不同配比基質對設施甜瓜生長和產量的影響

王保平，周 靜，史向遠，王秀紅，李欣欣，李素娟，杜慧平，李永平，張曉晨

（山西省農業科學院現代農業研究中心，山西太原030031）

無土栽培是由傳統農業生產向現代化、規模化、集約化轉化的新型栽培方式，也是近年來農業發展最快的新技術之一，其中，基質栽培是無土栽培最主要的形式。而基質材料選擇與配方研究不僅僅是栽培的關鍵和基礎，而且也能夠充分反映無土栽培的水平[1-2]。在眾多復合基質的配方中，草炭是最常見的成分之一，基于草炭為有限珍稀資源，因此，很多學者將研究重點轉移到草炭替代物的開發上[3-5]。

山西省屬半農半牧區，其農業發展以種植業和養殖業為主；隨著生產水平的提高，農作物秸稈和畜禽糞便的排放呈現日益增長的態勢，其不合理利用會造成環境污染與資源浪費[6]。如能將其加工生產成有機栽培基質，既能為基質栽培的發展提供保障，又能變廢為寶，進而促進設施農業與環境建設的協調發展。這對于穩定農業生態平衡、緩解資源短缺、減輕環境壓力和保障設施農業的可持續發展都具有重要意義。

目前，國內在農業廢棄物基質化方面也有大量的研究，主要集中在育苗基質[7-8]、花卉和園林苗木栽培基質[9-12]等方面。同時，對設施番茄、黃瓜和辣椒等的栽培基質的研究也有所開展[13-15]。但是不同地區農作物秸稈和畜禽糞便的特性存在差異，導致其所配制復合基質的理化性狀也存在差異，進而影響栽培作物的生長。

本試驗立足山西本土，研究以玉米秸稈和牛糞熟化物為原料的不同基質配方對設施甜瓜生長發育的影響，旨在獲得最佳基質配方，為指導生產實踐提供理論依據和技術支持。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試甜瓜（Cucumis melon L.）幼苗來源于山西省農業科學院生物中心。

草炭購買于北京大漢有限公司；珍珠巖購于太原華海保溫材料有限公司；其他輔助材料購于當地農資市場；沼渣（主要成分為牛糞和蔬菜秸稈）來源于山西省農業科學院現代農業研究中心沼氣課題組。

1.2 牛糞秸稈熟化物的制備

1.2.1 原料的粉碎 剔除玉米秸稈和牛糞中的雜物和石塊等，將玉米秸稈粉碎為2～3 cm 長小段，并將牛糞中的塊狀物粉碎，同時進行晾曬，備用。

1.2.2 調節C/N、含水量和pH 值 物料經預處理后，根據其C、N 含量并用尿素調節其C/N 為25∶1。各物料的使用量列于表1。調節堆料含水量至65%左右，pH 值為5.8～6.5，備用。

表1 堆肥物料的組成 kg

1.2.3 條垛式堆制 按照條垛梯形橫切面（下寬150 cm，上寬120 cm，高度150 cm）、條垛長度，根據物料量確定的模式進行堆制。玉米秸稈分5 層進行堆制，牛糞分別于層與層之間均勻鋪撒，并盡量壓實。

1.2.4 翻堆 發酵期間每天9：00 和16：00 觀察堆體溫度，待堆體溫度達到65 ℃左右時及時翻堆；隨后每7 d 翻堆一次，在保證通風透氣的情況下，使物料均勻充分混合發酵，并保持堆料的含水量在50%～60%。

1.2.5 獲取熟化物 待堆體溫度與環境溫度基本一致、發酵物料變成深褐色、無惡臭味時，堆肥結束；將堆料風干，備用。其理化性質列于表2。

表2 熟化物的理化性狀

1.3 試驗設計

表3 不同處理甜瓜栽培基質配方（體積比）

試驗于2016 年3 月14 日至7 月8 日在山西省農業科學院東陽試驗示范基地進行。試驗采用單因素完全隨機設計，每個配方為1 個處理，共設4 個處理，其中，處理1 為對照（CK）。采取袋裝栽培模式（袋長40 cm，寬30 cm，裝基質15 L），每袋2 株，每個處理8 袋，共計16 株；栽培帶寬2 m。采用吊蔓栽培和雙蔓整枝方式，側蔓匐地，只留1 個果實，灌溉方式為滴灌，其中，滴灌管從袋表面穿過。澆水和施肥根據當地的氣候條件、基質條件以及甜瓜生長狀況進行綜合考慮，各處理的日常管理措施保持一致。具體的試驗設計及配方列于表3。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 地上部分的測定 甜瓜幼苗定植15 d 后，在其生長過程中每隔14 d 左右測定一次甜瓜生長指標（株高和莖粗）。每個處理隨機選取8 株測量，取平均值。用鋼卷尺測量基質表面到頂部生長點的自然高度，即為株高（cm）；用數顯游標卡尺測量基質上部1 cm 處的粗度，即為莖粗（mm）。

1.4.2 地下生物量的測定 栽培試驗結束后，小心挖出植株，用水輕輕沖洗植株根系，并用手輕洗掉根部黏附的基質等雜物，稍稍風干后移至室內，用紙巾將水分擦掉，置于托盤中直接稱量，即為地下部鮮質量；將稱完鮮質量的材料用報紙包好，置烘箱中105 ℃殺青30 min，65 ℃烘48 h 至干，稱質量，即為地下部干質量。

1.4.3 甜瓜產量指標的測定 待果實成熟后，將各處理甜瓜統一采摘，觀察果實的形狀和顏色，并作相應的記錄。每一處理隨機選取10 個甜瓜，測定其單瓜質量，取平均值；通過單瓜質量計算相應產量。

1.5 數據處理

采用Excel 2003 對原始數據進行處理，用SAS 9.1 統計軟件對數據進行單因素方差分析和LSD 多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質對甜瓜株高的影響

在甜瓜的生長發育過程中，同一時間不同處理甜瓜的株高存在較大差異，且各處理的株高均隨生長日期的延長而增大（表4）。在4 月8 日，各處理的株高存在顯著差異（P＜0.05），其中，T2 處理極顯著高于T3、T4 處理（P＜0.01），而顯著低于對照。到4 月19 日，T2 處理的株高極顯著高于T3 處理（P＜0.01），而顯著高于T4 處理（P＜0.05）；T2 處理的株高高于CK，但二者之間無顯著差異。因在生長初期，植株對養分的需求相對較少，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭對甜瓜株高的影響不明顯。同時也可能是生長初期復合基質的鹽分含量高而短暫抑制了植株的生長。T2 處理的生長速度最快，達到4.19 cm/d。在5 月17 日（膨瓜期），T4 處理的株高最大，分別比CK 和T2 處理提高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 處理，但各處理間差異不顯著；不同配方基質對甜瓜株高的影響大小依次T4＞T2＞T1（CK）＞T3。在整個生育期，T4 處理甜瓜株高的增加幅度最大，較CK 提高19.39%。

表4 不同日期甜瓜的植株高度 cm

2.2 不同配方基質對甜瓜莖粗的影響

從表5 可以看出，在甜瓜的生長發育過程中，同一時間不同處理甜瓜的莖粗存在較大差異，且各處理的莖粗均隨生長日期的延長而增大。在整個生育期，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭處理對甜瓜莖粗無顯著影響。可能是由于甜瓜生長初期（4 月19 日前），各處理復合基質的鹽分含量高抑制其生長而使得莖粗增加；甜瓜生長后期（5 月4 日后），不同處理下甜瓜快速生長反而抑制其莖粗的增加，原因還有待進一步研究。除4 月8 日和4 月19 日外，CK 均高于其他處理；在整個生長期，T2、T3、T4處理莖粗的增加幅度分別比CK 低19.29%，25.18%和17.88%。這可能是由于牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭后基質的氣水比發生變化，使甜瓜莖的生長受到影響。不同配方基質對甜瓜莖粗的影響大小依次為T1（CK）＞T4＞T3＞T2。

表5 不同日期甜瓜的莖粗 mm

2.3 不同配方基質對甜瓜地下生物量的影響

從表6 可以看出，不同處理間的地下部鮮質量（T1、T4 處理除外）和地下部干質量存在極顯著差異（P＜0.01）。T4 處理的地下部鮮質量極顯著高于T2和T3 處理（P＜0.01），而與CK 之間無顯著差異。T4處理的地下部干質量極顯著高于其他處理，分別比其他處理提高30.68%，45.57%和88.52%，說明T4處理復合基質有利于甜瓜根系的生長。

2.4 不同配方基質對甜瓜產量的影響

從表7 可以看出，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭處理均能提高甜瓜的單瓜質量和產量。T4 處理甜瓜的單瓜質量顯著高于CK 和T2 處理（P＜0.05），而與T3 處理之間無顯著差異；但T2、T3、T4 處理甜瓜單瓜質量均高于CK，分別比CK 提高0.08%，13.52%和28.86%。T4 處理甜瓜產量顯著高于CK 和T2 處理（P＜0.05），而與T3 處理之間無顯著差異；T3 和T4 處理甜瓜產量分別較CK 提高13.38%和28.03%。說明T4 復合基質的理化性質和養分含量均能滿足甜瓜的生長需求，這與本研究中的形態指標表現相一致。

表6 不同處理甜瓜地下部生物量 g

3 結論與討論

栽培基質是無土栽培的基礎，為植物生長提供水、肥、氣等綜合條件[16]。本試驗中，牛糞和玉米秸稈熟化物的EC 值較高，在與其他輔料（沼渣、珍珠巖等）進行復配時，可以不同程度地降低復合基質的EC 值，進而滿足栽培作物的需求。本試驗結果表明，在整個生育期，T4 處理甜瓜株高的增加幅度最大，較CK 提高19.39%。這可能是由于用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭的基質中養分的種類和數量較為豐富，在同一水肥管理條件下能滿足甜瓜的生長，而CK 因為養分不足而受到影響，這與徐文俊等[17]在番茄上的研究結果一致。

植物在生長過程中，莖粗的增加能更好地向植株地上部輸送營養物質和水分[18]。本試驗結果表明，在整個生長期甜瓜的株高和莖粗之間存在著動態的平衡關系，甜瓜生長初期（4 月19 日前），各處理甜瓜的生長受到抑制，而其莖粗的增加幅度較大；生長后期（5 月4 日后），各處理甜瓜的株高過快生長抑制了莖粗的增加，這與原保忠等[19]的研究結果一致。在甜瓜整個生長期，用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭對其莖粗的影響處理之間無顯著差異，具體原因還有待進一步研究。

蘭紅宇等[20]研究認為，基質疏松、透氣性好，有利于甜瓜根系的生長。本試驗中，T4 處理甜瓜的地下部干質量極顯著高于對照。這可能是由于T4 處理復合基質可為甜瓜定植后的生長提供良好的根際環境。

在本試驗條件下，各處理復合基質栽培甜瓜的單瓜質量和產量均高于對照，說明用牛糞和玉米秸稈熟化物部分替代草炭能滿足甜瓜生長的需求，且以牛糞玉米秸稈熟化物∶沼渣∶珍珠巖∶腐植酸肥＝6∶6∶2∶1 為最佳配比。

總之，本試驗所選用的牛糞、玉米秸稈和沼渣均是本地廉價的農業廢棄物，來源廣泛，用其部分替代草炭栽培甜瓜是完全可行的，在保證質量的同時可以降低生產成本，具有較好的經濟適用性。