不同配比基质对设施甜瓜生长和产量的影响

王保平，周 静，史向远，王秀红，李欣欣，李素娟，杜慧平，李永平，张晓晨

（山西省农业科学院现代农业研究中心，山西太原030031）

无土栽培是由传统农业生产向现代化、规模化、集约化转化的新型栽培方式，也是近年来农业发展最快的新技术之一，其中，基质栽培是无土栽培最主要的形式。而基质材料选择与配方研究不仅仅是栽培的关键和基础，而且也能够充分反映无土栽培的水平[1-2]。在众多复合基质的配方中，草炭是最常见的成分之一，基于草炭为有限珍稀资源，因此，很多学者将研究重点转移到草炭替代物的开发上[3-5]。

山西省属半农半牧区，其农业发展以种植业和养殖业为主；随着生产水平的提高，农作物秸秆和畜禽粪便的排放呈现日益增长的态势，其不合理利用会造成环境污染与资源浪费[6]。如能将其加工生产成有机栽培基质，既能为基质栽培的发展提供保障，又能变废为宝，进而促进设施农业与环境建设的协调发展。这对于稳定农业生态平衡、缓解资源短缺、减轻环境压力和保障设施农业的可持续发展都具有重要意义。

目前，国内在农业废弃物基质化方面也有大量的研究，主要集中在育苗基质[7-8]、花卉和园林苗木栽培基质[9-12]等方面。同时，对设施番茄、黄瓜和辣椒等的栽培基质的研究也有所开展[13-15]。但是不同地区农作物秸秆和畜禽粪便的特性存在差异，导致其所配制复合基质的理化性状也存在差异，进而影响栽培作物的生长。

本试验立足山西本土，研究以玉米秸秆和牛粪熟化物为原料的不同基质配方对设施甜瓜生长发育的影响，旨在获得最佳基质配方，为指导生产实践提供理论依据和技术支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试甜瓜（Cucumis melon L.）幼苗来源于山西省农业科学院生物中心。

草炭购买于北京大汉有限公司；珍珠岩购于太原华海保温材料有限公司；其他辅助材料购于当地农资市场；沼渣（主要成分为牛粪和蔬菜秸秆）来源于山西省农业科学院现代农业研究中心沼气课题组。

1.2 牛粪秸秆熟化物的制备

1.2.1 原料的粉碎 剔除玉米秸秆和牛粪中的杂物和石块等，将玉米秸秆粉碎为2～3 cm 长小段，并将牛粪中的块状物粉碎，同时进行晾晒，备用。

1.2.2 调节C/N、含水量和pH 值 物料经预处理后，根据其C、N 含量并用尿素调节其C/N 为25∶1。各物料的使用量列于表1。调节堆料含水量至65%左右，pH 值为5.8～6.5，备用。

表1 堆肥物料的组成 kg

1.2.3 条垛式堆制 按照条垛梯形横切面（下宽150 cm，上宽120 cm，高度150 cm）、条垛长度，根据物料量确定的模式进行堆制。玉米秸秆分5 层进行堆制，牛粪分别于层与层之间均匀铺撒，并尽量压实。

1.2.4 翻堆 发酵期间每天9：00 和16：00 观察堆体温度，待堆体温度达到65 ℃左右时及时翻堆；随后每7 d 翻堆一次，在保证通风透气的情况下，使物料均匀充分混合发酵，并保持堆料的含水量在50%～60%。

1.2.5 获取熟化物 待堆体温度与环境温度基本一致、发酵物料变成深褐色、无恶臭味时，堆肥结束；将堆料风干，备用。其理化性质列于表2。

表2 熟化物的理化性状

1.3 试验设计

表3 不同处理甜瓜栽培基质配方（体积比）

试验于2016 年3 月14 日至7 月8 日在山西省农业科学院东阳试验示范基地进行。试验采用单因素完全随机设计，每个配方为1 个处理，共设4 个处理，其中，处理1 为对照（CK）。采取袋装栽培模式（袋长40 cm，宽30 cm，装基质15 L），每袋2 株，每个处理8 袋，共计16 株；栽培带宽2 m。采用吊蔓栽培和双蔓整枝方式，侧蔓匐地，只留1 个果实，灌溉方式为滴灌，其中，滴灌管从袋表面穿过。浇水和施肥根据当地的气候条件、基质条件以及甜瓜生长状况进行综合考虑，各处理的日常管理措施保持一致。具体的试验设计及配方列于表3。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 地上部分的测定 甜瓜幼苗定植15 d 后，在其生长过程中每隔14 d 左右测定一次甜瓜生长指标（株高和茎粗）。每个处理随机选取8 株测量，取平均值。用钢卷尺测量基质表面到顶部生长点的自然高度，即为株高（cm）；用数显游标卡尺测量基质上部1 cm 处的粗度，即为茎粗（mm）。

1.4.2 地下生物量的测定 栽培试验结束后，小心挖出植株，用水轻轻冲洗植株根系，并用手轻洗掉根部黏附的基质等杂物，稍稍风干后移至室内，用纸巾将水分擦掉，置于托盘中直接称量，即为地下部鲜质量；将称完鲜质量的材料用报纸包好，置烘箱中105 ℃杀青30 min，65 ℃烘48 h 至干，称质量，即为地下部干质量。

1.4.3 甜瓜产量指标的测定 待果实成熟后，将各处理甜瓜统一采摘，观察果实的形状和颜色，并作相应的记录。每一处理随机选取10 个甜瓜，测定其单瓜质量，取平均值；通过单瓜质量计算相应产量。

1.5 数据处理

采用Excel 2003 对原始数据进行处理，用SAS 9.1 统计软件对数据进行单因素方差分析和LSD 多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质对甜瓜株高的影响

在甜瓜的生长发育过程中，同一时间不同处理甜瓜的株高存在较大差异，且各处理的株高均随生长日期的延长而增大（表4）。在4 月8 日，各处理的株高存在显著差异（P＜0.05），其中，T2 处理极显著高于T3、T4 处理（P＜0.01），而显著低于对照。到4 月19 日，T2 处理的株高极显著高于T3 处理（P＜0.01），而显著高于T4 处理（P＜0.05）；T2 处理的株高高于CK，但二者之间无显著差异。因在生长初期，植株对养分的需求相对较少，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭对甜瓜株高的影响不明显。同时也可能是生长初期复合基质的盐分含量高而短暂抑制了植株的生长。T2 处理的生长速度最快，达到4.19 cm/d。在5 月17 日（膨瓜期），T4 处理的株高最大，分别比CK 和T2 处理提高15.04%和7.20%。在膨瓜期和成熟期，T4 和T2 处理的株高均高于CK和T3 处理，但各处理间差异不显著；不同配方基质对甜瓜株高的影响大小依次T4＞T2＞T1（CK）＞T3。在整个生育期，T4 处理甜瓜株高的增加幅度最大，较CK 提高19.39%。

表4 不同日期甜瓜的植株高度 cm

2.2 不同配方基质对甜瓜茎粗的影响

从表5 可以看出，在甜瓜的生长发育过程中，同一时间不同处理甜瓜的茎粗存在较大差异，且各处理的茎粗均随生长日期的延长而增大。在整个生育期，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭处理对甜瓜茎粗无显著影响。可能是由于甜瓜生长初期（4 月19 日前），各处理复合基质的盐分含量高抑制其生长而使得茎粗增加；甜瓜生长后期（5 月4 日后），不同处理下甜瓜快速生长反而抑制其茎粗的增加，原因还有待进一步研究。除4 月8 日和4 月19 日外，CK 均高于其他处理；在整个生长期，T2、T3、T4处理茎粗的增加幅度分别比CK 低19.29%，25.18%和17.88%。这可能是由于牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭后基质的气水比发生变化，使甜瓜茎的生长受到影响。不同配方基质对甜瓜茎粗的影响大小依次为T1（CK）＞T4＞T3＞T2。

表5 不同日期甜瓜的茎粗 mm

2.3 不同配方基质对甜瓜地下生物量的影响

从表6 可以看出，不同处理间的地下部鲜质量（T1、T4 处理除外）和地下部干质量存在极显著差异（P＜0.01）。T4 处理的地下部鲜质量极显著高于T2和T3 处理（P＜0.01），而与CK 之间无显著差异。T4处理的地下部干质量极显著高于其他处理，分别比其他处理提高30.68%，45.57%和88.52%，说明T4处理复合基质有利于甜瓜根系的生长。

2.4 不同配方基质对甜瓜产量的影响

从表7 可以看出，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭处理均能提高甜瓜的单瓜质量和产量。T4 处理甜瓜的单瓜质量显著高于CK 和T2 处理（P＜0.05），而与T3 处理之间无显著差异；但T2、T3、T4 处理甜瓜单瓜质量均高于CK，分别比CK 提高0.08%，13.52%和28.86%。T4 处理甜瓜产量显著高于CK 和T2 处理（P＜0.05），而与T3 处理之间无显著差异；T3 和T4 处理甜瓜产量分别较CK 提高13.38%和28.03%。说明T4 复合基质的理化性质和养分含量均能满足甜瓜的生长需求，这与本研究中的形态指标表现相一致。

表6 不同处理甜瓜地下部生物量 g

3 结论与讨论

栽培基质是无土栽培的基础，为植物生长提供水、肥、气等综合条件[16]。本试验中，牛粪和玉米秸秆熟化物的EC 值较高，在与其他辅料（沼渣、珍珠岩等）进行复配时，可以不同程度地降低复合基质的EC 值，进而满足栽培作物的需求。本试验结果表明，在整个生育期，T4 处理甜瓜株高的增加幅度最大，较CK 提高19.39%。这可能是由于用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭的基质中养分的种类和数量较为丰富，在同一水肥管理条件下能满足甜瓜的生长，而CK 因为养分不足而受到影响，这与徐文俊等[17]在番茄上的研究结果一致。

植物在生长过程中，茎粗的增加能更好地向植株地上部输送营养物质和水分[18]。本试验结果表明，在整个生长期甜瓜的株高和茎粗之间存在着动态的平衡关系，甜瓜生长初期（4 月19 日前），各处理甜瓜的生长受到抑制，而其茎粗的增加幅度较大；生长后期（5 月4 日后），各处理甜瓜的株高过快生长抑制了茎粗的增加，这与原保忠等[19]的研究结果一致。在甜瓜整个生长期，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭对其茎粗的影响处理之间无显著差异，具体原因还有待进一步研究。

兰红宇等[20]研究认为，基质疏松、透气性好，有利于甜瓜根系的生长。本试验中，T4 处理甜瓜的地下部干质量极显著高于对照。这可能是由于T4 处理复合基质可为甜瓜定植后的生长提供良好的根际环境。

在本试验条件下，各处理复合基质栽培甜瓜的单瓜质量和产量均高于对照，说明用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭能满足甜瓜生长的需求，且以牛粪玉米秸秆熟化物∶沼渣∶珍珠岩∶腐植酸肥＝6∶6∶2∶1 为最佳配比。

总之，本试验所选用的牛粪、玉米秸秆和沼渣均是本地廉价的农业废弃物，来源广泛，用其部分替代草炭栽培甜瓜是完全可行的，在保证质量的同时可以降低生产成本，具有较好的经济适用性。