不同秸稈與牛糞共發酵產物對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行好氧發酵，按照原料特性，設置牛糞+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，調節C/N為25∶1，以商品基質（CK）為對照。通過自制全封閉旋轉通氣裝置快速好氧發酵14d，獲得發酵產物，作為黃瓜育苗與栽培的基質，探討發酵產物對黃瓜育苗及幼苗生長發育的影響。結果表明：不同秸稈與牛糞共發酵產物均可提高基質的有機質、有效磷、速效鉀，為幼苗生長提供充足的養分，同時提高了黃瓜的葉綠素含量、可溶性蛋白含量和根系活力，促進了幼苗的生長發育。

關鍵詞：不同秸稈;牛糞;發酵;黃瓜生長

中圖分類號 S63文獻標識碼 A文章編號 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，我國畜禽養殖業發展迅速，據統計，我國畜禽養殖業年平均生產糞便約25×108 t，約是工業廢棄物的2倍[1]。但與此同時，由于畜禽糞便未經處理隨意排泄，給生態環境和農田帶來了嚴重污染[2]。隨著秸稈焚燒令的執行，農業生產中的大量秸稈被隨意丟棄，已成為農村環境不良的重要原因之一。因此，農業廢棄物資源化利用已十分緊迫，其中農業廢棄物的基質化利用是非常有效的途徑[3]。眾所周知，我國蔬菜產業每年消耗大量的草炭作為育苗基質的栽培基質，然而，草炭的開采是以濕地消退為代價，引發更嚴重的環境問題，因而近年來草炭的開采受到了一定限制。我國農業廢棄物資源豐富，種類多，數量大[4]，將數量龐大成本低廉的畜禽糞便與植物秸稈共同發酵，不僅能夠開發優質價廉的育苗栽培基質替代草炭基質，還能實現農業廢棄物循環利用，實現農業的可持續發展[5]。

研究顯示，牛糞好氧堆肥復配蛭石、菇渣、爐渣、秸稈、酒槽等作為育苗基質可以促進幼苗良好生長[6-9];曹洪亮等研究認為，玉米芯牛糞復配調節基質孔隙度，增加基質的透水透氣性，有利于促進根系的生長[10];馮海萍等表明，牛糞和枸杞復配基質促進黃瓜幼苗生長發育[11-12]。徐文俊等研究認為，農業有機廢棄物復配促進番茄生長發育，改善基質理化特性[13]。楊龍元等研究認為，牛糞好養發酵有利于增加孔隙度，保存水分，促進幼苗的存活率[14]。同時，牛糞中還有含大量的纖維素，有利于提高基質養分，滿足幼苗生長所需[15]。

寧夏每年畜禽糞便的產生量達到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28.67萬hm2，每年產生約430萬t秸稈;葡萄和枸杞是寧夏的優勢特色農作物，種植面積超過10萬hm2，每年通過修剪產生約150萬t枝條。一方面，大量的牛糞和玉米秸稈、果樹枝條等農業廢棄物利用率降低，不僅造成了資源浪費，還造成了環境污染[17-18];另一方面，寧夏每年20萬hm2的瓜菜種植對育苗基質的栽培基質有著巨大需求。前人在牛糞和枸杞枝條復配基質方面已開展了初步研究，但對牛糞分別于玉米秸稈及葡萄與枸杞枝條粉共同好氧發酵的研究還鮮有報道。為此，本研究針對寧夏牛糞和秸稈、果樹枝條等秸稈資源豐富的優勢，通過調節牛糞與秸稈的摻混比例碳氮比，加入自制全封閉旋轉通氧好氧發酵裝置加快無害化和腐熟進程，探討生產育苗的栽培基質的加工工藝，開發替代草炭的新產品，以期為寧夏農業廢棄物的資源化利用和瓜菜產業的可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計 試驗于2019年9月在寧夏農科實訓基地進行。供試黃瓜的品種為“泰翠綠山”，將黃瓜種子播于72孔穴盤內，每穴1粒。采用隨機區組試驗設計，設3個試驗處理，分別為牛糞+玉米秸稈（T1），牛糞+葡萄枝條（T2），牛糞+枸杞枝條（T3），以商品基質為對照（CK），共4個處理，重復3次。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 基質理化指標[19] 測定質量密度、總孔隙度的計算;

質量密度：單位體積內干燥固體基質的重量，以g·cm-3表示。

取基質加滿在已知體積的燒杯后稱質量，浸泡在水中24h后稱質量，將水分自由烘干24h后稱質量，最后將基質放入烘箱內烘至恒重后稱質量，按以下公式計算：

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后質量（g）;W2為控水24h后質量（g）;W3為烘干后質量（g）;V為鋁盒體積（mL）。

測定有效磷、速效鉀、有機質、pH、電導率EC[17];

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

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

1.2.3 幼苗生理指標[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;采用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白;采用TTC法測定幼苗根系活力[19]。

1.3 數據處理 數據采用Excel 2010和SPSS軟件進行處理和統計分析，用LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同發酵產物的理化性狀 由表1可知，不同發酵產物對基質理化性狀存在顯著差異，T1、T2、T3處理的質量密度均顯著低于CK，降幅分別為22%、36%、46%，其中T3處理的質量密度最低，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，不同發酵產物均能提高基質速效養分，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質含量較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 不同發酵產物對黃瓜生長的影響 由表3可知，不同發酵產物對黃瓜幼苗生長均存在不同程度的影響，在黃瓜2葉1心時，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 不同發酵產物對黃瓜生理的影響 由表4可知，光合色素對葉片光合作用至關重要，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含量的順序為：T3>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]。高新昊等研究認為，秸稈基質腐熟后促進微生物活性，有利于促進番茄生長[23]。馮海萍等研究認為，枸杞枝條復配雞糞發酵，基質容重降低，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]研究認為，理想基質的容重范圍為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酵產物，有利于增加幼苗的出苗率，促進幼苗生長。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牛糞的吸附性強，與牛糞發酵后疏松多孔，具有較大的膨脹系數[27]，增加基質孔隙度，促進根系對養分吸收，提高基質蓄水通氣的特性[28]。不同秸稈與牛糞共發酵產物含大量的纖維素和有機質，為黃瓜幼苗的生長提供了充足的養分。

本試驗中，不同有機物料的牛糞好氧發酵增加了基質的堿解氮、速效磷、速效鉀、有機質、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，促進有機質積累[29]，牛糞含有大量的干物質、粗蛋白、鈣和磷等元素，牛糞發酵腐熟后，增加基質氮磷鉀各種營養元素[30]。不同處理與對照差異顯著，可能是因為牛糞與不同秸稈好氧發酵，促進微生物代謝加快，從而增加基質碳氮，促使微生物活動增強，呼吸強度增加，有助于基質水分的保存[31]。曹紅亮[10]等研究認為，牛糞稻草基質降低了基質容重，有利于增加微生物種群，牛糞腐解發酵，增加基質養分。本試驗中，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物，產生酸性代謝物，微生物呼吸增強，使得基質偏中性或弱堿性[32]。王勤禮等研究認為，有機物廢棄育苗基質促進辣椒生長發育，有機廢棄物微生物活性強作用下，提高了基質的有機質含量[33]。馮海萍等研究認為，枸杞枝條發酵提高了基質養分，為幼苗生長提供了大量養分，促進了黃瓜幼苗生長[34]。本試驗中，不同秸稈與牛糞共發酵產物促進了黃瓜幼苗生長發育，增加了葉綠素含量，促進了葉片光合能力，有利于有機物的積累[35]，不同秸稈與牛糞共發酵產物均可提高黃瓜幼苗的根系活力。

4 結論

本試驗結果表明，不同秸稈與牛糞共發酵產物促進了幼苗的出苗率，且發酵產物適宜幼苗生長，提高了基質養分，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酵產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，不同秸稈與牛糞發酵產物在育苗基質利用方面具有可行性。

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（責編：張宏民）