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[论文精选 7]化肥与生物有机肥结合使用增强肥力、产量和品质

来源：花匠小妙招时间：2024-10-30 11:53

1研究背景及目的

在发展集约化农业中，施用化肥是最常用的方法之一。然而，化肥的长期持续使用导致了许多意想不到的效果。例如，生产成本并不是线性增长的，还导致了矿产资源的巨大浪费。此外，每年装载到土壤中的数百万吨合成营养素没有被植物吸收。据报道，高达50%的氮和90%的磷从农田中流失到大气或水源中，导致温室气体的产生、水生系统的富营养化和土壤的盐碱化。此外，化肥的过量施用还导致食品安全和质量下降问题，例如植物产品中的硝酸盐积累。一些研究表明，严格禁止使用合成肥料的有机耕作为此提供了一种替代方法，来最大程度地减少其负面影响，并且有机耕作系统的产品通常具有改善的营养特性。例如，Caris-Veyrat等人的研究报告称，有机番茄比传统农业生产的番茄含有更高的类胡萝卜素、多酚和维生素C。然而，有机农业总是与较低的作物产量和较高的成本联系在一起。因此，一旦预计将有大量粮食生产，就不能消除化学肥料的使用。目前解决农业环境问题的另一个建议是综合养分管理，它的目标不是在不久的将来完全去除合成肥料，而是建议使用微生物接种来减少化学肥料的使用量。已有研究表明，通过使用促进植物生长的微生物（PGPM）可以减轻合成肥料的效率低下，这种微生物可以提高养分利用效率和植物生长，同时最多减少50％的肥料投入而不会造成任何产量损失相对于完全施肥控制。因此，本试验通过使用PGPM接种剂（木霉或木霉生物有机肥料）与减少化肥用量的组合探究植物产品是否会产生与使用全量化肥相同的产量和果实品质，以及在连续耕作制度下，土壤肥力对这些施肥制度的响应。

2材料与方法

试验选用番茄作为供试材料，设置田间试验和4次连续盆栽试验。

1.田间试验

在中国宁夏银川第六军马场（东经106°27′，北纬38°47′）蔬菜试验场进行两次田间试验。当地土壤特征为pH 6.1，有机质27.6 g kg-1，铵态氮21.9 mg kg-1，硝态氮22.7 mg kg-1，有效磷131.3 mg kg-1和有效钾218.7 mg kg-1。第一个作物季节从8月延长到11月;第二季从3月持续到6月。田间处理设计为:(1)CF: 100%化肥;(2) BF: 75%化肥+生物有机肥;(3)OF:75%化肥+有机肥。其中，75％化学肥料是基于100％肥料的，生物有机肥或有机肥施用量为1800 kg ha−1，每个处理选择5个样地随机安排在选定的田间区域内，每个样地（6.0m×1.6m）种植60株番茄幼苗。在需要时，同时进行常规的浇水（每十天一次）、翻土、杀虫等。

2.盆栽试验

为了研究单独接种哈茨木霉T7（不含有机物）对番茄生长，产量和果实品质以及土壤环境的影响，在盆栽实验中添加了另一种处理方法（SS：75％化肥+孢子悬浮液），并使用与田间试验相同的处理方法进行进一步的实验。每个盆（30×30×35 cm3）中装10公斤土壤，种植2株番茄幼苗。本次试验中使用的土壤为壤土(pH7.3)，有机质含量为19.2gkg−1。有效磷、钾、铵、氮含量分别为99.2、150.5、29.3和0.8mgkg−1。每次处理设置6个重复，随机放置在温室中，温度保持在20-30℃。盆栽试验连续进行4次，反复施肥种植。

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3结果

1.番茄产量

大田试验和盆栽试验的结果表明（表1），BF处理（75%化肥+生物有机肥）的番茄产量在统计学上等同于CF处理（100%化肥）的番茄产量。而SS处理（75%化肥+孢子悬浮液）和OF处理（75%化肥+有机肥）在大多数情况下均显著低于全量化肥处理（CF）(P < 0.05)(表1)。在盆栽试验中，与对照(CF)相比，OF和SS处理分别使番茄产量下降了6-38%和9-35%。4个盆栽试验结果略有不同，第一季4个处理的产量差异不大。由于第一场试验的数据比第二场试验的数据更具说服力，因此在此以及以下类似内容，仅显示第一场试验的数据。

2.番茄品质参数

图1的结果表明，大田试验中，施肥处理对番茄果实可溶性总糖(TSS)含量和NO3-积累有显著影响(P < 0.05)，而对Vc含量影响不大。具体而言，BF处理或OF处理的水果中的TSS含量比对照（CF）的水果中的TSS含量高约40％，而CF处理的果实NO3-含量比低施肥(BF和OF)处理的果实NO3-含量高约70%。

图2结果表明，盆栽试验中，不同施肥处理对番茄果实品质有显著影响。4种处理番茄果实Vc含量在第1季和第3季变化不明显，但在第4季变化明显:其中，有机添加处理(BF和OF)的Vc含量比合成肥料处理(CF和SS)高23-30%(图2a)。Vc和NO3-分析见图。四种处理的TSS含量随着连作逐渐增加，NO3-含量一般先增加后减少;3种减少化肥处理(BF、OF和SS)的TSS含量远高于全量化肥处理(CF)，而NO3-积聚在4个种植季节的趋势相反(图2b、c)。

3.土壤养分含量与有机质

一般说来，生长季末土壤有效养分含量反映了土壤养分供应情况。在田间试验中，BF处理中的有效磷和有效钾显着高于CF和OF处理中的含量（P <0.05）（图3）。相反，3个处理的硝态氮含量没有显著差异，CF处理的铵态氮含量显著高于BF和其他处理。

图4显示了盆栽试验中有效养分随时间的变化。在盆栽和大田试验中，有效磷和有效钾的变化趋势相似。有机肥添加处理(BF和OF)的有效磷和有效钾含量显著高于合成肥料处理(CF和SS)，而在4个采收季节中，CF处理的铵态氮含量最高(图4a、c、d)。随着时间的推移，土壤硝态氮逐渐增加，与CF相比，BF和各处理的土壤硝态氮含量保持在较高水平(图4b)。BF处理中硝态氮、速效磷和速效钾含量较高，而SS处理中速效营养素含量最低，包括上述指标在内。

图5数据显示，4季施肥后，随着土壤有机质增加55-75%，总氮增加25-36%，总磷增加116-123%，总钾增加99%-100%，生物有机肥(BF和OF)显著提高了土壤肥力。CF和SS处理后总磷和总钾也有所改善（图5c，d），而这两种处理中土壤有机质均保持稳定水平，总氮随时间下降（图5a，b）。在OF处理中具有较高的总营养素。

4.土壤细菌、真菌、放线菌和木霉菌种群

如图6所示，包括细菌、真菌、放线菌和木霉菌在内的可培养土壤微生物的菌落形成单位（cfu）被转化为对数。BF、OF和SS处理下的盆栽土壤总菌群增加(分别为Log8.6、Log8.5和Log8.2)，而CF处理的盆栽土壤总菌群略有减少(为Log7.9)(图6a)。真菌总数一般先减少后增加，分为两组(BF和OF处理组减少，CF和SS处理组不断增加)(图6b)。在所有处理中，放线菌总数均先减少后增加（图6c）。土壤木霉种群在BF和SS处理中一般先增加后减少，而在CF和OF处理中(未接种)则保持在较低水平(图6d)。此外，在4个处理中，BF处理的微生物种群一直保持最高水平，而CF处理的微生物种群数量最低。

5.土壤养分和微生物丰度与番茄产量和品质的培生关系

总共检测了土壤养分、微生物区系、番茄产量和果实品质特性之间的120个相关性（表2）。在这些相关中，有19和28个相关的显著性水平分别为0.05和0.01。特别是，番茄产量与其他参数之间没有相关性。发现番茄果实中的Vc含量与土壤有机质呈正相关，而与果实中的NO3-积累呈负相关。水果中的TSS含量与这项工作中检测到的所有土壤参数均呈正相关，但与土壤铵态氮呈负相关。果实NO3-含量与总氮、有机质、细菌种群等土壤参数呈负相关，与硝态氮呈正相关。土壤木霉种群与土壤真菌和放线菌种群呈正内联关系，与土壤铵态氮呈负内联关系。此外，还观察到2个主要的相关组，它们之间有着许多的内在联系。第一组土壤养分参数之间存在强正相关关系，特别是有机质与其他养分参数之间存在强正相关关系。第二组是土壤养分参数与土壤微生物区系之间的联系(有些是正的，有些是负的)。

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4结论

本试验通过化肥与生物有机肥的结合使用，探究了对番茄产量、品质参数与土壤肥力的影响。结果显示，田间试验与盆栽试验中75%化肥+生物有机肥料结合使用可产生的番茄产量等于或高于使用全量化肥获得的番茄产量。但是，单独接种木霉(SS，不提供有机基质)或单独补充有机肥(OF，不提供木霉)，在100%化肥剂量下，会比对照(CF)产量下降6-38%和9-35%。因此，只有生物有机肥才能成为维持或提高番茄产量的一种可行的补充策略。在降低肥料施用量(75%)的情况下，接种物始终能提高番茄果实的品质。尤其是在温室中，减少化肥(BF、OF和SS)导致的NO3-积累与全量施肥对照(CF)相比降低了(降至62%)。此外，在添加有机物质（BF和OF）的处理中，番茄果实中的Vc和TSS含量显著高于对照（CF）（分别高达24％和57％）。关于对土壤肥力的影响，在每个生长季节结束时，经BF和OF处理的土壤中发现更多的有效磷和有效钾，因此，可认为BF处理是增强土壤微生物群落丰富度的更有效工具，对土壤养分循环具有潜在影响。此外，在该连作制度下，土壤有机质与其他土壤养分参数(如总氮、总磷、总钾含量)之间存在着很强的正相关关系。但与OF相比，BF处理的养分供给能力较好，是减少化肥使用，提高番茄产量和品质的较好选择。

综上所述，本研究的结果表明，使用这种富含木霉的生物有机肥，而不是单独使用PGPM接种剂，在很大程度上有助于避免昂贵化肥的过度使用，而不会影响产量(至少在番茄中是这样)。

Reference

Lin Ye, Xia Zhao, Encai Bao, et al. Bio-organic fertilizer with reduced rates of chemical fertilization improves soil fertility and enhances tomato yield and quality. 2020, 10(1):1-12.

来源：绿水智慧农业