功能性堆肥及其浸提液在設施溫室甜瓜栽培上的應用研究

武東波+張學忠+徐秉信+曹云娥

摘 要：以甜瓜蜜世界為試材，采用單因素完全隨機設計，研究了功能性堆肥及其浸提液對甜瓜生長指標、葉綠素熒光參數(shù)、品質、單果質量及產(chǎn)量的影響，探討堆肥及其浸提液在設施溫室甜瓜栽培上的應用效果，為其在植物生產(chǎn)上的應用提供依據(jù)。結果表明，堆肥及其浸提液促進根系發(fā)育，有利于甜瓜葉面積、莖粗和株高的增加及葉片葉綠素的累積；顯著提高qP，對Fv/Fm影響不顯著；促進果實營養(yǎng)物質的累積，提高產(chǎn)量且改善品質；使甜瓜提前上市5～6 d；降低施肥量63.28%以上，進而減少肥料成本42.86%。

關鍵詞：甜瓜；堆肥；浸提液；品質；產(chǎn)量

中圖分類號：S652；S606+.2；S627 文獻標識碼：A 文章編號：1001-3547（2014）18-0065-06

甜瓜為一年生草本植物，在世界各國普遍栽培，作為餐后高檔水果型蔬菜深受消費者青睞。隨著設施栽培的興起，甜瓜作為重要的設施栽培作物，在全世界范圍內大面積栽培。我國是栽培甜瓜最早的國家之一，也是世界上甜瓜栽培面積最大、產(chǎn)量最多的國家[1]。設施甜瓜土培時，土傳病害嚴重，加之化學農藥對土壤環(huán)境的污染、破壞根際土壤微生物構成等[2]，導致甜瓜產(chǎn)量低、品質差等問題。針對以上問題，利用有機固體廢棄物制作功能性堆肥以及堆肥控制土傳病害。

有機固體廢物潛在利用價值不僅在于其蘊藏著大量的能源物質（C素），也在于其擁有豐富的作物所需營養(yǎng)物質（N、P、K和微量元素）[3]。堆肥化過程是地球表面生態(tài)過程的一部分，地球表面殘留的枯枝落葉、雜草、樹皮和其他半固體的有機物不斷分解后再進一步參與到物質和能量的循環(huán)中[4，5]?，F(xiàn)代的堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風條件下，通過微生物的發(fā)酵作用，將有機固體廢物（包括農業(yè)廢物、污泥和城市生活垃圾等）轉變?yōu)楦迟|含量豐富、對環(huán)境不構成危害的有機肥料的生物化學處理過程[6]。

為加快有機固體廢物的降解速度，提高堆肥的腐殖化程度和利用率，近年來，廣大科技工作者開始對堆肥浸提液進行了一系列的理論和實踐研究。堆肥浸提液是利用堆制腐熟的優(yōu)質堆肥，經(jīng)過發(fā)酵獲得水浸提液制成。堆肥浸提液不僅含有大量的有益微生物，也含有大量的養(yǎng)分，其制作方法簡單，可結合滴、微灌和滲灌技術施肥。新型堆肥浸提液微孔發(fā)酵包，利用微孔堆肥包直接浸提堆肥液，避免了清理堆肥殘渣的麻煩，泡制完成后，直接將堆肥包取出即可。用水作為提取劑時，最適工藝參數(shù)是肥水浸提比例1∶5、提取時間72 h（好氧或厭氧條件均可）。堆肥浸提液中保留著發(fā)酵過程中產(chǎn)生的有機、無機鹽類，如銨鹽、鉀鹽、磷酸鹽等可溶性物質，其總固體含量<1%[7]。浸提液不僅含有N、P、K等大量元素和Ca、Fe、Zn、Mn、Mg等元素，還含有氨基酸、B族維生素、多種水解酶、植物激素（吲哚乙酸、乙烯等）以及對病蟲害有抑制作用的活性成分[8～10]。

本研究以厚皮甜瓜蜜世界為試驗材料，針對土傳病害嚴重、導致甜瓜品質差、產(chǎn)量低問題，研究了功能性堆肥以及堆肥浸提液對甜瓜植株生長特性、產(chǎn)量和果實品質的影響，以期為功能性堆肥以及堆肥浸提液在設施作物上應用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地選擇

試驗地設在寧夏銀川石嘴山市大武口區(qū)隆湖六分溝設施園藝示范基地。大武口區(qū)位于寧夏平原北部，屬中溫帶干旱氣候區(qū)，具有明顯的大陸性氣候特征，日照充足、熱量豐富，年平均日照時數(shù)為 2 800～3 100 h；干旱少雨，蒸發(fā)強烈，年平均降水量為199.6 mm；溫差較大，無霜期短，多年平均氣溫為9.4℃，氣溫年較差平均為12.2～14.0℃。

試驗溫室采用寧夏二代日光溫室，溫室長72 m，跨寬9.5 m，坐北朝南，土壤為砂壤土，肥力中等、均勻一致。

1.2 試驗設計

供試甜瓜品種為蜜世界，由育苗公司提供，該品種屬雜交一代，為世界最著名的具有蜜露型香味的甜瓜品種。果實長球形，果皮淡白綠色，肉色淡綠，肉質柔軟，細嫩多汁，無渣滓，糖度在14%～16%，品種優(yōu)良，風味鮮美。

試驗于2013年7月8日定植，至2013年10月13日完全采收結束，共計97 d。種植密度為

1 800株/667 m2，定植后澆灌定植水。采用寬窄行起壟方式種植，窄行距60 cm，壟間距80 cm，壟高25 cm，壟上覆透明薄膜，每壟栽植2行作物。根據(jù)甜瓜全生育期生長特性，將全生育期人為劃分為苗期、蔓期、開花坐果期、果實膨大期、成熟期等 5 個生育期（表1）[11]。溫室分為2個試驗小區(qū)，每個小區(qū)設保護行5行。

試驗采用完全隨機區(qū)組設計，試驗組667 m2施有機肥1 000 kg；對照組采用常規(guī)栽培模式，667 m2施常規(guī)復合肥彼得山農（N∶P∶K=20∶5∶20）50 kg、牛糞10 m3、過磷酸鈣50 kg，基礎肥力一致，管理方式保持一致。后期追肥，試驗組只滴灌堆肥浸提液，對照組采用常規(guī)農民管理方式，滴灌無機肥料。追肥用量，對照組為667 m2用多功能精品水溶肥料（N 10%，P2O5 10%，K2O 35%）8 kg、奧美瑞生物螯合厚粉（N+P2O5+K2O≥5%）40 kg、硝酸鉀40 kg；試驗組為667 m2用堆肥浸提液330 kg。

1.3 堆肥浸提液的制備

準備300 kg儲液罐1個，甜瓜苗期、伸蔓期，在儲液罐內加入50 kg水后，在儲液罐內浸泡

5 kg/包的微孔堆肥包2包，浸提3～4 d，期間每天攪動水體3～4次，取出微孔堆肥包，此時浸提液即可使用；甜瓜開花坐果期，在儲液罐內加入100 kg水后，在儲液罐內浸泡5 kg/包的微孔堆肥包4包，浸提3～4 d，期間每天攪動水體3～4次，取出微孔堆肥包，此時浸提液即可使用；甜瓜果實膨大期，在儲液罐內加入水200 kg后，在儲液罐內浸泡5 kg/包的微孔堆肥包8包，浸提3～4 d，期間每天攪動水體3～4次，取出微孔堆肥包，此時浸提液即可使用。endprint

1.4 測定項目與方法

在每個小區(qū)的每個處理選擇15株長勢均勻的植株，并分別給它們掛牌標記。在甜瓜盛果期測定生物學性狀莖粗、葉綠素含量、葉綠素熒光、品質和產(chǎn)量；莖粗用精確度為0.01 mm的電子游標卡尺測定，用游標卡尺測量第1節(jié)位中間最粗處主莖直徑；葉綠素含量用SPAD-502葉綠素含量測定儀測定。

葉綠素熒光參數(shù)采用便攜式葉綠素熒光儀（OS1p）進行測定，測定前將葉片充分進行暗適應20 min，初始測定光為8 μmol·m-2·s-1，飽和脈沖光為3 000 μmol·m-2·s-1，作用時間為1.4 s，每處理測定3片葉，重復3次[12]。

在成熟期每個處理隨機采摘3～5個大小均勻、著色一致的甜瓜測其品質，用鉬藍比色法測定還原型維生素C含量，用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量，以堿中和滴定法測定有機酸含量，用折光儀測定可溶性固形物含量，處理采樣期相同，短時間低溫保存條件一致，均重復3次測定。采收期測產(chǎn)量，記錄各處理內單果質量、果粒個數(shù)、統(tǒng)計總產(chǎn)量。

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；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定；土壤pH值采用pH 計（PHSJ-3F）測定；土壤電導率值采用便攜式電導率儀（DDP-210型）測定。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行處理，采用DPS 7.05軟件對數(shù)據(jù)進行Duncan's 新復極差法顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 處理后對土壤養(yǎng)分的影響

由表2可知，原有的土壤上經(jīng)過處理后，降低了土壤堿性，帶進土壤的鹽分不影響作物生長發(fā)育（土壤鹽分警戒值 0.4 mS/cm），其中，速效氮、磷、鉀含量及全氮、磷、鉀含量都略微高于對照。

2.2 不同處理對生長發(fā)育指標的影響

①不同處理對甜瓜葉面積指數(shù)的影響 從圖1中可以看出，在堆肥處理條件下，甜瓜葉面積指數(shù)的變化趨勢表現(xiàn)為苗期葉面積指數(shù)較小且增長緩慢，伸蔓期迅速增加，開花坐果期、膨大期基本穩(wěn)定在1.3～1.8，成熟期因葉片枯萎凋落，其值略有降低。整個生育期，堆肥處理葉面積指數(shù)均高于CK，這說明堆肥處理有利于甜瓜的葉面積增加，但差異不顯著。堆肥處理利于根系下扎及營養(yǎng)物質經(jīng)由根系、莖稈至冠層（一般底肥布置在20 cm深度）的輸送，導致冠層葉面積指數(shù)增加[13]。

②不同處理對甜瓜莖粗的影響 如圖2 所示，各處理全生育期的莖粗變化趨勢為苗期緩慢增加，伸蔓期增加迅速，開花坐果期達到最大值，進入成熟期后為了增加甜瓜的糖度，減少灌水量，使得作物失水，導致莖粗略微降低。在進入開花坐果期之后，堆肥處理的莖粗極顯著高于CK，成熟期比CK提高12.82%，說明堆肥促進了根系發(fā)育和營養(yǎng)物質的吸收，有利于提高甜瓜莖粗。

③不同處理對甜瓜株高的影響 如圖 3所示，各處理甜瓜的株高前期緩慢增長，后期增長迅速，在成熟期達到最大值。堆肥處理的甜瓜株高在開花坐果期之后極顯著高于CK，成熟期株高比CK提高15.79%，說明堆肥促進了根系發(fā)育和營養(yǎng)物質的吸收，有利于提高甜瓜株高。

④不同處理對甜瓜生育期的影響 表3可知，堆肥及堆肥浸提液處理的甜瓜可提前采摘5～6 d。

2.3 不同處理對甜瓜葉綠素SPAD值及其熒光的影響

①不同處理對甜瓜葉綠素SPAD值的影響 葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，植物通過葉綠體利用光能，把二氧化碳和水轉化成有機物，并且釋放氧氣[14]。從圖4可知，各處理甜瓜的葉綠素SPAD值前期緩慢增長，伸蔓期至開花坐果期迅速增加，成熟期由于水肥等營養(yǎng)停止供應，葉綠素SPAD值略有降低。經(jīng)堆肥處理的甜瓜進入開花坐果期葉綠素含量顯著高于對照，說明堆肥可以促進綠色植物葉綠素累積，間接促進光合作用，促進光合產(chǎn)物的積累。

②不同處理對甜瓜葉片葉綠素熒光參數(shù)的影響 Fo為初始熒光，是PSⅡ反應中心全部開放時的熒光水平； Fm為最大熒光，是已經(jīng)暗適應的PSⅡ反應中心全部關閉時的熒光水平，通常葉片經(jīng)暗適應20 min后測定[15]；Fv為可變熒光，F(xiàn)v=Fm-Fo，是黑暗中最大可變熒光強度，反映了QA的還原情況[16]。Fv/Fm為PSⅡ的光化學效率，是指沒有遭受環(huán)境脅迫并經(jīng)過充分暗適應的植物葉片PSⅡ最大的或潛在的量子效率指標，它是比較恒定的；qP為光化學淬滅，是指PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學電子傳遞的份額，光化學淬滅越高，說明PSⅡ反應中心越“開放”[17，18]。

葉綠素熒光是光合作用的有效探針，可反映光合機構內一系列重要的調節(jié)過程。通過對各種熒光參數(shù)的分析，可以得到有關光能利用途徑的信息[19]。

由表4可知，堆肥處理qP極顯著高于對照，F(xiàn)v/Fm無顯著性差異，說明功能性堆肥及堆肥浸提液對甜瓜PSⅡ原初光能轉化效率無顯著影響，不會抑制光合作用原初反應，不會影響光合電子的傳遞，從而不會降低葉片的光合能力。

2.4 不同處理對甜瓜品質及產(chǎn)量的影響

①不同處理對甜瓜品質的影響 由表5可知，堆肥以及堆肥浸提處理的甜瓜可溶性固形物、維生素C、可溶性糖的含量都極顯著高于對照，分別比CK提高25.9%、26.78%和7.6%。有機酸含量極顯著低于CK，比CK降低了28.57%。堆肥以及堆肥浸提液促進甜瓜果實膨大，增加果實維生素C等營養(yǎng)物質以及果實水分含量，說明堆肥以及堆肥浸提液可以提高甜瓜的品質以及其商品價值。

②不同處理對甜瓜產(chǎn)量的影響 由表6可知，堆肥處理的667 m2產(chǎn)量顯著高于對照，說明堆肥及堆肥浸提液可以提高甜瓜產(chǎn)量，增幅12.13%。甜瓜小區(qū)產(chǎn)量統(tǒng)計結果顯示，位于溫室中部產(chǎn)量高于溫室東部和西部小區(qū)產(chǎn)量，而位于溫室西部甜瓜的小區(qū)產(chǎn)量又高于溫室東部，這主要是由于在溫室中部光照、溫度條件是溫室中較好的區(qū)域，而溫室西部的溫度又略高于與溫室東部。endprint

2.5 不同處理間的養(yǎng)分供給及利用

堆肥原材料大都是廢棄物，成本極低。堆肥浸提液發(fā)酵工藝操作簡單，使用過程安全無害。對甜瓜整個生育期的養(yǎng)分進行統(tǒng)計（如表6），結果表明，追肥時，堆肥浸提液供給總養(yǎng)分14.31 kg/667 m2，對照24.22 kg/667 m2，對照比堆肥高9.91 kg/667 m2，堆肥追肥養(yǎng)分成本比對照降低60.00%；堆肥處理較對照降低化學肥料施肥總量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右，并且施用堆肥及浸提液利用率高。

3 結論

堆肥經(jīng)過二次發(fā)酵形成堆肥浸提液，此時浸提液富含營養(yǎng)成分和微生物，使用它可以消除長期使用化肥、農藥對環(huán)境的不利影響，促進有益微生物和昆蟲的生長。自然控制病蟲害，改善土壤結構，提升土壤的透氣性和水分保有量，從而促使植物生長發(fā)育。

試驗表明，堆肥及浸提液可以促進日光溫室甜瓜生長。試驗結果表明，堆肥及其浸提液提高甜瓜對水、肥的吸收能力，即提高水肥利用率，進而促使葉面積指數(shù)、莖粗、株高等生長指標增加，還可以促進葉綠素累積。

試驗結果顯示，堆肥及其浸提液有利于果實中多數(shù)營養(yǎng)物質的累積，促進可溶性固形物、維生素C、可溶性糖的含量增加，降低有機酸含量。同時可顯著增加甜瓜產(chǎn)量，溫室中部溫熱系數(shù)較高，小區(qū)產(chǎn)量高于溫室東西部。且可提前甜瓜生育期，使甜瓜提前成熟5～6 d。此外降低化學肥料施肥總量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右。

試驗還表明，堆肥處理qP極顯著高于對照，F(xiàn)v/Fm無顯著性差異，即對PSⅡ原初光能轉化效率無顯著影響，不會抑制光合作用原初反應，不會影響光合電子的傳遞，從而不會降低葉片的光合能力。

綜上所知，功能性堆肥及浸提液改善了設施土壤質量，提高了產(chǎn)量，改善了品質，使產(chǎn)品提早上市，延長生育期；病害大幅度減輕，降低農藥使用量，農殘檢測合格，綜合效果顯著，取得了很好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

參考文獻

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2.5 不同處理間的養(yǎng)分供給及利用

堆肥原材料大都是廢棄物，成本極低。堆肥浸提液發(fā)酵工藝操作簡單，使用過程安全無害。對甜瓜整個生育期的養(yǎng)分進行統(tǒng)計（如表6），結果表明，追肥時，堆肥浸提液供給總養(yǎng)分14.31 kg/667 m2，對照24.22 kg/667 m2，對照比堆肥高9.91 kg/667 m2，堆肥追肥養(yǎng)分成本比對照降低60.00%；堆肥處理較對照降低化學肥料施肥總量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右，并且施用堆肥及浸提液利用率高。

3 結論

堆肥經(jīng)過二次發(fā)酵形成堆肥浸提液，此時浸提液富含營養(yǎng)成分和微生物，使用它可以消除長期使用化肥、農藥對環(huán)境的不利影響，促進有益微生物和昆蟲的生長。自然控制病蟲害，改善土壤結構，提升土壤的透氣性和水分保有量，從而促使植物生長發(fā)育。

試驗表明，堆肥及浸提液可以促進日光溫室甜瓜生長。試驗結果表明，堆肥及其浸提液提高甜瓜對水、肥的吸收能力，即提高水肥利用率，進而促使葉面積指數(shù)、莖粗、株高等生長指標增加，還可以促進葉綠素累積。

試驗結果顯示，堆肥及其浸提液有利于果實中多數(shù)營養(yǎng)物質的累積，促進可溶性固形物、維生素C、可溶性糖的含量增加，降低有機酸含量。同時可顯著增加甜瓜產(chǎn)量，溫室中部溫熱系數(shù)較高，小區(qū)產(chǎn)量高于溫室東西部。且可提前甜瓜生育期，使甜瓜提前成熟5～6 d。此外降低化學肥料施肥總量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右。

試驗還表明，堆肥處理qP極顯著高于對照，F(xiàn)v/Fm無顯著性差異，即對PSⅡ原初光能轉化效率無顯著影響，不會抑制光合作用原初反應，不會影響光合電子的傳遞，從而不會降低葉片的光合能力。

綜上所知，功能性堆肥及浸提液改善了設施土壤質量，提高了產(chǎn)量，改善了品質，使產(chǎn)品提早上市，延長生育期；病害大幅度減輕，降低農藥使用量，農殘檢測合格，綜合效果顯著，取得了很好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

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2.5 不同處理間的養(yǎng)分供給及利用

堆肥原材料大都是廢棄物，成本極低。堆肥浸提液發(fā)酵工藝操作簡單，使用過程安全無害。對甜瓜整個生育期的養(yǎng)分進行統(tǒng)計（如表6），結果表明，追肥時，堆肥浸提液供給總養(yǎng)分14.31 kg/667 m2，對照24.22 kg/667 m2，對照比堆肥高9.91 kg/667 m2，堆肥追肥養(yǎng)分成本比對照降低60.00%；堆肥處理較對照降低化學肥料施肥總量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右，并且施用堆肥及浸提液利用率高。

3 結論

堆肥經(jīng)過二次發(fā)酵形成堆肥浸提液，此時浸提液富含營養(yǎng)成分和微生物，使用它可以消除長期使用化肥、農藥對環(huán)境的不利影響，促進有益微生物和昆蟲的生長。自然控制病蟲害，改善土壤結構，提升土壤的透氣性和水分保有量，從而促使植物生長發(fā)育。

試驗表明，堆肥及浸提液可以促進日光溫室甜瓜生長。試驗結果表明，堆肥及其浸提液提高甜瓜對水、肥的吸收能力，即提高水肥利用率，進而促使葉面積指數(shù)、莖粗、株高等生長指標增加，還可以促進葉綠素累積。

試驗結果顯示，堆肥及其浸提液有利于果實中多數(shù)營養(yǎng)物質的累積，促進可溶性固形物、維生素C、可溶性糖的含量增加，降低有機酸含量。同時可顯著增加甜瓜產(chǎn)量，溫室中部溫熱系數(shù)較高，小區(qū)產(chǎn)量高于溫室東西部。且可提前甜瓜生育期，使甜瓜提前成熟5～6 d。此外降低化學肥料施肥總量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右。

試驗還表明，堆肥處理qP極顯著高于對照，F(xiàn)v/Fm無顯著性差異，即對PSⅡ原初光能轉化效率無顯著影響，不會抑制光合作用原初反應，不會影響光合電子的傳遞，從而不會降低葉片的光合能力。

綜上所知，功能性堆肥及浸提液改善了設施土壤質量，提高了產(chǎn)量，改善了品質，使產(chǎn)品提早上市，延長生育期；病害大幅度減輕，降低農藥使用量，農殘檢測合格，綜合效果顯著，取得了很好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

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