基質(zhì)栽培中追施化肥對可溶性有機質(zhì)及西瓜生長的影響

王秋君　嚴少華　馬艷

摘要：研究有機基質(zhì)栽培過程中施用化肥對基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)化學結(jié)構(gòu)的影響。以豬舍發(fā)酵床墊料、珍珠巖、蛭石和泥炭按體積比4 ∶2 ∶2 ∶2混合作為西瓜栽培基質(zhì)，設置不施肥（CK）、施氮鉀肥（NK）、施氮磷鉀肥（NPK）3個處理，研究對西瓜生物學性狀和基質(zhì)化學性狀的影響。結(jié)果表明，NPK處理的西瓜果實產(chǎn)量較NK處理提高了334%，處理間差異顯著；植株生物量較CK、NK處理分別提高了353%、138%，處理間差異顯著。與CK和NK處理相比，NPK處理顯著增加了西瓜莖中的氮、磷含量，并顯著降低了基質(zhì)中有機質(zhì)、銨態(tài)氮和速效磷含量；NPK處理可溶性有機物的腐殖化程度高于CK和NK處理。研究結(jié)果表明，以豬舍發(fā)酵床墊料為原料的有機基質(zhì)可以作為西瓜生長的載體，不同肥料處理不僅通過其自身所帶養(yǎng)分改變了基質(zhì)中養(yǎng)分含量，同時也可能通過改變基質(zhì)中可溶性有機物化學結(jié)構(gòu)而間接影響了基質(zhì)中速效養(yǎng)分的含量，最終改變了西瓜生物學性狀。

關(guān)鍵詞：發(fā)酵床墊料；西瓜；養(yǎng)分；水溶性有機物

中圖分類號： S65204；S65206文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）21-0154-04

HJ14mm]

收稿日期：2017-04-07

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金編號：CX（15）1003-9]。

作者簡介：王秋君（1983—），男，山西運城人，博士，副研究員，主要從事設施蔬菜養(yǎng)分管理研究。Tel：（025）84391251；E-mail：Wangqiujun461@163com。

通信作者：馬艷，博士，研究員，主要從事設施蔬菜養(yǎng)分管理研究。Tel：（025）84390248；E-mail：myjaas@sinacom。

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)最近幾年在我國發(fā)展迅速，它在環(huán)境保護和提高畜禽福利等方面都得到學者和農(nóng)戶的認可1]，但是針對使用后的發(fā)酵床墊料的處理方法目前研究較少。發(fā)酵床經(jīng)過畜禽排泄的糞尿充分混合，實現(xiàn)了原位的吸附和分解，使得其中的養(yǎng)分含量豐富2]。發(fā)酵床墊料經(jīng)過堆肥腐熟后可以作為一種優(yōu)質(zhì)的有機肥料。紀玉琨研究發(fā)現(xiàn)，將發(fā)酵床墊料作為有機肥施入土壤，明顯提高了土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量，提高了土壤的肥力。利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為蔬菜類作物的無土栽培基質(zhì)是目前廢棄物資源化領(lǐng)域的研究熱點之一3]。大量研究表明，以農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的有機基質(zhì)中含有豐富的養(yǎng)分，可促進蔬菜類作物生長，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)4-5]。

可溶性有機質(zhì)作為土壤中的天然配位體，對土壤中養(yǎng)分的有效性及其遷移特性有重要影響?？扇苄杂袡C質(zhì)僅占土壤有機質(zhì)總量的極小部分，但卻是土壤有機質(zhì)中最活躍的組分之一，也是土壤有機質(zhì)研究中最有意義的量化指標。土壤可溶性有機質(zhì)被認為是可礦化的氮源和磷源，對土壤中養(yǎng)分循環(huán)和有效性具有重要的作用6]?？扇苄杂袡C質(zhì)可以通過增加作物生長環(huán)境中氮和一些微量元素的有效性從而促進作物的生長7]。

在堆肥和有機基質(zhì)的一些生物化學過程中，可溶性有機質(zhì)起著很重要的作用8]，且對總有機質(zhì)的變化有重要的指示作用9]。目前，國內(nèi)外學者對土壤可溶性有機質(zhì)的研究較多，然而關(guān)于作物栽培基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)的研究較少。

為了彌補同類研究的不足，本試驗在以發(fā)酵床墊料為原料的有機基質(zhì)西瓜栽培條件下，研究了施用不同的化肥對基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)化學結(jié)構(gòu)的影響，了解可溶性有機質(zhì)與速效養(yǎng)分的相關(guān)性，以期為豬舍發(fā)酵床墊料在西瓜無土栽培上的高效應用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

11試驗材料

供試西瓜品種為蘇蜜8號。

供試有機基質(zhì)材料為充分腐熟的發(fā)酵床墊料（原料主要是水稻秸稈，墊料厚度為1 m，發(fā)酵時間為1年）、珍珠巖、蛭石、泥炭，按體積比4 ∶2 ∶2 ∶2混合。基質(zhì)容重為 023 gcm3，總孔隙度為7773%，pH值為697，EC值為 261 mscm，銨態(tài)氮含量1497 mgkg，硝態(tài)氮含量 16789 mgkg，速效磷含量4502 mgkg，速效鉀含量 299 gkg，有機質(zhì)含量26147 gkg，全氮含量2443 gkg，全磷含量1204 gkg，全鉀含量2826 gkg。

供試追肥為尿素、過磷酸鈣（P2O5含量為16%）、硫酸鉀。

12試驗設計

西瓜于2014年8月25日定植于南京市六合區(qū)江蘇省農(nóng)業(yè)科學院六合動物科學基地塑料大棚內(nèi)，10月24日拉秧。試驗共設3個處理：以不施肥為空白對照（CK），施氮肥和鉀肥處理（NK），氮磷鉀肥全施（NPK）。每個處理3次重復，隨機區(qū)組排列。

采用槽式栽培，槽長24 m，寬07 m，高03 m。每槽裝基質(zhì)115 kg，種植12株西瓜，行距為035 m，株距為 040 m。定植15 d后第1次追肥，定植40 d后第2次追肥。2次追肥量一致。NK處理每個槽的追肥量為174 g尿素、298 g硫酸鉀。NPK處理每個槽的追肥量為174 g尿素、492 g過磷酸鈣、298 g硫酸鉀。追肥方式采用溝施（在西瓜植株附近開溝，然后將肥料埋進去）。灌溉方式為滴灌。西瓜生育期為60 d。

13測定指標及方法

在西瓜成熟期統(tǒng)計西瓜產(chǎn)量和植株生物量，每個基質(zhì)槽采取3個果實測定果實的可溶性糖含量和有效酸度，采取3株西瓜植株測定西瓜不同器官的氮、磷、鉀含量?？扇苄蕴菧y定采用手持糖度計；有效酸度測定采用pH計。

每個基質(zhì)槽用土鉆采取4個點的基質(zhì)，裝入塑料袋后帶回實驗室，自然風干后用于理化性質(zhì)的分析。銨態(tài)氮測定采用KCl浸提-靛酚藍比色法；硝態(tài)氮測定采用KCl浸提-酚二磺酸比色法；速效磷測定采用NaHCO3浸提-鉬藍比色法；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定；總有機質(zhì)和可溶性有機碳、氮測定采用TOC儀；可溶性有機質(zhì)的三維熒光光譜采用分子熒光光度計測定；全氮測定采用凱氏定氮法；全磷采用鉬銻抗比色法；全鉀采用火焰光度計法；取風干基質(zhì)10 g，加超純水50 ml，振蕩30 min，測定pH值。endprint

14數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 150軟件分析。采用單因素方差分析比較不同數(shù)據(jù)組間的差異，顯著性水平設定為α=005。

2結(jié)果與分析

21不同施肥處理對西瓜生物量和果實品質(zhì)的影響

不同施肥處理的西瓜果實產(chǎn)量和植株生物量見圖1。從圖1可以看出，不同施肥處理的西瓜果實產(chǎn)量和植株生物量差異顯著。西瓜果實產(chǎn)量NPK處理為674 thm2，與CK的667 thm2差異不顯著，但二者均顯著高于處理NK的 505 thm2，分別提高了334%、325%。植株生物量NPK處理也最高，為113 thm2，顯著高于CK的84 thm2、NK處理的95 thm2，分別增加了353%、138%?？傮w來說，西瓜總生物量NPK處理最高，為787 thm2，較CK的751 thm2、NK處理604 thm2分別提高了48%、302%。

FK（W12]TPWQJ1tif]

從表1可以看出，NPK處理的西瓜果實數(shù)量與CK處理差異不顯著，但二者顯著高于NK處理。NPK處理單果質(zhì)量為9176 g，與CK處理9081 g差異不顯著，二者顯著高于NK處理的6910 g。

22不同施肥處理對西瓜不同器官氮磷鉀含量的影響

不同施肥處理對西瓜莖的含氮量有顯著的影響，從圖2可以看出，NPK處理的莖部含氮量為283 gkg，顯著高于CK的163 gkg和NK處理的163 gkg。不同施肥處理對西瓜的根、葉和果實中的含氮量無顯著影響。

從圖3可以看出，NPK處理根含磷量為84 gkg，顯著高于NK處理的41 gkg；NPK處理的莖含磷量為61 gkg，顯著高于CK的34 gkg和NK處理的24 gkg；NPK處理的果實含磷量為29 gkg，顯著高于CK處理的 19 gkg。不同施肥處理對西瓜葉含磷量無顯著影響。

從圖4可以看出，CK處理的根中含鉀量為240 gkg，與NPK處理的205 gkg差異不顯著，但顯著高于NK處理的187 gkg。CK處理的莖中含鉀量為345 gkg，顯著高于NPK的271 gkg和NK處理的238 gkg。不同施肥處理對西瓜葉和果的含鉀量無顯著影響。

24不同施肥處理對基質(zhì)化學性狀的影響

FK（W11]TPWQJ4tif]

不同施肥處理的基質(zhì)化學性狀見表2。銨態(tài)氮含量CK為195 mgkg，NK處理為140 mgkg，NPK處理為139 mgkg，NK、NPK處理顯著降低了基質(zhì)中銨態(tài)氮含量。NK處理有機碳、硝態(tài)氮、速效磷含量分別為1635 gkg、632 mgkg、728 mgkg，NPK處理與NK處理比較顯著降低了基質(zhì)中有機碳、硝態(tài)氮、速效磷的含量。

24不同施肥處理對基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)的影響

不同施肥處理的基質(zhì)可溶性有機碳、有機氮含量見表3。不同施肥處理對基質(zhì)可溶性有機碳、有機氮含量有顯著的影響。NPK處理的可溶性有機碳含量為4639 mgkg，顯著低于CK的6296 mgkg、NK處理的5796 mgkg?？扇苄杂袡C氮含量NK處理為1814 mgkg，NPK處理為1793 mgkg，顯著低于CK的2273 mgkg。不同處理的可溶性有機質(zhì)的 CN 比無顯著差異。

25不同施肥處理基質(zhì)可溶性有機物三維熒光光譜

為充分了解不同施肥處理對基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)的影響，對不同施肥處理中的基質(zhì)可溶性有機質(zhì)進行了三維熒光光譜分析，三維熒光光譜見圖5。從圖5可以看出，基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)的三維熒光光譜中主要存在2個峰。NPK處理的2個峰的強度都最低，CK處理的2個峰的強度最高。三維熒光光譜可分為5個區(qū)域，每個區(qū)域分別代表基質(zhì)中的不同有機物質(zhì)，其中，Ⅰ、Ⅱ區(qū)代表芳香蛋白類物質(zhì)。Ⅲ區(qū)為富里酸化合物的區(qū)域，Ⅳ區(qū)為微生物代謝產(chǎn)物區(qū)域，Ⅴ區(qū)為腐殖酸類化合物的熒光區(qū)。根據(jù)三維熒光光譜分析計算出不同區(qū)域的比例（表4）。PV，nPⅢ，n表示基質(zhì)中可溶性有機質(zhì)的腐殖化程度。從表4可以看出，所有處理的可溶性有機質(zhì)的組成中，富里酸化合物的相對含量最高，其次是芳香蛋白類物質(zhì)和腐殖酸類化合物，微生物代謝產(chǎn)物的相對含量最低。

3個處理的PⅠ，n和PⅡ，n的大小趨勢依次為NPK>NK>CK，與CK處理比較，NK、NPK處理的可溶性有機質(zhì)中芳香蛋白類物質(zhì)的相對含量增加，而PIV，n、PV，n、PV，nPⅢ，n的大小趨勢為NPK

3討論與結(jié)論

不同施肥處理對西瓜生物學性狀的影響。以發(fā)酵床墊料為原料的有機基質(zhì)中含有豐富的有機質(zhì)和氮、磷、鉀元素，是一個穩(wěn)定的、具有良好根系生長環(huán)境的載體2]。在有機栽培過程中追施化肥，既可以滿足作物前期生長所需養(yǎng)分，又可以避免作物生長后期有機基質(zhì)釋放速效養(yǎng)分較慢而影響作物生長10]。

本試驗結(jié)果表明，在基質(zhì)栽培條件下與不施肥料相比，施用氮磷鉀肥顯著增加了西瓜的植株生物量，但2個處理間的果實產(chǎn)量的差異不顯著，這可能是因為在西瓜生長前期施用肥料促進了西瓜植株的生長，而隨著西瓜生長至成熟期，NPK處理中肥料養(yǎng)分也逐漸消耗殆盡，因此對西瓜產(chǎn)量無顯著改變。施用氮鉀肥處理的總生物量低于不施肥處理，其原因可能是施肥不平衡導致。柴喜榮等研究了以腐熟的麥糠、菇渣、玉米芯體積比為5 ∶3 ∶2混合作為大棚番茄栽培基質(zhì)，并追施化肥復合肥對番茄生長的影響，結(jié)果表明，在基質(zhì)栽培中追施化肥顯著增加了番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)11]。楊夏等也認為，作物在有機基質(zhì)栽培過程中應適時追肥12]。本試驗中，與不施肥和施氮鉀肥相比，施用氮磷鉀肥顯著增加了西瓜莖中的氮、磷含量，表明在以發(fā)酵床墊料為原料的西瓜基質(zhì)栽培中施用適量的化肥會增加西瓜莖部對氮磷養(yǎng)分的吸收。

理對基質(zhì)化學性狀的影響。本試驗中，與不施肥和施氮鉀肥相比，施用氮磷鉀化肥顯著降低了基質(zhì)中有機質(zhì)、銨態(tài)氮和速效磷含量，本結(jié)論與相關(guān)研究結(jié)果不同13-14]。相關(guān)研究認為，施用化肥可以增加土壤或基質(zhì)中養(yǎng)分含量。眾所周知，土壤或基質(zhì)中的速效養(yǎng)分主要來源于有機質(zhì)的礦化15]。NPK處理顯著降低了可溶性有機碳的數(shù)量。NPK處理的可溶性有機物的腐殖化程度較低，說明其降解率較低。由此可以推斷，在西瓜生長至成熟期后NPK處理的基質(zhì)中有機物因易降解的有機物降解率低，使得易礦化有機質(zhì)的礦化率也降低，從而降低了基質(zhì)中速效養(yǎng)分含量。

以發(fā)酵床墊料為主要原料制備的有機基質(zhì)配合施用適量的化肥，可以滿足西瓜生長所需養(yǎng)分。與NK處理相比，NPK處理顯著提高了西瓜的產(chǎn)量，與CK、NK處理相比，NPK處理顯著提高了植株生物量。本研究結(jié)果，不同肥料處理不僅通過其自身所帶養(yǎng)分改變了基質(zhì)中養(yǎng)分含量，同時也可能通過改變了基質(zhì)中可溶性有機物化學結(jié)構(gòu)而間接改變了基質(zhì)速效養(yǎng)分含量，最終改變了西瓜生物學性狀。

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