幾種有機廢棄物組合基質對黃瓜產量和經濟效益的影響

閆治斌，秦嘉海，陳修斌，肖占文，陳葉，王治江，王進

（1.甘肅省敦煌種業股份有限公司玉門市種子公司，甘肅玉門，735211；2.河西學院西部資源環境化學重點實驗室；3.河西學院農學系）

幾種有機廢棄物組合基質對黃瓜產量和經濟效益的影響

閆治斌1，秦嘉海2，3，陳修斌2，肖占文2，陳葉3，王治江3，王進3

（1.甘肅省敦煌種業股份有限公司玉門市種子公司，甘肅玉門，735211；2.河西學院西部資源環境化學重點實驗室；3.河西學院農學系）

在日光溫室內，采用蔬菜有機生態型無土栽培模式，研究了幾種農業有機廢棄物組合基質的理化性質及其對黃瓜產量和經濟效益的影響。研究結果表明，農業有機固體廢棄物以蘑菇渣、雞糞、玉米秸稈、油菜籽餅容積比按0.20∶0.30∶0.45∶0.05配置的組合效果最佳，與有土栽培比較，基質容重降低了0.27 g/cm3；毛管孔隙度、自然含水量、容積含水量、蓄水量分別增加了117.62 g/kg、4.65%、93.04 m3/hm2；有機質、速效N、速效P、速效K分別增加了18.37 g/kg、32.97 mg/kg、24.89 mg/kg和62.64 mg/kg；黃瓜產量、產值、利潤分別增加了15.84 t/hm2、1.26萬元/hm2和0.74萬元/hm2。采用農業有機廢棄物配制栽培基質，不會引起重金屬離子的富集。

有機廢棄物；基質；理化性質；黃瓜；經濟效益

經調查，河西走廊有機廢棄物資源年擁有量為3 470.10×104t，其中，畜禽糞便2 734.36×104t，占總資源的78.80%；作物秸稈645.42×104t，占總資源的18.60%；各種廢渣79.81×104t，占總資源的2.30%；餅肥10.41×104t，占總資源的0.30%。有機廢棄物中有機質含量24.85%～87.80%，其含量順序是：餅肥＞作物秸稈＞廢渣＞畜禽糞便；全氮含量為0.32%～0.65%，其含量順序是：餅肥＞作物秸稈＞畜禽糞便＞廢渣；全磷含量0.21%～0.59%，其含量順序是：餅肥＞作物秸稈＞畜禽糞便＞廢渣；全鉀含量0.43%～1.55%，其含量順序是：作物秸稈＞餅肥＞廢渣＞畜禽糞便，有機廢棄物中重金屬元素Hg，Cd，Cr，Pb含量均小于GB8172-87規定的農用有機廢棄物控制含量標準。這些廢棄物中用于還田、焚燒、作肥料、沼氣的占總資源量的40%，還有60%的廢棄物沒有相應的管理措施，隨意堆放在田間地頭，甚至道路上，經風吹日曬雨淋后污染了環境。為了促進資源循環和增值，將農業有機固體廢棄物按一定比例配制成混合基質，經高溫發酵處理后，填入溫室栽培槽用于蔬菜有機生態型無土栽培[1～3]，系統研究了這幾種混合基質的理化性質及其對黃瓜生長發育、產量及經濟效益的影響，現將研究結果總結如下。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

①試驗地點 試驗于2007-2009年在張掖市臨澤縣倪家營下營村戈壁荒灘的日光節能溫室內進行，溫室長100 m，脊高4.00 m，跨度8.0 m。

②栽培槽 在溫室內由北向南用磚壘成長7.50 m，寬0.50 m的無底栽培槽（栽培槽按設計寬度和長度擺放2層磚，向下挖掘15 cm，槽底中間開一條寬15 cm，深10 cm的“V”形槽，栽培槽南低北高，坡度為100∶1），栽培槽人行道寬0.50 m。在栽培槽南端每兩槽間挖一長30 cm，寬30 cm，深45 cm的貯水坑，以利排除栽培槽積水，在栽培槽底鋪一層0.10 mm塑料膜，薄膜的外緣壓在第1層磚的下面，在“V”形槽上方水平鋪1層紅磚，在其上方鋪1層編織袋，填入處理的物料，壓實整平。

③黃瓜專用肥 分別稱取CO(NH2)232.40 kg，NH4H2PO428.30 kg，K2SO430.00 kg，發酵羊糞6.50 kg，混合均勻，含N 11%，P2O510%，K2O 15.00%。

表1 參試有機廢棄物種類及養分含量、容積比例

④參試黃瓜品種 中農19號，由中國科學院蔬菜花卉研究所選育。

⑤灌溉系統 貯水池、潛水泵、滴灌管，滴灌設施由主管、管接頭，直徑4 cm雙孔滴灌管連接而成。參試有機廢棄物種類及養分含量見表1。

1.2 試驗方法

①試驗處理 試驗共設4個處理，不同處理有機廢棄物容積混合比見表1，每個處理重復3次，隨機區組排列。

②有機廢棄物發酵與混合 分別按表1中的比例配好4個處理的有機廢棄物，將其倒入預先挖好的坑內，每1 m3加入CO(NH2)21.50 kg，調節C/N（25～30）∶1，加水使其含水量達到60%～65%（用手捏水分從指縫滴下），堆高1.5 m，用泥巴土封嚴，堆置發酵3個月后翻搗1次，把上面和兩側露在外面未腐爛的材料翻到中央，再發酵2個月，過2～5 cm篩，每1 m3加入粗沙0.25 m3，黃瓜專用肥4 kg，75%多菌靈0.1 kg，全部摻勻備用[6～8]。

③栽培方法 育苗：栽培基質過2～3 mm篩，裝入8 cm×8 cm黑色塑料營養缽內，壓實，用清水澆透，選擇催好芽的種子，每缽平放2粒，播種深度1 cm，播種后覆蓋0.50 cm厚的基質，用灑水壺輕淋水1次。2葉1心時開始間苗，每缽留1株，苗齡50 d時定植。

定植：分別在2007-2009年的2月上旬定植，定植前10 d，覆蓋棚膜密閉大棚，溫室地溫穩定在15～18℃，氣溫在25～28℃時開始定植。每個栽培槽定植2行，株距25 cm。定植后室溫保持26～28℃，4～5 d后長出新葉，出現新根，此時降溫、降濕、蹲苗，保持室溫白天25～28℃，夜間10～12℃。

灌溉：在貯水池每1 t清水中加入10%HNO31 246 mL，將水的pH值調到6.5～6.8，采用膜下滴灌，定植前一次性灌透，定植后再灌1次，每次灌水量120 m3/hm2，使基質田間持水量保持60%～65%，以后根據濕度在夏季每隔7～8 d灌溉1次，冬季每隔10～15 d灌溉1次。

施肥：每個栽培槽施肥量均為3 kg（折3.75 t/hm2），其中，20%在定植時作基肥施入栽培基質內，40%在黃瓜初瓜期穴施，40%在盛瓜期穴施，施肥深度為10 cm。

④測定項目與方法 2007-2009年，每年9月上旬（黃瓜收獲后）分別在各試驗小區內采集0～20 cm混合樣6 kg，用四分法留6 kg供化驗分析用（容重、團粒結構用環刀取原狀土）。自然含水量（%）＝[（濕土質量-烘干土質量）/烘干土質量]×100%；容重＝環刀內濕基質的質量/（100+自然含水量）；總孔隙度（%）＝[（密度-基質容重）/密度]×100%；毛管孔隙度（%）＝自然含水量×基質容重；非毛管孔隙度（%）＝總孔隙度-毛管孔隙度；容積含水量（%）＝容重×自然含水量；蓄水量 （m3/hm2）＝面積×總孔隙度×采樣深度；pH值用水浸提、酸度計法；有機質用重鉻酸鉀法；堿解N用擴散法；速效P用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效K用火焰光度計法；Cd用石墨爐原子吸收分光光度法，Hg用冷原子-熒光光譜法，Pb用火焰原子吸收分光光度法，Cr用分光光度法測定。黃瓜收獲時每個處理隨機采20株測定株高、單果質量、單株果質量，收獲1 m2測定產量。

⑤數據統計方法 采用多重比較，新復極差（LSR）檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同組合基質理化性質比較

①物理性質比較 從表2可以看出，1～3處理總孔隙度和空氣孔度均大于處理 4（CK），原因是處理1～3加入了疏松的農業有機固體廢棄物。處理間毛管孔度、自然含水量、容積含水量、蓄水量均為處理1>處理2>處理3>處理4（對照），原因是處理1～3加入的農業有機固體廢棄物吸水率大，保水能力強。處理1～3毛管孔隙度分別為26.16%，23.24%，23.03%，與對照比較分別增加了4.65%，1.73%，1.52%。處理1的自然含水量、容積含水量、蓄水量分別為311.44 g/kg、26.16%、523.46 m3/hm2，較處理2顯著增加了13.54 g/kg、2.92%、58.43 m3/hm2；較處理3顯著增加了27.08 g/kg、3.13%、62.63 m3/hm2；與對照比較則分別增加了117.62 g/kg、4.65%、93.04 m3/hm2。處理間容重大小依次為：處理4＞處理1＞處理3＞處理2，處理4（CK）的容重為1.11 g/cm3，與處理1～3比較，顯著增加了0.27，0.33，0.30 g/cm3，原因是處理1～3加入了農業有機固體廢棄物使總孔度增大，容重降低。

②化學性質比較 從表3可以看出，處理1～3的pH值均低于處理4（CK），原因是處理1～3固體廢棄物在發酵過程中產生的有機酸使pH值降低。處理間有機質、堿解N、速效P、速效K含量均為處理1>處理2>處理3>處理4（CK），原因是處理1加入了有機質和N，P，K含量高的蘑菇渣和雞糞。其中，處理1的有機質、堿解 N、速效 P、速效 K含量分別較處理 2顯著增加了4.06 g/kg、16.32 mg/kg、4.90 mg/kg、31.60 mg/kg；較處理3分別顯著增加了10.23 g/kg、28.23 mg/kg、11.11 mg/kg、42.71 mg/kg；較處理4（CK）顯著增加了 18.37 g/kg、32.97 mg/kg、24.89 mg/kg、62.64 mg/kg。

③重金屬含量比較 表3結果表明，處理4（CK）Hg、Cd、Cr、Pb均極顯著高于處理1～3，原因是河西走廊缺P的土壤因長期大量施用化學肥料使重金屬離子富集[11，12]，而處理1～3重金屬離子均低對照，原因是處理1～3分別加入了不同比例的家畜肥料、作物秸稈、蘑菇渣沼氣渣、糠醛渣和油菜籽餅，這些農業有機固體廢棄物本身不含重金屬，并且含有較高的有機物質，在發酵過程中有機物質合成具有帶負電荷的多種功能團（羧基、酚羥基、醌基等）的腐殖質，可吸附土壤中的重金屬離子，形成不溶性的絡合物，從而鈍化了重金屬離子的活性，減緩了重金屬離子的富集速度[13～15]。

表2 不同基質處理物理性質的變化

表3 不同基質處理化學性質的變化

表4 不同基質處理下黃瓜經濟性狀和產量的變化

2.2 不同處理下黃瓜經濟性狀和產量比較

表4可以看出，處理1～3黃瓜株高、莖粗、單瓜質量、單株瓜質量、667 m2產量和利潤極顯著高于處理4（CK），處理2和處理3間產量與產值無顯著差異，而處理1各指標極顯著高于其他處理，原因是處理1加入的是蘑菇渣和雞糞，蘑菇渣、雞糞有機質和N、P、K含量較高，從而提高了黃瓜產量。處理1～3的黃瓜產值、利潤均大于處理4（對照），其中處理1黃瓜產值、利潤分別為5.06萬元/hm2和3.10萬元/hm2，較處理2極顯著增加0.59萬元/hm2和0.50萬元/hm2；較處理3極顯著增加0.70萬元/hm2和0.53萬元/hm2；較處理4極顯著增加1.26萬元/hm2和0.74萬元/hm2。

3 小結

農業有機固體廢棄物以蘑菇渣、雞糞、玉米秸稈、油菜籽餅容積比按0.20∶0.30∶0.45∶0.05的組合效果最佳，與有土栽培相比，該組合基質容重降低，孔隙度增大，蓄水量增強，更有利于黃瓜生長發育，極顯著增加了黃瓜產量。利用農業有機固體廢棄物開發蔬菜栽培基質，從事蔬菜有機生態型無土栽培不會引起重金屬離子的富集，為蔬菜有機生態型無土栽培提供了一條低成本、高效益、無污染的途徑。

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Effect of Combination Matrix of Organic Waste on Cucumber Yield and Economic Benefits

YAN Zhibin1,QIN Jiahai2,3,CHEN Xiubin2,XIAO Zhanwen2,CHEN Ye3,WANG ZHijiang3,WANG Jin3
(1.Gansu Dunhuang Seed Co.Ltd.,Yumen,Gansu 735211;2.Hexi College Resources in the Western Key Laboratory of Environmental Chemistry;3.Hexi Institute of Agronomy)

In the greenhouse,using vegetable soilless cultivation model,the combination of several matrix of agricultural organic wastes and its physical and chemical properties of cucumber yield and economic benefits were studied.The results showed that agricultural organic solid waste to mushroom,chicken,corn straw,rapeseed cake volume ratio according to 0.20∶0.30∶0.45∶0.05 best configuration of the combination,compared with soil,bulk density decreased matrix 0.27 g/cm3; capillary porosity,natural water content,volumetric water content,storage capacity increased by 117.62 g/kg,4.65%, 93.04 m3/hm2;organic matter,available N,available P,available K increased by 18.37 g/kg,32.97 mg/kg,24.89 mg/kg and 62.64 mg/kg;cucumber yield,output value,profits increased by 15.84 t/hm2,12 600 yuan/hm2and 7 400 yuan/hm2. Using culture medium of agricultural organic wastes will not cause heavy metal enrichment.

Organic waste;Matrix;Physical and chemical properties;Cucumber;Economic benefits

10.3865/j.issn.1001-3547.2011.02.021

西部資源環境化學重點實驗室資助項目（XZ0702）

閆治斌（1968-），男，碩士，高級農藝師，從事資源與環境方向研究，E-mail：qimjiahai123@163.com

秦嘉海，通信作者，電話：13993660659，E-mail：qinjiahai123@163.com

2010-07-28