風(fēng)化煤基肥對(duì)改良土壤及長(zhǎng)山藥產(chǎn)量和質(zhì)量的影響

武俊俊 ，劉 霞 ，馬彩蓮 ，董光華

（1.晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 晉中 030600；2.山西能源學(xué)院，山西 晉中 030600）

長(zhǎng)山藥又名山藥，是薯蕷類多年生纏繞藤本植物，地下圓柱形肉質(zhì)塊莖既是食品，亦可入藥，在食用與加工業(yè)上大有發(fā)展前途。山西省平遙縣岳壁鄉(xiāng)岳北村一帶栽培長(zhǎng)山藥已經(jīng)有超過2 000 a的歷史，所產(chǎn)長(zhǎng)山藥質(zhì)地優(yōu)良，是著名特產(chǎn)，被國(guó)家農(nóng)業(yè)部授予地理標(biāo)志產(chǎn)品，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的主要農(nóng)業(yè)收入。在政府提出以“一縣一業(yè)，一村一品”為三農(nóng)工作重點(diǎn)的號(hào)召以后，長(zhǎng)山藥更是成為當(dāng)?shù)氐闹鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)之一。但是由于各家土地較少，輪作困難，長(zhǎng)山藥種植中出現(xiàn)了許多問題，如重茬次數(shù)過多,土傳病害不斷增多，土壤中營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)，頻頻出現(xiàn)死苗、爛根現(xiàn)象，產(chǎn)量和品質(zhì)明顯受損，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)和農(nóng)戶收入。這一現(xiàn)象在山西乃至全國(guó)其他山藥種植區(qū)也同樣發(fā)生[1]。

為了緩解和改善這一現(xiàn)象，本試驗(yàn)從改良土壤入手，將風(fēng)化煤經(jīng)肥料化處理為風(fēng)化煤基肥。風(fēng)化煤基肥不僅保持了煤結(jié)構(gòu)的基本特性，即多孔性固體燃料，遇水發(fā)熱膨脹，含有多種微量元素，而且游離腐植酸增加，活性物質(zhì)增加。本研究通過將風(fēng)化煤基肥施入長(zhǎng)山藥栽培土壤，旨在調(diào)節(jié)土壤性質(zhì)，改善植株生長(zhǎng)條件，提高株體抗性，減輕長(zhǎng)山藥土傳病害，以期達(dá)到提高產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)在岳壁鄉(xiāng)岳北村A戶和B戶地里進(jìn)行，2家田地相距較遠(yuǎn)，土質(zhì)狀況不同，有一定的代表性。2位農(nóng)戶有著多年的種植長(zhǎng)山藥經(jīng)驗(yàn)，配合試驗(yàn)時(shí)間已有4 a。

1.2 風(fēng)化煤處理

采用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、容易獲取的風(fēng)化煤，經(jīng)過有氧階段和厭氧階段處理，處理過程中添加處理劑（處理劑包含生物活性菌種和其他輔助物）。處理不同時(shí)間后，與底肥按照一定的比例一起施入長(zhǎng)山藥種植田。

1.3 樣本采集

A戶風(fēng)化煤處理時(shí)間為180 d，B戶風(fēng)化煤處理時(shí)間為45 d。施肥后分別在2家地里用五點(diǎn)采樣法采集0～30 cm土層的土壤樣本，2個(gè)重復(fù)，標(biāo)記為 A1，A2，B1，B2。以不施用風(fēng)化煤基肥為對(duì)照，2 個(gè)重復(fù)，標(biāo)記為 A′1，A′2，B′1，B′2。

1.4 長(zhǎng)山藥種植方法

A戶底肥為史丹利三銨750kg/hm2和經(jīng)過180d處理的風(fēng)化煤處理肥9 000 kg/hm2，旋耕入土，播種時(shí)間為5月20日。B戶底肥為史丹利三銨750 kg/hm2、處理45 d的風(fēng)化煤處理肥2 250 kg/hm2、雞糞1 m3，播種時(shí)間為5月1日。

A，B這2戶均采用高壟開溝種植，栽培行距×株距為60 cm×25 cm，蓋土厚度為3 cm。7月中旬長(zhǎng)山藥開花期順?biāo)啡@750 kg/hm2、硝酸磷肥600 kg/hm2，7月下旬噴廣譜性殺菌劑甲基硫菌靈預(yù)防病害。在苗高20～30 cm時(shí)支架引蔓以利通風(fēng)、透光、排水，每株留1個(gè)強(qiáng)壯的主莖[2]。全生育期共澆水6次，10月份采收。A戶10月上旬采收，B戶與其他戶于10下旬采收。二者相差超過20 d。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目及方法

風(fēng)化煤處理肥按照一定比例與底肥一起施入長(zhǎng)山藥種植田后，分別采集新鮮土樣檢測(cè)土壤肥力狀況，主要檢測(cè)項(xiàng)目有土壤酸堿度、游離腐植酸、全氮、有效磷、速效鉀及有機(jī)質(zhì)含量，采用常規(guī)測(cè)定法[3]；在發(fā)芽期、旺盛生長(zhǎng)期、拉秧期和收獲期觀測(cè)植株的生長(zhǎng)狀態(tài)、葉片狀態(tài)和長(zhǎng)山藥品相，收獲期測(cè)產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 植株表現(xiàn)

2.1.1 出苗期差異 長(zhǎng)山藥出苗期A戶試驗(yàn)田與對(duì)照間有明顯的差異，A戶試驗(yàn)田比對(duì)照提早5 d出苗，且苗齊苗壯，長(zhǎng)勢(shì)旺，沒有出現(xiàn)死苗現(xiàn)象。B戶試驗(yàn)田比對(duì)照出苗早3～5 d，苗齊、生長(zhǎng)正常，無病害。

2.1.2 葉片差異 在植株旺盛生長(zhǎng)期，與對(duì)照相比，A戶試驗(yàn)田長(zhǎng)山藥功能葉肥厚，葉色鮮亮，光澤度高，葉面無病斑，外形上明顯優(yōu)于對(duì)照，也優(yōu)于B戶。B戶試驗(yàn)優(yōu)于對(duì)照。

2.1.3 拉秧期差異 A戶10月上旬拉秧時(shí)，當(dāng)?shù)氐拈L(zhǎng)山藥（包括對(duì)照田）已株體衰敗，葉片枯黃，而A戶試驗(yàn)田的山藥植株上還在繼續(xù)發(fā)新葉，許多功能葉仍保持綠色，可見，其還有明顯的光合能力，還可繼續(xù)提供光合產(chǎn)物。B戶試驗(yàn)田也表現(xiàn)得較好，山藥植株上綠葉明顯多于對(duì)照和其他種植戶。

2.1.4 產(chǎn)品差異 A戶試驗(yàn)田長(zhǎng)山藥塊根順直，棱瘤少，品相優(yōu)良。一級(jí)品產(chǎn)量37 770 kg/hm2，產(chǎn)品長(zhǎng)度42～69 cm，周長(zhǎng)14～21 cm，單根質(zhì)量675～1 525 g；對(duì)照田產(chǎn)量28 170 kg/hm2，一級(jí)品占47%，多數(shù)產(chǎn)品細(xì)而短，畸形根很多。B戶試驗(yàn)田產(chǎn)量29 280 kg/hm2，畸形根明顯少于對(duì)照。同一塊地段的多個(gè)種植戶產(chǎn)量在22 500～30 000 kg/hm2，均表現(xiàn)為產(chǎn)品短且畸形嚴(yán)重。

A戶產(chǎn)品口感好，發(fā)沙，有淡淡的清甜味，顯示出不同于化肥田產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。B戶試驗(yàn)田與對(duì)照相比，優(yōu)勢(shì)也很明顯，公頃產(chǎn)量比對(duì)照多出7 500 kg，品相較好，口感較好，但與A戶還存在一定差距。

2.1.5 價(jià)格差異 品質(zhì)決定價(jià)格，長(zhǎng)山藥的價(jià)格很大程度上受塊根的外形、根粗、長(zhǎng)度、順直度、均勻度影響，A戶產(chǎn)品品質(zhì)明顯超群，獲得當(dāng)?shù)胤N植戶及收購(gòu)方大贊，以高于相鄰種植戶1.5元/kg的價(jià)格出售，且表現(xiàn)為惜售，產(chǎn)值37.5萬元/hm2，比對(duì)照高18萬元/hm2。B戶長(zhǎng)山藥品相弱于A戶，售價(jià)低于A戶。

2.2 土壤表現(xiàn)

2.2.1 煤基肥調(diào)節(jié)土壤酸堿性 適宜長(zhǎng)山藥生長(zhǎng)的土壤酸堿度的pH值為6.0～8.0。從表1可以看出，平遙長(zhǎng)山藥種植區(qū)土壤pH值多高于8.0，而風(fēng)化煤基肥中的腐植酸具有弱酸性[4]，施用該肥以后，所有栽培田土壤pH值均有一定程度的降低。

表1 土樣酸堿度及有機(jī)質(zhì)檢測(cè)結(jié)果

2.2.2 煤基肥改善土壤營(yíng)養(yǎng)狀況 風(fēng)化煤是自然生態(tài)系統(tǒng)中碳庫(kù)的重要組成部分，含有大量腐植酸和多種含氧活性功能團(tuán)[5]，且C/N值也高于常用的草炭、沼渣等物料[6]，山西的風(fēng)化煤中含有大量的腐植酸[7]。陳伏生等[8]研究認(rèn)為，風(fēng)化煤對(duì)水稻的分蘗數(shù)、飽滿率、千粒質(zhì)量等都有不同程度的提高。孫志梅等[9]研究了風(fēng)化煤對(duì)沙化土壤保持水分及氮磷鉀養(yǎng)分的影響，結(jié)果表明，沙土中添加一定比例的風(fēng)化煤后，含風(fēng)化煤的沙柱上層養(yǎng)分含量明顯高于對(duì)照。本試驗(yàn)中，表1檢測(cè)結(jié)果表明，大量施用風(fēng)化煤基肥的A1，A2，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照明顯增加，施肥量較小的B1，B2效果不太明顯。

從表2可以看出，A戶土壤中游離腐植酸含量和氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)的含量均高于B戶，土壤營(yíng)養(yǎng)狀況和透氣透水性更佳。這應(yīng)該與A戶施用煤基肥用量大、處理時(shí)間長(zhǎng)有關(guān)。

表2 煤基肥養(yǎng)分含量檢測(cè)結(jié)果（樣本平均值）

王永江等[10]報(bào)道，在稻田中使用腐植酸能有效涵養(yǎng)水分，改善土質(zhì)，透氣性增強(qiáng)，能防止土壤板結(jié)，且有機(jī)質(zhì)由0.417%提高到0.735%。腐植酸能提高土壤中陽離子的交換容量，減少氨的揮發(fā)，提高氮肥的利用率[11]。腐植酸含有多種活性基團(tuán)，具有較高的吸附能力，對(duì)氮、磷、鉀等元素都有一定的吸附和解吸能力，在pH值為8時(shí)，吸附氮和鉀的量較高[12]。風(fēng)化煤還能激活土壤中酶的活性，使土壤養(yǎng)分更利于作物吸收[13]。

本試驗(yàn)認(rèn)為，風(fēng)化煤基肥中的腐植酸有促進(jìn)土壤中微生物活動(dòng)的作用，使固氮菌增多，促進(jìn)了氮肥的吸收利用率，為根系提供了足夠的氮營(yíng)養(yǎng)；腐植酸還可以增大葉片的的光合速率[14]，使長(zhǎng)山藥葉片表現(xiàn)為厚、大、亮，光合能力提高，促進(jìn)了長(zhǎng)山藥產(chǎn)量豐收。

2.2.3 煤基肥改善土壤疏松透氣性 一方面，煤的多孔層狀結(jié)構(gòu)使得其在加入土壤后吸水膨脹，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結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，其具有多孔介質(zhì)的性質(zhì)，可使土壤容重減輕，總孔隙度和通氣孔隙度增多，土壤黏性變小，疏松度提高，透水透氣性變佳，蓄水能力提高，整體緩沖性能增強(qiáng)，從而使得土壤中水、氣、熱狀況得到調(diào)節(jié)。任志勝等[15]通過在排土場(chǎng)新構(gòu)土體中加入風(fēng)化煤試驗(yàn)，證明風(fēng)化煤能促進(jìn)土壤呼吸，提高碳釋放率，這一結(jié)論與本試驗(yàn)中長(zhǎng)山藥的生長(zhǎng)表現(xiàn)一致。

有研究證明，水稻土施用風(fēng)化煤后氧化還原電位Eh值提高，根層土壤水分溶解氧和土壤呼吸強(qiáng)度均增加，稻根活力增強(qiáng)[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，A戶施肥量大，肥料處理時(shí)間長(zhǎng)，大量的腐植酸使土壤疏松透氣性明顯優(yōu)于對(duì)照，也好于B戶，促進(jìn)了長(zhǎng)山藥根系下扎和產(chǎn)品膨大順直，減少了畸形根的概率，提高了產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.2.4 煤基肥提高土壤溫度 煤溶解于水會(huì)產(chǎn)生一定的溶解熱，加之風(fēng)化煤基肥為熱性肥，其活化發(fā)熱時(shí)間較長(zhǎng)，有利于土溫的提升，在地溫較低的5月上中旬使長(zhǎng)山藥縮短了出苗期，9月中下旬到10月氣溫降低后又延長(zhǎng)了塊根膨大時(shí)間，推遲了落葉。

3 結(jié)論與討論

長(zhǎng)山藥喜暖濕環(huán)境，怕干旱、忌積水，適宜種植在排水良好、土層深厚疏松的土壤中[17]。在長(zhǎng)山藥種植地施加風(fēng)化煤基肥，可以利用煤的特性，增加土壤的腐植酸含量和有機(jī)質(zhì)含量，提高地溫，提高透水透氣性，降低土壤的酸堿度，契合了長(zhǎng)山藥生長(zhǎng)特性，使得長(zhǎng)山藥出苗早而全，中期長(zhǎng)勢(shì)好，推遲了秧苗衰敗時(shí)間，長(zhǎng)山藥產(chǎn)量和品相顯著提升。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，連續(xù)幾年施用風(fēng)化煤基肥能夠明顯改變土壤的酸堿性，更加有利于長(zhǎng)山藥的生長(zhǎng)發(fā)育。

風(fēng)化煤富含腐植酸等有機(jī)物，是生產(chǎn)生物有機(jī)肥的寶貴資源[18]。如何更簡(jiǎn)便地將風(fēng)化煤有效利用，如何在不同的地塊中達(dá)到風(fēng)化煤基肥的最佳施肥量，還需要詳細(xì)探索。隨著化肥農(nóng)藥大量使用，土壤結(jié)構(gòu)被破壞，病蟲害增多，鹽漬化面積擴(kuò)大，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降越來越明顯，充分開發(fā)和利用山西大量的風(fēng)化煤，研究以風(fēng)化煤為原料的煤基肥，促進(jìn)土壤改良，結(jié)合配方施肥，改變當(dāng)?shù)赝寥纏H值普遍偏高的現(xiàn)象，為大多數(shù)作物創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)條件，對(duì)提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量有著深遠(yuǎn)的意義[19-20]。

［1］許念芳，岳林旭，劉少軍，等.山東地區(qū)山藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與對(duì)策[J].中國(guó)瓜菜，2016，29（5）：37-38.

［2］劉均革，王孟文，孟憲剛.山藥無公害高產(chǎn)栽培技術(shù)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，13（3）：64.

［3］王文慶，史清亮，白建軍，等.微生物肥料對(duì)山藥土壤生態(tài)特征及病情指數(shù)的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（12）：37-39，56.

［4］王學(xué)江，袁蕊，李峰，等.山西風(fēng)化煤腐植酸活化研究[J].磷肥與復(fù)肥，2017，32（8）：10-12，41.

［5］彭正萍，門明新，薛世川，等.腐植酸復(fù)合肥對(duì)土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和土壤酶活性的影響[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28（4）：1-4.

［6］徐長(zhǎng)英，李彥，張柏松，等.有機(jī)物料腐植酸和碳氮比對(duì)有機(jī)肥品質(zhì)的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，28（12）：69-71.

［7］安建秀.山西焦煤集團(tuán)正興煤業(yè)有限公司擴(kuò)區(qū)13號(hào)煤層風(fēng)化煤分布特征及成因探討 [J].華北國(guó)土資源，2012，6（12）：105-107.

［8］陳伏生，曾德慧，王桂榮.泥炭和風(fēng)化煤對(duì)鹽堿土的改良效應(yīng)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，23（6）：861-864.

［9］孫志梅，薛世川，孫計(jì)平，等.風(fēng)化煤在沙化土壤改良上的應(yīng)用效果初探 [C]//第二屆全國(guó)綠色環(huán)保肥料新技術(shù)新產(chǎn)品交流會(huì)會(huì)議文集.西安：中國(guó)腐植酸工業(yè)協(xié)會(huì)綠色環(huán)保肥料專業(yè)委員會(huì),2002.

［10］王永江，王懷相，劉國(guó)維.腐植酸肥在鹽堿地上應(yīng)用的試驗(yàn)總結(jié)[J].腐植酸，2000，3（8）：34-35.

［11］梁宗存，成紹鑫，武麗萍.煤中腐植酸與尿素作用機(jī)理的研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，1999，27（2）：37-38.

［12］張樹清.腐植酸在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的作用 [C]//第七屆全國(guó)綠色環(huán)保肥料（農(nóng)藥）新技術(shù)、新產(chǎn)品交流會(huì)論文集.北京：中國(guó)腐植酸工業(yè)協(xié)會(huì)綠色環(huán)保肥料專業(yè)委員會(huì),2008.

［13］黨建友，王秀斌，裴雪霞，等.風(fēng)化煤復(fù)合包裹控釋肥對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育及土壤酶活性的影響 [J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2008，14（6）：1186-1192.

［14］常青，武文麗，黃高鑒，等.煤炭腐植酸對(duì)能源草柳枝稷耐鹽性的促進(jìn)作用[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（2）：187-192.

［15］任志勝，齊瑞鵬，王彤彤，等.風(fēng)化煤對(duì)晉陜蒙礦區(qū)排土場(chǎng)新構(gòu)土體土壤呼吸的影響 [J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（23）：230-237.

［16］新疆生物土壤沙漠研究所土壤改良劑組.良好的土壤改良劑：風(fēng)化煤[J].新疆農(nóng)業(yè)科技，1977（5/6）：32-33.

［17］寧婉芳.長(zhǎng)山藥豐產(chǎn)栽培措施研究 [J].北京農(nóng)業(yè)，2014（27）：97-97.

［18］汪家銘.100 kt/a風(fēng)化煤制生物有機(jī)肥生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)[J].化肥工業(yè)，2010，37（5）：54.

［19］李佳.長(zhǎng)山藥的生態(tài)配方施肥技術(shù)研究[D].太原：山西大學(xué)，2012.

［20］許念芳，蘭成云，焦健，等.緩釋肥對(duì)山藥塊莖形態(tài)指標(biāo)、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，29（6）：101-103.