摘要
为了研究减氮条件下施用炭基肥对土壤理化性质与马铃薯产量和品质的影响，通过田间试验，设置不施氮肥（CK），常规施氮（N100），80% 氮肥 +1500 kg/hm2 炭基肥（N80BC1），80% 氮肥 +3000 kg/hm2 炭基肥 （N80BC2），60% 氮肥 +1500 kg/hm2 炭基肥（N60BC1），60% 氮肥 +3000 kg/hm2 炭基肥（N60BC2）6 个处理，并筛选出最佳施肥处理，以期为实际生产应用提供参考依据。结果表明，炭基肥施用后土壤 pH 和有机质、全氮含量均升高，较 N100 处理提高范围分别为 1.5% ～ 15.7% 和 5.7% ～ 46.3%、14.6% ～ 24.4%。除有效磷外，土壤 pH、有机质、全量养分、碱解氮、速效钾含量均随炭基肥施用量的增加而增加。炭基肥的施用提高了土壤脲酶、过氧化氢酶活性，N80BC2 处理土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性较 N100 处理分别提升了 31.26% 和 31.18%；蔗糖酶随炭基肥的增加而显著降低。减氮配施炭基肥处理均可增加马铃薯块茎中氮、磷养分含量。氮肥减量配施炭基肥有效提高了马铃薯产量和可溶性糖、淀粉及蛋白质、维生素 C 含量，N80BC2 处理产量最高，为 33.33 t/hm2 ，较 N100 处理增产 6.67 t/hm2 ，增幅为 25.0%。相关性分析表明，土壤 pH、全磷和全钾含量、过氧化氢酶和脲酶活性与马铃薯产量和品质之间呈显著性正相关的关系。综上，减氮配施炭基肥能够有效改良土壤酸性，提升土壤养分含量和酶活性，促进养分转化，增加植物养分含量，提高马铃薯产量、质量及经济效益，以 N80BC2 处理效果最明显。
Abstract
In order to study the effects of soil properties，potato yield and quality under nitrogen reduction with carbonbased fertilizer，a field experiment was designed with following treatments in Northeast Yunnan，no nitrogen fertilizer （CK），conventional nitrogen fertilizer（N100），80% nitrogen fertilizer + 1500 kg/hm2 carbon-based fertilizer（N80BC1）， 80% nitrogen fertilizer + 3000 kg/hm2 carbon-based fertilizer（N80BC2），60% nitrogen fertilizer + 1500 kg/hm2 carbonbased fertilizer（N60BC1），60% nitrogen fertilizer + 3000 kg/hm2 （N60BC2）. The results showed that with the application of biochar-based fertilizer，soil pH，organic matter and total nitrogen content increased by 1.5%-15.7%，5.7%-46.3% and 14.6%-24.4%，respectively，compared to that of the N100 treatment. With increasing rates of biochar-based fertilizer， soil pH，organic matter，total nitrogen，total phosphorus and total potassium，alkali hydrolyzable nitrogen and available potassium increased except for available phosphorus. The application of carbon-based fertilizer increased soil urease and catalase，and the N80BC2 treatments significantly increased the activities of soil urease by 31.26% and catalase 31.18%. However，the activities of sucrase decreased significantly with the increase of carbon-based fertilizer. Carbon-based fertilizer also increased the content of nitrogen and phosphorus nutrients in potato tubers. Biochar and nitrogen fertilizer combined application also increased potato yield，soluble sugar，starch，protein and vitamin C content，and the yield（33.33 t/hm2 ） of N80BC2 treatment was the highest，which increased by 6.67 t/hm2 and 25.0%，compared with N100 treatment. The correlation analysis showed that there was a significant positive correlation between soil pH，total phosphorus and potassium contents，catalase and urease activities and potato yield and quality. The application of nitrogen reduction combined with carbon-based fertilizer could effectively improve soil acidity，increase soil nutrient content and enzyme activity，promote nutrient transformation，increase plant nutrient content，and improve potato yield，quality and economic efficiency，with the N80BC2 treatment being the most effective.
马铃薯（Solanum tuberosum）是我国仅次于水稻、小麦、玉米的第四大粮食作物，也是云南省的第三大粮食作物[1-2]。云南省因其独特的气候条件，马铃薯可以周年种植，使其成为我国马铃薯的主产区之一。据统计，云南全省 16 市 120 多个县都有适合马铃薯生长的自然生态区域[3]，2022 年云南省马铃薯种植面积达 66.7 万 hm2，总产量 234.58 万 t，总产值 118.46 亿元，是当地农民增收和带动区域经济发展的重要支柱[4]。氮肥的施用是马铃薯生产的重要措施，在一定的范围内，氮肥的施用量决定了马铃薯的产量、对改善马铃薯养分吸收及环境友好方面有着极其重要的意义[5]。由于耕地资源有限，为了提高产量，农户在种植过程中主要施用化肥，数据显示云南省 2022 年的化肥施用量为 183.4 万 t，占全国总用量的 3.61%，单位耕地面积平均化肥施用量为 450.55 kg/hm2，比全国化肥平均施用水平（360.95 kg/hm2）多 24.82%，部分作物施肥量已经超过了最佳经济施肥量[6-7]。过量施用的氮肥一方面经过硝化作用生成氮氧化物进入大气造成空气污染、臭氧层破坏，加快全球变暖进程；另一方面通过地表径流、淋溶等以硝酸盐等形式进入水体，引起水体富营养化等环境问题[8]。此外，长期施用大量氮肥带来的生产成本上升、土壤酸化板结、氮肥利用效率下降及农产品质量安全问题严重制约农业的发展[9-10]。因此，在绿色农业减肥增效的大背景下，如何科学施肥，减少氮肥的施用是保障绿色农业可持续发展的重要途径[11]。
炭基肥是利用生物炭[12]与其他化肥混合制成的长效肥料，兼具生物炭和化肥的特性。炭基肥不仅延长了肥料养分的释放期，还兼具增产减排的优点，在改良土壤、提高养分利用效率方面起到很大作用，受到国内外学者的关注[13-15]。吴强建等[16] 在研究中发现生物炭基肥能够提高土壤 pH，改良土壤酸性。李春阳[17]通过在红壤稻田添加炭基肥处理可以提高土壤全氮、有机质含量及土壤酶活性。张云舒等[18]在棉田土壤施用炭基肥显著提高了氮素利用效率。Singla 等[19]发现生物质炭与沼液的施用使土壤中氮和微生物量碳含量更高。张平安[20]使用生物质炭吸附沼液的炭基肥可促进番茄生长，提高番茄各器官的干物质累积量。张作合[21]在研究中发现合理施肥可以提高稻田作物的产量。
目前炭基肥在各种作物上均取得了较好的应用效果，但受环境、地域等因素的影响，炭基肥和氮肥配施对土壤肥力的提升效应和作物产量的提高能力有所不同。因此，本文通过田间试验，研究减施氮肥条件下配施炭基肥对土壤养分、马铃薯产量和品质的影响，为炭基肥在马铃薯上的应用效果提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验在云南省昭通市鲁甸县茨院乡田合村 （27°6′0″N，103°18′0″E）开展，该区属于低纬山地季风气候，年平均气温 9～20℃，年平均降水量 923 mm。供试土壤为紫色土。供试土壤基本理化性质见表1。
表1供试土壤基本理化性质
1.2 试验材料
供试马铃薯为当地主栽品种“ 会-2”，系会泽县农业科技中心选育而成。供试炭基肥为黑色颗粒，无肉眼可见杂质，pH 8.9，有机质含量 >45%，生物炭含量 6%，C∶N∶P2O5∶K2O = 15.8∶1.3∶1.4∶2.9，水分含量 29%，由云南鹏程生物有机肥有限公司提供。供试单质肥料：尿素 （N 46%）、钙镁磷肥（P2O5 16%）、硫酸钾（K2O 50%）均为当地农资公司购买的化肥。
1.3 试验设计
试验于 2021 年 3 月开始，上茬作物为玉米，试验地肥力中等、地势平坦。本研究采用随机区组设计，共设 6 个处理：对照（不施氮，CK）、常规施氮（N100）、减氮 20% 配施低量炭基肥 （N80BC1）、减氮 20% 配施高量炭基肥（N80BC2）、减氮 40% 配施低量炭基肥（N60BC1）、减氮 40% 配施高量炭基肥（N60BC2）。试验设计见表2。小区面积为 20 m2 （4 m×5 m）。每个处理 3 次重复，共计 18 个小区。按 6600 株 /hm2 的密度种植，行距为 30 cm，株距为 30 cm。炭基肥、氮肥、磷肥、钾肥均作为基肥一次性施入。播种前切刀用 3% 高锰酸钾溶液浸泡杀菌，马铃薯块用草木灰拌种晾晒 1 d 后播种。其他田间管理、病虫害管理均按常规进行。
2021 年 7 月 23 日收获马铃薯，每个小区取 20 株测定产量；每个小区按照五点采样法采集 0～20 cm 的土壤样品，带回实验室后部分保存在 4℃冰箱，用于土壤酶活性的测定，部分风干后测定土壤基本理化性质。同时在每个小区随机选取马铃薯块茎，烘干磨碎后保存，测定块茎养分含量和马铃薯品质。
表2试验设计
1.4 测定项目与方法
1.4.1 土壤特性和养分
土壤 pH、有机质及矿质养分含量的测定方法参考《土壤农化分析》[22]和《土壤学实验指导教程》[23]。其中土壤 pH 采用玻璃电极法（pHS-3E）测定，有机质采用重铬酸钾-外加热法测定，全氮采用高氯酸-硫酸消煮、全自动凯式定氮法（Kjelec 8400）测定，全磷采用硫酸-双氧水消煮、钼锑抗比色法测定，全钾采用氢氧化钠熔融、火焰光度法 （FP6431）测定，碱解氮采用碱解扩散吸收法测定，有效磷采用盐酸-硫酸浸提、钼锑抗比色法测定，速效钾采用乙酸铵浸提、火焰光度法测定。
1.4.2 土壤酶活性
土壤酶活性参照关松萌《土壤酶及其研究法》[24] 进行测定。其中土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性分别采用苯酚钠-次氯酸钠比色法、高锰酸钾滴定法、3，5-二硝基水杨酸比色法测定。
1.4.3 马铃薯养分及品质
马铃薯块茎中的全氮、全磷、全钾采用硫酸-双氧水消煮后，分别采用凯式定氮法、钒钼黄比色法和火焰光度法测定[22]。马铃薯中蛋白质采用考马斯亮蓝 G-250 法、淀粉采用碘比色法、维生素C 采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法、还原糖采用水杨酸比色法测定[25]。
1.5 数据处理
用 Excel2016 和 Origin 2021 进行数据处理和制图，利用 SPSS 27.0 进行方差分析（邓肯法， P<0.05），利用 Origin 2021 做相关性分析（Pearson）。
2 结果与分析
2.1 减氮配施炭基肥对土壤理化性质的影响
土壤 pH 和有机质、养分含量在一定程度上体现土壤的肥力状况。由表3可知，较 CK 处理，所有处理土壤 pH 均显著增加，其中 N60BC2 处理土壤 pH 最高，较 CK 增加了 0.9；同一氮肥水平下，随着炭基肥用量增加 pH 增加。除全磷外，减氮配施炭基肥处理土壤有机质、全氮含量较 CK 和 N100 处理有所上升，随炭基肥用量增加，土壤有机质的含量增加，在 N60BC2 处理达最大，为 28.02 g/kg； 土壤全氮在 N80BC2 处理达最大，为 0.51 g/kg。此外，与 CK 处理相比，施肥处理对提升土壤速效养分含量有明显效果。土壤碱解氮、速效钾含量均以 N60BC2 处理显著高于其他处理，分别为 122.27、 649.76 mg/kg；土壤有效磷含量则以 N100 处理最高，为 90.61 mg/kg，较 CK 处理增加了 19.33%。以上结果表明，除土壤全磷外，减氮配施炭基肥处理均能不同程度地增加土壤 pH 和有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾的含量，说明减少氮肥的同时配施炭基肥对培肥土壤有一定的促进作用。
2.2 减氮配施炭基肥对土壤酶活性的影响
由图1a和图1b可知，与 CK 相比，N100 处理土壤脲酶和过氧化氢酶无显著影响。施肥处理间，土壤脲酶与过氧化氢酶的活性以 N60BC1 处理活性最高。减氮 20% 条件下，土壤脲酶和过氧化氢酶活性随生物炭用量的增加而增加，均表现为 N80BC2 处理活性最强，分别较 N100 处理提升了 31.26% 和 31.18%；减氮 40% 条件下，土壤脲酶和过氧化氢酶活性则随着生物炭用量的增加而呈降低趋势，其中 N60BC2 两种酶活性略高于 CK 处理，但两者之间无显著差异，而 N60BC1 处理土壤脲酶和过氧化氢酶活性均显著高于 CK 处理，较 CK 处理分别提升了 48.66% 和 47.15%。由图1c可知，N100、N80BC1 和 N60BC1 处理土壤蔗糖酶活性均较 CK 处理显著增加，分别增加了 10.42%、12.09% 和 8.59%；相同氮肥水平下，蔗糖酶活性随炭基肥用量的增加而显著降低。综上可知，除蔗糖酶外，减氮配施炭基肥处理均增加了土壤脲酶和过氧化氢酶的活性。
表3减氮配施炭基肥处理下土壤理化性质
注：同列不同小写字母表示处理间的差异显著（P<0.05），下同。
图1不同减氮配施炭基肥条件下土壤酶活性
2.3 马铃薯茎块中氮、磷、钾养分含量
由图2可知，各施肥处理马铃薯块茎中氮、磷、钾养分含量较 CK 处理均有提高。对块茎氮含量而言，除 N100 处理外，减氮配施炭基肥处理块茎中氮含量显著高于 CK 处理，以 N60BC2 处理最高，为 0.84%。相同氮肥施用条件下，块茎中氮含量随炭基肥施用量增加，但 N80BC1 和 N80BC2 处理之间无显著差异；而 N60BC2 处理显著高于 N60BC1 处理。块茎中磷含量（图2b）表现为 N80BC1、N60BC1 和 N60BC2 处理显著高于 CK 和 N100 处理，其中 N60BC1 处理最高，为 4.1%，较 CK 和 N100 处理分别增加了 44.98% 和 33.12%。同一施氮条件下，随炭基肥用量增加，块茎中磷含量降低。与 CK 相比，各施肥处理均显著提高了块茎中钾含量（图2c），N80BC1 处理钾含量最高，为 1.51%，且显著高于除 N60BC2 处理外的其他所有处理。高氮水平下，块茎中钾含量随炭基肥施用量的增加而降低；低氮水平下，则正好相反。可见减氮配施炭基肥处理均可增加马铃薯块茎中氮、磷、钾养分含量，而氮肥用量对马铃薯块茎中钾养分含量影响明显。
2.4 马铃薯产量及品质
由表4可知，各施肥处理均能提高马铃薯产量及品质。较 CK 处理，各施肥处理均显著提高了马铃薯产量，其中 N80BC2 处理产量最高，为 33.33 t/ hm2 ，其次是 N100 处理，为 26.66 t/hm2，分别较 CK 处理增加了 114.06%、71.23%。与 N100 处理相比，除 N80BC2 处理产量显著增加外，其他减氮配施炭基肥处理的产量均显著降低。减氮配施炭基肥处理不同程度地提高了块茎中可溶性糖含量，其中 N60BC1 处理可溶性糖含量最高，为 0.30%，较 CK 处理显著增加了 25.00%，但与其他处理之间均无显著差异； 同一施氮水平下，可溶性糖随炭基肥用量的增加呈降低趋势。氮肥及减氮配施炭基肥处理马铃薯块茎中淀粉含量增加，与可溶性糖相似，N60BC1 处理淀粉含量最高，为 0.27%，显著高于 CK 处理，但与其他各处理之间无显著差异。就蛋白质含量而言， N80BC1 处理显著高于其他处理，为 27.81 μg/g，分别较 CK、N100、N80BC2、N60BC1 和 N60BC2 处理提高了 134.68%、90.74%、49.12%、79.54% 和 59.83%。施肥对马铃薯块茎维生素 C 含量的影响与可溶性糖和淀粉含量相似，N60BC1 处理最高，为 0.52 mL/100 g，除与 N80BC2 处理之间无显著差异外，均显著高于其他处理。可见，适量减少氮肥配施高量炭基肥能够提高马铃薯的产量。
图2不同配施处理条件下马铃薯块茎中氮、磷、钾含量
表4不同配施处理条件下马铃薯的产量与品质
2.5 马铃薯种植经济效益分析
不同施肥处理对马铃薯的经济效益有明显影响（表5）。由表5可知，N100、N80BC1、N80BC2、 N60BC1、N60BC2 处理的净收益均显著高于 CK 处理，增收 3882～27425 元 /hm2，提高幅度为 23.90%～168.86%。其中 N80BC2 处理产值最高，达 57998 元 /hm2，较 CK 和 N100 处理分别增加了 168.86% 和 26.32%，这说明在减氮 20% 条件下，配施高量炭基肥能显著提高经济效益。减氮 20% 条件下，马铃薯利润与炭基肥施用量成正比，减氮 40% 条件下则正好相反，说明氮素作为植物生长的关键营养元素，在保证马铃薯产量及经济效益中的具有关键作用，因此，在一定范围内减少氮肥的施用量（减氮 20%）不会严重影响马铃薯的产量，而且炭基肥的添加能够促进马铃薯生长，改善土壤肥力，增加养分吸收，增加马铃薯产值，确保农户获得更好的经济效益。
表5减氮配施炭基肥对马铃薯经济效益的影响
注：参考鲁甸县当地 2021 年马铃薯收购价 1740 元 /t，炭基肥、尿素、钙镁磷肥、硫酸钾价格分别为 900、2500、1550、3174 元 /t，人工费 3200 元 /hm2。
2.6 土壤理化性质与马铃薯产量及品质的相关性分析
从图3可知，土壤理化性质与产量及品质有着显著相关性，马铃薯产量与土壤全磷含量呈显著正相关（P<0.05），与过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性呈不显著正相关；可溶性糖含量与土壤 pH、脲酶活性呈显著正相关（P<0.05），与土壤过氧化氢酶活性呈极显著正相关（P<0.01）；淀粉含量与土壤 pH、脲酶活性呈显著正相关（P<0.05），与土壤全钾呈极显著正相关（P<0.01）；蛋白质含量与土壤养分含量无显著相关性；维生素 C 与脲酶活性呈极显著正相关（P<0.01），与过氧化氢酶活性呈非常显著正相关（P<0.001）。马铃薯产量、可溶性糖、淀粉、蛋白质、维生素 C 含量与土壤的养分含量指标间呈显著正相关。综上所述，不同施肥措施下土壤养分含量与酶活性的提高有利于提高马铃薯的产量和改善马铃薯品质。
图3减氮配施炭基肥处理下不同因子之间的相关性
注：* 表示 P<0.05，** 表示 P<0.01，*** 表示 P<0.001；TN，全氮含量； TP，全磷含量；TK，全钾含量；OM，有机质含量；AN，碱解氮含量； AP，有效磷含量；AK，速效钾含量；Q，产量；SS，可溶性糖含量；S，淀粉含量；SP，蛋白质含量；Vc，维生素 C 含量；CAT，过氧化氢酶活性；UR，脲酶活性；IN，蔗糖酶活性。
3 讨论
3.1 减氮配施炭基肥对收获后土壤化学性质的影响
土壤的 pH、养分含量在一定程度上决定土壤的肥力状况，直接影响马铃薯的产量和品质。研究资料显示，马铃薯适宜生长在 pH 范围为 5.0～6.2 的弱酸性土壤中[26]。本研究结果表明，炭基肥可以显著提高土壤的 pH，炭基肥处理的 pH 范围为 5.30～5.77，较试验前土壤 pH（4.91）提高，改善了马铃薯的土壤环境，这与何晓冰等[27]研究炭基肥对植烟土壤的结果基本一致。生物炭基肥呈碱性，表面丰富的有机官能团能够吸附土壤溶液中的 H+，可有效改良土壤的酸性[28]；另一方面炭基肥中生物炭含有丰富的碳源，能够显著提高土壤中的养分含量，促进难溶性化合物的溶解，缓释土壤中的肥料的释放，提高了肥料的利用效率，从而促进了农作物的生长发育[28-30]。本研究表明，较 CK 处理相比，不同的施肥处理提高了土壤的全效养分、速效养分及有机质，其中 N80BC2 处理土壤全氮、全磷含量最高，N60BC2 处理的土壤全钾、碱解氮、速效钾及有机质含量最高，而与 N80BC2 处理相比，N60BC2 处理的土壤全钾、碱解氮、速效钾及有机质含量显著性提高，因为炭基肥本身含丰富的营养元素，在同一施氮条件下，可增加炭基肥处理的养分输入[31-32]。本研究发现常规施肥处理土壤有全氮含量偏高，可能原因是常规施肥供试的化肥以氮肥含量为主，比生物炭基肥略高[33]。同时，减氮配施炭基肥处理下有效磷含量较常规施肥偏低，原因可能是炭基肥通过提高土壤 pH，使外源磷转化为易被植物吸收的有机磷，降低有效磷的含量[34]。由此可知，炭基肥的施用对改良马铃薯酸性土壤具有显著性效果，能够显著提高土壤养分含量，降低有效磷含量。
3.2 减氮配施炭基肥对土壤酶活性的影响
土壤酶活性是土壤养分含量和土壤物质养分循环状况的重要指标[35]。土壤脲酶活性是对土壤氮素状况的重要表征[36]，过氧化氢酶活性可反映土壤生化反应的能力强弱[37]，蔗糖酶的活性是表征土壤中的蔗糖分子分解、有机碳积累与分解转化，为土壤微生物提供营养物质的能力[38]。研究显示，土壤的酶活性在添加生物炭后均有提高[39]，任依等[40]研究发现，炭基肥提高了土壤碳、氮、磷转化相关酶活性，而包建平等[41]发现炭基肥稳定的碳源能够吸附土壤蔗糖酶分子，减少酶促反应的结合位点，使土壤蔗糖酶活性受到抑制。本研究表明，相比 CK 处理，减氮增炭处理显著提高了土壤的脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性，其中脲酶、过氧化氢酶活性较常规施肥有显著性提高，蔗糖酶活性低于常规施肥，这与前人的研究相似[42]。土壤酶活性随着减氮和增碳量的变化先增加后减少，原因可能是炭基肥改善了土壤结构，为微生物等生长提高了营养，有利于酶促反应，但是过低或者过高的氮肥用量却抑制了土壤中的酶活性[43-44]，不同材料的生物炭、供试土壤类型及肥料的特性都有可能会对酶促反应的酶活性有影响，更多的酶促反应需要进一步研究。因此，炭基肥的施用显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶活性，促进土壤的生化反应和物质养分的循环，从而改良微生物群落结构。
3.3 减氮配施炭基肥对马铃薯块茎氮、磷、钾含量的影响
氮磷钾是马铃薯生长的三大必需营养元素，影响着作物的生长发育，进而影响作物的产量。本研究结果表明，较 CK 和 N100 处理，N80BC1 处理均能显著提高马铃薯块茎中的氮、磷、钾含量，其中 N60BC2 处理的块茎氮含量最高，N60BC1 处理的磷含量最高，N80BC1 处理的钾含量最高，这与前人的研究结果相似[45-47]。另有研究表明，适量的减氮且与炭基肥配施下植物的氮素利用率显著提高，可以提高植物氮、磷、钾含量[48-49]。本研究中，与常规施肥相比，除 N60NC1 和 N60BC2 处理钾含量分别降低了 0.54%、3.49%，其余施肥处理均提高了马铃薯块茎氮、磷、钾含量，由此可见，适量的减氮并不影响马铃薯的生长和氮、磷、钾的含量，过量减氮会引起土壤供氮不足，从而影响植物吸收养分元素，这与前人研究是相同的[50]。因此，合理的减氮不会影响马铃薯的生长，配施炭基肥通过增加土壤中养分含量来提高马铃薯块茎氮、磷、钾含量，进而促进植物生长。
3.4 减氮配施炭基肥对马铃薯产量及品质的影响
马铃薯产量构成因素是衡量其生长发育状况的重要指标，施肥是马铃薯高产的主要途径[51]。合理的施肥结构不仅能改变土壤的结构，同时还对作物的生长发育起促进作用[52]。本研究结果显示，施用炭基肥可以提高马铃薯的产量和品质，而不同比例的施肥配比对马铃薯产量和品质影响各不相同，其中 N80BC2 处理的马铃薯产量较常规施肥效果最为显著，是由于炭基肥含有大量作物生长所需的营养元素，提升土壤肥力，促进养分的转化，这与前人的研究相似[53-54]。在相关性分析研究中发现，土壤养分、酶活性指标与马铃薯产量和品质呈显著正相关，炭基肥的施用改良了土壤酶生存环境，增强了土壤酶的转化效率，加快了马铃薯的生长，提高了马铃薯产量及品质。
3.5 减氮配施炭基肥对马铃薯经济效益的影响
经济效益是生产规模的决定性因素，也是衡量农业生产可持续发展的重要指标。炭基肥被视为一种高效、绿色、环保的土壤改良剂，在实际生产中炭基肥与氮肥配施在一定程度可以减少氮肥的投入量，培肥土壤，提高作物产量，可获得较好的经济效益[55]。本试验结果表明，不同施肥处理对马铃薯经济效益有显著影响。与 CK 处理相比，各施肥处理产值和经济效应均显著增加；而与传统施氮 180 kg/hm2 （N100）相比，除 N80BC2 处理显著提高了马铃薯的产值和经济效益外，其他处理的产值和经济效益均不同程度降低。这与王赟等[56]研究结果相似，减氮 20%+37500 kg/hm2 紫云英才能实现提高水稻产量及品质提升的双重目标。减氮 40% 配施炭基肥处理经济效益较 N100 处理降低了 26.54～41.78%，一方面可能是过量减氮会导致土壤养分不足，马铃薯在块茎膨大期氮素吸收较少，导致产量下降，从而降低其产值，说明氮素是保障作物高产的必要元素，这与杜文婷等[57]的研究一致。综上可知，在当地马铃薯生产中，适量的炭基肥（3000 kg/hm2 ）代替部分化学氮肥（减氮 20%） 是可行的，对提高马铃薯产量和经济效益具有现实意义。
4 结论
（1）减氮配施炭基肥均显著提高土壤 pH，增加土壤有机质、土壤氮磷钾养分含量，同一氮肥水平下，随炭基肥用量的增加而增加，这也是炭基肥提高马铃薯产量的机制之一。
（2）减氮配施炭基肥处理土壤的过氧化氢酶、脲酶活性较常规施用氮肥处理（N100）显著提高，而蔗糖酶活性随炭基肥用量增加显著降低。化肥的减量和炭基肥的配施可以显著提高土壤脲酶、过氧化氢酶活性，促进土壤的氮素和生化反应的循环，改善微生物环境。
（3）与常规氮肥施用相比，过量减施化学氮肥（N60%）会导致马铃薯减产，但减氮 20% 条件下配施高量炭基肥（N80BC2）可显著提高马铃薯产量。氮肥减量配施炭基肥有效提高了马铃薯产量、可溶性糖、淀粉及蛋白质和维生素 C 含量，提高了马铃薯品质和经济效益，因此炭基肥替代一部分化肥（减氮 20%+3000 kg/hm2）具有可行性。