功能性堆肥對山藥生長、品質及產量的影響

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、品質及產量的影響，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、產量以及土壤理化性質、酶活性、根際微生物菌落數量的影響。試驗結果表明，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、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，微生物數量增加，酶活性提高，其中最適宜堆肥用量為80 t/hm2。

關鍵詞：功能性堆肥；山藥；品質；產量；土壤養分

隨著社會經濟發展和生活水平的提高，人們對蔬菜品質的要求越來越高。土壤條件是影響作物品質和產量的主要原因，施肥措施是影響土壤質量及其可持續利用的重要因素之一，而有機肥的施用對改善土壤質量效果顯著[1]。功能性堆肥是將有益微生物菌群與有機肥結合形成的新型、高效、安全的微生物有機肥料，是當前發展可持續農業和生產綠色食品的重要肥料品種[2]，具有改善土壤結構、保持土壤養分平衡，緩解土壤次生鹽漬化，促進細菌、放線菌繁殖，改善土壤微生物群落結構，增強土壤微生物的生態功能[3]，可明顯改土培肥和增產提質[4]。以品質受土壤有機質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育、品質、產量以及土壤微環境的影響，旨在為功能性堆肥在山藥高效優質生產中的應用提供一定的理論依據和技術支持，為農業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。

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）農業合作社進行。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（表1），即采用五點法分2層取樣，經處理后，鮮樣在4℃下保存，風干后過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，各項指標如表2所示。

1.4 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機設計，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，做好種植前的準備工作。5月6日定植，行株距

3 cm×12 cm，小區面積30 m2，每小區栽84株，3次重復，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；莖粗用數顯游標卡尺測定，以地面起第1節下方為測量點；光合速率采用英國PP-systems公司的Ciras-2 型光合儀測定。

②土壤養分的測定 土壤電導率（EC值）采用電導儀法測定；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 微生物計數采用平板梯度稀釋培養法，細菌培養采用牛肉膏蛋白胨選擇性培養基，真菌培養采用馬丁孟加拉紅-鏈霉素選擇性培養基，放線菌培養采用高氏1號培養基。

⑤品質的測定 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產量的測定 山藥成熟后各小區單獨收獲，以3次產量的平均值來代表該處理的實際產量。

1.6 數據處理

采用 Microsoft Excel 2007軟件對數據進行處理，采用DPS 7.05軟件和Duncan's新復極差法對數據進行顯著性分析。

2 結果與分析

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的影響

①土壤養分 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，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，利于山藥生長發育。

②有機質含量 土壤有機質含量與土壤物理性質的改善、養分供給及土壤的保護密切相關，一般認為土壤有機質含量與土壤質量呈正相關關

系[10]。T1、T2、T3處理的有機質含量呈遞增趨勢，以T3處理的有機質含量最高，且顯著高于CK，0～20、20～40 cm土壤有機質含量分別為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，促進山藥的生長發育（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，促進速效養分釋放，利于作物吸收，提高養分有效性。

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，細菌主要作用是分解有機物，占有的比例最大，占總數的92.04%，其次是放線菌，占總數的7.67%，真菌最少，為0.19%。添加堆肥后，土壤根際中細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，其細菌和放線菌數量分別是 CK 的3.20、3.27 倍。而土壤中的真菌數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量，從而抑制有害菌的生長，防止土傳病害的發生。

2.3 不同堆肥處理對山藥品質的影響

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 不同處理對山藥產量的影響

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

3 討論與結論

3.1 堆肥對山藥生長的影響

研究結果發現，添加功能性堆肥明顯促進了番茄株高、莖粗、葉片數、分枝數、根系生長、品質和產量的提高，追其原因主要是在植物生長發育過程中，根際微生物可產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量的積累[11]。本試驗結果與此一致，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，從而為優質高產奠定了基礎；在植株生長發育過程中，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，對增加植株的產量具有重要的意義。

3.2 堆肥對土壤微環境的影響

功能性堆肥可以改善土壤團粒結構[12]，促進根系對速效養分的吸收，不僅可以達到增產、抗病、養土的目的[13]，且利于微生物的繁殖和增加，而土壤微生物是土壤生態系統中最活躍的參與者，主要參與土壤中各物質循環利用及能量圈的流動，能促進土壤有機質的礦化分解和土壤養分的釋放、循環與轉化[14]。本試驗研究結果表明，土壤的堿解N、速效P、速效K、EC值和有機質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，調節了土壤酸堿性，增加了供給作物所需的N、P、K等營養元素，為植株的生長提供了良好的土壤環境。

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，減少土傳病害的發生，使作物不易生病[15～17]。呂衛光等[18]研究發現，連作障礙形成的主要原因是土壤中有益菌數量大量減少，從而導致病原菌數量增加。本試驗結果表明，土壤細菌和放線菌的數量隨堆肥用量的增加逐漸升高，而真菌數量依次降低，主要源于堆肥中大量微生物使得有益菌得以生存。土壤酶系統是土壤中具有生物活性的一類蛋白質，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]。本研究發現，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 堆肥對山藥產量、品質的影響

功能性堆肥是一種高效復合有機肥，能為植物提供大量必需的營養元素，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量和品質[10]。王立剛等[20]通過7 a的生物有機肥試驗發現，長期施用生物有機肥可以顯著提高土壤有機質、速效養分的含量，促進作物生長及干物質的積累，其中以施用生物有機肥 15 000 kg/hm2處理的土壤有機質含量上升得最快。本試驗結果表明，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品質指標和產量均有大幅度提高，其中以

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

3.4 結論

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

80 t/hm2。

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