风化煤基肥对改良土壤及长山药产量和质量的影响

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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