基質栽培中追施化肥對可溶性有機質及西瓜生長的影響

王秋君　嚴少華　馬艷

摘要：研究有機基質栽培過程中施用化肥對基質中可溶性有機質化學結構的影響。以豬舍發酵床墊料、珍珠巖、蛭石和泥炭按體積比4 ∶2 ∶2 ∶2混合作為西瓜栽培基質，設置不施肥（CK）、施氮鉀肥（NK）、施氮磷鉀肥（NPK）3個處理，研究對西瓜生物學性狀和基質化學性狀的影響。結果表明，NPK處理的西瓜果實產量較NK處理提高了334%，處理間差異顯著；植株生物量較CK、NK處理分別提高了353%、138%，處理間差異顯著。與CK和NK處理相比，NPK處理顯著增加了西瓜莖中的氮、磷含量，并顯著降低了基質中有機質、銨態氮和速效磷含量；NPK處理可溶性有機物的腐殖化程度高于CK和NK處理。研究結果表明，以豬舍發酵床墊料為原料的有機基質可以作為西瓜生長的載體，不同肥料處理不僅通過其自身所帶養分改變了基質中養分含量，同時也可能通過改變基質中可溶性有機物化學結構而間接影響了基質中速效養分的含量，最終改變了西瓜生物學性狀。

關鍵詞：發酵床墊料；西瓜；養分；水溶性有機物

中圖分類號： S65204；S65206文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）21-0154-04

HJ14mm]

收稿日期：2017-04-07

基金項目：江蘇省農業科技自主創新資金編號：CX（15）1003-9]。

作者簡介：王秋君（1983—），男，山西運城人，博士，副研究員，主要從事設施蔬菜養分管理研究。Tel：（025）84391251；E-mail：Wangqiujun461@163com。

通信作者：馬艷，博士，研究員，主要從事設施蔬菜養分管理研究。Tel：（025）84390248；E-mail：myjaas@sinacom。

發酵床養殖技術最近幾年在我國發展迅速，它在環境保護和提高畜禽福利等方面都得到學者和農戶的認可1]，但是針對使用后的發酵床墊料的處理方法目前研究較少。發酵床經過畜禽排泄的糞尿充分混合，實現了原位的吸附和分解，使得其中的養分含量豐富2]。發酵床墊料經過堆肥腐熟后可以作為一種優質的有機肥料。紀玉琨研究發現，將發酵床墊料作為有機肥施入土壤，明顯提高了土壤有機質、全氮、全磷、全鉀含量，提高了土壤的肥力。利用農業廢棄物作為蔬菜類作物的無土栽培基質是目前廢棄物資源化領域的研究熱點之一3]。大量研究表明，以農業廢棄物為原料的有機基質中含有豐富的養分，可促進蔬菜類作物生長，提高作物的產量和品質4-5]。

可溶性有機質作為土壤中的天然配位體，對土壤中養分的有效性及其遷移特性有重要影響。可溶性有機質僅占土壤有機質總量的極小部分，但卻是土壤有機質中最活躍的組分之一，也是土壤有機質研究中最有意義的量化指標。土壤可溶性有機質被認為是可礦化的氮源和磷源，對土壤中養分循環和有效性具有重要的作用6]。可溶性有機質可以通過增加作物生長環境中氮和一些微量元素的有效性從而促進作物的生長7]。

在堆肥和有機基質的一些生物化學過程中，可溶性有機質起著很重要的作用8]，且對總有機質的變化有重要的指示作用9]。目前，國內外學者對土壤可溶性有機質的研究較多，然而關于作物栽培基質中可溶性有機質的研究較少。

為了彌補同類研究的不足，本試驗在以發酵床墊料為原料的有機基質西瓜栽培條件下，研究了施用不同的化肥對基質中可溶性有機質化學結構的影響，了解可溶性有機質與速效養分的相關性，以期為豬舍發酵床墊料在西瓜無土栽培上的高效應用提供理論依據。

1材料與方法

11試驗材料

供試西瓜品種為蘇蜜8號。

供試有機基質材料為充分腐熟的發酵床墊料（原料主要是水稻秸稈，墊料厚度為1 m，發酵時間為1年）、珍珠巖、蛭石、泥炭，按體積比4 ∶2 ∶2 ∶2混合。基質容重為 023 gcm3，總孔隙度為7773%，pH值為697，EC值為 261 mscm，銨態氮含量1497 mgkg，硝態氮含量 16789 mgkg，速效磷含量4502 mgkg，速效鉀含量 299 gkg，有機質含量26147 gkg，全氮含量2443 gkg，全磷含量1204 gkg，全鉀含量2826 gkg。

供試追肥為尿素、過磷酸鈣（P2O5含量為16%）、硫酸鉀。

12試驗設計

西瓜于2014年8月25日定植于南京市六合區江蘇省農業科學院六合動物科學基地塑料大棚內，10月24日拉秧。試驗共設3個處理：以不施肥為空白對照（CK），施氮肥和鉀肥處理（NK），氮磷鉀肥全施（NPK）。每個處理3次重復，隨機區組排列。

采用槽式栽培，槽長24 m，寬07 m，高03 m。每槽裝基質115 kg，種植12株西瓜，行距為035 m，株距為 040 m。定植15 d后第1次追肥，定植40 d后第2次追肥。2次追肥量一致。NK處理每個槽的追肥量為174 g尿素、298 g硫酸鉀。NPK處理每個槽的追肥量為174 g尿素、492 g過磷酸鈣、298 g硫酸鉀。追肥方式采用溝施（在西瓜植株附近開溝，然后將肥料埋進去）。灌溉方式為滴灌。西瓜生育期為60 d。

13測定指標及方法

在西瓜成熟期統計西瓜產量和植株生物量，每個基質槽采取3個果實測定果實的可溶性糖含量和有效酸度，采取3株西瓜植株測定西瓜不同器官的氮、磷、鉀含量。可溶性糖測定采用手持糖度計；有效酸度測定采用pH計。

每個基質槽用土鉆采取4個點的基質，裝入塑料袋后帶回實驗室，自然風干后用于理化性質的分析。銨態氮測定采用KCl浸提-靛酚藍比色法；硝態氮測定采用KCl浸提-酚二磺酸比色法；速效磷測定采用NaHCO3浸提-鉬藍比色法；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定；總有機質和可溶性有機碳、氮測定采用TOC儀；可溶性有機質的三維熒光光譜采用分子熒光光度計測定；全氮測定采用凱氏定氮法；全磷采用鉬銻抗比色法；全鉀采用火焰光度計法；取風干基質10 g，加超純水50 ml，振蕩30 min，測定pH值。endprint

14數據處理

試驗數據采用SPSS 150軟件分析。采用單因素方差分析比較不同數據組間的差異，顯著性水平設定為α=005。

2結果與分析

21不同施肥處理對西瓜生物量和果實品質的影響

不同施肥處理的西瓜果實產量和植株生物量見圖1。從圖1可以看出，不同施肥處理的西瓜果實產量和植株生物量差異顯著。西瓜果實產量NPK處理為674 thm2，與CK的667 thm2差異不顯著，但二者均顯著高于處理NK的 505 thm2，分別提高了334%、325%。植株生物量NPK處理也最高，為113 thm2，顯著高于CK的84 thm2、NK處理的95 thm2，分別增加了353%、138%。總體來說，西瓜總生物量NPK處理最高，為787 thm2，較CK的751 thm2、NK處理604 thm2分別提高了48%、302%。

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從表1可以看出，NPK處理的西瓜果實數量與CK處理差異不顯著，但二者顯著高于NK處理。NPK處理單果質量為9176 g，與CK處理9081 g差異不顯著，二者顯著高于NK處理的6910 g。

22不同施肥處理對西瓜不同器官氮磷鉀含量的影響

不同施肥處理對西瓜莖的含氮量有顯著的影響，從圖2可以看出，NPK處理的莖部含氮量為283 gkg，顯著高于CK的163 gkg和NK處理的163 gkg。不同施肥處理對西瓜的根、葉和果實中的含氮量無顯著影響。

從圖3可以看出，NPK處理根含磷量為84 gkg，顯著高于NK處理的41 gkg；NPK處理的莖含磷量為61 gkg，顯著高于CK的34 gkg和NK處理的24 gkg；NPK處理的果實含磷量為29 gkg，顯著高于CK處理的 19 gkg。不同施肥處理對西瓜葉含磷量無顯著影響。

從圖4可以看出，CK處理的根中含鉀量為240 gkg，與NPK處理的205 gkg差異不顯著，但顯著高于NK處理的187 gkg。CK處理的莖中含鉀量為345 gkg，顯著高于NPK的271 gkg和NK處理的238 gkg。不同施肥處理對西瓜葉和果的含鉀量無顯著影響。

24不同施肥處理對基質化學性狀的影響

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不同施肥處理的基質化學性狀見表2。銨態氮含量CK為195 mgkg，NK處理為140 mgkg，NPK處理為139 mgkg，NK、NPK處理顯著降低了基質中銨態氮含量。NK處理有機碳、硝態氮、速效磷含量分別為1635 gkg、632 mgkg、728 mgkg，NPK處理與NK處理比較顯著降低了基質中有機碳、硝態氮、速效磷的含量。

24不同施肥處理對基質中可溶性有機質的影響

不同施肥處理的基質可溶性有機碳、有機氮含量見表3。不同施肥處理對基質可溶性有機碳、有機氮含量有顯著的影響。NPK處理的可溶性有機碳含量為4639 mgkg，顯著低于CK的6296 mgkg、NK處理的5796 mgkg。可溶性有機氮含量NK處理為1814 mgkg，NPK處理為1793 mgkg，顯著低于CK的2273 mgkg。不同處理的可溶性有機質的 CN 比無顯著差異。

25不同施肥處理基質可溶性有機物三維熒光光譜

為充分了解不同施肥處理對基質中可溶性有機質組成及結構的影響，對不同施肥處理中的基質可溶性有機質進行了三維熒光光譜分析，三維熒光光譜見圖5。從圖5可以看出，基質中可溶性有機質的三維熒光光譜中主要存在2個峰。NPK處理的2個峰的強度都最低，CK處理的2個峰的強度最高。三維熒光光譜可分為5個區域，每個區域分別代表基質中的不同有機物質，其中，Ⅰ、Ⅱ區代表芳香蛋白類物質。Ⅲ區為富里酸化合物的區域，Ⅳ區為微生物代謝產物區域，Ⅴ區為腐殖酸類化合物的熒光區。根據三維熒光光譜分析計算出不同區域的比例（表4）。PV，nPⅢ，n表示基質中可溶性有機質的腐殖化程度。從表4可以看出，所有處理的可溶性有機質的組成中，富里酸化合物的相對含量最高，其次是芳香蛋白類物質和腐殖酸類化合物，微生物代謝產物的相對含量最低。

3個處理的PⅠ，n和PⅡ，n的大小趨勢依次為NPK>NK>CK，與CK處理比較，NK、NPK處理的可溶性有機質中芳香蛋白類物質的相對含量增加，而PIV，n、PV，n、PV，nPⅢ，n的大小趨勢為NPK

3討論與結論

不同施肥處理對西瓜生物學性狀的影響。以發酵床墊料為原料的有機基質中含有豐富的有機質和氮、磷、鉀元素，是一個穩定的、具有良好根系生長環境的載體2]。在有機栽培過程中追施化肥，既可以滿足作物前期生長所需養分，又可以避免作物生長后期有機基質釋放速效養分較慢而影響作物生長10]。

本試驗結果表明，在基質栽培條件下與不施肥料相比，施用氮磷鉀肥顯著增加了西瓜的植株生物量，但2個處理間的果實產量的差異不顯著，這可能是因為在西瓜生長前期施用肥料促進了西瓜植株的生長，而隨著西瓜生長至成熟期，NPK處理中肥料養分也逐漸消耗殆盡，因此對西瓜產量無顯著改變。施用氮鉀肥處理的總生物量低于不施肥處理，其原因可能是施肥不平衡導致。柴喜榮等研究了以腐熟的麥糠、菇渣、玉米芯體積比為5 ∶3 ∶2混合作為大棚番茄栽培基質，并追施化肥復合肥對番茄生長的影響，結果表明，在基質栽培中追施化肥顯著增加了番茄的產量和品質11]。楊夏等也認為，作物在有機基質栽培過程中應適時追肥12]。本試驗中，與不施肥和施氮鉀肥相比，施用氮磷鉀肥顯著增加了西瓜莖中的氮、磷含量，表明在以發酵床墊料為原料的西瓜基質栽培中施用適量的化肥會增加西瓜莖部對氮磷養分的吸收。

理對基質化學性狀的影響。本試驗中，與不施肥和施氮鉀肥相比，施用氮磷鉀化肥顯著降低了基質中有機質、銨態氮和速效磷含量，本結論與相關研究結果不同13-14]。相關研究認為，施用化肥可以增加土壤或基質中養分含量。眾所周知，土壤或基質中的速效養分主要來源于有機質的礦化15]。NPK處理顯著降低了可溶性有機碳的數量。NPK處理的可溶性有機物的腐殖化程度較低，說明其降解率較低。由此可以推斷，在西瓜生長至成熟期后NPK處理的基質中有機物因易降解的有機物降解率低，使得易礦化有機質的礦化率也降低，從而降低了基質中速效養分含量。

以發酵床墊料為主要原料制備的有機基質配合施用適量的化肥，可以滿足西瓜生長所需養分。與NK處理相比，NPK處理顯著提高了西瓜的產量，與CK、NK處理相比，NPK處理顯著提高了植株生物量。本研究結果，不同肥料處理不僅通過其自身所帶養分改變了基質中養分含量，同時也可能通過改變了基質中可溶性有機物化學結構而間接改變了基質速效養分含量，最終改變了西瓜生物學性狀。

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