一、引言

马铃薯作为全球第四大粮食作物，其产量和品质受土壤环境影响显著。在永泰县葛岭镇种植实践中，农户长期偏施化肥导致土壤pH失衡、有机质下降，引发马铃薯产量降低、硝酸盐含量超标等问题。有机肥通过改良土壤结构、促进养分吸收等机制，成为优化施肥模式的重要途径。本研究依托永泰县葛岭镇田间试验，分析不同有机肥替代比例下土壤理化性质与营养元素的动态变化，揭示其对马铃薯产量及品质的影响规律，为当地农业提质增效和绿色发展提供科学支撑。

二、材料与方法

（一）试验地概况

试验位于永泰县葛岭镇地区，试验地耕层土壤基础养分含量为：pH5.37，有机质33.8g/kg，碱解氮187.0mg/kg，有效磷71.8mg/kg，速效钾156mg/kg，土壤肥力均匀，水源条件适宜。

（二）试验设计与材料

供试马铃薯品种为“闽薯1号”。试验设置4个处理：处理1（常规施肥）、处理2（有机肥替代20%）、处理3（有机肥替代30%）、处理4（有机肥替代40%），每个处理3次重复，小区面积20m²，随机排列。施肥方案中氮肥、磷肥、钾肥施用量均为20kg/亩、12kg/亩、32kg/亩，有机肥替代通过调整基肥中化肥与有机肥比例实现。

（三）测定指标与方法

①土壤指标：马铃薯成熟后采集0-20cm土壤样品，测定pH（NY/T1121.2-2006）、有机质（NY/T1121.6-2006）、碱解氮、有效磷（NY/T1121.7-2014）和速效钾（NY/T889-2004）。②农艺与品质指标：记录株高、单薯重，测算小区产量及亩产量；采用凯氏法测定粗蛋白，碘显色法测定淀粉，分光光度法测定还原糖。③数据处理：通过SPSS22.0进行方差分析，Excel2010和Origin进行数据整理与绘图。

三、结果与分析

（一）土壤理化性质的动态变化

1.pH值与有机质

常规施肥处理土壤pH为5.08，随着有机肥替代比例的增加，土壤pH呈现下降趋势，处理2、3、4的pH值分别为4.96、4.86、4.82。这主要是因为有机肥在分解过程中会产生有机酸，如甲酸、乙酸等，这些有机酸会降低土壤的pH值。不过，降幅均在马铃薯适宜生长的pH范围内（5.0-6.5），表明在本试验条件下，土壤pH值的变化尚未对马铃薯生长产生明显的抑制作用。

有机质含量方面，处理2最高，达到21.49g/kg，较常规施肥（21.21g/kg）提升了1.32%。处理3和处理4的有机质含量分别为20.85g/kg、21.30g/kg。这表明适量的有机肥替代（如20%替代比例）能够有效提升土壤有机质含量，因为有机肥本身富含大量的有机物质，施入土壤后可以直接增加土壤有机质的来源。但当有机肥替代比例过高时，可能由于土壤微生物对有机物质的分解和转化过程受到一定影响，导致有机质含量没有进一步提升甚至略有下降。

2.碱解氮与有效磷

处理2的碱解氮含量为147.31mg/kg，显著高于常规施肥处理（127.52mg/kg），增幅达到15.5%。处理3和处理4的碱解氮含量分别为121.09mg/kg、130.25mg/kg。这说明在20%有机肥替代比例下，有机肥的施用促进了土壤中有机氮的矿化过程，使更多的氮素转化为植物可吸收利用的碱解氮形态，为马铃薯生长提供了更充足的氮源。而当替代比例过高时，可能由于土壤微生物群落结构和功能的改变，影响了氮素的矿化和转化效率，导致碱解氮含量没有持续增加。

有效磷含量以处理2最高，为0.144mg/kg，处理1、3、4分别为0.136mg/kg、0.138mg/kg、0.12mg/kg。适量的有机肥替代能够增加土壤中有效磷的含量，这是因为有机肥中的有机酸可以与土壤中的难溶性磷发生络合反应，将其转化为植物可吸收的有效磷形态。同时，有机肥还能改善土壤微生物活性，微生物分泌的磷酸酶等可以促进土壤磷素的转化和释放。

3.速效钾

各有机肥替代处理的速效钾含量均显著低于常规施肥处理。处理2、3、4的速效钾含量分别为0.191mg/kg、0.240mg/kg、0.253mg/kg，较处理1（0.480mg/kg）下降幅度分别达到60.2%、50.0%、47.3%。这可能是由于有机肥中的钾素形态与化肥钾不同，其释放速率相对较慢，不能在短期内迅速补充土壤中的速效钾含量。此外，有机肥中的某些成分可能与土壤中的钾离子发生相互作用，影响了钾离子的有效性和释放速度。

（二）营养元素动态对马铃薯产量的影响

由表可知，有机肥替代处理的产量均高于常规施肥处理。处理2的亩产量达到1405.63kg，较处理1增产25.4%，其株高和单薯重分别为71.53cm、215g，均为各处理中的最大值，且大薯率也最高，达到75%。这是因为20%有机肥替代比例改善了土壤结构，提升了土壤中氮磷养分的供应能力，促进了植株的光合作用和干物质积累，有利于马铃薯块茎的膨大，从而增加了单薯重和大薯率，最终提高了产量。随着替代比例的进一步增加，产量呈现下降趋势，可能是由于过量有机肥导致土壤速效钾供应不足，影响了植株的正常生理代谢，或者土壤pH值的微降对根系吸收养分产生了一定的负面影响。

（三）土壤理化性质对马铃薯品质的影响

1.粗蛋白含量

粗蛋白含量随有机肥替代比例的增加呈现先升后降的趋势，处理2达到最高值，较处理1提升了10.2%。这主要是因为处理2的土壤碱解氮含量较高，为蛋白质的合成提供了充足的氮源。氮素是蛋白质的重要组成元素，充足的氮供应有利于植株吸收氮素并将其转化为氨基酸，进而合成蛋白质，从而提高了马铃薯的粗蛋白含量。当替代比例超过20%时，由于土壤养分失衡等因素，可能影响了氮素的吸收和代谢过程，导致粗蛋白含量下降。

2.还原糖与淀粉含量

处理2的还原糖和淀粉含量分别为1.14mg/g和470mg/g，较处理1分别提升了6.5%和8.1%，品质最佳。这与土壤有机质和磷钾养分的协同改善密切相关。有机质含量的增加改善了土壤的保水保肥能力，为植株生长提供了稳定的环境。同时，适量的磷钾供应促进了光合作用中碳水化合物的合成与运输，使得更多的光合产物转化为淀粉积累在块茎中，提高了淀粉含量。而还原糖含量的适度增加，可能是由于在淀粉合成过程中，部分中间产物以还原糖的形式存在，且土壤环境的改善有利于维持植株体内糖代谢的平衡。当替代比例超过20%时，淀粉含量出现下降，可能与速效钾不足影响了光合产物向淀粉的转化和转运过程有关。

四、讨论

（一）土壤理化性质与产量品质的关联性

土壤pH通过影响酶活性和养分有效性间接作用于马铃薯生长，本试验中pH降幅未对作物产生显著抑制，但长期施用需关注酸碱平衡。有机质作为土壤肥力核心指标，其含量与产量、品质呈正相关，可通过改善土壤保水保肥能力促进根系发育。碱解氮和有效磷是影响马铃薯生长的关键速效养分，20%有机肥替代时其含量最高，与产量峰值形成对应关系。速效钾的显著下降提示生产中需搭配钾肥施用，以避免养分失衡。

（二）有机肥替代的适宜比例与实践意义

本研究表明，20%有机肥替代是兼顾土壤改良与作物高产优质的最佳比例，该结论与国内同类研究一致。在永泰县葛岭镇马铃薯生产中，推广该施肥模式可减少化肥用量，降低农业面源污染，同时提升产品经济价值。后续研究可进一步探索有机肥与化肥的配施比例，结合土壤钾素补充措施，优化施肥技术体系。

五、结论

①20%有机肥替代可显著改善土壤理化性质，提升有机质（21.49g/kg）、碱解氮（147.31mg/kg）和有效磷（0.144mg/kg）含量，虽速效钾下降，但未显著抑制马铃薯生长。②该处理下马铃薯亩产量达1405.63kg，较常规施肥增产25.4%，株高和单薯重分别提升8.0%和17.3%，商品性最佳。③20%替代比例下，马铃薯粗蛋白、还原糖和淀粉含量分别达峰值，品质显著提升，表明土壤养分的协同改善促进了营养物质合成。④在永泰县葛岭镇马铃薯生产中，建议采用20%有机肥替代化肥的施肥模式，并注意钾肥补充，以实现产量、品质与土壤健康的协同提升。

参考文献：

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