劉亞柏

(江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學研究所,江蘇 句容 212400)

我國糧食連續(xù)多年實現(xiàn)大豐收，而這背后也是秸稈的大豐收.按照聯(lián)合國糧農(nóng)組織(Food and Agriculture Organization，F(xiàn)AO)給出的主要農(nóng)作物收獲指數(shù)及其年度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計資料(來自FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫)進行估算，2012年全球秸稈總產(chǎn)量為50.81億t，其中：中國秸稈總產(chǎn)量為9.40億t，為世界第一秸稈產(chǎn)量大國，占全球秸稈總產(chǎn)量的18.50%[1].農(nóng)作物秸稈是寶貴的生物資源，可以作為飼料、肥料、燃料及工業(yè)原材料等，廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生物發(fā)電、建筑材料等多個領域，具有多種利用價值，被稱作“放錯地方的資源”[2].但是，由于受技術、財力及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的消費觀念、生活方式及作業(yè)習慣限制，我國秸稈的綜合利用僅在33%上下[3]，超過半數(shù)以上的秸稈都被人為就地點燃焚燒或直接丟棄在田間地頭，造成極大的資源浪費，同時，也造成環(huán)境污染.

如何充分利用秸稈等生物質(zhì)資源，遏制環(huán)境污染，是有關地方和部門必須解決的問題之一.因此，農(nóng)作物秸稈的去向問題成為當前的熱點問題[4].秸稈經(jīng)高溫部分厭氧或完全厭氧熱解制成生物炭，是當前解決秸稈去向問題的熱門方法技術之一.由于生物炭本身含有一定量植物生長所需的營養(yǎng)元素[5]，其微孔結(jié)構能很好地吸附土壤中的礦質(zhì)營養(yǎng)，土壤施用生物炭，改善土壤結(jié)構，有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重[6]，提高土壤電導率[7-8]，增加土壤水分含量[9],土壤團聚體穩(wěn)定性增強，減少有機質(zhì)釋放來固持磷素[10].因此，生物炭可以廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)多贏[11].近年來，農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為生物炭還田，提高土壤質(zhì)量，為作物提供良好的生長環(huán)境，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的研究已經(jīng)開展[12-13].另一方面，我國育苗、花卉栽培等每年消耗大量基質(zhì)，僅進口泥炭每年就達3萬立方米左右，而且，價格比較昂貴，農(nóng)業(yè)秸稈轉(zhuǎn)化為秸稈炭作為基質(zhì)的原料是生態(tài)環(huán)保利用方式之一.江蘇句容戴莊有機農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社利用自產(chǎn)水稻秸稈制成秸稈炭還田，發(fā)展有機農(nóng)業(yè)，已成為典范.但是，這種秸稈就地消化，秸稈炭作為基質(zhì)配料并未見有報道，而不添加其他材料，方便農(nóng)戶，簡單利用秸稈炭與當?shù)赝寥赖呐浔热狈?shù)據(jù)依據(jù).因此，本研究以盆栽黃瓜為研究對象，以當?shù)厮就?馬肝土)為供試土壤，采用露天與當?shù)赝瑲夂蛟囼灒瑢斩捥颗c當?shù)赝寥啦煌浔惹闆r下黃瓜育苗生長及產(chǎn)量進行研究，試圖篩選出最佳配比，為當?shù)剞r(nóng)戶發(fā)展有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用更實惠的基質(zhì)提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗為露天盆栽試驗，在句容戴莊村(E119°13′49.0″，N31°39′01.2″)進行；該生態(tài)區(qū)屬北亞熱帶中部氣候區(qū)，年平均氣溫15.2 ℃，日平均氣溫高于10 ℃，作物生長期平均為226 d，無霜期229 d，年降水量1 058.8 mm.光照充足，光照常年平均2 157 h，日照百分率49%.土壤為第四紀下蜀黃土發(fā)育的水稻田土(馬肝土)，土壤有機質(zhì)含量11.01 g/kg，全氮1.15 g/kg，速效鉀90.6 mg/kg，速效磷41.3 mg/kg，肥力中下等.供試黃瓜品種為津優(yōu)108，秸稈炭為江蘇句容戴莊有機農(nóng)業(yè)專業(yè)合作社利用自產(chǎn)水稻秸稈經(jīng)600 ℃厭氧條件下燃燒制成，pH值9.56，含C量為48.7%.純基質(zhì)為品氏托普公司商品基質(zhì)(品氏基質(zhì)).

1.2 試驗設計

試驗以土、土添加其他不同成分均勻混合形成營養(yǎng)土，5個處理分別為：處理1、純土；處理2、土+炭(重量比5∶1)；處理3、土+炭(重量比10∶1)；處理4、土+炭(重量比15∶1)；處理5、純基質(zhì).每盆(試驗用盆規(guī)格為口徑×高×底徑：40 cm×28 cm×21 cm)裝10 kg所配營養(yǎng)土，澆水然后播種，再蓋少許所配營養(yǎng)土，再澆水(每盆用水1升).每處理種10盆(穴)，每穴播2顆種子.4月16日播種，5月1日定苗，6月13日第一次采瓜，7月17日采瓜結(jié)束.

1.3 測定指標及方法

黃瓜播種15天及定苗一周后，對黃瓜苗莖徑、株高、葉面積、真葉張數(shù)等特征指標進行測量.莖徑以游標卡尺進行測量，株高以米尺測量，葉面積以長×寬積系數(shù)法測定.黃瓜采收后進行分揀，果形直且粗細基本一致的瓜為優(yōu)質(zhì)瓜，優(yōu)質(zhì)瓜個數(shù)與總瓜個數(shù)的比為瓜形比.

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件進行數(shù)據(jù)處理和相關統(tǒng)計分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 各配比基質(zhì)理化性狀

土壤與生物秸稈炭配制成基質(zhì)，有效改善土壤物理結(jié)構(見表1)，改良酸性土壤，增加土壤孔隙度，與處理比增幅達32.19%；有效降低土壤容重，與處理1比降幅達31.34%.這些物理性狀的改善，為黃瓜種子的萌發(fā)打下了良好基礎.

表1 各處理基質(zhì)理化性質(zhì)及價格

注：容重降幅及孔隙度增幅以處理1為參照.

2.2 配比基質(zhì)對黃瓜育苗出苗率的影響

不同秸稈炭配比基質(zhì)對黃瓜種子萌芽率的影響見圖1，土炭比為5∶1處理，種子萌芽較早，出芽率最高，純基質(zhì)萌芽遲，出芽率最低，但總體看，秸稈炭的施用對黃瓜種子的成苗率沒有顯著影響.王桂君等有相似的報道[7].

2.3 配比基質(zhì)對黃瓜苗質(zhì)量的影響

黃瓜的莖徑、顏色深淺是植株長勢強弱和產(chǎn)量高低的重要標志，黃瓜要有好的產(chǎn)量，黃瓜苗至關重要，黃瓜播種15 d后，黃瓜苗莖徑、第一真葉面積都與秸稈炭用量成反比(見表2)，差異達極顯著水平，而株高卻與秸稈炭用量呈正相關，差異達顯著水平，林育炯等在水稻秧苗上有類似報道[14]；黃瓜在第一片真葉出現(xiàn)時就開始花芽分化，促進黃瓜葉片增長，黃瓜第一真葉的長勢在一定程度決定黃瓜的產(chǎn)量，定苗一周后，黃瓜莖徑、株高及真葉張數(shù)都發(fā)生了變化(見表3)，莖徑、真葉張數(shù)都與秸稈炭用量成正相關，差異達顯著和極顯著水平，司東霞等有類似的報道[15].

2.4 配比基質(zhì)對黃瓜產(chǎn)量影響

黃瓜幼苗質(zhì)量的好壞及生長土壤環(huán)境決定了黃瓜的產(chǎn)量，每次采瓜稱重及根據(jù)商品性分揀(如表4)可知：水稻秸稈炭配比基質(zhì)各處理與對照比，黃瓜產(chǎn)量大小依次為：處理2>處理3>處理4>處理1，黃瓜產(chǎn)量隨秸稈炭用量增加而增加，朱國梁等以緩釋肥料做試驗有類似結(jié)果[13]，處理2產(chǎn)量最大，達1 599 g/株，與純基質(zhì)育苗(處理5)相比，處理5>處理2，秸稈炭配比各處理產(chǎn)量都低，各處理差異都達極顯著水平.但是，純基質(zhì)價格昂貴，相同體積的配比基質(zhì)價格只有其十分之一到四分之一(見表1)，這增加了農(nóng)戶的成本費用.另一方面，黃瓜的商品性高低決定黃瓜的效益好壞，所以生產(chǎn)更多商品性好的黃瓜十分重要.統(tǒng)計結(jié)果表明：秸稈炭用量與瓜形成反比，用量大，瓜形好的比例反而低，導致優(yōu)質(zhì)瓜的產(chǎn)量并不高，影響黃瓜的效益.

注：樣本數(shù)為10，豎欄不同小寫字母表示差異達0.05顯著水平.不同大寫字母表示差異達0.01極顯著水平.

表3 定苗一周后不同配比基質(zhì)對黃瓜幼苗的影響

注：樣本數(shù)為10，豎欄不同小寫字母表示差異達0.05顯著水平.不同大寫字母表示差異達0.01極顯著水平.

表4 不同配比基質(zhì)對黃瓜產(chǎn)量的影響

注：豎欄不同小寫字母表示差異達0.05顯著水平.不同大寫字母表示差異達0.01極顯著水平.

3 討論與結(jié)論

作物秸稈經(jīng)高溫裂解而成炭，秸稈炭本身含有豐富的礦物質(zhì)，施入土壤，李明等報道秸稈炭通過調(diào)控并提高變形菌門γ-變形菌綱、放線菌門放線菌綱放線菌目等細菌數(shù)量和比例,促進根際土壤堿解氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量比的提高[16]，同時秸稈炭還可以緩慢提供作物所需的部分養(yǎng)分.作物種子在土壤中，土壤環(huán)境好壞控制著種子的萌芽進展.在土壤環(huán)境較好的情況下，黃瓜種子是很容易發(fā)芽的作物之一，土壤施用生物秸稈炭，有效改善土壤物理結(jié)構(見表1)，改良酸性土壤，增加土壤孔隙度(增幅達32.19%)，降低土壤容重(降幅達31.34%)，減少土壤的抗張力強度，促進黃瓜種子的萌發(fā)，有利于黃瓜根系生長[17].黃瓜幼苗在生長過程中，開始時土壤中的速效養(yǎng)分供給充足，對照從而表現(xiàn)生長快，隨著時間的推移，土壤速效養(yǎng)分供給不足，秸稈炭緩慢釋放養(yǎng)分，這時，秸稈炭配比基質(zhì)處理的幼苗生長得到保證，從而表現(xiàn)，各項指標隨秸稈炭用量呈正相關.黃瓜幼苗的生長直接影響產(chǎn)量及品質(zhì)，所以，黃瓜產(chǎn)量總體表現(xiàn)也是與秸稈炭用量正相關；細腰瓜、畸形瓜是黃瓜品質(zhì)指標之一，細腰瓜是果實發(fā)育過程中，營養(yǎng)受到阻礙和抑制，以后又恢復正常，形成兩頭粗中間細的黃瓜.畸形瓜的產(chǎn)生也與營養(yǎng)不良、水分供應失調(diào)有關，而秸稈炭施入土壤，相當于施入了緩釋肥料，可以持續(xù)供給養(yǎng)分，從而減少細腰瓜、畸形瓜產(chǎn)生.處理5(純基質(zhì))在出苗率、成苗質(zhì)量及黃瓜產(chǎn)量總體上表現(xiàn)最優(yōu)，但是，其價格昂貴，增加了農(nóng)戶的生產(chǎn)成本，相同體積的配比基質(zhì)價格只有其十分之一到四分之一(見表1).綜上所述，水稻秸稈炭與土按不同比例混合用于黃瓜育苗，可以改善黃瓜幼苗生長環(huán)境，有利于黃瓜生產(chǎn)[18]，同時，處理了秸稈，是循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展方向之一.

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