秸秆灰与菌肥施用对甜瓜产量及品质的影响

于洪久，刘杰，张楠，苗丽丽，钟鹏，左辛，王大蔚

（1.黑龙江省黑土保护利用研究院，黑龙江哈尔滨 150086；2.黑龙江省农业微生物菌剂工程技术研究中心，黑龙江哈尔滨 150086）

黑龙江省是农业大省，每年粮食产量稳定在750亿kg以上，同时，秸秆资源量达到1.3亿t，可收集量达到1亿t左右[1]。随着农业废弃物综合利用技术日趋成熟，尤其是秸秆发电和直燃供暖技术的发展，不仅缓解了我国长期能源供应紧张局面[2]，而且避免了秸秆直接燃烧对环境的危害。秸秆直接燃烧后会产生10%～15%的灰分[3-4]，呈粉状或烧结状态，主要成分以碱金属尤其是钾的化合物、二氧化硅为主，含有少量的铁、铝、钙、镁、磷的化合物，同时含有少量未燃尽的固定碳[5-6]。大量研究表明硅对许多植物的生长发育都有一定生理效应，硅元素已被列为有益元素[7]。施硅可大幅度提高植株叶绿体含量，光合强度也有不同程度的上升[8-10]。硅能使蔬菜机械组织细胞硅质化，增强植株抗倒伏能力[11]。秸秆灰颗粒中有一定的空隙结构，可以吸附其他物质，施入土壤后能提高土壤的保水性和肥料的利用效率[12]。因此，合理有效地对秸秆灰进行综合利用，既可以解决秸秆灰环境污染问题，同时能够促进农业生产的良性循环[13-14]。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1试验地概况。供试土壤为黑土，pH 6.75，有机质含量27.8 g/kg，有效氮含量139.6 mg/kg，有效磷含量27.5 mg/kg，有效钾含量153.7 mg/kg

1.1.2供试材料。供试甜瓜品种为龙甜9号。

1.1.3供试肥料。肥料选用尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%、P2O546%）、硫酸钾（K2O 50%）；秸秆灰来源于绥化市鑫源城市建设投资发展有限公司玉米秸秆直燃供热的产物；菌肥（胶质芽胞杆菌Bacillus mucilaginosus Krassilnikov）由黑龙江省农业微生物菌剂工程技术研究中心保藏。

1.2 方法

1.2.1试验设计。试验在黑龙江省绥化市榆林镇林森村甜瓜种植基地进行，小区面积为5.2 m×10 m（52 m2），每个小区4行，行距130 cm，株距40 cm，采用播种覆膜栽培方式，于5月20日播种，主蔓4～5片真叶时留4叶摘心，留子蔓坐瓜。甜瓜施肥处理共5个处理，4次重复（表1）。氮肥（50%）、磷肥、钾肥、秸秆灰、菌肥以底肥形式一次性施入，氮肥（50%）在甜瓜开花坐果期施入。

表1 甜瓜肥料试验处理 kg/hm2

1.2.2测定项目和方法。①秸秆灰成分分析。秸秆灰进行粉碎、过筛后，经60℃干燥至恒重备用。采用ICP-OES（电感耦合等离子原子发射光谱）测定秸秆灰的主要化学元素成分及其含量[15]；采用红外光谱法（Infrared absorption spectroscopy，IR）测定有机物含量；采用填装方法测定密度；采用烘干法测定含水率；采用风干法测定失水速率；采用pH计测定pH。②甜瓜理化性状分析。叶片SPAD值通过叶绿素仪测定（日本柯尼卡美能达生产）；子蔓茎粗采用游标卡尺测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定；单果重采用电子天平称重。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2019进行数据计算及绘图；用SPSS统计软件对平均数用Duncan新复极差法进行多重比较及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆灰的理化性质分析

秸秆灰种类主要有玉米秸秆灰、稻壳灰、稻草灰等，其中玉米秸秆灰产生量最大，该试验以玉米秸秆灰作为主要研究对象。测定结果表明，玉米秸秆灰中SiO2含量44.7%，MgO含量9.1%，P2O5含量达到4.2%，K2O含量3.7%（表2）。玉米秸秆由于燃烧比较完全，秸秆灰的有机物含量极低（可忽略不计）。

表2 玉米秸秆灰的主要化学成分 %

检测结果表明，玉米秸秆灰的密度为626.3 kg/m3（表3），这与其结块不规则有关，其微表面积没有测出来，只有大孔的表面（图1），含水率为15.57%，pH 8.41，为碱性。

表3 秸秆灰的物理性质

图1 玉米秸秆灰的外观和微观形态

2.2 不同处理对甜瓜叶片SPAD值的影响

叶绿素含量是植物光合作用的重要物质，叶绿素含量的高低对作物产量有很大影响。从图2可以看出，与对照处理相比，施用秸秆灰和菌肥能够提高甜瓜叶片的SPAD值，其中处理T2的效果最好，在甜瓜伸蔓期和开花坐果期，叶片SPAD值均高于其他处理。

图2 不同处理的甜瓜叶片SPAD值

2.3 不同处理对甜瓜子蔓茎粗的影响

露地覆膜栽培甜瓜以子蔓留瓜为主，子蔓健壮利于甜瓜坐果和干物质积累。甜瓜伸蔓期，各个处理间子蔓茎粗差异不显著，开花坐果期不同处理间子蔓茎粗差异较显著，表现为T2＞T4＞T1＞T3＞对照（图3）。上述试验结果表明，增施秸秆灰和菌肥能够促进甜瓜子蔓的生长。

图3 不同处理甜瓜的子蔓茎粗

2.4 不同处理对甜瓜产量的影响

从表4可以看出，各处理的果实纵径、横径、果形指数、平均单果重、单株产量、总产量均高于对照，增施秸秆灰和菌肥能够促进甜瓜生长，增加甜瓜的单果重和产量，其中处理2效果最好，与对照相比，产量增加8.08%。但随着秸秆灰施用量的增加，甜瓜的产量降低，可能是由于秸秆灰偏碱性，施入土壤中，导致pH升高，影响甜瓜对养分的吸收利用。

表4 不同处理对甜瓜产量及产量构成因素的影响

2.5 不同处理对甜瓜品质的影响

甜瓜品质是衡量果实营养价值和商品性状的综合标准，也是直接影响消费者对果实整体感官及购买力的因素，其中可溶性固形物和可溶性糖含量是影响甜瓜果实口感品质的重要指标。从表5可以看出，不同处理甜瓜可溶性固形物含量和可溶性糖含量均表现为T3＞T2＞T1＞T4＞对照。从上述试验结果可以看出，增施秸秆灰和菌肥能够促进甜瓜糖分的积累，改善甜瓜的品质。

表5 不同处理对甜瓜可溶性固形物和可溶性糖含量的影响

3 结果与结论

硅对甜瓜生长发育有一定生理效应，施硅能够提高甜瓜叶片生长态势、叶绿体含量和光合强度，能够促进植株根系生长、利于对水分和营养物质的吸收。秸秆灰配施菌肥（胶质芽胞杆菌）能够活化秸秆灰中的硅、钾、磷等营养元素，从而促进甜瓜对营养元素的吸收利用；能够提高甜瓜的SPAD值、子蔓茎粗、果形指数、单果重、果实产量、可溶性固形物含量和可溶性糖含量；但过量施用秸秆灰会影响甜瓜生长发育，建议秸秆灰的施用量为600 kg/hm2左右为宜。

随着大棚瓜菜生产迅速发展，瓜菜连作或者迎茬种植、化学肥料过量施用，导致土壤板结、酸化、次生盐渍化，建议施用化学肥料过程中配施秸秆灰和菌肥，从而改善土壤的孔隙度和持水能力，缓解酸化，调控根际土壤微生物区系，抑制病原菌的生长，同时促进植物对硅肥的吸收利用，增强植株的抗倒伏能力和抗病性。