小麦秸秆堆肥茶灌根对设施蔬菜苗期生长的影响

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　　摘  要：为了更好地利用秸秆堆肥产品，研究堆肥茶的最佳灌根使用量，促进秸秆堆肥化使用，以小麦秸秆添加尿素和腐熟剂混合发酵制作堆肥茶。以番茄和辣椒作为供试材料，全生长期定期采取5种不同灌根方式使用堆肥茶，研究不同处理对辣椒和番茄的生长发育形态及生理指标的影响。结果表明，不同处理堆肥茶的番茄和辣椒的生长及生物量有差别，其中番茄和辣椒的最佳处理均为每穴盘180mL堆肥茶。在该处理下，番茄和辣椒的植株生长形态和生物量的数值均高于其他几种处理，辣椒的株高、叶绿素含量分别比对照组高10.58%、9.5%;番茄的株高、叶绿素含量分别比对照组高9.52%、3.06%。综合比较认为，灌根小麦秸秆制作的堆肥茶每盘灌根180mL，能促进番茄和辣椒的植株形态的建成，提高植株叶片的叶绿素含量，增强光合作用，适宜番茄和辣椒生长。
　　关键词：小麦秸秆;堆肥茶;设施蔬菜;苗期生长;植株形态建成
　　中图分类号 S66   文献标识码 A   文章编号 1007-7731（2019）09-0092-6
　　Abstract： In order to make better use of straw composting products，study on the best use of compost tea for root irrigation，to promote the utilization of Straw Composting. In this study，compost tea was made by mixing wheat straw with urea and decomposing agent. Tomato and hot pepper as the test materials，all kinds of long term regular 5 different root irrigation methods are used for compost tea，study on the effects of pepper on the growth and development of pepper and tomato The results of the study shows that，different treatments of compost tea had different effects on growth and biomass of tomato and pepper. Each dish of tomato and capsicum is best treated with 180mL composting tea for each tray. Under such treatment，the growth and biomass of tomato and pepper were higher than those of other treatments. Among them，compost tea 180mL for each Capsicum，in plant height and chlorophyll content，were higher than the control group 10.58%，9.5%; 180mL per plate of tomato root compost tea，in plant height and chlorophyll content，were higher than the control group 9.52%，3.06%. In a comprehensive comparison，the compost tea made from wheat straw was irrigated with 180mL per dish can promote the plant morphogenesis of tomato and hot pepper，increase the content of chlorophyll in leaves，promote photosynthesis. It is a composting tea suitable for tomatoes and hot pepper.
　　Key words： Wheat straw;Compost tea;Facility vegetable;Seedling growth;Plant morphogenesis
　　秸稈富含氮、磷、钾、钙、镁及有机质等，是一种可再生的资源[1]。我国秸秆资源量巨大，每年产生的秸秆量超过10亿t，为世界第一秸秆大国，并且每年都呈增加的趋势[2]。近些年来，随着生活方式的改变，利用秸秆烧火做饭的比例大幅度降低，其中有20%被焚烧，造成了环境污染[3]。因此，农作物秸秆综合利用具有非常大的实际意义，其中秸秆肥料化利用是一条有效的途径[4]。研究表明，秸秆经过腐熟，给农作物带来了丰富的营养[5，6]。秸秆腐熟还田不仅可以改善土壤物理性质，增加土壤团聚体和通透性[7]，而且可以降低土壤容重，增加土壤有机质，提高地力，减少氮素流失，稳定N、P、K的平衡[8，9]。秸秆肥料化不但可以提高作物产量，还可以改善作物品质[10]。秸秆肥料化中，将不易分解的有机物通过微生物的发酵分解，产生可利用养分，形成腐殖质[11]，这种方式不容易造成土壤板结。
　　近年来，化学肥料的大量使用，改变了土壤的质量，侵害土壤的有机质和微生物，使理化性状恶化[12，13]。近年来，秸秆的肥料化虽然扩展了肥料的利用途径，但是秸秆肥料化的肥效不够高且肥效慢，为了增加肥效，人们把目光投向了堆肥茶。
　　堆肥茶是新型的肥料之一，在国外已经有成功案例。所谓堆肥茶是指将堆肥中的营养成分激发出来制作成溶液，其中含有大量营养成分和微生物，使用堆肥茶可以抵消化学肥料带来的不良影响，并促进有益的昆虫和微生物生长，为作物营造一个良好的生长环境[14，15]。国内有很多学者对堆肥茶进行了深入的研究，其中，马秀明等以6种秸秆加入EM菌制成的堆肥茶分别喷施黄瓜，具有增产效果[16];用草坪草制成的堆肥茶处理黄瓜，黄瓜的叶绿素含量最大，可溶性蛋白质和可溶性糖含量明显高于其他几种堆肥茶;徐静等论述了堆肥茶在农业生产中的作用，其中4种有机肥源包括菇渣、药渣、混合渣、牛粪堆肥，以菇渣堆肥茶的壮苗效果最为显著[17]。 　　以往的实验研究中，主要研究了堆肥茶喷施对于植物的影响，而关于堆肥茶的灌根使用方法则鲜见报道。为此，本研究通过研究苗期番茄和辣椒堆肥茶灌根使用量，以期为秸秆堆肥茶在设施蔬菜中的使用提供理论依据和技术支持。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料与堆肥茶制备
　　1.1.1 材料 供试作物：新中蔬四号番茄和特大牛角椒。供试肥料：小麦秸秆制成的堆肥茶。
　　1.1.2 堆肥的制备 堆肥材料：收获后的小麦秸秆。堆肥过程：试验于2016—2017年在农业部有机肥创制重点实验室室内外试验场地进行。腐熟小麦秸秆为附近收购共10t，粉碎至8～10cm，每1t添加尿素15kg、腐熟剂2kg，腐熟剂为安徽莱姆佳生物科技股份有限公司产品（cfu≥108个/g，纤维素酶≥30μ/g，淀粉酶≥10μ/g）。喷水后，用抓草机充分搅拌至含水量65%～70%，然后用腐熟专用黑白膜覆盖进行室外堆腐，温度升高至70℃翻堆，每天用抓草机翻堆1次，直至温度降至40℃，堆肥结束。放置30d后陈化备用。
　　1.1.3 堆肥茶的制备 将腐熟后的小麦秸秆堆肥放入水中，利用自制堆肥茶装备将其中的养分激发出来，过滤后得到堆肥茶溶液。堆肥茶在48h前开始制备，供氧48h发酵后使用，堆肥茶在供氧结束6h内使用完毕。
　　1.2 试验设计与方法
　　1.2.1 试验设计 试验共设5个处理，分别为：（1）对照组：清水300mL;（2）处理2：堆肥茶60mL+240mL清水;（3）处理2：堆肥茶120mL+180mL清水;（4）处理3：堆肥茶180mL+10mL清水;（5）处理4：堆肥茶240mL+60mL清水。重复3次。
　　1.2.2 试验过程 试验在安徽科技学院植物园大棚内进行，选用购买的番茄黄瓜种子，在育苗盘中装入育苗基质，每穴放入等量番茄辣椒种子，按试验设计的5个处理进行灌根。之后每隔2d浇水1次，出苗后再进行堆肥茶灌根，各处理水分处理一致。分别于10月3日，10月10日，10月16日，10月23日和10月30日收获植株，测定植株株高、茎粗、叶片数、地上鲜重、地下鲜重、主根长、一级根数、二级根数、最大叶长和最大叶宽等。
　　1.3 项目测定 分别收获植株5次，每次间隔7d，测量植株的株高、茎粗、叶片数、最大叶长、最大叶宽、地上鲜重和地下鲜重7个指标，并计算植株的叶绿素含量和根冠比。其中，株高、最大叶长和最大叶宽用直尺测量，茎粗用游标卡尺测量，地上鲜重和地下鲜重用电子天平测量，叶绿素含量参照张宪政的测试方法[18]。
　　1.4 数据分析 利用Microsoft Excel 2011处理所得到的数据，用DPS 15.10高级版计算差异显著程度进行多重比较。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同处理堆肥茶灌根量对番茄、辣椒生长的影响
　　2.1.1 番茄 由图1、图2和表1可知，小麦秸秆制作的堆肥茶对番茄的形态指标有很大的影响。堆肥茶灌根后，在不同处理之间，番茄在株高、茎粗、叶片数、最大叶长和最大叶宽5个指标上有很大差别。对于番茄来说，处理3（180mL堆肥茶+120mL清水）的番茄植株5个指标上优于其他处理。处理28d后，处理3的株高和茎粗比对照组分别高出9.52%、5.03%;比处理1分别高出7.21%、2.45%;比处理2分别高出1.55%、1.21%;比处理4分别高出2.67%、2.45%。处理1（60mL堆肥茶+240mL清水）番茄植株5个指标上效果不明显，但高于对照组。根据表1可以看出，5个处理之间差异显著;处理3的番茄最大叶长和最大叶宽显著高于其他处理，其他处理之间则差异不显著。可见，4种堆肥茶处理的效果均优于对照组，其中以处理3最佳。这是因为处理3含有氮、磷、钾等营养成分，促进了番茄苗期的生长。而对照组、处理1和处理2的氮、磷、钾含量不足，不能够供给足够的营养使植株生长。处理4的氮、磷、钾含量过高，高浓度可能会给植物造成脅迫，也不利于植株的生长。
　　2.1.2 辣椒 由图3、图4和表2可知，小麦秸秆制成的堆肥茶对辣椒的生长发育有很大影响。堆肥茶灌根后，不同处理之间，辣椒在株高、茎粗、叶片数、最大叶长和叶宽5项指标上有差别。处理3（180mL堆肥茶+120mL清水）的5个指标优于对照组，效果最好。处理28d后，处理3的株高和茎粗比对照高10.58%、11.55%;比处理1分别高8.75%、10.54%;比处理2分别高6.52%、7.07%;比处理4分别高4.67%、3.78%。处理1、2、4效果没有处理3的效果显著，但均优于对照组。所以对于辣椒来说，处理3最优。其原因可能是处理3中的氮磷钾等营养成分的利用效率较高，促进了辣椒苗期的生长。对照组、处理1和处理2种堆肥茶用量少，氮磷钾含量较少，没有足够的养分供植株生长;而处理4中堆肥茶含量高，对根际产生胁迫，会影响根际微生物群落，改变了基质的理化条件，不利于植株生长。
　　2.2 不同堆肥茶灌根量对番茄、辣椒生物量的影响
　　2.2.1 辣椒 由图5和图6可知，小麦秸秆堆肥茶对辣椒的生物量有显著的影响，其中处理3（180mL堆肥茶+120mL清水）对辣椒的影响最大，促进了辣椒生长量的增大，为最优处理。
　　2.2.2 番茄 由图7和图8可知，小麦秸秆堆肥茶4种不同的处理，与对照相比，均不同程度的影响了番茄的生长量。其中，处理3（180mL堆肥茶+120mL清水）对番茄地上鲜重和地下鲜重的影响最大，为最优处理。
　　2.3 不同堆肥茶灌根量对番茄、辣椒叶绿素含量的影响
　　2.3.1 辣椒 由图9可知，小麦秸秆堆肥茶4种处理均不同程度的提高了辣椒的叶绿素含量。其中，处理3的叶绿素含量高于对照组和其他3个处理，处理1、2和3高于对照组。处理3的叶绿素含量比对照组高出9.5%，比处理1高出7.81%，比处理2高出6.15%，比处理4高出4.54%。可见，处理3为最优处理。 　　2.3.2 番茄 由图10可知，小麦秸秆堆肥茶的4种不同的处理对番茄叶绿素含量均产生了不同的影响。其中，处理3与对照组和其他3种处理相比，其叶绿素含量均最高，比对照组高3.06%，比处理1高2.44%，比处理2高1.2%，比处理4高1.82%。可见，处理3为最优处理。
　　2.4 不同堆肥茶灌根量对番茄、辣椒根冠比的影响
　　2.4.1 辣椒 由图11可知，小麦秸秆堆肥茶4种不同处理对辣椒和番茄根冠比均有影响。其中，处理3的根冠比比对照组及其他几种处理的数值大，可能是处理3中的氮、磷、钾等营养成分的发挥效率最高，从而促进了地上部分与地下部分的生长。
　　2.4.2 番茄 由图12可知，小麦秸秆堆肥茶4种处理对番茄根冠比均有影响，其中以处理3的根冠比最大。番茄为收获地上部分的作物，所以相对来说，需要根冠比小。处理1和处理2中的氮、磷、钾含量少，不利于地上部分和地下部分的生长;处理4中氮、磷、钾含量高，但是可能对地上部分和地下部分产生抑制作用。因此，处理3中的氮、磷、钾及其他营养成分，最有利于地上部分和地下部分的生长。
　　3 结论与讨论
　　研究表明，在无土栽培条件下，用营养液作为番茄辣椒的主要营养来源，要比传统施肥方式更容易提高它们的产量和品质。但是营养液并不能完全满足番茄和辣椒的生长所需的全部营养。李晨晔等通过叶面喷施不同比例大蒜和油菜秸秆堆肥茶，研究堆肥茶对黄瓜生长和果实品质的影响[19]，结果表明：不同比例的大蒜和油菜秸秆堆肥茶中成分含量的差别，影响了黄瓜植株对营养成分的摄取与利用，使不同处理的黄瓜植株在植株茎粗、根系活力方面有着不同表现。与本试验相同的是，他们都认为堆肥茶对植株的生长存在促进作用。另外，有研究表明，小麦秸秆制作的堆肥茶在植物营养方面起到了辅助营养液施肥的作用，还能在一定程度上起到预防病虫害的作用。
　　本试验中，4种堆肥茶处理在植株形态指标和生物量上表现出了一定的差异，这可能是由于堆肥茶中氮、磷、钾及其他营养成分的利用效率有所不同造成的。对照组中的氮、磷、钾及可溶性有机碳的含量明显低于其他处理，这也是造成对照植株的形态学及产量、品质指标明显低于其余处理的重要原因。氮是蛋白质的重要组分，是核酸和核蛋白的成分，是叶绿素的组分元素和许多酶的组分，可以促进细胞生长与分裂，使枝叶茂盛;缺乏氮元素时，植株矮小，叶片呈黄色。磷是构成大分子物质的结构组分，是大多数重要化合物的组分，积极参与体内的代谢，增强作物阻挡逆境的能力和適应环境的能力，能够促使幼苗生长发育和开花，使种子、果实提早成熟;缺乏磷时，细胞分裂变慢，难以形成新的细胞，植株非常矮小。钾促进光合作用，提高二氧化碳的同化率，促进光合作用产物的运输，促进蛋白质合成，参与细胞渗透调节的作用，促进有机酸的代谢，并且可以增强植株的抗逆性，具有品质元素和抗逆元素之称;缺乏钾时，茎秆变软，弱小，容易倒伏。通过上述氮、磷、钾的重要作用，说明较高的氮、磷、钾含量能够促进植株形态形成和生物量积累。
　　植株形态建成和活力在不同处理间存在差异，表明小麦秸秆堆肥茶中不同浓度的堆肥茶影响着对营养成分的吸收和发挥，使植株生长在不同处理间有着不同表现。本试验结果表明，处理3（180mL堆肥茶+120mL清水）对番茄和辣椒植株形态建设有最大影响，是最优处理。
　　作为植株光合作用的最主要物质，叶绿素含量直接影响植株的净光合速率和有机物质的积累。镁作为直接影响叶绿素合成与积累最主要的原子，在本次试验中，处理3灌根处理番茄和辣椒，叶片中的叶绿素含量最高，这可能是由于处理3中含有较高的镁含量造成的，有利于合成与积累叶绿素。
　　根冠比可以说明植物生长的状况，以及环境条件对地上部分与地下部分生长的不同作用。土壤水分、矿质营养、光照和温度等都影响着根冠比的大小，其中矿质营养包括氮、磷、钾等。氮素营养足够时，一方面，绝大部分氮素与光合产物给予枝叶，主要的作用是用于生长;另一方面，供应根部的相对数量减少，根冠比降低。但是，磷、钾有调节作用，能够调节碳水化合物的转化和运输，可促使光合产物向根和贮藏器官的移动，根冠比增加。本试验中，处理3番茄和辣椒的根冠比均最大。这是由于处理3中氮素营养与磷、钾营养的比值大于其他几种处理，所以处理3对根冠比的影响最大。
　　综上所述，灌根60mL小麦秸秆制成的堆肥茶+40mL清水处理，能够促进辣椒与番茄植株的生长，提高叶绿素含量，增强辣椒与番茄植株的活力，促进光合作用。
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　　（责编：张宏民）
　　基金项目：安徽省高校自然科学基金研究项目（KJ2018A0527）;安徽省科技重大专项（18030701190）;国家重点研发计划国家质量基础的共性技术研究与应用（2018YFF0213500）。
　　作者简介：张祥（1995—），男，安徽五河人，本科。   *通讯作者    收稿日期：2019-03-25
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