不同配比基質(zhì)對(duì)設(shè)施甜瓜生長和產(chǎn)量的影響

王保平，周 靜，史向遠(yuǎn)，王秀紅，李欣欣，李素娟，杜慧平，李永平，張曉晨

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究中心，山西太原030031）

無土栽培是由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化、規(guī)?；?、集約化轉(zhuǎn)化的新型栽培方式，也是近年來農(nóng)業(yè)發(fā)展最快的新技術(shù)之一，其中，基質(zhì)栽培是無土栽培最主要的形式。而基質(zhì)材料選擇與配方研究不僅僅是栽培的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，而且也能夠充分反映無土栽培的水平[1-2]。在眾多復(fù)合基質(zhì)的配方中，草炭是最常見的成分之一，基于草炭為有限珍稀資源，因此，很多學(xué)者將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到草炭替代物的開發(fā)上[3-5]。

山西省屬半農(nóng)半牧區(qū)，其農(nóng)業(yè)發(fā)展以種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為主；隨著生產(chǎn)水平的提高，農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便的排放呈現(xiàn)日益增長的態(tài)勢，其不合理利用會(huì)造成環(huán)境污染與資源浪費(fèi)[6]。如能將其加工生產(chǎn)成有機(jī)栽培基質(zhì)，既能為基質(zhì)栽培的發(fā)展提供保障，又能變廢為寶，進(jìn)而促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)與環(huán)境建設(shè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。這對(duì)于穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡、緩解資源短缺、減輕環(huán)境壓力和保障設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。

目前，國內(nèi)在農(nóng)業(yè)廢棄物基質(zhì)化方面也有大量的研究，主要集中在育苗基質(zhì)[7-8]、花卉和園林苗木栽培基質(zhì)[9-12]等方面。同時(shí)，對(duì)設(shè)施番茄、黃瓜和辣椒等的栽培基質(zhì)的研究也有所開展[13-15]。但是不同地區(qū)農(nóng)作物秸稈和畜禽糞便的特性存在差異，導(dǎo)致其所配制復(fù)合基質(zhì)的理化性狀也存在差異，進(jìn)而影響栽培作物的生長。

本試驗(yàn)立足山西本土，研究以玉米秸稈和牛糞熟化物為原料的不同基質(zhì)配方對(duì)設(shè)施甜瓜生長發(fā)育的影響，旨在獲得最佳基質(zhì)配方，為指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試甜瓜（Cucumis melon L.）幼苗來源于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物中心。

草炭購買于北京大漢有限公司；珍珠巖購于太原華海保溫材料有限公司；其他輔助材料購于當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場；沼渣（主要成分為牛糞和蔬菜秸稈）來源于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究中心沼氣課題組。

1.2 牛糞秸稈熟化物的制備

1.2.1 原料的粉碎 剔除玉米秸稈和牛糞中的雜物和石塊等，將玉米秸稈粉碎為2～3 cm 長小段，并將牛糞中的塊狀物粉碎，同時(shí)進(jìn)行晾曬，備用。

1.2.2 調(diào)節(jié)C/N、含水量和pH 值 物料經(jīng)預(yù)處理后，根據(jù)其C、N 含量并用尿素調(diào)節(jié)其C/N 為25∶1。各物料的使用量列于表1。調(diào)節(jié)堆料含水量至65%左右，pH 值為5.8～6.5，備用。

表1 堆肥物料的組成 kg

1.2.3 條垛式堆制 按照條垛梯形橫切面（下寬150 cm，上寬120 cm，高度150 cm）、條垛長度，根據(jù)物料量確定的模式進(jìn)行堆制。玉米秸稈分5 層進(jìn)行堆制，牛糞分別于層與層之間均勻鋪撒，并盡量壓實(shí)。

1.2.4 翻堆 發(fā)酵期間每天9：00 和16：00 觀察堆體溫度，待堆體溫度達(dá)到65 ℃左右時(shí)及時(shí)翻堆；隨后每7 d 翻堆一次，在保證通風(fēng)透氣的情況下，使物料均勻充分混合發(fā)酵，并保持堆料的含水量在50%～60%。

1.2.5 獲取熟化物 待堆體溫度與環(huán)境溫度基本一致、發(fā)酵物料變成深褐色、無惡臭味時(shí)，堆肥結(jié)束；將堆料風(fēng)干，備用。其理化性質(zhì)列于表2。

表2 熟化物的理化性狀

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表3 不同處理甜瓜栽培基質(zhì)配方（體積比）

試驗(yàn)于2016 年3 月14 日至7 月8 日在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東陽試驗(yàn)示范基地進(jìn)行。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，每個(gè)配方為1 個(gè)處理，共設(shè)4 個(gè)處理，其中，處理1 為對(duì)照（CK）。采取袋裝栽培模式（袋長40 cm，寬30 cm，裝基質(zhì)15 L），每袋2 株，每個(gè)處理8 袋，共計(jì)16 株；栽培帶寬2 m。采用吊蔓栽培和雙蔓整枝方式，側(cè)蔓匐地，只留1 個(gè)果實(shí)，灌溉方式為滴灌，其中，滴灌管從袋表面穿過。澆水和施肥根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、基質(zhì)條件以及甜瓜生長狀況進(jìn)行綜合考慮，各處理的日常管理措施保持一致。具體的試驗(yàn)設(shè)計(jì)及配方列于表3。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 地上部分的測定 甜瓜幼苗定植15 d 后，在其生長過程中每隔14 d 左右測定一次甜瓜生長指標(biāo)（株高和莖粗）。每個(gè)處理隨機(jī)選取8 株測量，取平均值。用鋼卷尺測量基質(zhì)表面到頂部生長點(diǎn)的自然高度，即為株高（cm）；用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量基質(zhì)上部1 cm 處的粗度，即為莖粗（mm）。

1.4.2 地下生物量的測定 栽培試驗(yàn)結(jié)束后，小心挖出植株，用水輕輕沖洗植株根系，并用手輕洗掉根部黏附的基質(zhì)等雜物，稍稍風(fēng)干后移至室內(nèi)，用紙巾將水分擦掉，置于托盤中直接稱量，即為地下部鮮質(zhì)量；將稱完鮮質(zhì)量的材料用報(bào)紙包好，置烘箱中105 ℃殺青30 min，65 ℃烘48 h 至干，稱質(zhì)量，即為地下部干質(zhì)量。

1.4.3 甜瓜產(chǎn)量指標(biāo)的測定 待果實(shí)成熟后，將各處理甜瓜統(tǒng)一采摘，觀察果實(shí)的形狀和顏色，并作相應(yīng)的記錄。每一處理隨機(jī)選取10 個(gè)甜瓜，測定其單瓜質(zhì)量，取平均值；通過單瓜質(zhì)量計(jì)算相應(yīng)產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用SAS 9.1 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和LSD 多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜株高的影響

在甜瓜的生長發(fā)育過程中，同一時(shí)間不同處理甜瓜的株高存在較大差異，且各處理的株高均隨生長日期的延長而增大（表4）。在4 月8 日，各處理的株高存在顯著差異（P＜0.05），其中，T2 處理極顯著高于T3、T4 處理（P＜0.01），而顯著低于對(duì)照。到4 月19 日，T2 處理的株高極顯著高于T3 處理（P＜0.01），而顯著高于T4 處理（P＜0.05）；T2 處理的株高高于CK，但二者之間無顯著差異。因在生長初期，植株對(duì)養(yǎng)分的需求相對(duì)較少，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭對(duì)甜瓜株高的影響不明顯。同時(shí)也可能是生長初期復(fù)合基質(zhì)的鹽分含量高而短暫抑制了植株的生長。T2 處理的生長速度最快，達(dá)到4.19 cm/d。在5 月17 日（膨瓜期），T4 處理的株高最大，分別比CK 和T2 處理提高15.04%和7.20%。在膨瓜期和成熟期，T4 和T2 處理的株高均高于CK和T3 處理，但各處理間差異不顯著；不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜株高的影響大小依次T4＞T2＞T1（CK）＞T3。在整個(gè)生育期，T4 處理甜瓜株高的增加幅度最大，較CK 提高19.39%。

表4 不同日期甜瓜的植株高度 cm

2.2 不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜莖粗的影響

從表5 可以看出，在甜瓜的生長發(fā)育過程中，同一時(shí)間不同處理甜瓜的莖粗存在較大差異，且各處理的莖粗均隨生長日期的延長而增大。在整個(gè)生育期，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭處理對(duì)甜瓜莖粗無顯著影響。可能是由于甜瓜生長初期（4 月19 日前），各處理復(fù)合基質(zhì)的鹽分含量高抑制其生長而使得莖粗增加；甜瓜生長后期（5 月4 日后），不同處理下甜瓜快速生長反而抑制其莖粗的增加，原因還有待進(jìn)一步研究。除4 月8 日和4 月19 日外，CK 均高于其他處理；在整個(gè)生長期，T2、T3、T4處理莖粗的增加幅度分別比CK 低19.29%，25.18%和17.88%。這可能是由于牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭后基質(zhì)的氣水比發(fā)生變化，使甜瓜莖的生長受到影響。不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜莖粗的影響大小依次為T1（CK）＞T4＞T3＞T2。

表5 不同日期甜瓜的莖粗 mm

2.3 不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜地下生物量的影響

從表6 可以看出，不同處理間的地下部鮮質(zhì)量（T1、T4 處理除外）和地下部干質(zhì)量存在極顯著差異（P＜0.01）。T4 處理的地下部鮮質(zhì)量極顯著高于T2和T3 處理（P＜0.01），而與CK 之間無顯著差異。T4處理的地下部干質(zhì)量極顯著高于其他處理，分別比其他處理提高30.68%，45.57%和88.52%，說明T4處理復(fù)合基質(zhì)有利于甜瓜根系的生長。

2.4 不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響

從表7 可以看出，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭處理均能提高甜瓜的單瓜質(zhì)量和產(chǎn)量。T4 處理甜瓜的單瓜質(zhì)量顯著高于CK 和T2 處理（P＜0.05），而與T3 處理之間無顯著差異；但T2、T3、T4 處理甜瓜單瓜質(zhì)量均高于CK，分別比CK 提高0.08%，13.52%和28.86%。T4 處理甜瓜產(chǎn)量顯著高于CK 和T2 處理（P＜0.05），而與T3 處理之間無顯著差異；T3 和T4 處理甜瓜產(chǎn)量分別較CK 提高13.38%和28.03%。說明T4 復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)和養(yǎng)分含量均能滿足甜瓜的生長需求，這與本研究中的形態(tài)指標(biāo)表現(xiàn)相一致。

表6 不同處理甜瓜地下部生物量 g

3 結(jié)論與討論

栽培基質(zhì)是無土栽培的基礎(chǔ)，為植物生長提供水、肥、氣等綜合條件[16]。本試驗(yàn)中，牛糞和玉米秸稈熟化物的EC 值較高，在與其他輔料（沼渣、珍珠巖等）進(jìn)行復(fù)配時(shí)，可以不同程度地降低復(fù)合基質(zhì)的EC 值，進(jìn)而滿足栽培作物的需求。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)生育期，T4 處理甜瓜株高的增加幅度最大，較CK 提高19.39%。這可能是由于用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭的基質(zhì)中養(yǎng)分的種類和數(shù)量較為豐富，在同一水肥管理?xiàng)l件下能滿足甜瓜的生長，而CK 因?yàn)轲B(yǎng)分不足而受到影響，這與徐文俊等[17]在番茄上的研究結(jié)果一致。

植物在生長過程中，莖粗的增加能更好地向植株地上部輸送營養(yǎng)物質(zhì)和水分[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)生長期甜瓜的株高和莖粗之間存在著動(dòng)態(tài)的平衡關(guān)系，甜瓜生長初期（4 月19 日前），各處理甜瓜的生長受到抑制，而其莖粗的增加幅度較大；生長后期（5 月4 日后），各處理甜瓜的株高過快生長抑制了莖粗的增加，這與原保忠等[19]的研究結(jié)果一致。在甜瓜整個(gè)生長期，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭對(duì)其莖粗的影響處理之間無顯著差異，具體原因還有待進(jìn)一步研究。

蘭紅宇等[20]研究認(rèn)為，基質(zhì)疏松、透氣性好，有利于甜瓜根系的生長。本試驗(yàn)中，T4 處理甜瓜的地下部干質(zhì)量極顯著高于對(duì)照。這可能是由于T4 處理復(fù)合基質(zhì)可為甜瓜定植后的生長提供良好的根際環(huán)境。

在本試驗(yàn)條件下，各處理復(fù)合基質(zhì)栽培甜瓜的單瓜質(zhì)量和產(chǎn)量均高于對(duì)照，說明用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭能滿足甜瓜生長的需求，且以牛糞玉米秸稈熟化物∶沼渣∶珍珠巖∶腐植酸肥＝6∶6∶2∶1 為最佳配比。

總之，本試驗(yàn)所選用的牛糞、玉米秸稈和沼渣均是本地廉價(jià)的農(nóng)業(yè)廢棄物，來源廣泛，用其部分替代草炭栽培甜瓜是完全可行的，在保證質(zhì)量的同時(shí)可以降低生產(chǎn)成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)適用性。