基质栽培中追施化肥对可溶性有机质及西瓜生长的影响

王秋君　严少华　马艳

摘要：研究有机基质栽培过程中施用化肥对基质中可溶性有机质化学结构的影响。以猪舍发酵床垫料、珍珠岩、蛭石和泥炭按体积比4 ∶2 ∶2 ∶2混合作为西瓜栽培基质，设置不施肥（CK）、施氮钾肥（NK）、施氮磷钾肥（NPK）3个处理，研究对西瓜生物学性状和基质化学性状的影响。结果表明，NPK处理的西瓜果实产量较NK处理提高了334%，处理间差异显著；植株生物量较CK、NK处理分别提高了353%、138%，处理间差异显著。与CK和NK处理相比，NPK处理显著增加了西瓜茎中的氮、磷含量，并显著降低了基质中有机质、铵态氮和速效磷含量；NPK处理可溶性有机物的腐殖化程度高于CK和NK处理。研究结果表明，以猪舍发酵床垫料为原料的有机基质可以作为西瓜生长的载体，不同肥料处理不仅通过其自身所带养分改变了基质中养分含量，同时也可能通过改变基质中可溶性有机物化学结构而间接影响了基质中速效养分的含量，最终改变了西瓜生物学性状。

关键词：发酵床垫料；西瓜；养分；水溶性有机物

中图分类号： S65204；S65206文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2017）21-0154-04

HJ14mm]

收稿日期：2017-04-07

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金编号：CX（15）1003-9]。

作者简介：王秋君（1983—），男，山西运城人，博士，副研究员，主要从事设施蔬菜养分管理研究。Tel：（025）84391251；E-mail：Wangqiujun461@163com。

通信作者：马艳，博士，研究员，主要从事设施蔬菜养分管理研究。Tel：（025）84390248；E-mail：myjaas@sinacom。

发酵床养殖技术最近几年在我国发展迅速，它在环境保护和提高畜禽福利等方面都得到学者和农户的认可1]，但是针对使用后的发酵床垫料的处理方法目前研究较少。发酵床经过畜禽排泄的粪尿充分混合，实现了原位的吸附和分解，使得其中的养分含量丰富2]。发酵床垫料经过堆肥腐熟后可以作为一种优质的有机肥料。纪玉琨研究发现，将发酵床垫料作为有机肥施入土壤，明显提高了土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量，提高了土壤的肥力。利用农业废弃物作为蔬菜类作物的无土栽培基质是目前废弃物资源化领域的研究热点之一3]。大量研究表明，以农业废弃物为原料的有机基质中含有丰富的养分，可促进蔬菜类作物生长，提高作物的产量和品质4-5]。

可溶性有机质作为土壤中的天然配位体，对土壤中养分的有效性及其迁移特性有重要影响。可溶性有机质仅占土壤有机质总量的极小部分，但却是土壤有机质中最活跃的组分之一，也是土壤有机质研究中最有意义的量化指标。土壤可溶性有机质被认为是可矿化的氮源和磷源，对土壤中养分循环和有效性具有重要的作用6]。可溶性有机质可以通过增加作物生长环境中氮和一些微量元素的有效性从而促进作物的生长7]。

在堆肥和有机基质的一些生物化学过程中，可溶性有机质起着很重要的作用8]，且对总有机质的变化有重要的指示作用9]。目前，国内外学者对土壤可溶性有机质的研究较多，然而关于作物栽培基质中可溶性有机质的研究较少。

为了弥补同类研究的不足，本试验在以发酵床垫料为原料的有机基质西瓜栽培条件下，研究了施用不同的化肥对基质中可溶性有机质化学结构的影响，了解可溶性有机质与速效养分的相关性，以期为猪舍发酵床垫料在西瓜无土栽培上的高效应用提供理论依据。

1材料与方法

11试验材料

供试西瓜品种为苏蜜8号。

供试有机基质材料为充分腐熟的发酵床垫料（原料主要是水稻秸秆，垫料厚度为1 m，发酵时间为1年）、珍珠岩、蛭石、泥炭，按体积比4 ∶2 ∶2 ∶2混合。基质容重为 023 gcm3，总孔隙度为7773%，pH值为697，EC值為 261 mscm，铵态氮含量1497 mgkg，硝态氮含量 16789 mgkg，速效磷含量4502 mgkg，速效钾含量 299 gkg，有机质含量26147 gkg，全氮含量2443 gkg，全磷含量1204 gkg，全钾含量2826 gkg。

供试追肥为尿素、过磷酸钙（P2O5含量为16%）、硫酸钾。

12试验设计

西瓜于2014年8月25日定植于南京市六合区江苏省农业科学院六合动物科学基地塑料大棚内，10月24日拉秧。试验共设3个处理：以不施肥为空白对照（CK），施氮肥和钾肥处理（NK），氮磷钾肥全施（NPK）。每个处理3次重复，随机区组排列。

采用槽式栽培，槽长24 m，宽07 m，高03 m。每槽装基质115 kg，种植12株西瓜，行距为035 m，株距为 040 m。定植15 d后第1次追肥，定植40 d后第2次追肥。2次追肥量一致。NK处理每个槽的追肥量为174 g尿素、298 g硫酸钾。NPK处理每个槽的追肥量为174 g尿素、492 g过磷酸钙、298 g硫酸钾。追肥方式采用沟施（在西瓜植株附近开沟，然后将肥料埋进去）。灌溉方式为滴灌。西瓜生育期为60 d。

13测定指标及方法

在西瓜成熟期统计西瓜产量和植株生物量，每个基质槽采取3个果实测定果实的可溶性糖含量和有效酸度，采取3株西瓜植株测定西瓜不同器官的氮、磷、钾含量。可溶性糖测定采用手持糖度计；有效酸度测定采用pH计。

每个基质槽用土钻采取4个点的基质，装入塑料袋后带回实验室，自然风干后用于理化性质的分析。铵态氮测定采用KCl浸提-靛酚蓝比色法；硝态氮测定采用KCl浸提-酚二磺酸比色法；速效磷测定采用NaHCO3浸提-钼蓝比色法；速效钾采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定；总有机质和可溶性有机碳、氮测定采用TOC仪；可溶性有机质的三维荧光光谱采用分子荧光光度计测定；全氮测定采用凯氏定氮法；全磷采用钼锑抗比色法；全钾采用火焰光度计法；取风干基质10 g，加超纯水50 ml，振荡30 min，测定pH值。endprint

14数据处理

试验数据采用SPSS 150软件分析。采用单因素方差分析比较不同数据组间的差异，显著性水平设定为α=005。

2结果与分析

21不同施肥处理对西瓜生物量和果实品质的影响

不同施肥处理的西瓜果实产量和植株生物量见图1。从图1可以看出，不同施肥处理的西瓜果实产量和植株生物量差异显著。西瓜果实产量NPK处理为674 thm2，与CK的667 thm2差异不显著，但二者均显著高于处理NK的 505 thm2，分别提高了334%、325%。植株生物量NPK处理也最高，为113 thm2，显著高于CK的84 thm2、NK处理的95 thm2，分别增加了353%、138%。总体来说，西瓜总生物量NPK处理最高，为787 thm2，较CK的751 thm2、NK处理604 thm2分别提高了48%、302%。

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从表1可以看出，NPK处理的西瓜果实数量与CK处理差异不显著，但二者显著高于NK处理。NPK处理单果质量为9176 g，与CK处理9081 g差异不显著，二者显著高于NK处理的6910 g。

22不同施肥处理对西瓜不同器官氮磷钾含量的影响

不同施肥处理对西瓜茎的含氮量有显著的影响，从图2可以看出，NPK处理的茎部含氮量为283 gkg，显著高于CK的163 gkg和NK处理的163 gkg。不同施肥处理对西瓜的根、叶和果实中的含氮量无显著影响。

从图3可以看出，NPK处理根含磷量为84 gkg，显著高于NK处理的41 gkg；NPK处理的茎含磷量为61 gkg，显著高于CK的34 gkg和NK处理的24 gkg；NPK处理的果实含磷量为29 gkg，显著高于CK处理的 19 gkg。不同施肥处理对西瓜叶含磷量无显著影响。

从图4可以看出，CK处理的根中含钾量为240 gkg，与NPK处理的205 gkg差异不显著，但显著高于NK处理的187 gkg。CK处理的茎中含钾量为345 gkg，显著高于NPK的271 gkg和NK处理的238 gkg。不同施肥处理对西瓜叶和果的含钾量无显著影响。

24不同施肥处理对基质化学性状的影响

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不同施肥处理的基质化学性状见表2。铵态氮含量CK为195 mgkg，NK处理为140 mgkg，NPK处理为139 mgkg，NK、NPK处理显著降低了基质中铵态氮含量。NK处理有机碳、硝态氮、速效磷含量分别为1635 gkg、632 mgkg、728 mgkg，NPK处理与NK处理比较显著降低了基质中有机碳、硝态氮、速效磷的含量。

24不同施肥处理对基质中可溶性有機质的影响

不同施肥处理的基质可溶性有机碳、有机氮含量见表3。不同施肥处理对基质可溶性有机碳、有机氮含量有显著的影响。NPK处理的可溶性有机碳含量为4639 mgkg，显著低于CK的6296 mgkg、NK处理的5796 mgkg。可溶性有机氮含量NK处理为1814 mgkg，NPK处理为1793 mgkg，显著低于CK的2273 mgkg。不同处理的可溶性有机质的 CN 比无显著差异。

25不同施肥处理基质可溶性有机物三维荧光光谱

为充分了解不同施肥处理对基质中可溶性有机质组成及结构的影响，对不同施肥处理中的基质可溶性有机质进行了三维荧光光谱分析，三维荧光光谱见图5。从图5可以看出，基质中可溶性有机质的三维荧光光谱中主要存在2个峰。NPK处理的2个峰的强度都最低，CK处理的2个峰的强度最高。三维荧光光谱可分为5个区域，每个区域分别代表基质中的不同有机物质，其中，Ⅰ、Ⅱ区代表芳香蛋白类物质。Ⅲ区为富里酸化合物的区域，Ⅳ区为微生物代谢产物区域，Ⅴ区为腐殖酸类化合物的荧光区。根据三维荧光光谱分析计算出不同区域的比例（表4）。PV，nPⅢ，n表示基质中可溶性有机质的腐殖化程度。从表4可以看出，所有处理的可溶性有机质的组成中，富里酸化合物的相对含量最高，其次是芳香蛋白类物质和腐殖酸类化合物，微生物代谢产物的相对含量最低。

3个处理的PⅠ，n和PⅡ，n的大小趋势依次为NPK>NK>CK，与CK处理比较，NK、NPK处理的可溶性有机质中芳香蛋白类物质的相对含量增加，而PIV，n、PV，n、PV，nPⅢ，n的大小趋势为NPK

3讨论与结论

不同施肥处理对西瓜生物学性状的影响。以发酵床垫料为原料的有机基质中含有丰富的有机质和氮、磷、钾元素，是一个稳定的、具有良好根系生长环境的载体2]。在有机栽培过程中追施化肥，既可以满足作物前期生长所需养分，又可以避免作物生长后期有机基质释放速效养分较慢而影响作物生长10]。

本试验结果表明，在基质栽培条件下与不施肥料相比，施用氮磷钾肥显著增加了西瓜的植株生物量，但2个处理间的果实产量的差异不显著，这可能是因为在西瓜生长前期施用肥料促进了西瓜植株的生长，而随着西瓜生长至成熟期，NPK处理中肥料养分也逐渐消耗殆尽，因此对西瓜产量无显著改变。施用氮钾肥处理的总生物量低于不施肥处理，其原因可能是施肥不平衡导致。柴喜荣等研究了以腐熟的麦糠、菇渣、玉米芯体积比为5 ∶3 ∶2混合作为大棚番茄栽培基质，并追施化肥复合肥对番茄生长的影响，结果表明，在基质栽培中追施化肥显著增加了番茄的产量和品质11]。杨夏等也认为，作物在有机基质栽培过程中应适时追肥12]。本试验中，与不施肥和施氮钾肥相比，施用氮磷钾肥显著增加了西瓜茎中的氮、磷含量，表明在以发酵床垫料为原料的西瓜基质栽培中施用适量的化肥会增加西瓜茎部对氮磷养分的吸收。

理對基质化学性状的影响。本试验中，与不施肥和施氮钾肥相比，施用氮磷钾化肥显著降低了基质中有机质、铵态氮和速效磷含量，本结论与相关研究结果不同13-14]。相关研究认为，施用化肥可以增加土壤或基质中养分含量。众所周知，土壤或基质中的速效养分主要来源于有机质的矿化15]。NPK处理显著降低了可溶性有机碳的数量。NPK处理的可溶性有机物的腐殖化程度较低，说明其降解率较低。由此可以推断，在西瓜生长至成熟期后NPK处理的基质中有机物因易降解的有机物降解率低，使得易矿化有机质的矿化率也降低，从而降低了基质中速效养分含量。

以发酵床垫料为主要原料制备的有机基质配合施用适量的化肥，可以满足西瓜生长所需养分。与NK处理相比，NPK处理显著提高了西瓜的产量，与CK、NK处理相比，NPK处理显著提高了植株生物量。本研究结果，不同肥料处理不仅通过其自身所带养分改变了基质中养分含量，同时也可能通过改变了基质中可溶性有机物化学结构而间接改变了基质速效养分含量，最终改变了西瓜生物学性状。

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