功能性堆肥及其浸提液在设施温室甜瓜栽培上的应用研究

摘 要：以甜瓜蜜世界为试材，采用单因素完全随机设计，研究了功能性堆肥及其浸提液对甜瓜生长指标、叶绿素荧光参数、品质、单果质量及产量的影响，探讨堆肥及其浸提液在设施温室甜瓜栽培上的应用效果，为其在植物生产上的应用提供依据。结果表明，堆肥及其浸提液促进根系发育，有利于甜瓜叶面积、茎粗和株高的增加及叶片叶绿素的累积；显著提高qP，对Fv/Fm影响不显著；促进果实营养物质的累积，提高产量且改善品质；使甜瓜提前上市5～6 d；降低施肥量63.28%以上，进而减少肥料成本42.86%。

关键词：甜瓜；堆肥；浸提液；品质；产量

中图分类号：S652；S606+.2；S627 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）18-0065-06

甜瓜为一年生草本植物，在世界各国普遍栽培，作为餐后高档水果型蔬菜深受消费者青睐。随着设施栽培的兴起，甜瓜作为重要的设施栽培作物，在全世界范围内大面积栽培。我国是栽培甜瓜最早的国家之一，也是世界上甜瓜栽培面积最大、产量最多的国家[1]。设施甜瓜土培时，土传病害严重，加之化学农药对土壤环境的污染、破坏根际土壤微生物构成等[2]，导致甜瓜产量低、品质差等问题。针对以上问题，利用有机固体废弃物制作功能性堆肥以及堆肥控制土传病害。

有机固体废物潜在利用价值不仅在于其蕴藏着大量的能源物质（C素），也在于其拥有丰富的作物所需营养物质（N、P、K和微量元素）[3]。堆肥化过程是地球表面生态过程的一部分，地球表面残留的枯枝落叶、杂草、树皮和其他半固体的有机物不断分解后再进一步参与到物质和能量的循环中[4，5]。现代的堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将有机固体废物（包括农业废物、污泥和城市生活垃圾等）转变为腐殖质含量丰富、对环境不构成危害的有机肥料的生物化学处理过程[6]。

为加快有机固体废物的降解速度，提高堆肥的腐殖化程度和利用率，近年来，广大科技工作者开始对堆肥浸提液进行了一系列的理论和实践研究。堆肥浸提液是利用堆制腐熟的优质堆肥，经过发酵获得水浸提液制成。堆肥浸提液不仅含有大量的有益微生物，也含有大量的养分，其制作方法简单，可结合滴、微灌和渗灌技术施肥。新型堆肥浸提液微孔发酵包，利用微孔堆肥包直接浸提堆肥液，避免了清理堆肥残渣的麻烦，泡制完成后，直接将堆肥包取出即可。用水作为提取剂时，最适工艺参数是肥水浸提比例1∶5、提取时间72 h（好氧或厌氧条件均可）。堆肥浸提液中保留着发酵过程中产生的有机、无机盐类，如铵盐、钾盐、磷酸盐等可溶性物质，其总固体含量

本研究以厚皮甜瓜蜜世界为试验材料，针对土传病害严重、导致甜瓜品质差、产量低问题，研究了功能性堆肥以及堆肥浸提液对甜瓜植株生长特性、产量和果实品质的影响，以期为功能性堆肥以及堆肥浸提液在设施作物上应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地选择

试验地设在宁夏银川石嘴山市大武口区隆湖六分沟设施园艺示范基地。大武口区位于宁夏平原北部，属中温带干旱气候区，具有明显的大陆性气候特征，日照充足、热量丰富，年平均日照时数为 2 800～3 100 h；干旱少雨，蒸发强烈，年平均降水量为199.6 mm；温差较大，无霜期短，多年平均气温为9.4℃，气温年较差平均为12.2～14.0℃。

试验温室采用宁夏二代日光温室，温室长72 m，跨宽9.5 m，坐北朝南，土壤为砂壤土，肥力中等、均匀一致。

1.2 试验设计

供试甜瓜品种为蜜世界，由育苗公司提供，该品种属杂交一代，为世界最著名的具有蜜露型香味的甜瓜品种。果实长球形，果皮淡白绿色，肉色淡绿，肉质柔软，细嫩，无渣滓，糖度在14%～16%，品种优良，风味鲜美。

试验于2013年7月8日定植，至2013年10月13日完全采收结束，共计97 d。种植密度为

1 800株/667 m2，定植后浇灌定植水。采用宽窄行起垄方式种植，窄行距60 cm，垄间距80 cm，垄高25 cm，垄上覆透明薄膜，每垄栽植2行作物。根据甜瓜全生育期生长特性，将全生育期人为划分为苗期、蔓期、开花坐果期、果实膨大期、成熟期等 5 个生育期（表1）[11]。温室分为2个试验小区，每个小区设保护行5行。

试验采用完全随机区组设计，试验组667 m2施有机肥1 000 kg；对照组采用常规栽培模式，667 m2施常规复合肥彼得山农（N∶P∶K=20∶5∶20）50 kg、牛粪10 m3、过磷酸钙50 kg，基础肥力一致，管理方式保持一致。后期追肥，试验组只滴灌堆肥浸提液，对照组采用常规农民管理方式，滴灌无机肥料。追肥用量，对照组为667 m2用多功能精品水溶肥料（N 10%，P2O5 10%，K2O 35%）8 kg、奥美瑞生物螯合厚粉（N+P2O5+K2O≥5%）40 kg、硝酸钾40 kg；试验组为667 m2用堆肥浸提液330 kg。

1.3 堆肥浸提液的制备

准备300 kg储液罐1个，甜瓜苗期、伸蔓期，在储液罐内加入50 kg水后，在储液罐内浸泡

5 kg/包的微孔堆肥包2包，浸提3～4 d，期间每天搅动水体3～4次，取出微孔堆肥包，此时浸提液即可使用；甜瓜开花坐果期，在储液罐内加入100 kg水后，在储液罐内浸泡5 kg/包的微孔堆肥包4包，浸提3～4 d，期间每天搅动水体3～4次，取出微孔堆肥包，此时浸提液即可使用；甜瓜果实膨大期，在储液罐内加入水200 kg后，在储液罐内浸泡5 kg/包的微孔堆肥包8包，浸提3～4 d，期间每天搅动水体3～4次，取出微孔堆肥包，此时浸提液即可使用。

1.4 测定项目与方法

在每个小区的每个处理选择15株长势均匀的植株，并分别给它们挂牌标记。在甜瓜盛果期测定生物学性状茎粗、叶绿素含量、叶绿素荧光、品质和产量；茎粗用精确度为0.01 mm的电子游标卡尺测定，用游标卡尺测量第1节位中间最粗处主茎直径；叶绿素含量用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定。

叶绿素荧光参数采用便携式叶绿素荧光仪（OS1p）进行测定，测定前将叶片充分进行暗适应20 min，初始测定光为8 μmol・m-2・s-1，饱和脉冲光为3 000 μmol・m-2・s-1，作用时间为1.4 s，每处理测定3片叶，重复3次[12]。

在成熟期每个处理随机采摘3～5个大小均匀、着色一致的甜瓜测其品质，用钼蓝比色法测定还原型维生素C含量，用蒽酮比色法测定可溶性总糖含量，以碱中和滴定法测定有机酸含量，用折光仪测定可溶性固形物含量，处理采样期相同，短时间低温保存条件一致，均重复3次测定。采收期测产量，记录各处理内单果质量、果粒个数、统计总产量。

土壤速效氮含量采用碱解扩散法测定；土壤速效钾含量采用醋酸铵-火焰光度计法测定；土壤速效磷含量采用钼锑抗比色法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法测定；土壤pH值采用pH 计（PHSJ-3F）测定；土壤电导率值采用便携式电导率仪（DDP-210型）测定。

1.5 数据处理

采用 Microsoft Excel 2003软件对数据进行处理，采用DPS 7.05软件对数据进行Duncan's 新复极差法显著性分析。

2 结果与分析

2.1 处理后对土壤养分的影响

由表2可知，原有的土壤上经过处理后，降低了土壤碱性，带进土壤的盐分不影响作物生长发育（土壤盐分警戒值 0.4 mS/cm），其中，速效氮、磷、钾含量及全氮、磷、钾含量都略微高于对照。

2.2 不同处理对生长发育指标的影响

①不同处理对甜瓜叶面积指数的影响 从图1中可以看出，在堆肥处理条件下，甜瓜叶面积指数的变化趋势表现为苗期叶面积指数较小且增长缓慢，伸蔓期迅速增加，开花坐果期、膨大期基本稳定在1.3～1.8，成熟期因叶片枯萎凋落，其值略有降低。整个生育期，堆肥处理叶面积指数均高于CK，这说明堆肥处理有利于甜瓜的叶面积增加，但差异不显著。堆肥处理利于根系下扎及营养物质经由根系、茎秆至冠层（一般底肥布置在20 cm深度）的输送，导致冠层叶面积指数增加[13]。

②不同处理对甜瓜茎粗的影响 如图2 所示，各处理全生育期的茎粗变化趋势为苗期缓慢增加，伸蔓期增加迅速，开花坐果期达到最大值，进入成熟期后为了增加甜瓜的糖度，减少灌水量，使得作物失水，导致茎粗略微降低。在进入开花坐果期之后，堆肥处理的茎粗极显著高于CK，成熟期比CK提高12.82%，说明堆肥促进了根系发育和营养物质的吸收，有利于提高甜瓜茎粗。

③不同处理对甜瓜株高的影响 如图 3所示，各处理甜瓜的株高前期缓慢增长，后期增长迅速，在成熟期达到最大值。堆肥处理的甜瓜株高在开花坐果期之后极显著高于CK，成熟期株高比CK提高15.79%，说明堆肥促进了根系发育和营养物质的吸收，有利于提高甜瓜株高。

④不同处理对甜瓜生育期的影响 表3可知，堆肥及堆肥浸提液处理的甜瓜可提前采摘5～6 d。

2.3 不同处理对甜瓜叶绿素SPAD值及其荧光的影响

①不同处理对甜瓜叶绿素SPAD值的影响 叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，植物通过叶绿体利用光能，把二氧化碳和水转化成有机物，并且释放氧气[14]。从图4可知，各处理甜瓜的叶绿素SPAD值前期缓慢增长，伸蔓期至开花坐果期迅速增加，成熟期由于水肥等营养停止供应，叶绿素SPAD值略有降低。经堆肥处理的甜瓜进入开花坐果期叶绿素含量显著高于对照，说明堆肥可以促进绿色植物叶绿素累积，间接促进光合作用，促进光合产物的积累。

②不同处理对甜瓜叶片叶绿素荧光参数的影响 Fo为初始荧光，是PSⅡ反应中心全部开放时的荧光水平； Fm为最大荧光，是已经暗适应的PSⅡ反应中心全部关闭时的荧光水平，通常叶片经暗适应20 min后测定[15]；Fv为可变荧光，Fv=Fm-Fo，是黑暗中最大可变荧光强度，反映了QA的还原情况[16]。Fv/Fm为PSⅡ的光化学效率，是指没有遭受环境胁迫并经过充分暗适应的植物叶片PSⅡ最大的或潜在的量子效率指标，它是比较恒定的；qP为光化学淬灭，是指PSⅡ天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额，光化学淬灭越高，说明PSⅡ反应中心越“开放”[17，18]。

叶绿素荧光是光合作用的有效探针，可反映光合机构内一系列重要的调节过程。通过对各种荧光参数的分析，可以得到有关光能利用途径的信息[19]。

由表4可知，堆肥处理qP极显著高于对照，Fv/Fm无显著性差异，说明功能性堆肥及堆肥浸提液对甜瓜PSⅡ原初光能转化效率无显著影响，不会抑制光合作用原初反应，不会影响光合电子的传递，从而不会降低叶片的光合能力。

2.4 不同处理对甜瓜品质及产量的影响

①不同处理对甜瓜品质的影响 由表5可知，堆肥以及堆肥浸提处理的甜瓜可溶性固形物、维生素C、可溶性糖的含量都极显著高于对照，分别比CK提高25.9%、26.78%和7.6%。有机酸含量极显著低于CK，比CK降低了28.57%。堆肥以及堆肥浸提液促进甜瓜果实膨大，增加果实维生素C等营养物质以及果实水分含量，说明堆肥以及堆肥浸提液可以提高甜瓜的品质以及其商品价值。

②不同处理对甜瓜产量的影响 由表6可知，堆肥处理的667 m2产量显著高于对照，说明堆肥及堆肥浸提液可以提高甜瓜产量，增幅12.13%。甜瓜小区产量统计结果显示，位于温室中部产量高于温室东部和西部小区产量，而位于温室西部甜瓜的小区产量又高于温室东部，这主要是由于在温室中部光照、温度条件是温室中较好的区域，而温室西部的温度又略高于与温室东部。

2.5 不同处理间的养分供给及利用

堆肥原材料大都是废弃物，成本极低。堆肥浸提液发酵工艺操作简单，使用过程安全无害。对甜瓜整个生育期的养分进行统计（如表6），结果表明，追肥时，堆肥浸提液供给总养分14.31 kg/667 m2，对照24.22 kg/667 m2，对照比堆肥高9.91 kg/667 m2，堆肥追肥养分成本比对照降低60.00%；堆肥处理较对照降低化学肥料施肥总量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右，并且施用堆肥及浸提液利用率高。

3 结论

堆肥经过二次发酵形成堆肥浸提液，此时浸提液富含营养成分和微生物，使用它可以消除长期使用化肥、农药对环境的不利影响，促进有益微生物和昆虫的生长。自然控制病虫害，改善土壤结构，提升土壤的透气性和水分保有量，从而促使植物生长发育。

试验表明，堆肥及浸提液可以促进日光温室甜瓜生长。试验结果表明，堆肥及其浸提液提高甜瓜对水、肥的吸收能力，即提高水肥利用率，进而促使叶面积指数、茎粗、株高等生长指标增加，还可以促进叶绿素累积。

试验结果显示，堆肥及其浸提液有利于果实中多数营养物质的累积，促进可溶性固形物、维生素C、可溶性糖的含量增加，降低有机酸含量。同时可显著增加甜瓜产量，温室中部温热系数较高，小区产量高于温室东西部。且可提前甜瓜生育期，使甜瓜提前成熟5～6 d。此外降低化学肥料施肥总量63.28%以上，降低肥料成本42.86%左右。

试验还表明，堆肥处理qP极显著高于对照，Fv/Fm无显著性差异，即对PSⅡ原初光能转化效率无显著影响，不会抑制光合作用原初反应，不会影响光合电子的传递，从而不会降低叶片的光合能力。

综上所知，功能性堆肥及浸提液改善了设施土壤质量，提高了产量，改善了品质，使产品提早上市，延长生育期；病害大幅度减轻，降低农药使用量，农残检测合格，综合效果显著，取得了很好的经济、社会和生态效益。

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