水稻秸秆炭不同用量对黄瓜育秧的成苗及产量特征的影响

刘亚柏

(江苏丘陵地区镇江农业科学研究所,江苏 句容 212400)

我国粮食连续多年实现大丰收，而这背后也是秸秆的大丰收.按照联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization，FAO)给出的主要农作物收获指数及其年度农业生产统计资料(来自FAO统计数据库)进行估算，2012年全球秸秆总产量为50.81亿t，其中：中国秸秆总产量为9.40亿t，为世界第一秸秆产量大国，占全球秸秆总产量的18.50%[1].农作物秸秆是宝贵的生物资源，可以作为饲料、肥料、燃料及工业原材料等，广泛应用于农业生产和生物发电、建筑材料等多个领域，具有多种利用价值，被称作“放错地方的资源”[2].但是，由于受技术、财力及农业生产者的消费观念、生活方式及作业习惯限制，我国秸秆的综合利用仅在33%上下[3]，超过半数以上的秸秆都被人为就地点燃焚烧或直接丢弃在田间地头，造成极大的资源浪费，同时，也造成环境污染.

如何充分利用秸秆等生物质资源，遏制环境污染，是有关地方和部门必须解决的问题之一.因此，农作物秸秆的去向问题成为当前的热点问题[4].秸秆经高温部分厌氧或完全厌氧热解制成生物炭，是当前解决秸秆去向问题的热门方法技术之一.由于生物炭本身含有一定量植物生长所需的营养元素[5]，其微孔结构能很好地吸附土壤中的矿质营养，土壤施用生物炭，改善土壤结构，有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重[6]，提高土壤电导率[7-8]，增加土壤水分含量[9],土壤团聚体稳定性增强，减少有机质释放来固持磷素[10].因此，生物炭可以广泛应用于农业生产，实现多赢[11].近年来，农作物秸秆转化为生物炭还田，提高土壤质量，为作物提供良好的生长环境，改善农产品品质的研究已经开展[12-13].另一方面，我国育苗、花卉栽培等每年消耗大量基质，仅进口泥炭每年就达3万立方米左右，而且，价格比较昂贵，农业秸秆转化为秸秆炭作为基质的原料是生态环保利用方式之一.江苏句容戴庄有机农业专业合作社利用自产水稻秸秆制成秸秆炭还田，发展有机农业，已成为典范.但是，这种秸秆就地消化，秸秆炭作为基质配料并未见有报道，而不添加其他材料，方便农户，简单利用秸秆炭与当地土壤的配比缺乏数据依据.因此，本研究以盆栽黄瓜为研究对象，以当地水稻土(马肝土)为供试土壤，采用露天与当地同气候试验，对秸秆炭与当地土壤不同配比情况下黄瓜育苗生长及产量进行研究，试图筛选出最佳配比，为当地农户发展有机农业生产使用更实惠的基质提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验为露天盆栽试验，在句容戴庄村(E119°13′49.0″，N31°39′01.2″)进行；该生态区属北亚热带中部气候区，年平均气温15.2 ℃，日平均气温高于10 ℃，作物生长期平均为226 d，无霜期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%.土壤为第四纪下蜀黄土发育的水稻田土(马肝土)，土壤有机质含量11.01 g/kg，全氮1.15 g/kg，速效钾90.6 mg/kg，速效磷41.3 mg/kg，肥力中下等.供试黄瓜品种为津优108，秸秆炭为江苏句容戴庄有机农业专业合作社利用自产水稻秸秆经600 ℃厌氧条件下燃烧制成，pH值9.56，含C量为48.7%.纯基质为品氏托普公司商品基质(品氏基质).

1.2 试验设计

试验以土、土添加其他不同成分均匀混合形成营养土，5个处理分别为：处理1、纯土；处理2、土+炭(重量比5∶1)；处理3、土+炭(重量比10∶1)；处理4、土+炭(重量比15∶1)；处理5、纯基质.每盆(试验用盆规格为口径×高×底径：40 cm×28 cm×21 cm)装10 kg所配营养土，浇水然后播种，再盖少许所配营养土，再浇水(每盆用水1升).每处理种10盆(穴)，每穴播2颗种子.4月16日播种，5月1日定苗，6月13日第一次采瓜，7月17日采瓜结束.

1.3 测定指标及方法

黄瓜播种15天及定苗一周后，对黄瓜苗茎径、株高、叶面积、真叶张数等特征指标进行测量.茎径以游标卡尺进行测量，株高以米尺测量，叶面积以长×宽积系数法测定.黄瓜采收后进行分拣，果形直且粗细基本一致的瓜为优质瓜，优质瓜个数与总瓜个数的比为瓜形比.

1.4 数据统计及分析

试验数据采用Excel和DPS数据处理系统软件进行数据处理和相关统计分析.

2 结果与分析

2.1 各配比基质理化性状

土壤与生物秸秆炭配制成基质，有效改善土壤物理结构(见表1)，改良酸性土壤，增加土壤孔隙度，与处理比增幅达32.19%；有效降低土壤容重，与处理1比降幅达31.34%.这些物理性状的改善，为黄瓜种子的萌发打下了良好基础.

表1 各处理基质理化性质及价格

注：容重降幅及孔隙度增幅以处理1为参照.

2.2 配比基质对黄瓜育苗出苗率的影响

不同秸秆炭配比基质对黄瓜种子萌芽率的影响见图1，土炭比为5∶1处理，种子萌芽较早，出芽率最高，纯基质萌芽迟，出芽率最低，但总体看，秸秆炭的施用对黄瓜种子的成苗率没有显著影响.王桂君等有相似的报道[7].

2.3 配比基质对黄瓜苗质量的影响

黄瓜的茎径、颜色深浅是植株长势强弱和产量高低的重要标志，黄瓜要有好的产量，黄瓜苗至关重要，黄瓜播种15 d后，黄瓜苗茎径、第一真叶面积都与秸秆炭用量成反比(见表2)，差异达极显著水平，而株高却与秸秆炭用量呈正相关，差异达显著水平，林育炯等在水稻秧苗上有类似报道[14]；黄瓜在第一片真叶出现时就开始花芽分化，促进黄瓜叶片增长，黄瓜第一真叶的长势在一定程度决定黄瓜的产量，定苗一周后，黄瓜茎径、株高及真叶张数都发生了变化(见表3)，茎径、真叶张数都与秸秆炭用量成正相关，差异达显著和极显著水平，司东霞等有类似的报道[15].

2.4 配比基质对黄瓜产量影响

黄瓜幼苗质量的好坏及生长土壤环境决定了黄瓜的产量，每次采瓜称重及根据商品性分拣(如表4)可知：水稻秸秆炭配比基质各处理与对照比，黄瓜产量大小依次为：处理2>处理3>处理4>处理1，黄瓜产量随秸秆炭用量增加而增加，朱国梁等以缓释肥料做试验有类似结果[13]，处理2产量最大，达1 599 g/株，与纯基质育苗(处理5)相比，处理5>处理2，秸秆炭配比各处理产量都低，各处理差异都达极显著水平.但是，纯基质价格昂贵，相同体积的配比基质价格只有其十分之一到四分之一(见表1)，这增加了农户的成本费用.另一方面，黄瓜的商品性高低决定黄瓜的效益好坏，所以生产更多商品性好的黄瓜十分重要.统计结果表明：秸秆炭用量与瓜形成反比，用量大，瓜形好的比例反而低，导致优质瓜的产量并不高，影响黄瓜的效益.

注：样本数为10，竖栏不同小写字母表示差异达0.05显著水平.不同大写字母表示差异达0.01极显著水平.

表3 定苗一周后不同配比基质对黄瓜幼苗的影响

注：样本数为10，竖栏不同小写字母表示差异达0.05显著水平.不同大写字母表示差异达0.01极显著水平.

表4 不同配比基质对黄瓜产量的影响

注：竖栏不同小写字母表示差异达0.05显著水平.不同大写字母表示差异达0.01极显著水平.

3 讨论与结论

作物秸秆经高温裂解而成炭，秸秆炭本身含有丰富的矿物质，施入土壤，李明等报道秸秆炭通过调控并提高变形菌门γ-变形菌纲、放线菌门放线菌纲放线菌目等细菌数量和比例,促进根际土壤碱解氮、速效磷、速效钾质量比的提高[16]，同时秸秆炭还可以缓慢提供作物所需的部分养分.作物种子在土壤中，土壤环境好坏控制着种子的萌芽进展.在土壤环境较好的情况下，黄瓜种子是很容易发芽的作物之一，土壤施用生物秸秆炭，有效改善土壤物理结构(见表1)，改良酸性土壤，增加土壤孔隙度(增幅达32.19%)，降低土壤容重(降幅达31.34%)，减少土壤的抗张力强度，促进黄瓜种子的萌发，有利于黄瓜根系生长[17].黄瓜幼苗在生长过程中，开始时土壤中的速效养分供给充足，对照从而表现生长快，随着时间的推移，土壤速效养分供给不足，秸秆炭缓慢释放养分，这时，秸秆炭配比基质处理的幼苗生长得到保证，从而表现，各项指标随秸秆炭用量呈正相关.黄瓜幼苗的生长直接影响产量及品质，所以，黄瓜产量总体表现也是与秸秆炭用量正相关；细腰瓜、畸形瓜是黄瓜品质指标之一，细腰瓜是果实发育过程中，营养受到阻碍和抑制，以后又恢复正常，形成两头粗中间细的黄瓜.畸形瓜的产生也与营养不良、水分供应失调有关，而秸秆炭施入土壤，相当于施入了缓释肥料，可以持续供给养分，从而减少细腰瓜、畸形瓜产生.处理5(纯基质)在出苗率、成苗质量及黄瓜产量总体上表现最优，但是，其价格昂贵，增加了农户的生产成本，相同体积的配比基质价格只有其十分之一到四分之一(见表1).综上所述，水稻秸秆炭与土按不同比例混合用于黄瓜育苗，可以改善黄瓜幼苗生长环境，有利于黄瓜生产[18]，同时，处理了秸秆，是循环农业生产的发展方向之一.

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