不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)黃瓜出苗及生長的影響

段金萍 原秦英 周喜榮 萬佳淼

摘 要：以牛糞為主料，輔以粉碎玉米秸稈、葡萄與枸杞枝條粉進(jìn)行好氧發(fā)酵，按照原料特性，設(shè)置牛糞+玉米秸稈粉（T1）、牛糞+葡萄枝條粉（T2）、牛糞+枸杞枝條粉（T3）等3種配比，調(diào)節(jié)C/N為25∶1，以商品基質(zhì)（CK）為對(duì)照。通過自制全封閉旋轉(zhuǎn)通氣裝置快速好氧發(fā)酵14d，獲得發(fā)酵產(chǎn)物，作為黃瓜育苗與栽培的基質(zhì)，探討發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)黃瓜育苗及幼苗生長發(fā)育的影響。結(jié)果表明：不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物均可提高基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀，為幼苗生長提供充足的養(yǎng)分，同時(shí)提高了黃瓜的葉綠素含量、可溶性蛋白含量和根系活力，促進(jìn)了幼苗的生長發(fā)育。

關(guān)鍵詞：不同秸稈;牛糞;發(fā)酵;黃瓜生長

中圖分類號(hào) S63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）02-0082-04

Effects of Different Co-fermentation Products of Straw and Cow Dung on Seedling Emergence and Growth of Cucumber

DUAN Jinping1 et al

（1Ningxia Hongyang Engineering Testing Limited company， Zhongwei 755100， China）

Abstract： Cow manure was used as the main material， supplemented by crushed corn straw， grape and wolfberry branch powder for aerobic fermentation. According to the characteristics of raw materials， three ratios of cow dung + corn straw powder （T1）， cow dung + grape branch powder （T2）， and cow dung + wolfberry branch powder （T3） were set to adjust the C/N to be 25∶1， taking the commercial matrix （CK） as the control. The fermentation products were obtained by using the self-made fully enclosed rotating ventilation device for rapid aerobic fermentation for 14 days. The effects of fermentation products on seedling growth and seedling development of cucumber were studied. The results showed that different co-fermentation products of straw and cow dung increased seedling emergence rate， and the emergence rate of cow dung and corn straw powder was the best， reaching 97.92%. The co-fermentation products of different straw and cow manure could improve the organic matter， available phosphorus and available potassium of the matrix， provide sufficient nutrients for the growth of seedlings， and meanwhile improve the chlorophyll content， soluble protein content and root activity of cucumber. Therefore， reasonable utilization of agricultural waste matrix can promote the growth and development of seedlings.

Key words： Different straw; Cow dung; The fermentation; Cucumber growth

近年來，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)年平均生產(chǎn)糞便約25×108 t，約是工業(yè)廢棄物的2倍[1]。但與此同時(shí)，由于畜禽糞便未經(jīng)處理隨意排泄，給生態(tài)環(huán)境和農(nóng)田帶來了嚴(yán)重污染[2]。隨著秸稈焚燒令的執(zhí)行，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大量秸稈被隨意丟棄，已成為農(nóng)村環(huán)境不良的重要原因之一。因此，農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用已十分緊迫，其中農(nóng)業(yè)廢棄物的基質(zhì)化利用是非常有效的途徑[3]。眾所周知，我國蔬菜產(chǎn)業(yè)每年消耗大量的草炭作為育苗基質(zhì)的栽培基質(zhì)，然而，草炭的開采是以濕地消退為代價(jià)，引發(fā)更嚴(yán)重的環(huán)境問題，因而近年來草炭的開采受到了一定限制。我國農(nóng)業(yè)廢棄物資源豐富，種類多，數(shù)量大[4]，將數(shù)量龐大成本低廉的畜禽糞便與植物秸稈共同發(fā)酵，不僅能夠開發(fā)優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的育苗栽培基質(zhì)替代草炭基質(zhì)，還能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)廢棄物循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5]。

研究顯示，牛糞好氧堆肥復(fù)配蛭石、菇渣、爐渣、秸稈、酒槽等作為育苗基質(zhì)可以促進(jìn)幼苗良好生長[6-9];曹洪亮等研究認(rèn)為，玉米芯牛糞復(fù)配調(diào)節(jié)基質(zhì)孔隙度，增加基質(zhì)的透水透氣性，有利于促進(jìn)根系的生長[10];馮海萍等表明，牛糞和枸杞復(fù)配基質(zhì)促進(jìn)黃瓜幼苗生長發(fā)育[11-12]。徐文俊等研究認(rèn)為，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物復(fù)配促進(jìn)番茄生長發(fā)育，改善基質(zhì)理化特性[13]。楊龍?jiān)妊芯空J(rèn)為，牛糞好養(yǎng)發(fā)酵有利于增加孔隙度，保存水分，促進(jìn)幼苗的存活率[14]。同時(shí)，牛糞中還有含大量的纖維素，有利于提高基質(zhì)養(yǎng)分，滿足幼苗生長所需[15]。

寧夏每年畜禽糞便的產(chǎn)生量達(dá)到747.02萬t[16]，而玉米是寧夏主要作物之一，每年的播種面積達(dá)28.67萬hm2，每年產(chǎn)生約430萬t秸稈;葡萄和枸杞是寧夏的優(yōu)勢特色農(nóng)作物，種植面積超過10萬hm2，每年通過修剪產(chǎn)生約150萬t枝條。一方面，大量的牛糞和玉米秸稈、果樹枝條等農(nóng)業(yè)廢棄物利用率降低，不僅造成了資源浪費(fèi)，還造成了環(huán)境污染[17-18];另一方面，寧夏每年20萬hm2的瓜菜種植對(duì)育苗基質(zhì)的栽培基質(zhì)有著巨大需求。前人在牛糞和枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)方面已開展了初步研究，但對(duì)牛糞分別于玉米秸稈及葡萄與枸杞枝條粉共同好氧發(fā)酵的研究還鮮有報(bào)道。為此，本研究針對(duì)寧夏牛糞和秸稈、果樹枝條等秸稈資源豐富的優(yōu)勢，通過調(diào)節(jié)牛糞與秸稈的摻混比例碳氮比，加入自制全封閉旋轉(zhuǎn)通氧好氧發(fā)酵裝置加快無害化和腐熟進(jìn)程，探討生產(chǎn)育苗的栽培基質(zhì)的加工工藝，開發(fā)替代草炭的新產(chǎn)品，以期為寧夏農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用和瓜菜產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2019年9月在寧夏農(nóng)科實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行。供試黃瓜的品種為“泰翠綠山”，將黃瓜種子播于72孔穴盤內(nèi)，每穴1粒。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)3個(gè)試驗(yàn)處理，分別為牛糞+玉米秸稈（T1），牛糞+葡萄枝條（T2），牛糞+枸杞枝條（T3），以商品基質(zhì)為對(duì)照（CK），共4個(gè)處理，重復(fù)3次。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

1.2.1 基質(zhì)理化指標(biāo)[19] 測定質(zhì)量密度、總孔隙度的計(jì)算;

質(zhì)量密度：單位體積內(nèi)干燥固體基質(zhì)的重量，以g·cm-3表示。

取基質(zhì)加滿在已知體積的燒杯后稱質(zhì)量，浸泡在水中24h后稱質(zhì)量，將水分自由烘干24h后稱質(zhì)量，最后將基質(zhì)放入烘箱內(nèi)烘至恒重后稱質(zhì)量，按以下公式計(jì)算：

通氣孔隙度（%）=[（W1?W2）/V]×100;

持水孔隙度（%）=[（W2?W3）/V]×100;

總孔隙度（%）=通氣孔隙度+持水孔隙度

式中：W1為浸泡24h后質(zhì)量（g）;W2為控水24h后質(zhì)量（g）;W3為烘干后質(zhì)量（g）;V為鋁盒體積（mL）。

測定有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、pH、電導(dǎo)率EC[17];

采用碳酸氫鈉浸提-比色法、醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)、重鉻酸鉀容量法。取基質(zhì)5g，浸泡在25mL去離子水中，震蕩30min，再靜止30min測定pH值和電導(dǎo)率（EC）值。

1.2.2 幼苗形態(tài)指標(biāo) 當(dāng)育苗到2葉1心時(shí)，每個(gè)處理每盤隨機(jī)選取10株黃瓜幼苗進(jìn)行測定，采用直尺測定株高（從莖基部至生長頂端）;采用游標(biāo)卡尺測定莖粗; 采用排水法測定幼苗根體積;采用游標(biāo)卡尺測量真葉長、真葉寬，葉面積=真葉長×真葉寬。

1.2.3 幼苗生理指標(biāo)[20-21] 采用乙醇-丙酮-水混合液浸提測定葉綠素a、葉綠素b含量;采用蒽酮比色法測定可溶性糖;采用考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白;采用TTC法測定幼苗根系活力[19]。

1.3 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)酵產(chǎn)物的理化性狀 由表1可知，不同發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)基質(zhì)理化性狀存在顯著差異，T1、T2、T3處理的質(zhì)量密度均顯著低于CK，降幅分別為22%、36%、46%，其中T3處理的質(zhì)量密度最低，總孔隙度最大。T2處理次之。T3、T2、T1處理的總孔隙度較CK分別顯著增加26.56%、7.85%、4.98%。T1處理通氣孔隙度最大，較CK顯著增加80.70%，因此T1處理的透氣性最好。T1與T2、T3處理之間存在顯著性差異。T3處理的持水空隙度最高，較CK提高25.99%，T1處理持水空隙最低。T1處理的氣水比最高，T3、T2處理與CK無顯著差異。

由表2可知，不同發(fā)酵產(chǎn)物均能提高基質(zhì)速效養(yǎng)分，T1、T2、T3處理的堿解氮含量均顯著高于CK，分別較CK增加71.59%、57.95%、34.85%，其中T1處理的堿解氮含量最高，處理之間差異顯著。T3處理的速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量較CK分別顯著增加60.29%、98.32%，T2處理次之，T3處理與T1、T2處理間差異顯著。T2處理的速效磷含量最高，較CK增加13.62%，T3處理與CK差異不顯著。T2處理的pH最高，T2和T3較CK分別顯著增加3.65%、1.08%，T1和T3處理的pH差異不顯著。CK、T1、T2、T3處理間的全鹽含量無差異。

2.2 不同發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)黃瓜生長的影響 由表3可知，不同發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)黃瓜幼苗生長均存在不同程度的影響，在黃瓜2葉1心時(shí)，T1處理的株高、莖粗、根體積、葉面積最高，較CK分別提高25.18%、0.74%、7.58%、24.55%。T1、T2、T3處理的莖粗與CK無顯著差異。T1、T2、T3處理的根體積較CK有顯著差異，T1處理的根體積較CK顯著增加6.57%，T2處理和CK無顯著差異。T1、T2處理的葉面積較CK顯著增加45.51%、3.30%。

2.3 不同發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)黃瓜生理的影響 由表4可知，光合色素對(duì)葉片光合作用至關(guān)重要，T2處理的葉綠素a含量最高，且T2、T3處理為CK的1.68～2.2倍，不同處理差異顯著。葉綠素b含量的順序?yàn)椋篢3>T2>CK>T1，T3處理的葉綠素b含量最高。各處理的可溶性糖含量大小為：CK>T3>T2>T1，T1、T2、T3處理較CK分別低41.97%、15.96%、4.06%，T1與CK處理無顯著差異。不同處理的根系活力大小為：T3>T2>T1>CK，其中T3、T2處理約為CK處理的4倍。

3 討論

牛糞堆肥復(fù)配稻草玉米芯具有明顯的保水和透氣性[22]。高新昊等研究認(rèn)為，秸稈基質(zhì)腐熟后促進(jìn)微生物活性，有利于促進(jìn)番茄生長[23]。馮海萍等研究認(rèn)為，枸杞枝條復(fù)配雞糞發(fā)酵，基質(zhì)容重降低，總孔隙度較大，有利于植物根系呼吸，改善根際微生物活性，增加微生物活性，為幼苗根系提供良好的水肥氣條件[24-25]。郭世榮[26]研究認(rèn)為，理想基質(zhì)的容重范圍為0.1～0.8g·cm-3，總孔隙度為54%～96%，氣水比為1∶2～4。本研究表明，牛糞與不同秸稈共發(fā)酵產(chǎn)物，有利于增加幼苗的出苗率，促進(jìn)幼苗生長。其原因可能是由于玉米秸稈粉、葡萄枝條粉及枸杞枝條粉對(duì)牛糞的吸附性強(qiáng)，與牛糞發(fā)酵后疏松多孔，具有較大的膨脹系數(shù)[27]，增加基質(zhì)孔隙度，促進(jìn)根系對(duì)養(yǎng)分吸收，提高基質(zhì)蓄水通氣的特性[28]。不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物含大量的纖維素和有機(jī)質(zhì)，為黃瓜幼苗的生長提供了充足的養(yǎng)分。

本試驗(yàn)中，不同有機(jī)物料的牛糞好氧發(fā)酵增加了基質(zhì)的堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、pH。說明在微生物作用下，秸稈和果樹枝條中纖維素及半纖維素加速降解，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)積累[29]，牛糞含有大量的干物質(zhì)、粗蛋白、鈣和磷等元素，牛糞發(fā)酵腐熟后，增加基質(zhì)氮磷鉀各種營養(yǎng)元素[30]。不同處理與對(duì)照差異顯著，可能是因?yàn)榕＜S與不同秸稈好氧發(fā)酵，促進(jìn)微生物代謝加快，從而增加基質(zhì)碳氮，促使微生物活動(dòng)增強(qiáng)，呼吸強(qiáng)度增加，有助于基質(zhì)水分的保存[31]。曹紅亮[10]等研究認(rèn)為，牛糞稻草基質(zhì)降低了基質(zhì)容重，有利于增加微生物種群，牛糞腐解發(fā)酵，增加基質(zhì)養(yǎng)分。本試驗(yàn)中，不同處理的EC含量適宜幼苗生長，各處理的pH偏弱堿性，可能原因是牛糞偏堿性，在腐熟過程中，大量微生物降解有機(jī)物，產(chǎn)生酸性代謝物，微生物呼吸增強(qiáng)，使得基質(zhì)偏中性或弱堿性[32]。王勤禮等研究認(rèn)為，有機(jī)物廢棄育苗基質(zhì)促進(jìn)辣椒生長發(fā)育，有機(jī)廢棄物微生物活性強(qiáng)作用下，提高了基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量[33]。馮海萍等研究認(rèn)為，枸杞枝條發(fā)酵提高了基質(zhì)養(yǎng)分，為幼苗生長提供了大量養(yǎng)分，促進(jìn)了黃瓜幼苗生長[34]。本試驗(yàn)中，不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物促進(jìn)了黃瓜幼苗生長發(fā)育，增加了葉綠素含量，促進(jìn)了葉片光合能力，有利于有機(jī)物的積累[35]，不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物均可提高黃瓜幼苗的根系活力。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物促進(jìn)了幼苗的出苗率，且發(fā)酵產(chǎn)物適宜幼苗生長，提高了基質(zhì)養(yǎng)分，為幼苗生長提供了良好的水肥氣條件。不同秸稈與牛糞共發(fā)酵產(chǎn)物提高了幼苗的可溶性蛋白含量及根系活力，其中以牛糞+葡萄枝條的效果最佳。因此，不同秸稈與牛糞發(fā)酵產(chǎn)物在育苗基質(zhì)利用方面具有可行性。

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（責(zé)編：張宏民）