功能性堆肥对山药生长、品质及产量的影响

肖庆红　武东波　何继涛　曹云娥

摘 要：为了探讨功能性堆肥对山药生长、品质及产量的影响，以铁棍山药为试材，研究了40、60、80 t/hm2的堆肥添加量对山药的茎粗、光合速率、品质、产量以及土壤理化性质、酶活性、根际微生物菌落数量的影响。试验结果表明，施用功能性堆肥后，山药茎粗、叶绿素含量增加，光合速率增强，水分含量降低，蛋白质、淀粉、可溶性总糖和灰分含量显著提高；土壤中碱解N、速效P和速效K含量显著提高，pH值降低，EC值增加，微生物数量增加，酶活性提高，其中最适宜堆肥用量为80 t/hm2。

关键词：功能性堆肥；山药；品质；产量；土壤养分

随着社会经济发展和生活水平的提高，人们对蔬菜品质的要求越来越高。土壤条件是影响作物品质和产量的主要原因，施肥措施是影响土壤质量及其可持续利用的重要因素之一，而有机肥的施用对改善土壤质量效果显著[1]。功能性堆肥是将有益微生物菌群与有机肥结合形成的新型、高效、安全的微生物有机肥料，是当前发展可持续农业和生产绿色食品的重要肥料品种[2]，具有改善土壤结构、保持土壤养分平衡，缓解土壤次生盐渍化，促进细菌、放线菌繁殖，改善土壤微生物群落结构，增强土壤微生物的生态功能[3]，可明显改土培肥和增产提质[4]。以品质受土壤有机质含量影响较大的山药品种为试材，研究了功能性堆肥对山药的生长发育、品质、产量以及土壤微环境的影响，旨在为功能性堆肥在山药高效优质生产中的应用提供一定的理论依据和技术支持，为农业有机废弃物的利用提供一定的借鉴意义，也为露地山药栽培的合理施肥提供可靠依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概括

试验于2013年在贺兰县（38°18′ N，106°15′ E）农业合作社进行。试验地属于温带大陆性气候，年均温9.7℃，极端最高温36.9℃，极端最低温-24℃，年均降水量138.8 mm，年均日照时数2 935.5 h，年日照百分率66%，全年太阳辐射总量589.78 kJ/cm2。

1.2 供试土壤

供试地为砂壤土，地势平坦、土壤肥力中等且均匀一致，前茬为一年生葡萄苗。试验前测定供试土壤基本理化性质（表1），即采用五点法分2层取样，经处理后，鲜样在4℃下保存，风干后过20目筛待测。

1.3 试验材料

供试山药品种为铁棍山药，种苗为种茎栽植；功能性堆肥由宁夏丰源生物科技有限公司提供，各项指标如表2所示。

1.4 试验设计

试验采用单因素完全随机设计，4个处理，处理1（T1）：堆肥施入量40 t/hm2，处理2（T2）：堆肥施入量60 t/hm2，处理3（T3）：堆肥施入量80 t/hm2，处理4（CK）：空白对照，硫酸钾型复合肥（15∶15∶15）75～

100 kg/667 m2。采用粉垄种植，于4月20日之前施足基肥，粉垄前将肥料按照处理量施入，耕翻1次，做好种植前的准备工作。5月6日定植，行株距

3 cm×12 cm，小区面积30 m2，每小区栽84株，3次重复，田间管理一致，于10月23日采收。

1.5 测定方法

①植株生理指标的测定 叶绿素含量用SPAD 502叶绿素含量测定仪测定；茎粗用数显游标卡尺测定，以地面起第1节下方为测量点；光合速率采用英国PP-systems公司的Ciras-2 型光合仪测定。

②土壤养分的测定 土壤电导率（EC值）采用电导仪法测定；土壤pH值采用酸度计法测定；土壤速效氮含量采用碱解扩散法测定；土壤速效钾含量采用醋酸铵-火焰光度计法测定；土壤速效磷含量采用钼锑抗比色法测定；有机质含量采用重铬酸钾氧化-容量法测定，参照鲍士旦[5]的方法测定。

③土壤酶活性的测定 磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；脲酶活性采用靛酚比色法测定[6]。

④土壤微生物的测定 微生物计数采用平板梯度稀释培养法，细菌培养采用牛肉膏蛋白胨选择性培养基，真菌培养采用马丁孟加拉红-链霉素选择性培养基，放线菌培养采用高氏1号培养基。

⑤品质的测定 按GB/T 5009.3-2003常压干燥法测定水分含量，GB/T 5009.4-2003灼烧法测定总灰分含量；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[7]，比色法测定淀粉含量[8]，考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量[9]。

⑥产量的测定 山药成熟后各小区单独收获，以3次产量的平均值来代表该处理的实际产量。

1.6 数据处理

采用 Microsoft Excel 2007软件对数据进行处理，采用DPS 7.05软件和Duncan's新复极差法对数据进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同堆肥处理对山药生长的影响

①茎粗 功能性堆肥处理后，山药茎粗均显著增大，且随着堆肥量的增加而递增（图1）。6月2日，T3处理茎粗6.58 mm，是CK的1.47倍，T1处理与CK差异不显著；8月3日，T3处理茎粗仍显著高于其他处理，是CK的1.42倍。

②叶绿素含量、光合速率 山药光合速率随堆肥施入量的增加逐渐升高（表3），T3处理最大，为18.8 μmol·m-2·s-1，显著高于CK与T1处理，与T2处理差异不显著，分别比CK、T1、T2增加59.04%、15.42%、7.98%。各处理叶绿素含量以T3最高，T2次之，均显著高于CK。表明添加堆肥后，植株生长旺盛，从而提高了光能利用率，促进了植物生长。

2.2 不同堆肥处理对土壤理化性质的影响

①土壤养分 由表4可知，随着堆肥含量的增加，土壤中碱解N、速效P、速效K含量均呈递增趋势，表层和深层土壤变化规律一致。堆肥处理碱解N、速效P、速效K含量均显著高于CK，其中T3处理碱解N、速效P和速效K含量均最高，根际土壤（0～20 cm）中分别为35.30、866.6、32.7 g/kg，较CK分别增加了46.88%、42.30%、34.38%。EC值大小顺序为T1>T2>T3>CK，说明堆肥在一定程度上增加了土壤中的盐分含量，但在安全范围内，不影响作物生长。与CK相比，堆肥处理可不同程度地降低土壤碱性，其中T3处理效果最显著。可见，添加堆肥后，可显著提高土壤肥力及肥效，利于山药生长发育。

②有机质含量 土壤有机质含量与土壤物理性质的改善、养分供给及土壤的保护密切相关，一般认为土壤有机质含量与土壤质量呈正相关关

系[10]。T1、T2、T3处理的有机质含量呈递增趋势，以T3处理的有机质含量最高，且显著高于CK，0～20、20～40 cm土壤有机质含量分别为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质，促进山药的生长发育（表4）。

③对土壤酶活性的影响 由表5可知，随着堆肥含量的增加，蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性均呈递增趋势，表层和深层土壤变化规律一致。堆肥处理的蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性显著高于CK，其中T3处理酶活性最高，蔗糖酶、脲酶活性显著高于T1，与T2差异不显著，中性磷酸酶活性显著高于T1、T2。T3处理根际土壤中蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶活性分别为8.42、49.70、47.38 mg/g，与CK相比增加了21.73%、62.33%、44.68%。说明堆肥处理可显著提高土壤酶活性，促进速效养分释放，利于作物吸收，提高养分有效性。

④对土壤微生物的影响 从图2可以看出，土壤微生物菌落中，细菌主要作用是分解有机物，占有的比例最大，占总数的92.04%，其次是放线菌，占总数的7.67%，真菌最少，为0.19%。添加堆肥后，土壤根际中细菌和放线菌变化趋势相同，均随堆肥用量的增加逐渐升高，其中以 T3 处理最大，其细菌和放线菌数量分别是 CK 的3.20、3.27 倍。而土壤中的真菌数量呈逐渐下降的趋势，以 T3 为最小，CK与T1差异不显著，显著高于T2、T3。表明添加堆肥可增加土壤中有益菌的数量，从而抑制有害菌的生长，防止土传病害的发生。

2.3 不同堆肥处理对山药品质的影响

添加堆肥后，山药可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和灰分含量变化趋势一致，均随堆肥用量增大而增加（表6），均以 T3 处理最高，分别为12.1%、11.54%、78.3%和3.78%，是CK的1.24、1.45、1.09、1.86倍。水分含量则随堆肥添加量的增大而依次降低，以T3处理最小，其次是T2处理。

2.4 不同处理对山药产量的影响

添加不同用量堆肥可显著提高山药的产量，其中T3处理产量最高，其次是T2处理（表6）。T1、T2、T3处理的山药产量分别为CK的1.83、1.42、1.19倍，说明添加堆肥明显提高了山药产量。

3 讨论与结论

3.1 堆肥对山药生长的影响

研究结果发现，添加功能性堆肥明显促进了番茄株高、茎粗、叶片数、分枝数、根系生长、品质和产量的提高，追其原因主要是在植物生长发育过程中，根际微生物可产生促进植物生长的植物激素，如IAA、GA、ABA等，而添加堆肥可促进根际周围微生物种类和数量的积累[11]。本试验结果与此一致，添加堆肥后，山药的茎粗显著增加，尤其是T3处理，可见堆肥处理后明显促进了山药的生长，从而为优质高产奠定了基础；在植株生长发育过程中，保证一定水平的叶绿素含量是植物进行光合作用与光合产物积累的前提，本试验中堆肥处理的叶绿素含量和光合速率均显著高于CK，其中T3处理叶绿素含量和光合速率均最高，表明堆肥在促进植株生长的同时，也提高了植株叶绿素含量，从而提高了植株对光能的利用率，对增加植株的产量具有重要的意义。

3.2 堆肥对土壤微环境的影响

功能性堆肥可以改善土壤团粒结构[12]，促进根系对速效养分的吸收，不仅可以达到增产、抗病、养土的目的[13]，且利于微生物的繁殖和增加，而土壤微生物是土壤生态系统中最活跃的参与者，主要参与土壤中各物质循环利用及能量圈的流动，能促进土壤有机质的矿化分解和土壤养分的释放、循环与转化[14]。本试验研究结果表明，土壤的碱解N、速效P、速效K、EC值和有机质含量均随堆肥用量的增加而逐渐增大，pH值逐渐下降，可见，堆肥处理明显提高了土壤肥力，调节了土壤酸碱性，增加了供给作物所需的N、P、K等营养元素，为植株的生长提供了良好的土壤环境。

堆肥中的大量微生物可促进根际有益微生物繁殖扩大，抑制有害微生物的繁殖，减少土传病害的发生，使作物不易生病[15～17]。吕卫光等[18]研究发现，连作障碍形成的主要原因是土壤中有益菌数量大量减少，从而导致病原菌数量增加。本试验结果表明，土壤细菌和放线菌的数量随堆肥用量的增加逐渐升高，而真菌数量依次降低，主要源于堆肥中大量微生物使得有益菌得以生存。土壤酶系统是土壤中具有生物活性的一类蛋白质，土壤酶活性增强就意味着土壤生物活性提高，能增强植株的抗性[19]。本研究发现，添加堆肥后，各处理的土壤酶活性均显著高于CK，且随堆肥用量的增加而逐渐增强，均以T3处理为最大。

3.3 堆肥对山药产量、品质的影响

功能性堆肥是一种高效复合有机肥，能为植物提供大量必需的营养元素，并含有丰富的腐殖酸和其他植物生长类激素，能显著提高作物的产量和品质[10]。王立刚等[20]通过7 a的生物有机肥试验发现，长期施用生物有机肥可以显著提高土壤有机质、速效养分的含量，促进作物生长及干物质的积累，其中以施用生物有机肥 15 000 kg/hm2处理的土壤有机质含量上升得最快。本试验结果表明，堆肥处理后，山药可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉和灰分含量等营养品质指标和产量均有大幅度提高，其中以

80 t/hm2处理综合品质最优，这是因为功能性堆肥营养元素含量丰富，腐殖酸含量较高，促进了根系对养分的吸收，并加快植物体内有机物质的形成及累积。

3.4 结论

堆肥可促进山药生长、增加叶片叶绿素含量、提高光合效率、显著提高植株的产量和品质；可明显改善土壤的理化性质，增强土壤肥力，满足植株对 N、P、K 营养元素的需求，可增加土壤中微生物数量，提高土壤酶活性，其中最适宜的堆肥用量为

80 t/hm2。

参考文献

[1] 李时珍.本草纲目（上册）[M].长春：时代文艺出版社，2004.

[2] 张树生.神农本草经理论与实践[M].北京：人民卫生出版社，2009.

[3] 和琳，何峰，何策熙，等.生物有机肥的开发和应用[J].腐殖酸，2003（5）：27-31.

[4] 袁飞，彭宇，张春兰，等.有机物料减轻设施连作黄瓜苗期病害的微生物效应[J].应用生态学报，2004，15（5）：867-870.

[5] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[6] 关松荫.土壤酶及其研究法[M].北京：中国农业出版社，1986.

[7] 张志良，瞿伟菁.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2003.

[8] 邹琦.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业出版社，2000.

[9] 大连轻工业学院.食品分析[M].北京：中国轻工业出版社，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] 许淑青，张仁陟，董博，等.耕作方式对耕层土壤结构性能及有机碳含量的影响[J].中国生态农业学报，2009，17（2）：203-208.

[13] 刘杏兰，高宗，刘存寿，等.有机-无机肥配施的增产效应及对土壤肥力影响的定位研究[J].土壤学报，1996，33

（2）：138-143.

[14] 彭娜，王开峰，谢小立，等.长期有机无机肥配施对稻田土壤基本理化性状的影响[J].中国土壤与肥料，2009（2）：6-10.

[15] 晁赢，李絮花，赵秉强，等.有机无机肥料长期配施对作物产量与氮素吸收利用的影响[J].山东农业科学，2009（3）：71-75.

[16] 李世朋，蔡祖聪，杨浩，等.长期定位施肥与地膜覆盖对土壤肥力和生物学性质的影响[J].生态学报，2009，29

（5）：2 489-2 498.

[17] 李世清，李生秀.有机物料在维持土壤微生物体氮库中的作用[J].生态学报，2001（1）：136-142.

[18] 吕卫光，余廷国，诸海涛，等.黄瓜连作对土壤理化性状及生物活性的影响研究[J].中国生态农业学报，2006，14（2）：119-121.

[19] 杨满兰，刘瑛，黄小英.活性天然有机肥在萝卜上的肥效研究[J].江西农业学报，2007，19（9）：81-82.

[20] 王立刚，李维炯，邱建军.生物有机肥对作物生长、土壤肥力及产量的效应研究[J].土壤肥料，2004（5）：12-16.