功能性堆肥對山藥生長、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

肖慶紅　武東波　何繼濤　曹云娥

摘 要：為了探討功能性堆肥對山藥生長、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，以鐵棍山藥為試材，研究了40、60、80 t/hm2的堆肥添加量對山藥的莖粗、光合速率、品質(zhì)、產(chǎn)量以及土壤理化性質(zhì)、酶活性、根際微生物菌落數(shù)量的影響。試驗結(jié)果表明，施用功能性堆肥后，山藥莖粗、葉綠素含量增加，光合速率增強，水分含量降低，蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性總糖和灰分含量顯著提高；土壤中堿解N、速效P和速效K含量顯著提高，pH值降低，EC值增加，微生物數(shù)量增加，酶活性提高，其中最適宜堆肥用量為80 t/hm2。

關(guān)鍵詞：功能性堆肥；山藥；品質(zhì)；產(chǎn)量；土壤養(yǎng)分

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展和生活水平的提高，人們對蔬菜品質(zhì)的要求越來越高。土壤條件是影響作物品質(zhì)和產(chǎn)量的主要原因，施肥措施是影響土壤質(zhì)量及其可持續(xù)利用的重要因素之一，而有機肥的施用對改善土壤質(zhì)量效果顯著[1]。功能性堆肥是將有益微生物菌群與有機肥結(jié)合形成的新型、高效、安全的微生物有機肥料，是當(dāng)前發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)和生產(chǎn)綠色食品的重要肥料品種[2]，具有改善土壤結(jié)構(gòu)、保持土壤養(yǎng)分平衡，緩解土壤次生鹽漬化，促進細(xì)菌、放線菌繁殖，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，增強土壤微生物的生態(tài)功能[3]，可明顯改土培肥和增產(chǎn)提質(zhì)[4]。以品質(zhì)受土壤有機質(zhì)含量影響較大的山藥品種為試材，研究了功能性堆肥對山藥的生長發(fā)育、品質(zhì)、產(chǎn)量以及土壤微環(huán)境的影響，旨在為功能性堆肥在山藥高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)和技術(shù)支持，為農(nóng)業(yè)有機廢棄物的利用提供一定的借鑒意義，也為露地山藥栽培的合理施肥提供可靠依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概括

試驗于2013年在賀蘭縣（38°18′ N，106°15′ E）農(nóng)業(yè)合作社進行。試驗地屬于溫帶大陸性氣候，年均溫9.7℃，極端最高溫36.9℃，極端最低溫-24℃，年均降水量138.8 mm，年均日照時數(shù)2 935.5 h，年日照百分率66%，全年太陽輻射總量589.78 kJ/cm2。

1.2 供試土壤

供試地為砂壤土，地勢平坦、土壤肥力中等且均勻一致，前茬為一年生葡萄苗。試驗前測定供試土壤基本理化性質(zhì)（表1），即采用五點法分2層取樣，經(jīng)處理后，鮮樣在4℃下保存，風(fēng)干后過20目篩待測。

1.3 試驗材料

供試山藥品種為鐵棍山藥，種苗為種莖栽植；功能性堆肥由寧夏豐源生物科技有限公司提供，各項指標(biāo)如表2所示。

1.4 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機設(shè)計，4個處理，處理1（T1）：堆肥施入量40 t/hm2，處理2（T2）：堆肥施入量60 t/hm2，處理3（T3）：堆肥施入量80 t/hm2，處理4（CK）：空白對照，硫酸鉀型復(fù)合肥（15∶15∶15）75～

100 kg/667 m2。采用粉壟種植，于4月20日之前施足基肥，粉壟前將肥料按照處理量施入，耕翻1次，做好種植前的準(zhǔn)備工作。5月6日定植，行株距

3 cm×12 cm，小區(qū)面積30 m2，每小區(qū)栽84株，3次重復(fù)，田間管理一致，于10月23日采收。

1.5 測定方法

①植株生理指標(biāo)的測定 葉綠素含量用SPAD 502葉綠素含量測定儀測定；莖粗用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測定，以地面起第1節(jié)下方為測量點；光合速率采用英國PP-systems公司的Ciras-2 型光合儀測定。

②土壤養(yǎng)分的測定 土壤電導(dǎo)率（EC值）采用電導(dǎo)儀法測定；土壤pH值采用酸度計法測定；土壤速效氮含量采用堿解擴散法測定；土壤速效鉀含量采用醋酸銨-火焰光度計法測定；土壤速效磷含量采用鉬銻抗比色法測定；有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化-容量法測定，參照鮑士旦[5]的方法測定。

③土壤酶活性的測定 磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；脲酶活性采用靛酚比色法測定[6]。

④土壤微生物的測定 微生物計數(shù)采用平板梯度稀釋培養(yǎng)法，細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨選擇性培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)采用馬丁孟加拉紅-鏈霉素選擇性培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)采用高氏1號培養(yǎng)基。

⑤品質(zhì)的測定 按GB/T 5009.3-2003常壓干燥法測定水分含量，GB/T 5009.4-2003灼燒法測定總灰分含量；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[7]，比色法測定淀粉含量[8]，考馬斯亮藍比色法測定可溶性蛋白含量[9]。

⑥產(chǎn)量的測定 山藥成熟后各小區(qū)單獨收獲，以3次產(chǎn)量的平均值來代表該處理的實際產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進行處理，采用DPS 7.05軟件和Duncan's新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同堆肥處理對山藥生長的影響

①莖粗 功能性堆肥處理后，山藥莖粗均顯著增大，且隨著堆肥量的增加而遞增（圖1）。6月2日，T3處理莖粗6.58 mm，是CK的1.47倍，T1處理與CK差異不顯著；8月3日，T3處理莖粗仍顯著高于其他處理，是CK的1.42倍。

②葉綠素含量、光合速率 山藥光合速率隨堆肥施入量的增加逐漸升高（表3），T3處理最大，為18.8 μmol·m-2·s-1，顯著高于CK與T1處理，與T2處理差異不顯著，分別比CK、T1、T2增加59.04%、15.42%、7.98%。各處理葉綠素含量以T3最高，T2次之，均顯著高于CK。表明添加堆肥后，植株生長旺盛，從而提高了光能利用率，促進了植物生長。

2.2 不同堆肥處理對土壤理化性質(zhì)的影響

①土壤養(yǎng)分 由表4可知，隨著堆肥含量的增加，土壤中堿解N、速效P、速效K含量均呈遞增趨勢，表層和深層土壤變化規(guī)律一致。堆肥處理堿解N、速效P、速效K含量均顯著高于CK，其中T3處理堿解N、速效P和速效K含量均最高，根際土壤（0～20 cm）中分別為35.30、866.6、32.7 g/kg，較CK分別增加了46.88%、42.30%、34.38%。EC值大小順序為T1>T2>T3>CK，說明堆肥在一定程度上增加了土壤中的鹽分含量，但在安全范圍內(nèi)，不影響作物生長。與CK相比，堆肥處理可不同程度地降低土壤堿性，其中T3處理效果最顯著。可見，添加堆肥后，可顯著提高土壤肥力及肥效，利于山藥生長發(fā)育。

②有機質(zhì)含量 土壤有機質(zhì)含量與土壤物理性質(zhì)的改善、養(yǎng)分供給及土壤的保護密切相關(guān)，一般認(rèn)為土壤有機質(zhì)含量與土壤質(zhì)量呈正相關(guān)關(guān)

系[10]。T1、T2、T3處理的有機質(zhì)含量呈遞增趨勢，以T3處理的有機質(zhì)含量最高，且顯著高于CK，0～20、20～40 cm土壤有機質(zhì)含量分別為16.15、13.71 g/kg，比CK增加了76.65%、52.88%。表明添加堆肥可改善土壤理化性質(zhì)，促進山藥的生長發(fā)育（表4）。

③對土壤酶活性的影響 由表5可知，隨著堆肥含量的增加，蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性均呈遞增趨勢，表層和深層土壤變化規(guī)律一致。堆肥處理的蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性顯著高于CK，其中T3處理酶活性最高，蔗糖酶、脲酶活性顯著高于T1，與T2差異不顯著，中性磷酸酶活性顯著高于T1、T2。T3處理根際土壤中蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性分別為8.42、49.70、47.38 mg/g，與CK相比增加了21.73%、62.33%、44.68%。說明堆肥處理可顯著提高土壤酶活性，促進速效養(yǎng)分釋放，利于作物吸收，提高養(yǎng)分有效性。

④對土壤微生物的影響 從圖2可以看出，土壤微生物菌落中，細(xì)菌主要作用是分解有機物，占有的比例最大，占總數(shù)的92.04%，其次是放線菌，占總數(shù)的7.67%，真菌最少，為0.19%。添加堆肥后，土壤根際中細(xì)菌和放線菌變化趨勢相同，均隨堆肥用量的增加逐漸升高，其中以 T3 處理最大，其細(xì)菌和放線菌數(shù)量分別是 CK 的3.20、3.27 倍。而土壤中的真菌數(shù)量呈逐漸下降的趨勢，以 T3 為最小，CK與T1差異不顯著，顯著高于T2、T3。表明添加堆肥可增加土壤中有益菌的數(shù)量，從而抑制有害菌的生長，防止土傳病害的發(fā)生。

2.3 不同堆肥處理對山藥品質(zhì)的影響

添加堆肥后，山藥可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和灰分含量變化趨勢一致，均隨堆肥用量增大而增加（表6），均以 T3 處理最高，分別為12.1%、11.54%、78.3%和3.78%，是CK的1.24、1.45、1.09、1.86倍。水分含量則隨堆肥添加量的增大而依次降低，以T3處理最小，其次是T2處理。

2.4 不同處理對山藥產(chǎn)量的影響

添加不同用量堆肥可顯著提高山藥的產(chǎn)量，其中T3處理產(chǎn)量最高，其次是T2處理（表6）。T1、T2、T3處理的山藥產(chǎn)量分別為CK的1.83、1.42、1.19倍，說明添加堆肥明顯提高了山藥產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

3.1 堆肥對山藥生長的影響

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加功能性堆肥明顯促進了番茄株高、莖粗、葉片數(shù)、分枝數(shù)、根系生長、品質(zhì)和產(chǎn)量的提高，追其原因主要是在植物生長發(fā)育過程中，根際微生物可產(chǎn)生促進植物生長的植物激素，如IAA、GA、ABA等，而添加堆肥可促進根際周圍微生物種類和數(shù)量的積累[11]。本試驗結(jié)果與此一致，添加堆肥后，山藥的莖粗顯著增加，尤其是T3處理，可見堆肥處理后明顯促進了山藥的生長，從而為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)；在植株生長發(fā)育過程中，保證一定水平的葉綠素含量是植物進行光合作用與光合產(chǎn)物積累的前提，本試驗中堆肥處理的葉綠素含量和光合速率均顯著高于CK，其中T3處理葉綠素含量和光合速率均最高，表明堆肥在促進植株生長的同時，也提高了植株葉綠素含量，從而提高了植株對光能的利用率，對增加植株的產(chǎn)量具有重要的意義。

3.2 堆肥對土壤微環(huán)境的影響

功能性堆肥可以改善土壤團粒結(jié)構(gòu)[12]，促進根系對速效養(yǎng)分的吸收，不僅可以達到增產(chǎn)、抗病、養(yǎng)土的目的[13]，且利于微生物的繁殖和增加，而土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的參與者，主要參與土壤中各物質(zhì)循環(huán)利用及能量圈的流動，能促進土壤有機質(zhì)的礦化分解和土壤養(yǎng)分的釋放、循環(huán)與轉(zhuǎn)化[14]。本試驗研究結(jié)果表明，土壤的堿解N、速效P、速效K、EC值和有機質(zhì)含量均隨堆肥用量的增加而逐漸增大，pH值逐漸下降，可見，堆肥處理明顯提高了土壤肥力，調(diào)節(jié)了土壤酸堿性，增加了供給作物所需的N、P、K等營養(yǎng)元素，為植株的生長提供了良好的土壤環(huán)境。

堆肥中的大量微生物可促進根際有益微生物繁殖擴大，抑制有害微生物的繁殖，減少土傳病害的發(fā)生，使作物不易生病[15～17]。呂衛(wèi)光等[18]研究發(fā)現(xiàn)，連作障礙形成的主要原因是土壤中有益菌數(shù)量大量減少，從而導(dǎo)致病原菌數(shù)量增加。本試驗結(jié)果表明，土壤細(xì)菌和放線菌的數(shù)量隨堆肥用量的增加逐漸升高，而真菌數(shù)量依次降低，主要源于堆肥中大量微生物使得有益菌得以生存。土壤酶系統(tǒng)是土壤中具有生物活性的一類蛋白質(zhì)，土壤酶活性增強就意味著土壤生物活性提高，能增強植株的抗性[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，添加堆肥后，各處理的土壤酶活性均顯著高于CK，且隨堆肥用量的增加而逐漸增強，均以T3處理為最大。

3.3 堆肥對山藥產(chǎn)量、品質(zhì)的影響

功能性堆肥是一種高效復(fù)合有機肥，能為植物提供大量必需的營養(yǎng)元素，并含有豐富的腐殖酸和其他植物生長類激素，能顯著提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[10]。王立剛等[20]通過7 a的生物有機肥試驗發(fā)現(xiàn)，長期施用生物有機肥可以顯著提高土壤有機質(zhì)、速效養(yǎng)分的含量，促進作物生長及干物質(zhì)的積累，其中以施用生物有機肥 15 000 kg/hm2處理的土壤有機質(zhì)含量上升得最快。本試驗結(jié)果表明，堆肥處理后，山藥可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和灰分含量等營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)和產(chǎn)量均有大幅度提高，其中以

80 t/hm2處理綜合品質(zhì)最優(yōu)，這是因為功能性堆肥營養(yǎng)元素含量豐富，腐殖酸含量較高，促進了根系對養(yǎng)分的吸收，并加快植物體內(nèi)有機物質(zhì)的形成及累積。

3.4 結(jié)論

堆肥可促進山藥生長、增加葉片葉綠素含量、提高光合效率、顯著提高植株的產(chǎn)量和品質(zhì)；可明顯改善土壤的理化性質(zhì)，增強土壤肥力，滿足植株對 N、P、K 營養(yǎng)元素的需求，可增加土壤中微生物數(shù)量，提高土壤酶活性，其中最適宜的堆肥用量為

80 t/hm2。

參考文獻

[1] 李時珍.本草綱目（上冊）[M].長春：時代文藝出版社，2004.

[2] 張樹生.神農(nóng)本草經(jīng)理論與實踐[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2009.

[3] 和琳，何峰，何策熙，等.生物有機肥的開發(fā)和應(yīng)用[J].腐殖酸，2003（5）：27-31.

[4] 袁飛，彭宇，張春蘭，等.有機物料減輕設(shè)施連作黃瓜苗期病害的微生物效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2004，15（5）：867-870.

[5] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[6] 關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1986.

[7] 張志良，瞿偉菁.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[8] 鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[9] 大連輕工業(yè)學(xué)院.食品分析[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000.

[10] Jugsujinda A， Patrick W H. Evaluation of toxic conditions associated with oranging symptoms of rice in a flooded oxisol in Sumatra， Indonesia [J]. Plant and Soil， 1993（152）： 237-243.

[11] Noble R， Coventry E. Suppression of soil-borne plant diseases with composts： a review [J]. Biocontrol Science and Technology， 2005， 15（1）： 3-20.

[12] 許淑青，張仁陟，董博，等.耕作方式對耕層土壤結(jié)構(gòu)性能及有機碳含量的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2009，17（2）：203-208.

[13] 劉杏蘭，高宗，劉存壽，等.有機-無機肥配施的增產(chǎn)效應(yīng)及對土壤肥力影響的定位研究[J].土壤學(xué)報，1996，33

（2）：138-143.

[14] 彭娜，王開峰，謝小立，等.長期有機無機肥配施對稻田土壤基本理化性狀的影響[J].中國土壤與肥料，2009（2）：6-10.

[15] 晁贏，李絮花，趙秉強，等.有機無機肥料長期配施對作物產(chǎn)量與氮素吸收利用的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（3）：71-75.

[16] 李世朋，蔡祖聰，楊浩，等.長期定位施肥與地膜覆蓋對土壤肥力和生物學(xué)性質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2009，29

（5）：2 489-2 498.

[17] 李世清，李生秀.有機物料在維持土壤微生物體氮庫中的作用[J].生態(tài)學(xué)報，2001（1）：136-142.

[18] 呂衛(wèi)光，余廷國，諸海濤，等.黃瓜連作對土壤理化性狀及生物活性的影響研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，14（2）：119-121.

[19] 楊滿蘭，劉瑛，黃小英.活性天然有機肥在蘿卜上的肥效研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報，2007，19（9）：81-82.

[20] 王立剛，李維炯，邱建軍.生物有機肥對作物生長、土壤肥力及產(chǎn)量的效應(yīng)研究[J].土壤肥料，2004（5）：12-16.