叶面喷施不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜生长及产量的影响

马秀明 程智慧李晨晔 刘 涛

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

叶面喷施不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜生长及产量的影响

马秀明 程智慧*李晨晔 刘 涛

（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌 712100）

以小麦秸秆、油菜秸秆、草坪草、三叶草、大蒜秸秆和混合材料添加EM菌发酵制作堆肥茶，以塑料大棚中Hoagland营养液珍珠岩基质栽培的中农29号黄瓜为试材，全生长期定期叶面喷施6种堆肥茶，研究其对黄瓜生长及产量的影响。结果表明，不同堆肥茶的化学成分和对黄瓜生长及产量的影响有显著性差异。除全氮含量略低于三叶草堆肥茶外，草坪草堆肥茶中的氮、磷、钾及总可溶性有机碳含量均明显高于其余处理；喷施草坪草堆肥茶后，黄瓜植株根系活力、叶片叶绿素含量、果实中可溶性蛋白、VC及可溶性糖的含量也显著升高，分别比对照（喷施地下水）高71.24%、18.40%、13.04%、60.57%及0.21个百分点，其促进效果明显高于其余堆肥茶；除油菜堆肥茶外，其余堆肥茶均不同程度地提高黄瓜产量，尤以草坪草堆肥茶最为明显，比对照提高13.46%。综合比较认为，喷施草坪堆肥茶能显著促进黄瓜的形态建成，增加叶片叶绿素含量，提高果实产量和品质，是适宜黄瓜的堆肥茶。

黄瓜；堆肥茶；产量及品质；有机营养；植株形态建成

黄瓜是广泛栽种的重要蔬菜作物，但随着设施栽培中土壤营养失衡、养分亏缺及连作障碍等问题日益加深，尤其是无土栽培体系中，单纯靠无机营养液并不能满足黄瓜生长发育所需的全部营养成分，且植株抗病性差，严重影响蔬菜产量和品质的提升（牟善积 等，2000；郎家庆 等，2003；李廷轩 等，2005；沈德龙 等，2007）。堆制腐熟的有机物料，经过发酵获得水浸提液制成的堆肥茶，含有大量的养分和有益微生物，既具有一定的生防效应，也是一种速效水溶肥（Harada，1995；Haga，1998）；不仅可以作为有机营养液施入土壤，而且可以叶面喷施。用堆肥茶作为叶面肥来施用，在大田作物、果树和蔬菜上已获得应用，如小麦、苹果和莴苣等，增产效果显著（Wang et al.，2008；Oliveira et al.，2009；Yu et al.，2010）。

叶面施肥作为传统施肥的一种重要辅助手段，不仅在以高产、质优为目的的现代农业中发挥重要作用，还能利用其独特的优点针对性地调节改善作物的生长状况，提高肥效利用率，减少环境污染（阿布力孜 等，2009；刘丽雪 等，2010；黄建昌 等，2011；张敏，2014；王少鹏 等，2015）。然而，目前制作堆肥茶的主要材料是动物粪便，且只在作物生长发育的特定时期使用（徐大兵 等，2010），很少涉及到其他堆肥茶材料和在作物全生长发育时期使用（邱凌 等，2009；汪根法，2012）。因此，充分应用生产生活中的植物废料，如杂草和秸秆生产堆肥茶，不仅可以减少化肥污染，而且能够实现废弃物的再利用（Keeling et al.，2003；Jusoh et al.，2013）。本试验以不同植物废料制作的堆肥茶叶面肥为处理，研究其对黄瓜生长及产量的影响，旨在筛选适宜黄瓜生长的堆肥茶叶面肥材料。

1 材料与方法

1.1试验材料

供试黄瓜（Cucumis sativusL.）材料为雌性系水果型黄瓜品种中农29号（购于杨凌裕丰蔬菜良种服务部），试验采用Hoagland营养液珍珠岩基质栽培。EM菌种购于河南中广天一生物科技有限公司。2015年5～6月收集当年新鲜的植物废弃物材料，包括收获后的小麦（Triticum aestivumL.）秸秆、油菜（Brassica campestrisL.）秸秆、大蒜（Allium sativumL.）秸秆，修剪机割下的早熟禾草坪草（Poa annuaL.，以下简称草坪草）、三叶草（Oxalis corniculataL.）。

1.2试验方法

1.2.1 EM菌液制备 首先进行活化制作，按照EM菌种∶红糖∶食盐∶尿素∶无菌水为10∶100∶ 3∶5∶1 000（质量比）的比例将各成分加入可密闭容器中，35 ℃下厌氧培养2 d，制成EM活化菌液。然后进行扩培制作，按照活化菌液∶红糖∶食盐∶尿素∶无菌水为50∶100∶3∶5∶850（质量比）的比例在35 ℃条件下厌氧培养5 d，当发酵液pH达到3～5，气味酸甜时即制成EM菌原液，稀释100倍后调节pH为5.5～6.5，即为试验用菌液稀释液。

1.2.2 堆肥茶制作及其化学性质 把收集的堆肥茶原材料充分干燥、粉碎后各称取1 kg，加入EM活性菌液使材料含水量至60%左右，放入保温箱中发酵。1个月后，把已经腐熟的材料放入20 L塑料桶内，加水18 L，连续通气3 d，过滤，所得液体即为供试堆肥茶并于阴凉干燥处保存备用。

由表1可以看出，6种不同植物材料堆肥茶的理化性质与对照（地下水）有一定差异。各堆肥茶的pH值都在8左右、电导率值在4.52～8.42 mS·cm-1之间，二者都显著高于对照。三叶草和草坪草堆肥茶的全氮含量显著高于其余处理，分别为160.88 mg·L-1和152.13 mg·L-1。草坪草堆肥茶的全磷及全钾含量均显著高于其他堆肥茶处理和对照。各处理之间总水溶性有机碳含量差异也很明显，以草坪草和三叶草堆肥茶较高。各堆肥茶均符合优良堆肥茶制作的标准（Bernala et al.，2009），因此，可以用制作的堆肥茶进行后续试验。

表1不同植物废弃物堆肥茶的化学性质

1.2.3 黄瓜栽培管理和试验处理 2015年8月1日催芽，次日播种于直径为10 cm的营养钵珍珠岩基质中。黄瓜生长期间浇灌Hoagland营养液，其中幼苗期每株每天浇灌100 mL，结果期每株每天浇150 mL。其他管理按常规生产进行。2015年8月12日开始处理。试验共设6个堆肥茶处理，以喷施地下水为对照。每个处理45株，3次重复，每隔10 d叶面喷施处理1次，共喷施5次，每次以黄瓜植株全部被喷洒到为标准。

1.3数据采集和分析

处理30 d后，每个处理取3株，离体测定植株的根长、株高、茎粗、叶面积、干鲜质量、叶片叶绿素含量及根系活力等生理生长指标；果实成熟后测定果实品质及产量。利用SAS 19.0统计软件对试验数据进行处理，利用Excel 2003软件进行制表和绘图，以Duncan’s multiple-range法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜植株生长的影响

喷施不同堆肥茶后，不同处理之间的黄瓜植株在根长、株高和茎粗3个指标上有显著差异（表2）。油菜堆肥茶处理的黄瓜植株根长最大，为33.27 cm，比对照高出15.76%；相反，大蒜堆肥茶处理的植株根长最短，为16.43 cm，比对照低42.83%。 与对照相比，用大蒜堆肥茶处理的黄瓜植株株高较矮且茎粗较大，表现出相对矮壮的特点，而草坪草堆肥茶处理的黄瓜植株则正好相反，表现瘦高的特点。不同处理的黄瓜植株叶面积之间没有显著差异且均显著低于对照，说明喷施堆肥茶叶面肥后不利于黄瓜叶片的生长。另外，用草坪草堆肥茶处理的黄瓜植株的根系活力最高，显著高于对照及其余堆肥茶处理，其黄瓜根系活力分别比对照、小麦、油菜、三叶草、大蒜、混合堆肥茶处理的黄瓜根系活力高出71.24%、72.55%、33.38%、73.69%、30.61%及51.91%（表2），说明 草坪草堆肥茶对黄瓜根系活力的促进作用更加 显著。

表2 不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜植株生长的影响

2.2不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜植株生物量的影响

在堆肥茶处理中，用三叶草堆肥茶处理的黄瓜植株的根鲜质量最大，草坪草堆肥茶处理的黄瓜植株的根鲜质量最低，说明喷施草坪草堆肥茶不利于黄瓜植株根的生物量积累。各处理茎鲜质量差别不大。除对照外，喷施草坪草、混合堆肥茶的黄瓜植株叶鲜质量显著高于其余处理。各处理的干质量之间的差别不是很显著。总的来看，喷施堆肥茶对黄瓜植株的鲜质量有一定的抑制作用，对干质量的影响不大（表3）。

2.3不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜叶片色素含量的影响

不同处理对黄瓜叶片叶绿素含量的影响存在显著差异。其中，喷施草坪草堆肥茶后的黄瓜叶片中叶绿素（包括叶绿素a和叶绿素b）含量显著高于对照及其余堆肥茶处理（三叶草堆肥茶除外）；而喷施小麦堆肥茶的黄瓜叶片中叶绿素含量则最低（表4）。不同处理间的黄瓜叶片中类胡萝卜素的含量差异不大。该结果表明，草坪草堆肥茶能促进黄瓜叶片产生更多的叶绿素，提高其光合 效率。

表3不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜植株生物量的影响

2.4不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜果实品质的影响

喷施草坪草堆肥茶后，黄瓜果实中可溶性蛋白和可溶性糖含量显著高于对照和其余堆肥茶处理，分别高出对照13.04%、0.21个百分点。油菜堆肥茶处理的黄瓜果实中可溶性蛋白和可溶性糖含量最低，分别比对照低38.78%、0.09个百分点（图1-a、1-b）。喷施草坪草和大蒜堆肥茶的黄瓜果实中VC含量显著高于对照和其余堆肥茶处理，分别比对照高出60.57%和62.47%；油菜堆肥茶处理的黄瓜果实中VC含量最低、低于对照13.88%（图1-c）。综上可知，草坪草堆肥茶有利于黄瓜果实中可溶性蛋白、可溶性糖及VC的产生与积累，从而改善果实品质。相反，油菜堆肥茶并不能促进这3种品质指标的提升，甚至还起到一定的抑制 作用。

表4不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜叶片色素含量的影响 mg·g-1

图1不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜果实品质的影响

2.5不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜果实形态及产量的影响

由表5可以看出，喷施草坪草堆肥茶后，黄瓜果实的单果质量比对照显著增大，高出对照16.10%；而油菜堆肥茶处理的黄瓜单果质量显著小于对照，比对照低10.35%，并且喷施油菜堆肥茶的黄瓜果长显著小于对照，比对照低4.77%，商品性较差，而其余堆肥茶处理的果长在11.17～11.71 cm 范围内，差异不大。喷施草坪草、混合、大蒜堆肥茶后，黄瓜单株产量明显提高，较其余处理而言这种促进作用较为明显，尤其是草坪草堆肥茶处理，单株产量比对照高出13.46%。综合来看，与对照相比，用草坪草堆肥茶处理的黄瓜可以获得较高的产量且商品性优良，适合应用于实际生产中，而用油菜堆肥茶处理的黄瓜产量显著低于对照，最不适宜黄瓜的实际生产。

表5不同植物废弃物堆肥茶对黄瓜果实形态及产量的影响

3 结论与讨论

黄瓜作为世界范围内最受欢迎的蔬菜之一，其产量和品质越来越受到研究者和菜农的重视。有研究表明，在无土栽培条件下用营养液作为黄瓜生长的主要营养来源要比传统栽培方式更容易提高黄瓜产量和果实品质，但营养液并不能完全满足黄瓜植株的生长发育所需的全部营养（Marin et al.，2013）。因此，叶面肥通常作为补充营养在黄瓜无土栽培体系中发挥至关重要的作用。有研究表明，堆制腐熟的有机物料经过发酵制成的堆肥茶不仅能够在植物营养方面起到辅助传统土壤施肥或者营养液施肥的作用，还能在一定程度上起到预防病虫害的作用（Ding et al.，2010）。本试验选用不同的植物废料制成的堆肥茶喷施黄瓜，旨在筛选出适合黄瓜生长发育的最佳堆肥茶。

本试验中，6种堆肥茶处理在植株形态指标和生物量上表现出差异，这可能是由于不同堆肥茶中所含离子成分及含量不同造成的（Pestana et al.，2005）。由表1可知，对照中的全氮、全磷、全钾及可溶性有机碳的含量明显低于其余处理，这也是造成对照植株的某些形态学及产量、品质指标明显低于其余处理的重要原因。说明较高的氮、磷及钾的含量是促进植株形态建成、生物量积累和提高果实产量的重要因素（Sun et al.，2006）。不同堆肥茶中的总水溶性有机碳含量最高的在2.5 g·L-1左右，显著低于用猪粪制作的堆肥茶中的总水溶性有机碳含量（Xu et al.，2015）；同时，不同堆肥茶中各种离子的相互作用以及不同的离子比例使pH值和EC值差异显著，这也是影响植株形态建成的重要因素（Juarez et al.，2012）。

根系形态建成和活力指标在不同的处理间差异明显，表明堆肥茶中不同的成分及含量影响着植株对营养成分的吸收，使根系生长在不同处理间有不同表现。本试验结果表明，除油菜堆肥茶处理外，对照的根长均高于其他处理，而根系活力却正好相反，大多数堆肥茶处理的根系活力都高于对照。这可能与结果期营养钵内狭小的根系生长空间对黄瓜生长发育和代谢的负面影响有关（Ronchi et al.，2006）。不同堆肥茶对黄瓜根系活力的促进作用明显，尤其是草坪草堆肥茶，这与之前的研究结果类似（Naidu et al.，2013）。不同堆肥茶对根系活力的积极影响可能与堆肥茶中的促生物质，如有机酸和生长素类似物质及其他必需元素有关（Arancon et al.，2007；Khan et al.，2014）。

作为植株进行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以及有机物质的积累（Richardson et al.，2002）。作为叶绿素分子的最主要构成原子，镁含量的高低直接影响叶绿素的合成与积累（Strand et al.，2003）。在本试验中，用草坪草堆肥茶处理的黄瓜叶片中叶绿素含量最高，这可能是由于草坪草堆肥茶中较高含量的镁造成的（杜占池和杜菁昀，2003）。果实形态指标及产量相关指数是反映不同处理下植物生长状况的最直接指标。本试验中，喷施草坪草堆肥茶的黄瓜表现出最高的产量，而根系活力和叶绿素含量也符合这个结果，说明喷施草坪草堆肥茶有助于黄瓜增产。

可溶性糖不仅是植株盐代谢、干旱和低温胁迫响应的重要物质，同时也是衡量果实品质的重要指标（Dali et al.，1992）。可溶性糖的含量与净光合速率成正相关关系，这是因为较高的净光合速率能促进叶片中淀粉的转化，使果实中可溶性糖含量得到显著提升（Fagnano et al.，2011）。本试验结果在一定程度上也与之相似，这可能有助于解释喷施草坪草堆肥茶后黄瓜果实中可溶性糖含量显著提高。可溶性蛋白不仅是构成原生质的物质基础，又与果实口味成正相关关系。黄瓜果实中可溶性蛋白含量与氮肥的施用量成正相关关系（Sung et al.，2012）。本试验中，喷施草坪草堆肥茶的黄瓜果实中可溶性蛋白含量显著高于其余处理，这可能与草坪草堆肥茶中高含量的氮元素有关（杜占池和杜菁昀，2003）。VC含量作为反映果实品质的重要因素，各处理间也有显著差异。虽然笔者没有进行堆肥茶中锰和锌的含量分析，但根据目前的研究结果可以推断，不同堆肥茶中含有的这些微量营养素，对于果实中VC的产生和积累具有积极影响（Liang et al.，2009）。

综上所述，喷施草坪草堆肥茶后能够促进黄瓜植株的形态建成，提高黄瓜植株的根系活力、净光合效率，改善黄瓜果实的品质，增加黄瓜果实产量，而且促进作用显著大于其余处理，适合作为黄瓜堆肥茶施用。

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Effects of Foliar Application of Different Plant Residual Compost Tea on Cucumber Growth and Yield

MA Xiu-ming，CHENG Zhi-hui*，LI Chen-ye，LIU Tao

（CollegeofHorticulture，NorthwestAgriculture&ForestryUniversity，Yangling712100，Shaanxi，China）

The compost teas were made by fermenting the harvested plant straw of wheat，oil rape，bluegrass，clover，garlic and mixed material，and added with EM fungi．Taking cucumber cv. ‘Zhongnong No.29’cultured in pearlite substrate with Hoagland nutrient solution in a large plastic tunnel as experimental material，this experiment spayed 6 different compost teas at the foliage throughout the whole growth stages to test cucumber growth and yield．The chemical composition of compost teas made by different materials and their effects had significantly different effects on cucumber growth and yield．The contents of nitrogen，phosphorus，potassium and total soluble organic carbon in bluegrass compost tea were higher than that of the other treatments，except the total nitrogen content was slightly lower than the clover compost tea．Compared to the control（spraying groundwater），bluegrass compost tea enhanced the root activity value，chlorophyll contents of leaves，fruit soluble protein，VC and soluble sugar by 71.24%，18.40%，13.04%，60.57% and 0.21 percentage point，respectively．All treatments could promote cucumber yield in different degrees，except oil rape compost tea．Especially the bluegrass compost tea showed the best effect and increased the yield 13.46% higher than that of the control．Through comprehensive comparison，spraying the bluegrass compost tea can significantly promote cucumber morphogenesis，increase chlorophyll content of leaves，improve fruit yield and quality．It is a compost tea suitable for cucumber．

Cucumber；Compost tea；Yield and quality；Organic nutrition；Plant morphogenesis

马秀明，硕士研究生，主要从事蔬菜栽培生理生态研究，E-mail：15275381908@163.com

*通讯作者（Corresponding author）：程智慧，教授，博士生导师，主要从事蔬菜栽培生理生态和生物技术研究，E-mail：chengzh@nwsuaf. edu.cn

2016-10-11；接受日期：2017-01-16

国家“863”科技计划项目（K301021302），陕西省科技统筹创新工程计划项目（2016KTCL02-01）