牛糞堆肥基質(zhì)化栽培甜瓜技術(shù)研究

文│焦光月楊子森張亞強(qiáng)周浩（山西省生態(tài)畜牧產(chǎn)業(yè)工作站）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，山西省常年奶牛存欄量約40.67萬(wàn)頭，年產(chǎn)牛糞量約600萬(wàn)噸。大量的牛糞仍然作為有機(jī)肥施入農(nóng)田，但也僅限于播種前。由于大多數(shù)奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)糞污處理設(shè)施設(shè)備配套不足，每年4月下旬播種后，奶牛場(chǎng)產(chǎn)生的糞便就只能就近堆放，一部分由有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)采購(gòu)，剩下一部分等到來(lái)年施入農(nóng)田，牛糞的消納、利用周期長(zhǎng)，綜合利用率不到60%。牛糞對(duì)環(huán)境造成的污染已嚴(yán)重影響到環(huán)境優(yōu)美、生態(tài)宜居鄉(xiāng)村的建設(shè)，成為中央實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的制約因素。廣大科研人員需要拓寬畜禽養(yǎng)殖糞污的資源化利用研究思路，開(kāi)辟高效利用途徑。

一、牛糞堆肥基質(zhì)化研究現(xiàn)狀

牛糞基質(zhì)化栽培園藝作物技術(shù)是畜禽糞便資源化利用的主要途徑之一。利用畜禽糞便配制栽培基質(zhì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，國(guó)外學(xué)者M(jìn).A.Bustamante等（2007）研究利用牛糞堆肥、雞糞堆肥、葡萄酒糟與草炭按照不同配比作為育苗基質(zhì)對(duì)萵筍、西蘭花、甜菜、芫荽四種作物發(fā)芽指數(shù)的影響，結(jié)果表明，兩種堆肥在替代草炭25%～50%的條件下可以取得較好的生長(zhǎng)效果。

國(guó)內(nèi)學(xué)者鞏芳娥等以5種不同配比的復(fù)合基質(zhì)（體積比）進(jìn)行黃瓜穴盤(pán)育苗試驗(yàn)，結(jié)果表明，復(fù)合基質(zhì)（草炭∶玉米秸稈∶牛糞∶蛭石＝2∶2∶4∶2）下黃瓜幼苗在生物量、生理特性等方面均優(yōu)于對(duì)照及其他處理。楊紅麗等通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，花生糠∶牛糞∶爐渣＝6∶2∶2（體積比）的基質(zhì)配方理化性質(zhì)較好，番茄穴盤(pán)苗莖粗、株高、莖葉鮮質(zhì)量及干質(zhì)量、根干質(zhì)量、壯苗指數(shù)等6項(xiàng)指標(biāo)均高于其他處理。康勝樂(lè)等在光照室內(nèi)利用盆栽試驗(yàn)研究了不同基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，復(fù)合基質(zhì)（蚯蚓糞∶牛糞＝1∶1）能夠滿足番茄生長(zhǎng)的需要，番茄的產(chǎn)量最高。然而，盡管畜禽糞便基質(zhì)化栽培作物研究很多，但在生產(chǎn)上應(yīng)用仍然少見(jiàn)，尤其在非耕地上利用畜禽糞便開(kāi)展基質(zhì)化栽培園藝作物的研究報(bào)道較少。

表1不同處理組甜瓜栽培基質(zhì)配方表（體積比）

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究中心與山西省生態(tài)畜牧產(chǎn)業(yè)工作站聯(lián)合開(kāi)展農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)增值利用技術(shù)研究，經(jīng)過(guò)三年的技術(shù)攻關(guān)，形成了“牛糞基質(zhì)化栽培甜瓜技術(shù)體系”，該技術(shù)體系集成了牛糞好氧堆肥快速發(fā)酵、甜瓜栽培基質(zhì)配制、非耕地基質(zhì)栽培槽設(shè)計(jì)與安裝、甜瓜基質(zhì)栽培水肥精準(zhǔn)控制、低成本水肥一體化灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝等五項(xiàng)技術(shù)成果。技術(shù)研究及應(yīng)用效果如下。

二、牛糞好氧堆肥快速發(fā)酵

根據(jù)測(cè)定得知，奶牛糞碳氮比為23.9∶1，與微生物最適宜生長(zhǎng)的碳氮比（25～30）∶1相比，碳氮比較低，需要加入碳含量高的調(diào)理劑。按照試驗(yàn)地的有機(jī)物料條件，選擇玉米秸稈為主要調(diào)理劑。經(jīng)測(cè)定得知，玉米秸稈碳氮比為68.1∶1，按照堆肥用途，為增加堆肥物料的孔隙度，適當(dāng)加大玉米秸稈的用量，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了奶牛糞與玉米秸稈聯(lián)合堆肥發(fā)酵碳氮比為26∶1的堆肥配方，即奶牛糞650千克+玉米秸稈350千克+尿素6千克。采用條垛式堆肥，堆形為梯形。堆料分層添加，每層玉米秸稈厚度為20厘米，上邊添加奶牛糞10厘米，再均勻撒尿素1.5千克和生石灰3千克，添加自行研制的發(fā)酵菌劑1千克，之后再噴灑水至堆料含水量為65%～70%。堆肥期為50天左右，每6～7天翻堆一次。待堆肥完全腐熟后，靜置陳化作為基質(zhì)配制原料備用。

三、牛糞堆肥配制基質(zhì)設(shè)計(jì)

1.處理及栽培模式。根據(jù)不同物料的理化性狀，按照體積比設(shè)置牛糞堆肥基質(zhì)配方。共設(shè)置四個(gè)處理組（T1、T2、T3、T4），其中處理1（T1）為對(duì)照組（CK）（詳見(jiàn)表1），每個(gè)處理組重復(fù)3次，試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)采取槽式栽培模式（槽高30厘米，寬30厘米），株距為40厘米，槽內(nèi)栽植兩行，為“之”字行排列，行距20厘米，甜瓜苗距槽邊緣5厘米，每個(gè)處理組長(zhǎng)20米，共計(jì)100株，槽與槽之間的距離為1.0米。甜瓜品種為網(wǎng)紋甜瓜，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)，灌溉方式為水肥一體化滴灌。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(zhǎng)狀況進(jìn)行綜合考慮，各處理的日常管理措施保持一致。

2.測(cè)定項(xiàng)目及方法。定植15天后，統(tǒng)計(jì)各處理的緩苗天數(shù)和存活率，在其生長(zhǎng)過(guò)程中隨機(jī)選取8株，每隔14天測(cè)定一次甜瓜生長(zhǎng)指標(biāo)（株高和莖粗），待甜瓜成熟后，測(cè)定甜瓜的單株果重和地下生物量。

株高用鋼卷尺測(cè)量，莖粗用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量，單果重可直接稱量，各指標(biāo)均取平均值進(jìn)行計(jì)算。

地下生物量：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，并用手清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(pán)中直接稱量，即為地下部分鮮質(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分鐘，65℃烘干48小時(shí)稱質(zhì)量，即為地下干重。

3.數(shù)據(jù)處理。采用Excel2003對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用SPSS13.1統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

四、牛糞堆肥配制基質(zhì)應(yīng)用效果分析

1.不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜株高的影響。在甜瓜的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，同一時(shí)間不同處理組甜瓜的株高存在較大差異，且各處理組的株高均隨生長(zhǎng)日期的延長(zhǎng)而增大（表2）。在苗期，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭對(duì)甜瓜的株高有顯著影響（P＜0.05）；T2的株高顯著高于T3和T4（P＜0.05），而與CK（TI）之間無(wú)顯著差異。T2的生長(zhǎng)速度最快，達(dá)到4.19厘米/天。在5月17日，T4的株高最大，分別比CK和T2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，但各處理間差異不顯著。在整個(gè)生長(zhǎng)期，T4甜瓜株高的增加幅度最大，較CK提高19.39%。這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)分含量多，在同一水肥管理?xiàng)l件下能滿足甜瓜的生長(zhǎng)，而CK因?yàn)轲B(yǎng)分不足而受到影響，這與徐文俊等在番茄上的研究結(jié)果一致。

表2不同日期甜瓜的植株高度（厘米）

表3不同日期甜瓜的莖粗（毫米）

總之，不同配方基質(zhì)對(duì)番茄株高的影響大小依次為T(mén)4＞T2＞T1（CK）＞T3，表明處理4組（T4）的基質(zhì)配比牛糞玉米秸稈熟化物∶沼渣∶珍珠巖∶腐植酸肥=3∶3∶1∶1為最佳，該基質(zhì)栽培的甜瓜植株生長(zhǎng)速度快，生長(zhǎng)量大，最有利于甜瓜株高的生長(zhǎng)。

2.不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜莖粗的影響。由表3可以看出，在甜瓜的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，各處理組的莖粗均隨生長(zhǎng)日期的延長(zhǎng)而增大。在整個(gè)生長(zhǎng)期，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭對(duì)甜瓜的莖粗無(wú)顯著影響。CK的甜瓜莖粗在整個(gè)生長(zhǎng)期均高于其他處理，其次為T(mén)4和T2。

3.不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜地下生物量的影響。由表4可知，不同處理間的地下鮮重和地下干重存在極顯著差異（P＜0.01）。T4的地下鮮重極顯著高于T2和T3（P＜0.01），而與CK之間無(wú)顯著差異。T4的地下干重極顯著高于其他處理；分別比CK、T2、T3提高30.68%、45.57%和88.52%。

4.不同配方基質(zhì)對(duì)甜瓜產(chǎn)量的影響。從表5 可以看出，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭均能提高甜瓜的單瓜重和產(chǎn)量，T 2、T 3、T 4 分別比C K 提高0.08%、13.52%和28.86%。T4的單瓜重和產(chǎn)量均顯著高于CK和T2（P＜0.01），而與T3之間無(wú)顯著差異。

表4不同處理組甜瓜地下生物量

表5不同處理組甜瓜的產(chǎn)量

5.不同配方基質(zhì)的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)。牛糞堆肥基質(zhì)化替代草炭的經(jīng)濟(jì)效益如表6所示。估計(jì)試驗(yàn)中堆肥物料和沼渣的價(jià)格為200元/立方米，草炭?jī)r(jià)格為480元/立方米，珍珠巖的價(jià)格為110元/立方米；試驗(yàn)期間甜瓜的價(jià)格為10元/千克。根據(jù)上述數(shù)據(jù)得出牛糞堆肥基質(zhì)化替代草炭栽培甜瓜的經(jīng)濟(jì)效益。從表6可以看出，用牛糞秸稈熟化物替代草炭降低了甜瓜基質(zhì)成本。

五、結(jié)論

栽培基質(zhì)是無(wú)土栽培的基礎(chǔ)，為植物生長(zhǎng)提供水、肥、氣等綜合條件。牛糞和玉米秸稈熟化物的EC值（基質(zhì)中可溶性鹽含量）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。對(duì)不同配方下甜瓜植株的形態(tài)特征、地下生物量和產(chǎn)量的分析表明，T4栽培的甜瓜的株高和莖粗與對(duì)照無(wú)顯著差異，其地下干重極顯著高于對(duì)照。這表明，T4復(fù)合基質(zhì)可為甜瓜定植后的生長(zhǎng)提供良好的根際環(huán)境。

本試驗(yàn)所選用的牛糞、玉米秸稈和沼渣均是廉價(jià)的農(nóng)業(yè)廢棄物，來(lái)源廣泛，經(jīng)發(fā)酵腐熟后，將其按照不同配比復(fù)配后的基質(zhì)理化性質(zhì)不同。在本試驗(yàn)條件下，T4復(fù)合基質(zhì)栽培甜瓜的單瓜重和產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照。這說(shuō)明，用牛糞和玉米秸稈熟化物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。牛糞秸稈熟化物∶沼渣∶珍珠巖∶腐植酸肥＝3∶3∶1∶1為最佳配比。

表6不同配方基質(zhì)的經(jīng)濟(jì)效益