功能性堆肥和堆肥浸提液在甜瓜上的应用研究重点讲义

1、功能性堆肥及其浸提液在设施温室甜瓜栽培的应用研究作者：武东波，E-mail:ry通讯作者：通讯作者：曹云娥，女，1977年生，副教授，在读博士生，常年致力于设施蔬菜栽培与生理研究，caohua3221本研究受宁夏农业综合开发项目NTKJ-2013及2013年宁夏银川市西夏区科技局院地合作项目资助。武东波1，张学忠2，徐秉信3，蒙静1，曹云娥4*（1、银川市农业综合开发办，宁夏银川，750100；2、贺兰县农业综合开发办公室，宁夏银川750200；3、银川市西夏区农机推广中心，宁夏银川750011；4、宁夏大学农学院，宁夏银川750021）摘要：本试验以甜瓜“蜜世界”为

2、试材，采用单因素完全随机设计，研究了功能性堆肥及其浸提液对甜瓜生长指标、叶绿素荧光参数、品质、单果重及产量的影响。探讨堆肥及其浸提液在设施温室甜瓜上的应用效果，为其在植物上的应用提供依据。结果表明：堆肥及其浸提液促进根系发育，有利于甜瓜叶面积、茎粗和株高的增加，叶片叶绿素的累积；显著提高qP，对Fv/Fm影响不显著。促进果实营养物质的累积，提高产量且改善品质；使甜瓜提前上市56天。降低施肥量63.28%以上，进而减少肥料成本54.36%。关键字：甜瓜；堆肥；浸提液；品质；产量甜瓜为一年生草本植物，在世界各国普遍栽培。作为餐后高档水果型蔬菜深受消费者青睐。随着设施栽培的兴起，甜瓜作为重要的设施栽

3、培作物，在全世界范围内大面积栽培。我国是栽培甜瓜最早的国家之一，也是世界上甜瓜栽培面积最大、产量最多的国家1。设施甜瓜土培时，土产病害严重，加之化学农药对土壤环境的污染，破坏根际土壤微生物构成等2，导致甜瓜产量地、品质差等问题。针对以上问题，利用有机固体废弃物制作功能性堆肥以及堆肥控制控土传病害。有机固体废物潜不仅在于其蕴藏着大量的能源物质（C素），也在于其拥有丰富的作物所需营养物质（N、P、K和微量元素）3。堆肥化过程是地球表面生态过程的一部分，地球表面残留的枯枝落叶、杂草、树皮和其他半固体的有机物不断分解后再进一步参与到物质和能量的循环中4-5。现代的堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、

4、C/N比和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将有机固体废物（包括农业废物、污泥和城市生活垃圾等）转变为腐殖质含量丰富、对环境不构成危害的有机肥料的生物化学处理过程6。为加快有机固体废物的降解速度，提高堆肥的腐殖化程度和利用率，近年来，开始对堆肥浸提液进行一系列的理论和实践研究。堆肥浸提液：堆制腐熟的优质堆肥，经过发酵获得水浸提液制成。堆肥浸提液不仅含有大量的有益微生物，也含有大量的养分，制作方法简单，可结合滴、微灌和渗灌技术施肥。新型堆肥浸提液微孔发酵包，利用微孔堆肥包直接浸提堆肥液避免了清理堆肥残渣的麻烦，泡制完成后，直接将堆肥包取出即可。用水作为提取剂时，最适工艺参数是肥水浸提比例1:5、

5、提取时间72h（好氧或厌氧条件均可）。堆肥浸提液中保留着发酵过程中产生的有机、无机盐类，如铵盐、钾盐、磷酸盐等可溶性物质，其总固体含量<1%7。浸提液不仅含有N、P、K等大量元素和Ca、Fe、Zn、Mn、Mg等元素，还含有氨基酸、B族维生素、多种水解酶、植物激素（吲哚乙酸、乙烯等）以及对病虫害有抑制作用的活性成分8-10。本研究以厚皮甜瓜“蜜世界”为试验材料，针对土传病害严重，导致甜瓜品质差、产量低问题，研究了功能性堆肥以及堆肥浸提液对甜瓜植株生长特性、产量和果实品质的影响，以期为功能性堆肥以及堆肥浸提液在设施作物上应用提供理论依据。1 材料和方法1.1 试验地选择试验地设在宁夏银川石嘴

6、山市大武口区隆湖六分沟设施园艺示范基地，大武口区位于宁夏平原北部，属中温带干旱气候区，具有明显的大陆性气候特征，日照充足、热量丰富，年平均日照时数为2800h3100h；干旱少雨，蒸发强烈，年平均降水量为199.6mm；温差较大、无霜期短，多年平均气温为9.4。气温年较差平均为12.214.0，比引黄灌区内部要高，十分有利于有机物质的积累。试验温室采用宁夏二代日光温室，温室长72m，跨宽9.5m，坐北朝南，土壤为沙壤土，肥力均匀一致，肥力中等。1.2试验设计供试甜瓜品种为密世界，由育苗公司提供，该品种属杂交一代，为世界最著名的具有蜜露型香味的甜瓜品种。果实长球形，果皮淡白绿色，肉色淡绿，肉质柔

7、软，细嫩多汁，无渣滓，糖度在14%16%，品种优良，风味鲜美。试验于2013/7/8定植开始，至2013/10/13完全采收结束，共计97d。种植密度为1800株/667.67m2，定植后浇灌定制水。采用宽窄行起垄方式种植，窄行距为60cm，垄间距为80cm，垄高为25cm，垄上覆透明薄膜，每垄栽植2行作物。根据甜瓜全生育期生长特性，将全生育期人为划分为苗期蔓期、开花坐果期、果实膨大期、成熟期等 5 个生育期（具体划分如表1所示）11。温室划为2个试验小区，每个小区设保护行5行。试验采用完全随机区组试验设计，试验组1000kg/667m2有机肥；对照组采用常规栽培模式，常规复合肥彼得山农（N:

8、P:K=20:5:20）50kg/667.67m2，牛粪10m2/667.67m2，过磷酸钙50/667.67m2。后期追肥，做试验组只滴灌堆肥浸提液，对照组采用常规农民管理方式，滴灌无机肥料。追肥：对照组：多功能精品水溶肥料（N:10%,P2O510%,K2O35%）8 kg/667m2；奥美瑞生物螯合厚粉（N+P2O5+K2O5%）40 kg/667m2；硝酸钾40kg/667m2。试验组：堆肥浸提液330kg/667m2。表1 甜瓜生育期的划分Tab.1 Growth period division天数/d形态指标日期（月/日）284叶1心至株高开始迅速增加7月8日-8月5日12株高迅速

9、增加至留瓜节位雌花开放8月6日-8月18日20留花节位雌花开放至果实坐稳8月19日-9月8日15果实坐稳至果实膨大停止9月9日-10月24日18果实膨大停止至果实成熟9月25日-10月13日1.3 试验方法1.3.1堆肥浸提液堆肥浸提液的准备：准备300kg储液罐一个，在甜瓜苗期蔓期，在储液罐内加入50 kg水后，在储液罐内浸泡5 kg/包的微孔堆肥包两包，浸提3d4d后，期间每天搅动水体3次4次，取出微孔堆肥包，此时浸提液即可使用；在甜瓜开花坐果期，在储液罐内加入100 kg水后，在储液罐内浸泡5kg/包的微孔堆肥包四包，浸提3d4 d后，期间每天搅动水体3次4次，取出微孔堆肥包，此时浸提液

10、即可使用；在甜瓜果实膨大期，在储液罐内加入200 kg后，在储液罐内浸泡5kg/包的微孔堆肥包八袋，浸提3d4d后，期间每天搅动水体3次4次，取出微孔堆肥包，此时浸提液即可使用。1.4 测定项目与方法在每个小区的每个处理选择15株长势均匀的植株，并分别给它们挂牌做标记。在甜瓜盛果期测定生物学性状茎粗、叶绿素含量、叶绿素荧光、品质和产量；茎粗用精确度为0.01mm的电子游标卡尺测定，用游标卡尺测量第1节位中间最粗处直径；叶绿素含量用SPDA502叶绿素含量测定仪测定。叶绿素荧光参数采用便携式叶绿素荧光仪测定，测定前将叶片充分暗适应20min，初始测定光为8mol/(m2s)，饱和脉冲光为3000

11、mol/( m2s)，作用时间为1.4s，每处理测定3片叶，重复3次12。在成熟期每个处理随机采摘35个大小均匀、着色一致测其品质，用钼蓝比色法测定还原型维生素C，用蒽酮比色法测定可溶性总糖，以碱中和滴定法测定有机酸，用折光仪测定法可溶性固形物含量，处理采样期相同，短时间低温保存条件一致，均重复3次测定。采收期测产，记录各处理内单果重、果粒个数、统计总产量。土壤速效氮采用碱解扩散法测定；土壤速效钾采用醋酸铵火焰光度计法测定；土壤速效磷采用钼锑抗比色法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；土壤pH值采用pH 计（PHSJ-3F）测定；土壤电导率值采用便携式电导率仪测定。1.5数据处理采用

12、Microsoft Excel 2003软件对数据进行处理，采用DPS 7.05软件对数据进行Duncan 新复极差法显著性分析。2 结果与分析2.1 对土壤处理后养分测定结果表2. 各处理土壤的基本理化性质Tab.2 Physico-chemical properties of soil tested of different treatments处理TreatmentpH电导率/ms·cm-2速效氮/mg·kg-1速效钾/mg·kg-1速效磷/mg·kg-1有机质/g·kg-1全N/g·kg-1全P/g·kg-1对照8.

13、640.22152650106.927.61.941.37堆肥8.230.29200830125.328.12.161.55表1表明，在原有的土壤上经过处理后，降低了土壤碱性，带进土壤的盐分（土壤盐分警戒值 0.4 mS·cm-1）不影响作物生长发育，其中速效氮磷钾、全氮磷钾都略微高于对照。2.2 堆肥处理后对甜瓜叶面积指数的影响图1为堆肥处理对甜瓜叶面积指数的影响情况。从图中可以看出，在堆肥处理条件下，甜瓜叶面积指数LAI 的变化趋势表现为，苗期叶面积指数较小且增长缓慢，伸蔓期迅速增加，开花坐果期、膨大期基本稳定在1.31.8，成熟期因为叶片枯萎凋落，其值略有降低。堆肥处理叶面积指

14、数显著高于CK，这说明堆肥处理有利于甜瓜的叶面积增加。堆肥处理利于根系下扎及营养物质经由根系茎杆至冠层（ 一般底肥布置在20cm深度) 的输送，导致冠层叶面积指数增加13。图1 堆肥处理对LAI的影响Fig.1 Effect of composting to LAI2.3 堆肥处理后对甜瓜茎粗的影响如图2 所示，各处理全生育期蜜世界甜瓜的茎粗d 变化趋势为苗期缓慢增加，伸蔓期增加迅速，开花坐果期达到最大值，进入成熟期后由于为了增加甜瓜的糖度，减少灌水量，使得作物失水，导致茎粗略微降低。堆肥处理茎粗，在进入开花坐果期之后，极显著高于CK，成熟期比CK提高12.82%。说明堆肥促进了根系发育和营养

15、物质的吸收，有利于提高甜瓜茎粗。图2 堆肥处理对d的影响Fig.2 Effect of composting to d2.3 堆肥处理后对甜瓜株高的影响如图 3所示，各处理甜瓜的株高L前期缓慢增长，后期增长迅速，在成熟期达到最大值。堆肥处理的甜瓜株高在开花坐果期之后，极显著高于CK。成熟期比CK提高15.79%。说明堆肥促进了根系发育和营养物质的吸收，有利于提高甜瓜株高。图3 堆肥处理对L的影响Fig.3 Effect of composting to L2.4 堆肥处理后对甜瓜叶绿素SPDA值的影响叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，植物通过叶绿体利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有

16、机物，并且释放氧气15。从图4可知，各处理甜瓜的叶绿素SPDA值前期缓慢增长，开花坐果期后，迅速增加，成熟期由于水肥等营养停止供应，叶绿素SPDA值略有降低。经堆肥处理的甜瓜进入开花坐果期后，叶绿素含量显著高于对照，说明堆肥可以促进绿色植物叶绿素累积，间接促进光合作用，促进光合产物的积累。图4 堆肥处理对叶绿素的影响Fig.4 Effect of composting to chlorophyll2.5 堆肥对甜瓜品质的影响由表3可知，堆肥以及堆肥浸提处理的甜瓜可溶性固形物、Vc、可溶性糖的含量都极显著高于对照，分别比CK提高20.59%、21.12%和7.07%。有机酸含量极显著低于CK，比

17、CK降低了28.57%。堆肥以及堆肥浸提液促进果实膨大，增加果实维生素C等营养物质以及果实水分含量，说明堆肥以及堆肥浸提液可以提高甜瓜的品质以及其商品价值。表3.不同处理甜瓜品质指标Tab.3 Muckmelon quality parameters of different treatments处理可溶性固形物(%)有机酸(g/kg)Vc(mg/100g鲜重)可溶性糖(g/kg)CK13.00bB0.010aA165.79bB340.82bB堆肥16.37aA0.014bB210.19aA366.76aA2.6堆肥对甜瓜叶片叶绿素荧光的影响Fo：初始荧光，是PS反应中心全部开放时的荧光水平1

18、6； Fm：最大荧光，是已经暗适应的PS反应中心全部关闭时的荧光水平，通常叶片经暗适应20min后测定17；Fv： Fv=Fm-Fo，可变荧光，是黑暗中最大可变荧光强度，反映了QA的还原情况18。Fv/Fm：PS的光化学效率，是指没有遭受环境胁迫并经过充分暗适应的植物叶片PS最大的或潜在的量子效率指标，它是比较恒定的；qP ：光化学淬灭，是指PS天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额，光化学淬灭越高，说明PS反应中心越“开放”19-20。叶绿素荧光是光合作用的有效探针，可反映光合机构内一系列重要的调节过程。通过对各种荧光参数的分析，可以得到有关光能利用途径的信息21。由图5、6可知，堆肥处

19、理qP极显著高于对照，Fv/Fm无显著性差异。说明功能性堆肥及堆肥浸提液对PS原初光能转化效率无显著影响，不会抑制光合作用原初反应，不会影响光合电子的传递，从而不会降低叶片的光合能力。 图5 土壤处理后对qP影响 图6 土壤处理后对Fv/Fm的影响Fig.5 Effect of composting to qP Fig.6 Effect of composting to Fv/Fm2.7堆肥及堆肥浸提液对甜瓜产量的影响由表4可知，堆肥处理的甜瓜的单果重极显著高于CK。堆肥处理的亩产量显著高于对照。说明堆肥及堆肥浸提液可以提高甜瓜产量，可提高产量10.82%。甜瓜小区产量统计结果显示，位于温室中

20、部产量高于温室东部和西部小区产量，而位于温室西部甜瓜的小区产量又高于温室东部，这主要是由于在温室中部光照、温度条件是温室中较好的区域，而温室西部的温度又略高于与温室东部。表4 各处理间甜瓜产量Tab.4 Yield of different treatments处理小区产量亩产量kg/667m2温室东部/kg温室中部/kg温室西部/kgCK20.3121.0419.881649.85b堆肥21.9424.6823.281850.05a2.8 不同处理间的经济效益比较表5可知，堆肥及堆肥浸提液处理的甜瓜可提前采摘56天。表6表明，底肥时，堆肥供给总养分60 kg/667m2，对照为33.175

21、kg/667m2，堆肥比对照高26.825 kg/667m2。追肥时，堆肥浸提液供给总养分14.31 kg/667m2，对照为24.22 kg/667m2，对照比堆肥高9.91 kg/667m2。较对照，堆肥处理降低化学肥料施肥总量63.28%以上，降低肥料成本54.36%左右。并且施用堆肥及浸提液利用率高。表5 各处理甜瓜生育期对比Tab.5 Comparing of growth period of different treatments生育期CK堆肥定值期7/8-8/57/8-8/5幼苗期8/6-8/188/6-8/16伸蔓期8/19-9/88/17-9/4结果期9/9-9/249/4

22、-9/19采收期9/25-10/139/20-10/6表6 各处理甜瓜生育期养分供给Tab.6 Supplying of nutrition of growth period of different treatments处理底肥（kg/667m2）追肥 （kg/667m2）NP2O5K2ONP2O5K2OCK10.57514.258.357.141.215.88堆肥332074.050.549.723 结论1）堆肥及浸提液可以促进日光温室甜瓜生长。试验结果表明，堆肥及浸提液提高甜瓜对水、肥的吸收能力，即提高水、肥利用率，进而促使叶面积指数、茎粗、株高等生长指标增加，还可以促进叶绿素累计。2）

23、堆肥及浸提液有利于果实中多数营养物质的累积，促进可溶性固形物、Vc、可溶性糖的含量增加，降低有机酸含量。同时可显著增加甜瓜产量，温室中部温热系数较高，小区产量高于温室东西部。且可提前甜瓜生育期，使甜瓜提前成熟56天。降低化学肥料施肥总量63.28%以上，降低肥料成本54.36%左右。3）堆肥处理qP极显著高于对照，Fv/Fm无显著性差异。即对PS原初光能转化效率无显著影响，不会抑制光合作用原初反应，不会影响光合电子的传递，从而不会降低叶片的光合能力。综上所知，功能性堆肥及浸提液改善了设施土壤质量，提高了产量，改善了品质，使产品提早上市，延长生育期；病害大幅度降低，降低农药使用量，农残检测合格，

24、综合效果显著，取得了很好的经济、社会和生态效益。参考文献1 白润峰,李建明,张国荣,等. 基质配方与灌水量对温室甜瓜生长及品质的影响J. 西北农林科技大学学报(自然科学版).2011,8(39):141146.2 刘义玲,李天来,孙周平,等. 根际低氧胁迫对网纹甜瓜光合作用、产量和品质的影响J.园艺学报,2009,36(10):14651472.3 徐 静,梁林洲,董晓英,等.4种有机肥源的堆肥茶生物化学性质及对番茄苗期生长的影响J.2013,10(41):289292.4 高雪莲.不同生物有机肥对甜瓜土传枯萎病防控效果及对根际土壤微生物区系的影响D.南京农业大学,2012.5 宋秀杰.我国有

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