风化煤基肥对改良土壤及长山药产量和质量的影响

2018-06-19武俊俊马彩莲董光华

山西农业科学 2018年6期

武俊俊，刘霞，马彩莲，董光华

（1.晋中职业技术学院，山西晋中 030600；2.山西能源学院，山西晋中 030600）

长山药又名山药，是薯蓣类多年生缠绕藤本植物，地下圆柱形肉质块茎既是食品，亦可入药，在食用与加工业上大有发展前途。山西省平遥县岳壁乡岳北村一带栽培长山药已经有超过2 000 a的历史，所产长山药质地优良，是著名特产，被国家农业部授予地理标志产品，是当地农户的主要农业收入。在政府提出以“一县一业，一村一品”为三农工作重点的号召以后，长山药更是成为当地的主导产业之一。但是由于各家土地较少，轮作困难，长山药种植中出现了许多问题，如重茬次数过多,土传病害不断增多，土壤中营养元素比例失调，频频出现死苗、烂根现象，产量和品质明显受损，严重影响了当地产业和农户收入。这一现象在山西乃至全国其他山药种植区也同样发生[1]。

为了缓解和改善这一现象，本试验从改良土壤入手，将风化煤经肥料化处理为风化煤基肥。风化煤基肥不仅保持了煤结构的基本特性，即多孔性固体燃料，遇水发热膨胀，含有多种微量元素，而且游离腐植酸增加，活性物质增加。本研究通过将风化煤基肥施入长山药栽培土壤，旨在调节土壤性质，改善植株生长条件，提高株体抗性，减轻长山药土传病害，以期达到提高产量和品质的目的。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地点在岳壁乡岳北村A户和B户地里进行，2家田地相距较远，土质状况不同，有一定的代表性。2位农户有着多年的种植长山药经验，配合试验时间已有4 a。

1.2 风化煤处理

采用当地生产、容易获取的风化煤，经过有氧阶段和厌氧阶段处理，处理过程中添加处理剂（处理剂包含生物活性菌种和其他辅助物）。处理不同时间后，与底肥按照一定的比例一起施入长山药种植田。

1.3 样本采集

A户风化煤处理时间为180 d，B户风化煤处理时间为45 d。施肥后分别在2家地里用五点采样法采集0～30 cm土层的土壤样本，2个重复，标记为 A1，A2，B1，B2。以不施用风化煤基肥为对照，2 个重复，标记为 A′1，A′2，B′1，B′2。

1.4 长山药种植方法

A户底肥为史丹利三铵750kg/hm2和经过180d处理的风化煤处理肥9 000 kg/hm2，旋耕入土，播种时间为5月20日。B户底肥为史丹利三铵750 kg/hm2、处理45 d的风化煤处理肥2 250 kg/hm2、鸡粪1 m3，播种时间为5月1日。

A，B这2户均采用高垄开沟种植，栽培行距×株距为60 cm×25 cm，盖土厚度为3 cm。7月中旬长山药开花期顺水追三铵750 kg/hm2、硝酸磷肥600 kg/hm2，7月下旬喷广谱性杀菌剂甲基硫菌灵预防病害。在苗高20～30 cm时支架引蔓以利通风、透光、排水，每株留1个强壮的主茎[2]。全生育期共浇水6次，10月份采收。A户10月上旬采收，B户与其他户于10下旬采收。二者相差超过20 d。

1.5 测定项目及方法

风化煤处理肥按照一定比例与底肥一起施入长山药种植田后，分别采集新鲜土样检测土壤肥力状况，主要检测项目有土壤酸碱度、游离腐植酸、全氮、有效磷、速效钾及有机质含量，采用常规测定法[3]；在发芽期、旺盛生长期、拉秧期和收获期观测植株的生长状态、叶片状态和长山药品相，收获期测产。

2 结果与分析

2.1 植株表现

2.1.1 出苗期差异长山药出苗期A户试验田与对照间有明显的差异，A户试验田比对照提早5 d出苗，且苗齐苗壮，长势旺，没有出现死苗现象。B户试验田比对照出苗早3～5 d，苗齐、生长正常，无病害。

2.1.2 叶片差异在植株旺盛生长期，与对照相比，A户试验田长山药功能叶肥厚，叶色鲜亮，光泽度高，叶面无病斑，外形上明显优于对照，也优于B户。B户试验优于对照。

2.1.3 拉秧期差异 A户10月上旬拉秧时，当地的长山药（包括对照田）已株体衰败，叶片枯黄，而A户试验田的山药植株上还在继续发新叶，许多功能叶仍保持绿色，可见，其还有明显的光合能力，还可继续提供光合产物。B户试验田也表现得较好，山药植株上绿叶明显多于对照和其他种植户。

2.1.4 产品差异 A户试验田长山药块根顺直，棱瘤少，品相优良。一级品产量37 770 kg/hm2，产品长度42～69 cm，周长14～21 cm，单根质量675～1 525 g；对照田产量28 170 kg/hm2，一级品占47%，多数产品细而短，畸形根很多。B户试验田产量29 280 kg/hm2，畸形根明显少于对照。同一块地段的多个种植户产量在22 500～30 000 kg/hm2，均表现为产品短且畸形严重。

A户产品口感好，发沙，有淡淡的清甜味，显示出不同于化肥田产品的优势。B户试验田与对照相比，优势也很明显，公顷产量比对照多出7 500 kg，品相较好，口感较好，但与A户还存在一定差距。

2.1.5 价格差异品质决定价格，长山药的价格很大程度上受块根的外形、根粗、长度、顺直度、均匀度影响，A户产品品质明显超群，获得当地种植户及收购方大赞，以高于相邻种植户1.5元/kg的价格出售，且表现为惜售，产值37.5万元/hm2，比对照高18万元/hm2。B户长山药品相弱于A户，售价低于A户。

2.2 土壤表现

2.2.1 煤基肥调节土壤酸碱性适宜长山药生长的土壤酸碱度的pH值为6.0～8.0。从表1可以看出，平遥长山药种植区土壤pH值多高于8.0，而风化煤基肥中的腐植酸具有弱酸性[4]，施用该肥以后，所有栽培田土壤pH值均有一定程度的降低。

表1 土样酸碱度及有机质检测结果

2.2.2 煤基肥改善土壤营养状况风化煤是自然生态系统中碳库的重要组成部分，含有大量腐植酸和多种含氧活性功能团[5]，且C/N值也高于常用的草炭、沼渣等物料[6]，山西的风化煤中含有大量的腐植酸[7]。陈伏生等[8]研究认为，风化煤对水稻的分蘖数、饱满率、千粒质量等都有不同程度的提高。孙志梅等[9]研究了风化煤对沙化土壤保持水分及氮磷钾养分的影响，结果表明，沙土中添加一定比例的风化煤后，含风化煤的沙柱上层养分含量明显高于对照。本试验中，表1检测结果表明，大量施用风化煤基肥的A1，A2，土壤中的有机质含量比对照明显增加，施肥量较小的B1，B2效果不太明显。

从表2可以看出，A户土壤中游离腐植酸含量和氮、磷、钾、有机质的含量均高于B户，土壤营养状况和透气透水性更佳。这应该与A户施用煤基肥用量大、处理时间长有关。

表2 煤基肥养分含量检测结果（样本平均值）

王永江等[10]报道，在稻田中使用腐植酸能有效涵养水分，改善土质，透气性增强，能防止土壤板结，且有机质由0.417%提高到0.735%。腐植酸能提高土壤中阳离子的交换容量，减少氨的挥发，提高氮肥的利用率[11]。腐植酸含有多种活性基团，具有较高的吸附能力，对氮、磷、钾等元素都有一定的吸附和解吸能力，在pH值为8时，吸附氮和钾的量较高[12]。风化煤还能激活土壤中酶的活性，使土壤养分更利于作物吸收[13]。

本试验认为，风化煤基肥中的腐植酸有促进土壤中微生物活动的作用，使固氮菌增多，促进了氮肥的吸收利用率，为根系提供了足够的氮营养；腐植酸还可以增大叶片的的光合速率[14]，使长山药叶片表现为厚、大、亮，光合能力提高，促进了长山药产量丰收。

2.2.3 煤基肥改善土壤疏松透气性一方面，煤的多孔层状结构使得其在加入土壤后吸水膨胀，起到疏松土壤的作用；另一方面，煤基肥中的腐殖酸能改善土壤结构，促进土壤团粒结构的形成，其具有多孔介质的性质，可使土壤容重减轻，总孔隙度和通气孔隙度增多，土壤黏性变小，疏松度提高，透水透气性变佳，蓄水能力提高，整体缓冲性能增强，从而使得土壤中水、气、热状况得到调节。任志胜等[15]通过在排土场新构土体中加入风化煤试验，证明风化煤能促进土壤呼吸，提高碳释放率，这一结论与本试验中长山药的生长表现一致。

有研究证明，水稻土施用风化煤后氧化还原电位Eh值提高，根层土壤水分溶解氧和土壤呼吸强度均增加，稻根活力增强[16]。本试验结果表明，A户施肥量大，肥料处理时间长，大量的腐植酸使土壤疏松透气性明显优于对照，也好于B户，促进了长山药根系下扎和产品膨大顺直，减少了畸形根的概率，提高了产量和品质。

2.2.4 煤基肥提高土壤温度煤溶解于水会产生一定的溶解热，加之风化煤基肥为热性肥，其活化发热时间较长，有利于土温的提升，在地温较低的5月上中旬使长山药缩短了出苗期，9月中下旬到10月气温降低后又延长了块根膨大时间，推迟了落叶。

3 结论与讨论

长山药喜暖湿环境，怕干旱、忌积水，适宜种植在排水良好、土层深厚疏松的土壤中[17]。在长山药种植地施加风化煤基肥，可以利用煤的特性，增加土壤的腐植酸含量和有机质含量，提高地温，提高透水透气性，降低土壤的酸碱度，契合了长山药生长特性，使得长山药出苗早而全，中期长势好，推迟了秧苗衰败时间，长山药产量和品相显著提升。从试验结果可以看出，连续几年施用风化煤基肥能够明显改变土壤的酸碱性，更加有利于长山药的生长发育。

风化煤富含腐植酸等有机物，是生产生物有机肥的宝贵资源[18]。如何更简便地将风化煤有效利用，如何在不同的地块中达到风化煤基肥的最佳施肥量，还需要详细探索。随着化肥农药大量使用，土壤结构被破坏，病虫害增多，盐渍化面积扩大，农产品品质下降越来越明显，充分开发和利用山西大量的风化煤，研究以风化煤为原料的煤基肥，促进土壤改良，结合配方施肥，改变当地土壤pH值普遍偏高的现象，为大多数作物创造适宜的生长条件，对提高作物品质和产量有着深远的意义[19-20]。

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