不同秸秆与牛粪共发酵产物对黄瓜出苗及生长的影响

2021-02-21段金萍原秦英周喜荣万佳淼

安徽农学通报 2021年2期

段金萍原秦英周喜荣万佳淼

摘要：以牛粪为主料，辅以粉碎玉米秸秆、葡萄与枸杞枝条粉进行好氧发酵，按照原料特性，设置牛粪+玉米秸秆粉（T1）、牛粪+葡萄枝条粉（T2）、牛粪+枸杞枝条粉（T3）等3种配比，调节C/N为25∶1，以商品基质（CK）为对照。通过自制全封闭旋转通气装置快速好氧发酵14d，获得发酵产物，作为黄瓜育苗与栽培的基質，探讨发酵产物对黄瓜育苗及幼苗生长发育的影响。结果表明：不同秸秆与牛粪共发酵产物均可提高基质的有机质、有效磷、速效钾，为幼苗生长提供充足的养分，同时提高了黄瓜的叶绿素含量、可溶性蛋白含量和根系活力，促进了幼苗的生长发育。

关键词：不同秸秆;牛粪;发酵;黄瓜生长

中图分类号 S63文献标识码 A文章编号 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

近年来，我国畜禽养殖业发展迅速，据统计，我国畜禽养殖业年平均生产粪便约25×108 t，约是工业废弃物的2倍[1]。但与此同时，由于畜禽粪便未经处理随意排泄，给生态环境和农田带来了严重污染[2]。随着秸秆焚烧令的执行，农业生产中的大量秸秆被随意丢弃，已成为农村环境不良的重要原因之一。因此，农业废弃物资源化利用已十分紧迫，其中农业废弃物的基质化利用是非常有效的途径[3]。众所周知，我国蔬菜产业每年消耗大量的草炭作为育苗基质的栽培基质，然而，草炭的开采是以湿地消退为代价，引发更严重的环境问题，因而近年来草炭的开采受到了一定限制。我国农业废弃物资源丰富，种类多，数量大[4]，将数量庞大成本低廉的畜禽粪便与植物秸秆共同发酵，不仅能够开发优质价廉的育苗栽培基质替代草炭基质，还能实现农业废弃物循环利用，实现农业的可持续发展[5]。

研究显示，牛粪好氧堆肥复配蛭石、菇渣、炉渣、秸秆、酒槽等作为育苗基质可以促进幼苗良好生长[6-9];曹洪亮等研究认为，玉米芯牛粪复配调节基质孔隙度，增加基质的透水透气性，有利于促进根系的生长[10];冯海萍等表明，牛粪和枸杞复配基质促进黄瓜幼苗生长发育[11-12]。徐文俊等研究认为，农业有机废弃物复配促进番茄生长发育，改善基质理化特性[13]。杨龙元等研究认为，牛粪好养发酵有利于增加孔隙度，保存水分，促进幼苗的存活率[14]。同时，牛粪中还有含大量的纤维素，有利于提高基质养分，满足幼苗生长所需[15]。

宁夏每年畜禽粪便的产生量达到747.02万t[16]，而玉米是宁夏主要作物之一，每年的播种面积达28.67万hm2，每年产生约430万t秸秆;葡萄和枸杞是宁夏的优势特色农作物，种植面积超过10万hm2，每年通过修剪产生约150万t枝条。一方面，大量的牛粪和玉米秸秆、果树枝条等农业废弃物利用率降低，不仅造成了资源浪费，还造成了环境污染[17-18];另一方面，宁夏每年20万hm2的瓜菜种植对育苗基质的栽培基质有着巨大需求。前人在牛粪和枸杞枝条复配基质方面已开展了初步研究，但对牛粪分别于玉米秸秆及葡萄与枸杞枝条粉共同好氧发酵的研究还鲜有报道。为此，本研究针对宁夏牛粪和秸秆、果树枝条等秸秆资源丰富的优势，通过调节牛粪与秸秆的掺混比例碳氮比，加入自制全封闭旋转通氧好氧发酵装置加快无害化和腐熟进程，探讨生产育苗的栽培基质的加工工艺，开发替代草炭的新产品，以期为宁夏农业废弃物的资源化利用和瓜菜产业的可持续发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计试验于2019年9月在宁夏农科实训基地进行。供试黄瓜的品种为“泰翠绿山”，将黄瓜种子播于72孔穴盘内，每穴1粒。采用随机区组试验设计，设3个试验处理，分别为牛粪+玉米秸秆（T1），牛粪+葡萄枝条（T2），牛粪+枸杞枝条（T3），以商品基质为对照（CK），共4个处理，重复3次。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 基质理化指标[19] 测定质量密度、总孔隙度的计算;

质量密度：单位体积内干燥固体基质的重量，以g·cm-3表示。

取基质加满在已知体积的烧杯后称质量，浸泡在水中24h后称质量，将水分自由烘干24h后称质量，最后将基质放入烘箱内烘至恒重后称质量，按以下公式计算：

通气孔隙度（%）=[（W1?W2）/V]×100;

持水孔隙度（%）=[（W2?W3）/V]×100;

总孔隙度（%）=通气孔隙度+持水孔隙度

式中：W1为浸泡24h后质量（g）;W2为控水24h后质量（g）;W3为烘干后质量（g）;V为铝盒体积（mL）。

测定有效磷、速效钾、有机质、pH、电导率EC[17];

采用碳酸氢钠浸提-比色法、醋酸铵浸提-火焰光度计、重铬酸钾容量法。取基质5g，浸泡在25mL去离子水中，震荡30min，再静止30min测定pH值和电导率（EC）值。

1.2.2 幼苗形态指标当育苗到2叶1心时，每个处理每盘随机选取10株黄瓜幼苗进行测定，采用直尺测定株高（从茎基部至生长顶端）;采用游标卡尺测定茎粗; 采用排水法测定幼苗根体积;采用游标卡尺测量真叶长、真叶宽，叶面积=真叶长×真叶宽。

1.2.3 幼苗生理指标[20-21] 采用乙醇-丙酮-水混合液浸提测定叶绿素a、叶绿素b含量;采用蒽酮比色法测定可溶性糖;采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白;采用TTC法测定幼苗根系活力[19]。

1.3 数据处理数据采用Excel 2010和SPSS软件进行处理和统计分析，用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同发酵产物的理化性状由表1可知，不同发酵产物对基质理化性状存在显著差异，T1、T2、T3处理的质量密度均显著低于CK，降幅分别为22%、36%、46%，其中T3处理的质量密度最低，总孔隙度最大。T2处理次之。T3、T2、T1处理的总孔隙度较CK分别显著增加26.56%、7.85%、4.98%。T1处理通气孔隙度最大，较CK显著增加80.70%，因此T1处理的透气性最好。T1与T2、T3处理之间存在显著性差异。T3处理的持水空隙度最高，较CK提高25.99%，T1处理持水空隙最低。T1处理的气水比最高，T3、T2处理与CK无显著差异。

由表2可知，不同发酵产物均能提高基质速效养分，T1、T2、T3处理的碱解氮含量均显著高于CK，分别较CK增加71.59%、57.95%、34.85%，其中T1处理的碱解氮含量最高，处理之间差异显著。T3处理的速效钾和有机质含量较CK分别显著增加60.29%、98.32%，T2处理次之，T3处理与T1、T2处理间差异显著。T2处理的速效磷含量最高，较CK增加13.62%，T3处理与CK差异不显著。T2处理的pH最高，T2和T3较CK分别显著增加3.65%、1.08%，T1和T3处理的pH差异不显著。CK、T1、T2、T3处理间的全盐含量无差异。

2.2 不同发酵产物对黄瓜生长的影响由表3可知，不同发酵产物对黄瓜幼苗生長均存在不同程度的影响，在黄瓜2叶1心时，T1处理的株高、茎粗、根体积、叶面积最高，较CK分别提高25.18%、0.74%、7.58%、24.55%。T1、T2、T3处理的茎粗与CK无显著差异。T1、T2、T3处理的根体积较CK有显著差异，T1处理的根体积较CK显著增加6.57%，T2处理和CK无显著差异。T1、T2处理的叶面积较CK显著增加45.51%、3.30%。

2.3 不同发酵产物对黄瓜生理的影响由表4可知，光合色素对叶片光合作用至关重要，T2处理的叶绿素a含量最高，且T2、T3处理为CK的1.68～2.2倍，不同处理差异显著。叶绿素b含量的顺序为：T3>T2>CK>T1，T3处理的叶绿素b含量最高。各处理的可溶性糖含量大小为：CK>T3>T2>T1，T1、T2、T3处理较CK分别低41.97%、15.96%、4.06%，T1与CK处理无显著差异。不同处理的根系活力大小为：T3>T2>T1>CK，其中T3、T2处理约为CK处理的4倍。

3 讨论

牛粪堆肥复配稻草玉米芯具有明显的保水和透气性[22]。高新昊等研究认为，秸秆基质腐熟后促进微生物活性，有利于促进番茄生长[23]。冯海萍等研究认为，枸杞枝条复配鸡粪发酵，基质容重降低，总孔隙度较大，有利于植物根系呼吸，改善根际微生物活性，增加微生物活性，为幼苗根系提供良好的水肥气条件[24-25]。郭世荣[26]研究认为，理想基质的容重范围为0.1～0.8g·cm-3，总孔隙度为54%～96%，气水比为1∶2～4。本研究表明，牛粪与不同秸秆共发酵产物，有利于增加幼苗的出苗率，促进幼苗生长。其原因可能是由于玉米秸秆粉、葡萄枝条粉及枸杞枝条粉对牛粪的吸附性强，与牛粪发酵后疏松多孔，具有较大的膨胀系数[27]，增加基质孔隙度，促进根系对养分吸收，提高基质蓄水通气的特性[28]。不同秸秆与牛粪共发酵产物含大量的纤维素和有机质，为黄瓜幼苗的生长提供了充足的养分。

本试验中，不同有机物料的牛粪好氧发酵增加了基质的碱解氮、速效磷、速效钾、有机质、pH。说明在微生物作用下，秸秆和果树枝条中纤维素及半纤维素加速降解，促进有机质积累[29]，牛粪含有大量的干物质、粗蛋白、钙和磷等元素，牛粪发酵腐熟后，增加基质氮磷钾各种营养元素[30]。不同处理与对照差异显著，可能是因为牛粪与不同秸秆好氧发酵，促进微生物代谢加快，从而增加基质碳氮，促使微生物活动增强，呼吸强度增加，有助于基质水分的保存[31]。曹红亮[10]等研究认为，牛粪稻草基质降低了基质容重，有利于增加微生物种群，牛粪腐解发酵，增加基质养分。本试验中，不同处理的EC含量适宜幼苗生长，各处理的pH偏弱碱性，可能原因是牛粪偏碱性，在腐熟过程中，大量微生物降解有机物，产生酸性代谢物，微生物呼吸增强，使得基质偏中性或弱碱性[32]。王勤礼等研究认为，有机物废弃育苗基质促进辣椒生长发育，有机废弃物微生物活性强作用下，提高了基质的有机质含量[33]。冯海萍等研究认为，枸杞枝条发酵提高了基质养分，为幼苗生长提供了大量养分，促进了黄瓜幼苗生长[34]。本试验中，不同秸秆与牛粪共发酵产物促进了黄瓜幼苗生长发育，增加了叶绿素含量，促进了叶片光合能力，有利于有机物的积累[35]，不同秸秆与牛粪共发酵产物均可提高黄瓜幼苗的根系活力。

4 结论

本试验结果表明，不同秸秆与牛粪共发酵产物促进了幼苗的出苗率，且发酵产物适宜幼苗生长，提高了基质养分，为幼苗生长提供了良好的水肥气条件。不同秸秆与牛粪共发酵产物提高了幼苗的可溶性蛋白含量及根系活力，其中以牛粪+葡萄枝条的效果最佳。因此，不同秸秆与牛粪发酵产物在育苗基质利用方面具有可行性。

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