测其株高、茎粗、地下部和地上部干质量。

2.3 品质性状

按照不同小区随机选取5个质量为150~200 g的薯块带回实验室，测定其中淀粉、蛋白质、还原糖和维生素C(Vc)的含量。淀粉含量采用碘比色法测定^[20]；还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；蛋白质含量采用双缩脲法测定；Vc含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定。

2.4 数据分析

采用SPSS 21.0软件对试验数据进行单因素方差分析，考察不同施肥处理对马铃薯产量及品质的影响。采用Pearson相关性分析法研究马铃薯产量、品质与土壤理化性状之间的相关性。所有图表均采用Origin 2018软件绘制。

3 结果与分析

3.1 不同施肥处理对马铃薯收获期植株生物学性状的影响

不同施肥处理的马铃薯收获期植株生物学性状见表 1，表中同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P＜0.05)，下同。

表 1

不同施肥处理的马铃薯收获期植株生物学性状

处理	株高/cm	茎粗/mm	地上部干质量/g	地下部干质量/g
CK	51.53±0.47 b	9.58±0.11 b	41.67±0.19 b	85.61±0.33 b
BB	57.10±0.91 ab	9.06±0.26 b	47.02±0.24 ab	90.91±0.29 b
FABB	69.42±0.93 a	13.54±0.54 a	54.43±0.39 a	128.65±0.17 a

从表 1可看出，FABB处理对马铃薯植株生长具有显著的促生效果。在马铃薯收获期，与CK处理相比，FABB处理的马铃薯植株的株高、茎粗显著提高了34.72%、41.34%；FABB处理对马铃薯地下部的影响更为显著，地下部干质量较CK、BB处理的分别显著提高了50.27%、41.51%。

3.2 不同施肥处理对马铃薯叶片形态和光合参数的影响

不同施肥处理的马铃薯叶片形态和光合参数见表 2。

表 2

不同施肥处理的马铃薯叶片形态和光合参数

处理	SPAD值	叶片厚度/mm	LAI	NPP/(μmol·m^-2·s^-1)
CK	27.16±0.59 b	2.44±0.15 b	1.19±0.08 b	20.03±2.16 b
BB	31.22±1.05 ab	2.89±0.06 ab	1.69±0.20 ab	25.13±1.39 ab
FABB	37.13±0.47 a	3.21±0.02 a	2.48±0.06 a	30.90±2.37 a

从表 2可看出，FABB处理改善了植株的叶片形态，提高了植株的NPP和SPAD值。FABB处理的叶片厚度、LAI、NPP、SPAD值分别比CK处理的显著提高了31.56%、108.40%、54.27%、36.71%。由此可见，腐殖酸微生物菌肥可通过增加光合有效辐射与叶绿素含量来提高植株光合作用的效率，从而促进植株的生长。

3.3 不同施肥处理对马铃薯产量的影响

田间试验结果表明(见图 1)：BB、FABB处理均能提高马铃薯产量，较CK处理的提高了15.68%、51.45%；与CK处理相比，FABB处理的产量显著提高。

图 1

不同施肥处理的马铃薯产量

3.4 不同施肥处理对马铃薯块茎品质的影响

淀粉、Vc和还原糖含量是衡量马铃薯块茎品质的重要指标，不同施肥处理的马铃薯品质指标见表 3。

表 3

不同施肥处理的马铃薯块茎品质指标

处理	w(淀粉)/%	w(还原糖)/%	w(蛋白质)/%	w(Vc)/%
CK	18.12±1.13 b	0.12±0.02 b	1.24±0.07 a	39.84±0.42 b
BB	17.78±2.61 b	0.17±0.02 ab	1.37±0.09 a	43.38±0.48 b
FABB	23.56±1.28 a	0.22±0.03 a	1.38±0.03 a	47.05±0.59 a

从表 3可看出，不同施肥处理对马铃薯块茎品质指标有显著影响。FABB处理的马铃薯块茎的淀粉和Vc含量均显著高于CK、BB处理的。与CK处理相比，FABB处理的马铃薯块茎的还原糖含量显著升高了83.33%；BB处理对马铃薯块茎的淀粉、蛋白质、Vc和还原糖含量均未产生显著影响。

3.5 不同施肥处理对土壤基本理化性状的影响

不同施肥处理的土壤基本理化性状见表 4。

表 4

不同施肥处理的土壤基本理化性状

处理	pH	w(全氮)/ (g·kg^-1)	w(硝态氮)/ (mg·kg^-1)	w(铵态氮)/ (mg·kg^-1)	w(有效磷)/ (mg·kg^-1)	w(速效钾)/ (mg·kg^-1)	w(MBN)/ (mg·kg^-1)
CK	7.85±0.05 a	1.63±0.01 b	26.71±4.57 a	18.12±1.13 b	31.42±4.58 b	113.24±3.57 a	0.036±0.003 b
BB	7.93±0.07 a	1.74±0.01 b	31.71±3.12 a	24.78±2.61 ab	35.67±3.12 ab	118.57±2.89 a	0.039±0.003 b
FABB	7.79±0.06 a	2.68±0.01 a	32.26±3.52 a	26.56±1.28 a	42.52±4.83 a	124.38±3.03 a	0.056±0.004 a

从表 4可看出：FABB处理能改善土壤的理化性状，其土壤中全氮、铵态氮、有效磷、MBN含量均显著高于CK处理的；与BB处理相比，FABB处理的土壤中全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量均有所升高。

3.6 马铃薯产量、品质与土壤理化性状的相关性

土壤理化性状与马铃薯产量、品质具有一定的相关性，其中土壤中全氮、有效磷含量与马铃薯产量呈正相关，土壤中速效钾含量与马铃薯还原糖含量呈正相关，见图 2。

图 2

土壤理化性状对马铃薯产量、还原糖含量的影响

4 讨论

在本试验中，从土壤养分和马铃薯植株生物学性状观测到BB处理和FABB处理有助于提高马铃薯产量及品质。马铃薯的株高和茎粗是衡量马铃薯生长情况的重要指标，是马铃薯地上部生物量的重要来源。大量研究表明^[21-24]，微生物菌肥配施处理能显著提高马铃薯的株高和茎粗，这与本试验的结果基本一致。FABB处理的马铃薯株高、茎粗显著优于其他处理的，这说明腐殖酸微生物菌肥可在一定程度上促进马铃薯植株的生长。同时，在马铃薯块茎形成期，施用腐殖酸微生物菌肥后，叶片SPAD值、LAI、叶片厚度和NPP与CK处理的相比，分别提高了36.71%、108.40%、31.56%和54.27%，这与方亮等^[25]和王云赫等^[26]的研究结果相似。腐殖酸微生物菌肥中含有大量的植物根际促生菌(枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌)，施入土壤后会分泌大量铁载体和生长素吲哚乙酸(IAA)，促进作物生长^[27-29]。施用腐殖酸微生物菌肥后, 可以提高马铃薯对养分的吸收利用率，促进叶片叶绿素的增加, 从而增强了马铃薯光合产物的积累，有助于淀粉、还原糖等营养物质的形成。淀粉、Vc和还原糖含量是衡量马铃薯块茎品质的重要指标，FABB处理的马铃薯块茎的淀粉和Vc含量均显著高于CK、BB处理的。同时，与CK处理相比，FABB处理的马铃薯块茎的还原糖含量显著升高了83.33%，与张爱华等^[21]关于腐殖酸型复合肥对马铃薯生长及产质量影响的研究结果相似。因此，腐殖酸微生物菌肥处理可有效促进马铃薯的养分积累，改善部分马铃薯品质指标。

氮、磷、钾是植物生长发育必不可少的大量元素。在马铃薯生长过程中，氮是形成马铃薯营养部分的主要养分元素，对马铃薯的生长有着积极影响^[30]。磷通过参与光合作用和呼吸作用为马铃薯的根系生长提供养分，促进马铃薯的生长发育并有助于产量提升^[31]。同时，钾在马铃薯生长发育和光合产物运输中也起着至关重要的作用。钾缺乏会导致CO₂的净同化减少、生物量下降，使糖向块茎的运输受损，导致马铃薯中还原糖含量降低^[32]。这与本试验的结果一致，土壤中有效钾含量与马铃薯还原糖含量呈高度正相关，还原糖含量随有效钾含量的增加而增加。

5 结语

本试验以马铃薯为对象，考察了腐殖酸微生物菌肥部分替代化肥对马铃薯促生效果的影响。试验结果表明，腐殖酸微生物菌肥的施用对土壤理化性状、植株生长和地下部生物量均有显著影响，其中腐殖酸和微生物菌剂在马铃薯生长过程中发挥着重要作用。该试验为马铃薯优化养分管理提供了有力的数据支撑，有助于实现施肥优化。

ckwx 参考文献

刘俊霞, 贾金荣. 中国马铃薯国际贸易趋势分析[J]. 西北农林科技大学学报(社会科学版), 2012, 12(4): 57-62.

吴正强, 岳云, 赵小文, 等. 甘肃省马铃薯产业发展研究[J]. 中国农业资源与区划, 2008, 29(6): 67-72.

李福, 岳云. 甘肃省马铃薯产业集群发展思路[J]. 作物杂志, 2011(4): 11-15.

高翔, 李成亮, 张民, 等. 钾肥种类及用量对马铃薯生长和品质的影响[J]. 水土保持学报, 2014, 28(2): 143-148.

宋惠洁, 李大明, 柳开楼, 等. 不同施肥措施对南方冬种马铃薯产量和肥料利用率的影响[J]. 湖南农业科学, 2021(8): 48-51.

张福锁, 王激清, 张卫峰, 等. 中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径[J]. 土壤学报, 2008, 45(5): 915-924.

刘金山, 戴健, 刘洋, 等. 过量施氮对旱地土壤碳、氮及供氮能力的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2015, 21(1): 112-120.

罗来超, 苗艳芳, 李生秀, 等. 氮素形态对小麦幼苗生长及根系生理特性的影响[J]. 河南科技大学学报(自然科学版), 2013, 34(4): 81-84.

徐晓峰, 石兆勇, 常会庆, 等. 基肥减量对冬小麦生长、产量构成和氮肥利用效率的影响[J]. 河南科技大学学报(自然科学版), 2020, 41(3): 81-87.

朱兆良, 金继运. 保障我国粮食安全的肥料问题[J]. 植物营养与肥料学报, 2013, 19(2): 259-273.

范仲卿, 包涛涛, 杨武杰, 等. 氮肥控释替代及配施腐植酸对小麦产量和土壤氮素的影响[J]. 腐植酸, 2023(5): 28-33.

王薇, 李子双, 穆吉珍. 腐植酸复合肥在马铃薯上的应用效果研究[J]. 山东农业科学, 2016, 48(6): 81-83.

崔亮, 付雪娇, 周桦楠, 等. KS50微生物菌肥对马铃薯生长发育和产量的影响[J]. 辽宁农业科学, 2017(5): 19-23.

李星星, 张胜, 蒙美莲, 等. F01复合微生物菌剂对马铃薯生长、产量和品质的影响[J]. 北方农业学报, 2019, 47(5): 48-53.

王建阳, 白云龙, 闫东, 等. 含腐植酸水溶肥对马铃薯产量和效益的影响[J]. 现代农业, 2017(4): 20-22.

谢奎忠, 陆立银, 胡新元, 等. 黑膜全膜双垄栽培陇薯10号原种产量与氮磷施用量及密度的关系研究[J]. 甘肃农业科技, 2015(7): 44-47.

CHATTERJEE A, LAL R, WIELOPOLSKI L, et al. Evaluation of different soil carbon determination methods[J]. Critical Reviews in Plant Sciences, 2009, 28(3): 164-178. doi:10.1080/07352680902776556

INUBUSHI K, BROOKES P C, JENKINSON D S. Soil microbial biomass C, N and ninhydrin-N in aerobic and anaerobic soils measured by the fumigation-extraction method[J]. Soil Biology and Biochemistry, 1991, 23(8): 737-741. doi:10.1016/0038-0717(91)90143-8

WU J, HE Z L, WEI W X, et al. Quantifying microbial biomass phosphorus in acid soils[J]. Biology and Fertility of Soils, 2000, 32: 500-507. doi:10.1007/s003740000284

冯朋博, 王月宁, 慕宇, 等. 马铃薯块茎形成期增温对其淀粉含量、淀粉酶活性及产量的影响[J]. 西南农业学报, 2019, 32(6): 1253-1258.

张爱华, 况胜剑, 张钦, 等. 腐殖酸型复合肥对马铃薯生长及产质量的影响[J]. 耕作与栽培, 2021, 41(5): 32-35.

张亮, 孙磊, 苏航, 等. 有机肥和无机肥对马铃薯生长发育及块茎产量的影响[J]. 土壤, 2020, 52(4): 862-866.

盛雅媛. 减施化肥对马铃薯产量及品质的影响[D]. 张家口: 河北北方学院, 2020.

李明政. 农家肥与无机复合肥不同配施对马铃薯产量品质及土壤肥力的影响[D]. 重庆: 西南大学, 2020.

方亮, 李文标, 董继翠, 等. 化肥减量配施腐植酸对烤烟生长及产量和品质的影响[J/OL]. 浙江农业科学, 1-8[2024-09-08]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/33.1076.S.20231115.1142.002.html.

王云赫, 范仲卿, 郭新送, 等. 腐植酸对不同筋度小麦品种生长特性、产量和品质的影响[J]. 麦类作物学报, 2022, 42(10): 1240-1246.

董爱菊, 邱慧珍, 魏茹云, 等. 类芽孢杆菌QHZ11对马铃薯黑痣病的生防效果[J]. 微生物学通报, 2021, 48(11): 4087-4099.

张文明, 邱慧珍, 张春红, 等. 不同连作年限马铃薯根系分泌物的成分鉴定及其生物效应[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(12): 1811-1818.

郑国华, 王金昌, 王小红. 植物根际细菌的促生机制[J]. 江西科学, 2012, 30(4): 454-458.

NURMANOV Y T, CHERNENOK V G, KUZDANOVA R S. Potato in response to nitrogen nutrition regime and nitrogen fertilization[J]. Field Crops Research, 2019, 231: 115-121. doi:10.1016/j.fcr.2018.11.014

穆俊祥, 曹兴明, 弓建国, 等. 氮磷钾和有机肥配合施用对马铃薯淀粉含量和产量的影响[J]. 土壤, 2009, 41(5): 844-848.

王小英, 方玉川, 高青青, 等. 不同钾肥品种对马铃薯农艺性状、产量和品质的影响[J]. 陕西农业科学, 2019, 65(11): 27-31.