周俊，周如考

（1.張掖市農業(yè)節(jié)水與土壤肥料管理站，甘肅張掖734000；2.甘肅星碩生物科技有限公司，甘肅張掖734000）

多功能復混肥配方篩選及對土壤性質和馬鈴薯施肥利潤的影響

周俊1*，周如考2

（1.張掖市農業(yè)節(jié)水與土壤肥料管理站，甘肅張掖734000；2.甘肅星碩生物科技有限公司，甘肅張掖734000）

在甘肅省張掖市山丹縣馬鈴薯種植基地上，采用田間試驗方法，進行了多功能復混肥配方篩選及對土壤性質和馬鈴薯施肥利潤影響的研究。結果表明，多功能復混肥配方組合為馬鈴薯專用肥0.741 0∶糠醛渣0.235 5∶聚乙稀醇0.023 5。施用多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥比較，土壤容重、pH和真菌分別降低7.63%、3.43%和1.56%；總孔隙度、團聚體和飽和持水量分別增加7.45%、17.54%和7.45%；有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加9.41%、0.35%、0.47%和1.27%；細菌、放線菌和菌體總量分別增加25.86%、21.69%和24.12%；蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶分別增加53.64%、30.43%、4.58%和10.76%；馬鈴薯產量和施肥利潤分別增加5.80%和0.46萬元/hm2。多功能復混肥施肥量與馬鈴薯產量間的肥料效應回歸方程為：y=32.850 0+9.165 5x-1.430 2x2，最佳施肥量為2.89 t/hm2，馬鈴薯理論產量為47.38 t/hm2。

多功能復混肥；土壤性質；馬鈴薯；施肥利潤

甘肅省張掖市位于海拔1 800～2 800 m的冷涼灌區(qū)，具有得天獨厚的自然環(huán)境條件和區(qū)位優(yōu)勢，種植的馬鈴薯品質好產量高。近年來，建立了加工型馬鈴薯生產基地2.66萬hm2，總產量達120萬t。目前日益凸顯的主要問題是馬鈴薯產量的提高，主要依賴化肥的施用，長期大量施用化肥，土壤膠體上吸附的鈣離子被銨離子代換，土壤團聚體遭到破壞，土壤板結，不利于馬鈴薯塊莖膨大，導致產量下降，影響了本區(qū)馬鈴薯產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1,2]。近年來，有關新型功能性肥料研究受到廣泛關注[3-7]，但馬鈴薯多功能復混肥未見文獻報道。本文針對上述存在的問題，選擇馬鈴薯專用肥，工業(yè)廢棄物糠醛渣[8]，土壤結構改良劑聚乙稀醇[9-11]為原料，采用正交試驗方法篩選配方，合成集營養(yǎng)、改土為一體的馬鈴薯多功能復混肥，進行田間驗證試驗，以便對多功能復混肥的肥效做出確切的評價。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地概況

試驗于2011～2014年在甘肅省張掖市山丹縣位奇鎮(zhèn)連續(xù)種植馬鈴薯8年的基地上進行，試驗地海拔2 030 m，年均溫度5.5℃，年均降水量250 mm，年均蒸發(fā)量1 800 mm，無霜期150 d，土壤類型為灰鈣土[12]，0～20 cm土層含有機質16.14 g/kg，堿解氮41.12 mg/kg，速效磷7.37 mg/kg，速效鉀151.88 mg/ kg，pH 7.59。

1.1.2 試驗材料

CO（NH2）2（N 46%）；（NH4）2HPO4（N 18%、P2O546%）；K2SO4（K2O 50%）。馬鈴薯專用肥（CO（NH2）2、（NH4）2HPO4、K2SO4重量比按0.451 7∶0.116 6∶0.431 7混合）；糠醛渣，含有機質76.36%，全氮0.55%，全磷0.23%，全鉀1.18%，pH 3.2，粒徑0.5～1 mm[13]；聚乙稀醇，粒徑0.5～2 mm。多功能復混肥（按照試驗一篩選的配方，將馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇風干重量比按0.741 0∶0.235 5∶0.023 5混合，含有機質18.0%，N 17.1%，P2O54.2%，K2O 16.4%）；馬鈴薯品種‘克新4號’由黑龍江省農業(yè)科學院選育。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗處理

2011年4月20日，選擇馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇為3個因素，每個因素設3個水平，選擇正交表L9（33）設計9個試驗處理[14]，按表1因素與水平編碼括號中的數量稱取各種材料組成9種多功能復混肥。

表1 L9（33）正交試驗設計Table1 L9(33)orthogonal experiment design

2012年4月20日根據試驗一篩選的配方，將馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇風干重量比按0.741 0∶0.235 5∶0.023 5混合得到多功能復混肥，多功能復混肥施用量梯度設計為對照0（CK），0.57，1.14，1.71，2.28，2.85和3.42 t/hm2共7個處理。每個試驗處理重復3次，隨機區(qū)組排列。

2013～2014年4月20日在純N、P2O5、K2O投入量相等的條件下（純N 0.49 t/hm2+P2O50.11 t/hm2+ K2O 0.46 t/hm2），試驗共設3個處理：處理1，對照（不施肥）；處理2，傳統(tǒng)化肥，尿素施用量0.97 t/ hm2+磷酸二銨施用量0.24 t/hm2+硫酸鉀施用量0.92 t/hm2；處理3，多功能復混肥，施用量為2.85 t/ hm2。每個試驗處理重復3次，隨機區(qū)組排列。

1.2.2 種植方法

田間試驗小區(qū)面積為35.2 m2（8 m×4.4 m），每個小區(qū)四周筑埂，埂寬35 cm，埂高35 cm，每個試驗處理的肥料在馬鈴薯播種前做底肥施入0～20 cm土層。播種時間為2011～2014年每年的4月20日，播種深度15 cm，株距25 cm，壟距55 cm，壟高35 cm，每個小區(qū)種植4壟，每壟定植2行，每個小區(qū)定植256株，其他田間管理措施與大田相同。

1.2.3 測定指標與方法

馬鈴薯收獲時每個試驗小區(qū)隨機采集30株測定經濟性狀，每個試驗小區(qū)單獨收獲，將小區(qū)產量折合成公頃產量進行統(tǒng)計分析。馬鈴薯收獲后，分別在試驗小區(qū)內按S形路線布點，采集0～20 cm耕作層土樣4 kg，用四分法帶回1 kg混合土樣，風干后過1 mm篩供室內化驗分析（土壤容重、土壤團聚體測定用環(huán)刀采集原狀土，未進行風干）。土壤容重采用環(huán)刀法；孔隙度采用計算法；＞0.25 mm團聚體采用干篩法；有機質采用重鉻酸鉀法；堿解氮采用擴散法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法；速效鉀采用火焰光度計法；pH采用酸度計法；飽和持水量按公式（飽和持水量＝面積×總孔隙度×土層深度）求得[15,16]；微生物數量采用稀釋平板法；脲酶測定采用靛酚比色法；蔗糖酶測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法；磷酸酶測定采用磷酸苯二鈉比色法；過氧化氫酶測定采用滴定法；多酚氧化酶測定采用碘量滴定法[17]；邊際產量按公式（每增加1個單位肥料用量時所得到的產量減前1個處理的產量）求得；邊際產值按公式（邊際產量×產品價格）求得；邊際成本按公式（邊際施肥量×肥料價格）求得；邊際利潤按公式（邊際產值減邊際成本）求得；邊際施肥量按公式（后1個處理施肥量減前1個處理施肥量）求得[18]。

1.2.4 數據處理

采用DPSS 10.0統(tǒng)計軟件分析，差異顯著性采用LSR法。

2 結果與分析

2.1 多功能復混肥配方的確定

由2011年試驗結果（表2）可知，處理9與其他處理產量差異極顯著（P＜0.01）；處理3與處理2、4、5差異不顯著（P＞0.05），但與處理6、7、8差異極顯著（P＜0.01）；處理1與處理7差異不顯著（P＞0.05）。由此可見，處理9（A2B3C3）是多功能復混肥最佳配方（馬鈴薯專用肥（A）2 124 kg/hm2，糠醛渣（B）675 kg/hm2，聚乙稀醇（C）67.50 kg/ hm2），即馬鈴薯專用肥、糠醛渣、聚乙稀醇重量比分別為0.741 0∶0.235 5∶0.023 5。

2.2 多功能復混肥最佳施肥量和馬鈴薯理論產量的確定

2012年9月20日馬鈴薯收獲后測定數據進行統(tǒng)計分析可知，多功能復混肥施用量在2.85 t/hm2的基礎上，再增加0.57 t/hm2，邊際利潤出現負值（表3）。將專用肥不同施肥量與馬鈴薯產量間的關系采用肥料效應函數方程y=a+bx+cx2擬合，得到的回歸方程為：

y=32.8500+9.1655x-1.4302x2（1）

多功能復混肥價格（Px）為1 797.72元/t，2012年馬鈴薯市場平均價格（Py）為2 000元/t，將（Px）、（Py）、肥料效應函數的b和c，代入最佳施肥量計算公式x0=[（Px/Py）-b]/2c，求得專用肥最佳施肥量（x0）為2.89 t/hm2，將x0代入（1）式，求得馬鈴薯理論產量（y）為47.38 t/hm2，回歸統(tǒng)計分析結果與試驗處理6基本吻合（表3）。

2.3 多功能復混肥對土壤物理性質和持水量的影響

連續(xù)定點試驗2年后，于2014年9月20日馬鈴

薯收獲后，采集耕作層0～20 cm土樣測定結果可知，不同處理土壤容重由大到小變化的順序依次為：對照＞傳統(tǒng)化肥＞多功能復混肥。多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較，容重分別降低7.63%和9.02%，差異顯著（P＜0.05）。不同處理土壤總孔隙度、團聚體和飽和持水量由大到小變化的順序依次為：多功能復混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照，多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較總孔隙度分別增加7.45%和9.09%，差異顯著（P＜0.05）；團聚體分別增加17.54%和17.97%，差異極顯著（P＜0.01）；飽和持水量分別增加7.45%和9.09%，差異極顯著（P＜0.01）（表4）。

表2 L9（33）正交試驗分析Table2 Analysis of L9(33)orthogonal experiment

表3 不同劑量多功能復混肥對馬鈴薯經濟效益分析Table3 Doses of multi-functional fertilizer for potato economic benefit analysis

表4 多功能復混肥對土壤物理性質和持水量的影響Table4 Effects of multi-functional fertilizer on soil physical properties and water holding capacity

2.4 多功能復混肥對土壤pH和有機質及速效養(yǎng)分的影響

從表5可知，不同處理土壤pH由大到小變化的順序依次為：對照＞傳統(tǒng)化肥＞多功能復混肥。多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較，pH分別降低3.43%和3.69%，差異顯著（P＜0.05）。不同處理土壤有機質和速效養(yǎng)分由大到小變化的順序依次為：多功能復混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照，多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥和對照比較，有機質分別增加9.41%和9.54%，差異顯著（P＜0.05）；多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥比較，堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加0.35%、0.47%和1.27%，差異不顯著（P＞0.05）；與對照比較，堿解氮和速效磷分別增加19.04%和17.10%，差異極顯著（P＜0.01），速效鉀增加9.88%，差異顯著（P＜0.05）（表5）。

2.5 多功能復混肥對土壤微生物和酶活性的影響

從表6可知，不同處理土壤細菌、放線菌和酶活性由大到小變化的順序依次為：多功能復混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照。多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥比較，真菌降低1.56%，但差異不顯著（P＞0.05），細菌、放線菌和菌體總量分別增加25.86%、21.69%和24.12%，差異顯著（P＜0.05）；與對照比較，真菌降低44.49%，差異極顯著（P＜0.01），細菌、放線菌和菌體總量分別增加30.36%、26.25%和28.65%，差異顯著（P＜0.05）。多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥比較，蔗糖酶和磷酸酶分別增加53.64%和30.43%，差異極顯著（P＜0.01），脲酶和多酚氧化酶分別增加4.58%和10.76%，差異顯著（P＜0.05）；與對照比較，蔗糖酶、脲酶和磷酸酶分別增加56.64%、31.73%和57.89%，差異極顯著（P＜0.01），多酚氧化酶增加12.50%，差異顯著（P＜0.05）。

表5 多功能復混肥對土壤有機質及速效養(yǎng)分和pH的影響Table5 Effects of multi-functional fertilizer on soil organic matter content,available nutrients and pH

2.6 多功能復混肥對馬鈴薯經濟性狀及產量和施肥利潤的影響

連續(xù)定點試驗2年后，于2014年9月20日馬鈴薯收獲后測定數據可知，不同處理馬鈴薯經濟性狀及產量和施肥利潤由大到小變化的順序依次為：多功能復混肥＞傳統(tǒng)化肥，多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥比較，馬鈴薯平均塊莖重、單株塊莖重和產量分別增加5.14%、9.31%和5.80%，差異顯著（P＜0.05），施肥利潤增加4 586.50元/hm2（表7）。

表6 多功能復混肥對土壤微生物和酶活性的影響Table6 Effects of multi-functional fertilizer on soil microbes and enzyme activity

表7 多功能復混肥對馬鈴薯經濟性狀及產量和施肥利潤的影響Table7 Effects of multi-functional fertilizer on potato economic characteristics,yield and fertilizer profit

3 討論

馬鈴薯種植田施用多功能復混肥后，土壤容重降低，總孔隙度增大，團聚體和持水量增加，究其原因，一是多功能復混肥中的聚乙烯醇是一種膠結物質，可以把小土粒粘在一起，形成較穩(wěn)定的團聚體，具有團聚體的土壤比較疏松，因而增大了孔隙度，降低了容重[19]。二是多功能復混肥中的聚乙烯醇，是一類高分子聚合物，這類物質分子結構交聯成網絡，本身不溶于水，卻能在10 min內吸附超過自身重量100～1 400倍的水分，體積大幅度膨脹后形成飽和吸附水球，吸水倍率很大，在提高土壤持水性能方面具有重要的作用[20]；三是保水型專用肥中的糠醛渣，在土壤中合成腐殖質，腐殖質的最大吸水量可以超過500%[21]。施用多功能復混肥后，土壤有機質含量有所提高，究其原因是多功能復混肥中的糠醛渣含有豐富的有機質，因而提高了土壤有機質含量。施用多功能復混肥后，pH有所下降，其原因是多功能復混肥中的糠醛渣是一種酸性廢棄物，因而降低了土壤酸堿度。施用多功能復混肥后，土壤微生物和酶活性有所增加，究其原因是多功能復混肥中的有機質和氮磷鉀元素，為微生物的生長發(fā)育提供了有機碳和氮磷鉀，促進了微生物的繁殖和生長發(fā)育，提高了土壤酶的活性。

經回歸統(tǒng)計分析，多功能復混肥施用量與馬鈴薯產量間的回歸方程為y=32.850 0+9.165 5x-1.430 2x2，經濟效益最佳施肥量為2.89 t/hm2，馬鈴薯理論產量為47.38 t/hm2。不同處理馬鈴薯產量由大到小的變化順序依次為：多功能復混肥＞傳統(tǒng)化肥＞對照，究其原因，一是多功能復混肥配方是依據本區(qū)土壤養(yǎng)分現狀篩選的，二是多功能復混肥含有豐富的有機質和氮磷鉀元素，施用多功能復混肥協調了土壤養(yǎng)分平衡，有效地促進了馬鈴薯的生長發(fā)育。施用多功能復混肥與傳統(tǒng)化肥比較，土壤容重、pH和真菌分別降低7.63%、3.43%和1.56%；總孔隙度、團聚體和飽和持水量分別增加7.45%、17.54%和7.45%；有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀分別增加9.41%、0.35%、0.47%和1.27%；細菌、放線菌和菌體總量分別增加25.86%、21.69%和24.12%；蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶分別增加53.64%、30.43%、4.58%和10.76%；馬鈴薯產量和施肥利潤分別增加5.80%和0.46萬元/hm2。施用多功能復混肥，有效地改善了土壤的理化性質和生物學性質，提高了馬鈴薯的產量和經濟效益。

[1]華軍,賈改秀,韓順斌.關于張掖市馬鈴薯產業(yè)發(fā)展的思考[J].甘肅農業(yè),2011(2):59-60.

[2]陳其泰,賈改秀,李鴻賓.張掖市馬鈴薯產業(yè)發(fā)展現狀及對策建議[J].中國馬鈴薯,2009,23(6):375-377.

[3]趙秉強,張福鎖,廖宗文.我國新型肥料發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2004,10(5):536-545.

[4]劉果,李紹才,楊志榮.我國多功能肥料的發(fā)展概況[J].中國土壤與肥料,2006(5):7-9.

[5]閆四群.功能性肥料的發(fā)展前景和存在問題[J].農家參謀種業(yè)大觀,2011(11):24-25.

[6]劉秀梅,劉光榮,馮兆濱,等.新型肥料研制技術與產業(yè)化開發(fā)[J].江西農業(yè)學報,2006,18(2):87-92.

[7]陸建剛,周鶯.國內外新型肥料的開發(fā)[J].化肥工業(yè),1994,21 (3):8-11.

[8]秦嘉海,張春年.糠醛渣的改土增產效應[J].土壤通報,1994,25 (5):237-238.

[9]龍明杰,曾繁森.高聚合物土壤改良劑研究進展[J].土壤通報, 2000,31(5):199-202.

[10]巫東堂,王久志.土壤結構改良劑及其應用[J].土壤通報,1990, 21(3):140-143.

[11]吳增芳.土壤結構改良劑[M].北京:科學出版社,1976:24-36.

[12]秦嘉海,呂彪.河西土壤與合理施肥[M].蘭州:蘭州大學出版社,2001:150-155.

[13]秦嘉海,金自學,劉金榮.含鉀有機廢棄物糠醛渣改土培肥效應研究[J].土壤通報,2007,38(4):705-708.

[14]劉瑞江,張業(yè)旺,聞崇煒,等.正交試驗設計和分析方法研究[J].實驗技術與管理,2010,27(9):52-55.

[15]中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:科學技術出版社,1978:110-218.

[16]中國土壤學會農業(yè)化學專業(yè)委員會.土壤農業(yè)化學常規(guī)分析法[M].北京:科學出版社,1983:106-208.

[17]關松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京:農業(yè)出版社,1986.

[18]浙江農業(yè)大學.植物營養(yǎng)與肥料[M].北京:中國農業(yè)出版社, 1988:268-269.

[19]龍明杰,張宏偉,曾繁森.高聚物土壤結構改良劑的研究[J].土壤學報,2001,38(4):584-589.

[20]謝伯承,薛緒掌,王紀華,等.保水劑對土壤持水性狀的影響[J].水土保持通報,2003,23(6):44-46.

[21]陸欣.土壤肥料學[M].北京:中國農業(yè)大學出版社,2004: 50-52.

Selection of Multi-functional Fertilizer Formulation and Its Effects on Soil Properties and Fertilizer Profits

ZHOU Jun1*,ZHOU Rukao2
(1.Agricultural Water-saving and Soil Fertilizer Management Station,Zhangye,Gansu 734000,China; 2.Xingshuo Biological Technology Co.,Ltd,Zhangye,Gansu 734000,China)

Selection of multi-functional fertilizer formulation and its effects on fertilizer profits and soil properties were studied in Zhangye City by field experiment.The optimum formulation was potato specific fertilizer of 0.741 0: furfural residual of 0.235 5:polyving alcohol of 0.023 5.By using multi-functional fertilizer,bulk density,pH and fungi decreased by 7.63%,3.43%and 1.56%,respectively,compared with traditional fertilization,while the total porosity, aggregate and saturation moisture capacity increased by 7.45%,17.54%and 7.45%,respectively.Soil organic matter, alkali nitrogen,available phosphorus and available potassium increased by 9.41%,0.35%,0.47%and 1.27%, respectively.Bacteria,actinomycetes and the total pathogen increased by 25.86%,21.69%and 24.12%.Sucrase, phosphatase,urease and polyphenol oxidase increased by 53.64%,30.43%,4.58%,and 10.76%,respectively.The yield and fertilizer profit increased by 5.80%and 4 600 Yuan/ha.The regression equation between multi-functional fertilizer usage and poato yield was:y=32.850 0+9.165 5x-1.430 2x2.The optimal fertilizer rate was 2.89 t/ha with the theoretic yield of 47.38 t/ha.

multi-function compound fertilizer;soil property;potato;fertilization profit

S532

A

1672－3635（2016）06-0349-07

2015-01-16

科技部國家星火項目（2011GA860023）。

周?。?959-），男，高級農藝師，主要從事土壤肥料及肥料加工。

周俊，E-mail:qinjiahai123@163.com。