雞糞—牛糞蚯蚓堆肥對黃瓜幼苗生長及產(chǎn)量的影響

李繼蕊 史慶華 王秀峰 魏 珉 艾希珍 劉昌碩 楊鳳娟

（1 山東農(nóng)業(yè)大學園藝科學與工程學院，作物生物學國家重點實驗室，山東泰安 271018；2 東營市種子管理站，山東東營 257091）

育苗是蔬菜栽培的重要環(huán)節(jié)之一，秧苗質(zhì)量的高低直接影響到定植后植株生長發(fā)育與產(chǎn)量的形成。工廠化育苗具有成本低、效率高、成苗便于遠距離運輸和機械化移栽、緩苗快等特點，已成為我國主要的育苗方式（周煒 等，2005）。目前，國內(nèi)蔬菜穴盤育苗多采用草炭系復(fù)合基質(zhì)。但是草炭資源的分布不均勻且不可再生，這使得其作為育苗基質(zhì)的成本不斷提高，因此尋找一種草炭替代型育苗基質(zhì)具有十分重要的意義。以蚯蚓堆肥作為育苗基質(zhì)主要原料的研究很多（Atiyeh et al.，2001；宋麗芬和李海青，2011），蚯蚓堆肥具有疏松多孔、保肥供肥性及保水性良好、表面積大、吸附能力強等優(yōu)點（Szczech，1999；Zaller，2007）。但堆肥中的氮磷鉀等元素含量不均衡，尤其是氮素缺乏，不能滿足幼苗對養(yǎng)分的需求。為了培育優(yōu)質(zhì)苗必需外源添加無機肥料，并且已經(jīng)在辣椒、茄子、番茄上取得了良好的效果（尚慶茂和張志剛，2005；張曉蕾 等，2010；趙海濤 等，2010）。然而外源添加無機肥料容易造成基質(zhì)養(yǎng)分不均勻、燒苗等現(xiàn)象。另外，化肥中常含有不定量的副成分，大多是重金屬、有毒有害化合物以及放射性物質(zhì)，它們隨施肥進入農(nóng)田并在土壤中逐漸積累（李東坡和武志杰，2008），無機肥料過量使用已經(jīng)造成土壤鹽漬化及污染等問題。因此尋找一種養(yǎng)分含量均衡穩(wěn)定的蚯蚓堆肥復(fù)合育苗基質(zhì)尤為重要。

雞糞含有豐富的有機質(zhì)，較高的氮磷鉀及微量元素含量，同時含有大量的粗蛋白和氨基酸（李英軍和何小松，2010），并且能夠有效提高微生物菌肥的有效活菌數(shù)、延長產(chǎn)品的保存期，可以作為微生物肥料的良好載體（毛露甜 等，2013），是目前畜禽糞便中最理想的蚯蚓堆肥原料。但是其環(huán)境不適合蚯蚓的生長繁殖，不能直接用于蚯蚓堆肥。本試驗探討了不同比例雞糞—牛糞蚯蚓堆肥對黃瓜（Cucumis sativusL.）幼苗生長及產(chǎn)量的影響，以期為篩選環(huán)保、經(jīng)濟、有機的黃瓜育苗基質(zhì)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2012年在山東農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站進行，供試黃瓜品種為津優(yōu)1號，由天津科潤黃瓜研究所提供；雞糞和牛糞來自山東農(nóng)業(yè)大學奶牛場；供試蚯蚓為大平2號（赤子愛勝蚓，日本引進）；草炭為熊貓牌，由黑龍江樺美泥炭有限公司提供；蛭石由河北省靈壽縣燕強采砂廠提供。塑料穴盤規(guī)格為50 孔，長53 cm、寬28 cm，口徑4.5 cm、高8.5 cm，每孔容積80 cm3。

溫室土壤基本理化性質(zhì)：pH值7.45，EC值1.12 mS·cm-1，硝態(tài)氮含量589 μg·g-1，銨態(tài)氮含量10 μg·g-1，全氮含量1.01 mg·g-1，速效鉀含量178 μg·g-1，全鉀含量7.05 mg·g-1，速效磷含量67 μg·g-1，全磷含量2.42 mg·g-1。

1.2 試驗設(shè)計

分別以雞糞和牛糞按0∶1、1∶16、1∶8、1∶4（V∶V）的比例混合后為餌料，經(jīng)過蚯蚓消化后得到4種不同的蚯蚓堆肥；再分別和蛭石按2∶1（V∶V）的比例配成4種育苗基質(zhì)，分別用T1、T2、T3、T4 表示。以草炭∶蛭石=2∶1（V∶V）作為CK1，草炭∶蛭石=2∶1（V∶V）、同時澆灌黃瓜專用山崎配方營養(yǎng)液作為CK2。

黃瓜種子經(jīng)過浸種、消毒后，置于恒溫箱（28℃）中催芽，選擇發(fā)芽整齊一致的種子播于穴盤中，每處理1盤，3次重復(fù)。播種后置于溫室內(nèi)，種子出土至子葉展開前CK2 澆1/2 營養(yǎng)液，子葉展開后澆全營養(yǎng)液；其他處理只補充等量的清水。7月30日播種，日歷苗齡18d（兩葉一心）時隨機取樣測定各指標。

另外，從每個處理中挑選出15株長勢一致的幼苗，于8月17日定植，株距35 cm，行距55 cm。定植后至坐瓜前適量澆水，不追肥；根瓜采收后結(jié)合澆水進行追肥；盛瓜期每2 d 澆1次水，保持土壤濕潤，每7～10 d 追1次肥，每株施5 g 三元復(fù)合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）；生育末期根據(jù)結(jié)瓜情況適量追肥。記錄黃瓜整個生長期（9月7日至12月24日）的產(chǎn)量。

1.3 項目測定

1.3.1 基質(zhì)理化性狀測定 基質(zhì)硝態(tài)氮含量、銨態(tài)氮含量的測定參照邵孝侯和胡靄堂（1991）的方法；基質(zhì)全氮含量、全磷含量、速效磷含量、全鉀含量、速效鉀含量、EC值（1∶10 浸提）、pH值的測定參照鮑士旦（2000）的方法；基質(zhì)容重、比重、總孔隙度的測定參照連兆煌（1994）的方法。

1.3.2 植株生理生化指標測定 黃瓜幼苗兩葉一心時每處理隨機取樣10株，3次重復(fù)，洗凈后測定幼苗的葉面積、株高（植株基部到生長點之間的長度）、莖粗（第1片真葉下部節(jié)間的粗度）、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量；然后置于烘箱內(nèi)105℃殺青15 min，80℃恒溫48 h，測定地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量（趙世杰 等，2002）。

另外，每小區(qū)隨機選取5株植株，測定葉片葉綠素含量（80%丙酮浸提法）、幼苗的光合作用、根系體積、總吸收面積及根系活力（TTC）（趙世杰 等，2002），每處理3次重復(fù)。

1.3.3 植株凈光合速率測定 采用英國PP-systems 公司生產(chǎn)的Ciras-2型光合儀，選擇晴朗無云的天氣上午10：00 開始，依次測量CK1、CK2、T1、T2、T3、T4 的植株凈光合速率，3次重復(fù)。

1.3.4 產(chǎn)量測定 植株開始結(jié)瓜至拉秧前，采用電子天平稱重法，分前期（9月30日至11月12日）和后期（11月12日至12月24日）進行黃瓜產(chǎn)量和結(jié)瓜數(shù)的統(tǒng)計。每處理內(nèi)部以5株為一組，3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft excel 和DPS 7.05 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)的理化性狀

已有研究表明，最佳育苗基質(zhì)的適宜容重為0.1～0.8 g·cm-3，總孔隙度為54%～133%，pH值為6～7，EC值不超過2.0 mS·cm-1（吳志行 等，1988；常義軍 等，2011）。由表1可知，蚯蚓糞育苗基質(zhì)的容重、EC值、pH值均顯著高于對照，并且隨著雞糞添加量的增加EC值顯著增大，同時調(diào)節(jié)基質(zhì)pH值逐漸趨于7；但是基質(zhì)的比重以及總孔隙度沒有明顯變化，均介于適宜育苗的參數(shù)范圍內(nèi)。

表1 不同基質(zhì)的比重、容重、孔隙度、EC值和pH值

由表2可知，蚯蚓堆肥基質(zhì)的氮、磷、鉀含量均顯著高于對照（除速效鉀和全氮含量外），尤其是速效磷含量和硝態(tài)氮含量，分別增加了29.7～51.2倍和1.7～2.7倍。蚯蚓堆肥原料中隨著雞糞添加量的增加，基質(zhì)中各種養(yǎng)分含量也呈現(xiàn)出遞增的趨勢，與牛糞蚯蚓堆肥（T1）相比，1∶4 雞糞—牛糞配比的蚯蚓堆肥基質(zhì)氮、磷、鉀含量提高了13.6%～133.9%?？梢娕＜S蚯蚓堆肥中添加雞糞可以增加堆肥的養(yǎng)分含量，從而保證秧苗的養(yǎng)分供給。

表2 不同基質(zhì)的養(yǎng)分含量

2.2 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響

由表3可以看出，在株高、莖粗、葉面積方面，蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)的效果顯著好于草炭復(fù)合基質(zhì)，并且隨著雞糞比例的提高呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。與CK1 相比，T1處理顯著提高了黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積，分別提高了158.8%、39.0%、143.0%；與CK2相比，T1處理亦顯著提高了黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉面積，分別提高了83.3%、10.3%、55.4%。添加雞糞的蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)的效果又明顯優(yōu)于T1處理，其中以T3處理的效果最好，株高、莖粗、葉面積比CK2 分別提高了95.8%、28.5%、103.9%，比不添加雞糞的T1處理分別提高了6.8%、16.5%、31.2%。

表3 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響

2.3 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗地上部、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的影響

由表4可知，與CK1、CK2 相比，蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)顯著增加了黃瓜幼苗地上部、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量（除T4處理的地下部鮮質(zhì)量外），且隨著雞糞添加量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的變化趨勢，其中以T3處理的效果最好。T3處理的地上部、地下部、全株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量比CK2 分別提高了131.8%、52.5%、111.7%、80.2%、92.9%、80.9%，比不添加雞糞的T1處理分別提高了24.0%、25.9%、24.2%、9.0%、26.6%、10.6%。

表4 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗地上部、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量的影響

2.4 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

由表5可知，黃瓜幼苗葉綠素含量由高到低的順序為：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1，隨著雞糞添加量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，其中以T3處理各色素含量最高。T3處理的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量比CK2 分別提高了44.6%、55.6%、38.6%，比不添加雞糞的T1處理分別提高了43.4%、47.4%、37.3%。

表5 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

2.5 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗生長綜合指數(shù)的影響

由表6可知，黃瓜幼苗壯苗指數(shù)和G值由高到低的順序均為：T3 ＞T2 ＞T1 ＞T4 ＞CK2 ＞CK1，蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)處理的黃瓜幼苗壯苗指數(shù)和G值均顯著高于對照。T3處理的黃瓜幼苗壯苗指數(shù)比CK1、CK2 分別提高了105.6%、73.4%，比沒有添加雞糞的T1處理提高了26.1%；G值比CK1、CK2 分別提高了144.7%、80.7%，比沒有添加雞糞的T1處理提高了10.7%。黃瓜幼苗根冠比由高到低的順序為：CK1 ＞T3 ＞CK2 ＞T2 ＞T1 ＞T4（表6），其中CK1 的數(shù)值最高，原因是CK1 的地上部生長緩慢；T4 的數(shù)值最小，原因是由于根際周圍養(yǎng)分含量過高，對黃瓜幼苗根系造成了逆境傷害，影響了根系生長。

表6 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗壯苗指數(shù)、根冠比和G值的影響

2.6 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗根系生長的影響

由表7可知，黃瓜幼苗根系體積、總吸收面積和根系活力的高低順序均為：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1。與兩組對照相比，蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)明顯提高了黃瓜幼苗根系體積、總吸收面積及根系活力，并且隨著雞糞添加量的增加表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。T3處理的黃瓜幼苗根系體積比CK1、CK2、T1處理分別提高了85.7%、44.5%、30.0%，總吸收面積分別提高了112.6%、57.2%、47.3%，根系活力分別提高了153.8%、108.1%、53.9%。

表7 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗根系體積、總吸收面積和根系活力的影響

2.7 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗凈光合速率的影響

由圖1可知，黃瓜幼苗凈光合速率由高到低的順序為：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1。與兩組對照相比，蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)顯著提高了黃瓜幼苗的凈光合速率，并且隨著雞糞添加量的增加呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。T3處理的黃瓜幼苗凈光合速率比CK1、CK2分別提高了272%、35%，比不添加雞糞的T1處理提高了16%。

圖1 不同基質(zhì)對黃瓜幼苗凈光合速率的影響

2.8 不同基質(zhì)對黃瓜產(chǎn)量的影響

由表8可知，生長前期黃瓜單株產(chǎn)量由高到低的順序為：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1；與CK1 和CK2 相比，蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)明顯提高了生長前期黃瓜單株產(chǎn)量，并且隨著雞糞添加量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，T3處理的黃瓜單株產(chǎn)量比CK1、CK2 分別提高了45.2%、33.9%，比不添加雞糞的T1處理提高了25.3%。生長后期黃瓜單株產(chǎn)量由高到低的順序為：CK2 ＞T2 ＞CK1 ＞T1 ＞T4 ＞T3；與生長前期相比，生長后期的黃瓜單株產(chǎn)量普遍降低，蚯蚓堆肥處理的減少量高于對照組，其中T3處理和T4處理的減少量分別達到了51.4%、41.6%，CK1 和CK2 的減少量為16.0%、13.5%。整個生長期黃瓜單株產(chǎn)量由高到低的順序為：T3 ＞T2 ＞CK2 ＞T1 ＞T4 ＞CK1，T3處理的黃瓜單株產(chǎn)量比CK1、CK2 分別提高了17.3%、6.7%。

生長前期黃瓜結(jié)瓜數(shù)量以T3處理最高，比CK2、CK1 分別提高了31.0%和26.7%，差異達顯著水平；生長后期T3處理的黃瓜結(jié)瓜數(shù)量比生長前期減少了44.7%，比CK2 減少了22.2%；整個生長期T3處理的黃瓜結(jié)瓜數(shù)量顯著高于除CK2 外的其他處理，比CK1 提高了9.3%，其他處理間黃瓜數(shù)量無顯著變化。

生長前期黃瓜單瓜質(zhì)量T1、T2、T3、T4處理之間無顯著差異，T3處理的黃瓜單瓜質(zhì)量比CK1、CK2 提高了16.0%、3.3%；生長后期除T4處理的黃瓜單瓜質(zhì)量顯著降低外，其他處理間差異不顯著；整個生長期黃瓜單瓜質(zhì)量由高到低的順序為：T2 ＞T3=T1 ＞CK2 ＞T4 ＞CK1，T1、T2、T3處理間差異不顯著，T3處理的黃瓜單瓜質(zhì)量比CK2、CK1 分別提高了2.3%、8.5%。

表8 不同基質(zhì)對黃瓜產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明，與對照相比，雞糞—牛糞蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)不僅提高了黃瓜幼苗株高、莖粗、全株鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、根系活力、葉綠素含量、凈光合速率等生理指標，還提高了壯苗指數(shù)、G值等綜合指標，且隨著雞糞添加量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，其中以雞糞和牛糞為1V∶8V時效果最佳。分析原因如下：首先，與CK1、CK2 相比，雞糞—牛糞蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)具有良好的團粒結(jié)構(gòu)，理化性狀優(yōu)良，經(jīng)測定其容重、總孔隙度、比重均在較適宜的范圍內(nèi)（吳志行 等，1988），并且含有豐富腐殖質(zhì)等有機酸類物質(zhì)和刺激植物生長的激素（Pioncelot，1974），這為黃瓜根系的生長發(fā)育提供了良好的環(huán)境；其次，本試驗結(jié)果顯示，堆肥原料中隨著雞糞添加量的增加基質(zhì)的養(yǎng)分含量、EC值呈現(xiàn)上升的趨勢，這起到了添加肥料促進壯苗形成的作用（尚慶茂和張志剛，2005；張曉蕾 等，2010）。本試驗條件下，T4處理各方面指標均比T3處理下降是因為雞糞添加量過大造成基質(zhì)EC值偏高，對黃瓜幼苗生長產(chǎn)生了鹽分脅迫。

劉嘯然等（2011）研究表明，水培黃瓜苗期短時間低硝態(tài)氮肥供應(yīng)影響根系對氮、磷、鉀的吸收利用，蛋白質(zhì)、葉綠素等合成受阻，處理期間凈光合速率比對照降低了44.09%。宋世威等（2008）研究表明，與相同濃度的銨態(tài)氮（NH4+-N）、氨基酸態(tài)氮（Gly-N）相比，硝態(tài)氮（NO3--N）更能促進甜瓜幼苗根系和地上部的生長。本試驗中，添加雞糞后堆肥原料中硝態(tài)氮的含量明顯提高，促進黃瓜幼苗生長發(fā)育、根系生長發(fā)育及對氮、磷、鉀的吸收利用。

此外，雞糞中含有豐富的粗蛋白，堆肥發(fā)酵后分解為可溶性蛋白氮和多種氨基酸，比發(fā)酵前分別增加了70.9% 和3.5倍（周朝勤和楊才安，1989），極大的提高了蚯蚓堆肥基質(zhì)中有機氮的含量。研究表明，植物能吸收氨基酸、小分子蛋白質(zhì)等有機態(tài)氮，且吸收量和銨態(tài)氮相當；被吸收的氨基酸通過GOT 與GPT 等轉(zhuǎn)氨酶催化同化形成蛋白質(zhì)，增加植株干質(zhì)量（葛體達 等，2009）。另一方面，氨基酸態(tài)氮與無機態(tài)氮配和施用比單施更能促進番茄植株的根系生長（袁偉等，2010）。

本試驗中，與對照相比，蚯蚓堆肥處理黃瓜前期產(chǎn)量明顯提高，且隨著雞糞添加量的增加呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，這與黃瓜幼苗壯苗指數(shù)等指標的變化趨勢一致；而后期產(chǎn)量呈現(xiàn)出相反的變化趨勢；總產(chǎn)量以T3處理最高。分析原因如下：與對照相比，雞糞—牛糞蚯蚓堆肥能顯著提高黃瓜幼苗壯苗指數(shù)等各方面的指標，秧苗質(zhì)量的高低對前期產(chǎn)量的形成有直接的影響。另外，有研究顯示蚯蚓糞能提高幼苗的抗熱性（張志剛和尚慶茂，2006）、抑制苗期土傳病害（胡艷霞 等，2002），提高秧苗的抗逆、抗病能力，有助于產(chǎn)量的形成。其次，本試驗過程中發(fā)現(xiàn)T1、T2、T3、T4處理出現(xiàn)早衰現(xiàn)象，縮短了結(jié)果期，導(dǎo)致后期產(chǎn)量降低。樓惠寧和加藤徹（1993）的研究表明，苗齡的大小會影響內(nèi)源激素的消長，從而影響茄苗的質(zhì)量及其生產(chǎn)力。與草炭復(fù)合基質(zhì)相比，蚯蚓堆肥縮短了育苗時間，提高了定植時幼苗的生理苗齡，導(dǎo)致前后期植株的生產(chǎn)力不同，進而出現(xiàn)產(chǎn)量前期高后期低的現(xiàn)象（趙瑞和陳俊琴，2004）。

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