鸡粪—牛粪蚯蚓堆肥对黄瓜幼苗生长及产量的影响

李继蕊 史庆华 王秀峰 魏 珉 艾希珍 刘昌硕 杨凤娟

（1 山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018；2 东营市种子管理站，山东东营 257091）

育苗是蔬菜栽培的重要环节之一，秧苗质量的高低直接影响到定植后植株生长发育与产量的形成。工厂化育苗具有成本低、效率高、成苗便于远距离运输和机械化移栽、缓苗快等特点，已成为我国主要的育苗方式（周炜 等，2005）。目前，国内蔬菜穴盘育苗多采用草炭系复合基质。但是草炭资源的分布不均匀且不可再生，这使得其作为育苗基质的成本不断提高，因此寻找一种草炭替代型育苗基质具有十分重要的意义。以蚯蚓堆肥作为育苗基质主要原料的研究很多（Atiyeh et al.，2001；宋丽芬和李海青，2011），蚯蚓堆肥具有疏松多孔、保肥供肥性及保水性良好、表面积大、吸附能力强等优点（Szczech，1999；Zaller，2007）。但堆肥中的氮磷钾等元素含量不均衡，尤其是氮素缺乏，不能满足幼苗对养分的需求。为了培育优质苗必需外源添加无机肥料，并且已经在辣椒、茄子、番茄上取得了良好的效果（尚庆茂和张志刚，2005；张晓蕾 等，2010；赵海涛 等，2010）。然而外源添加无机肥料容易造成基质养分不均匀、烧苗等现象。另外，化肥中常含有不定量的副成分，大多是重金属、有毒有害化合物以及放射性物质，它们随施肥进入农田并在土壤中逐渐积累（李东坡和武志杰，2008），无机肥料过量使用已经造成土壤盐渍化及污染等问题。因此寻找一种养分含量均衡稳定的蚯蚓堆肥复合育苗基质尤为重要。

鸡粪含有丰富的有机质，较高的氮磷钾及微量元素含量，同时含有大量的粗蛋白和氨基酸（李英军和何小松，2010），并且能够有效提高微生物菌肥的有效活菌数、延长产品的保存期，可以作为微生物肥料的良好载体（毛露甜 等，2013），是目前畜禽粪便中最理想的蚯蚓堆肥原料。但是其环境不适合蚯蚓的生长繁殖，不能直接用于蚯蚓堆肥。本试验探讨了不同比例鸡粪—牛粪蚯蚓堆肥对黄瓜（Cucumis sativusL.）幼苗生长及产量的影响，以期为筛选环保、经济、有机的黄瓜育苗基质提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2012年在山东农业大学园艺试验站进行，供试黄瓜品种为津优1号，由天津科润黄瓜研究所提供；鸡粪和牛粪来自山东农业大学奶牛场；供试蚯蚓为大平2号（赤子爱胜蚓，日本引进）；草炭为熊猫牌，由黑龙江桦美泥炭有限公司提供；蛭石由河北省灵寿县燕强采砂厂提供。塑料穴盘规格为50 孔，长53 cm、宽28 cm，口径4.5 cm、高8.5 cm，每孔容积80 cm3。

温室土壤基本理化性质：pH值7.45，EC值1.12 mS·cm-1，硝态氮含量589 μg·g-1，铵态氮含量10 μg·g-1，全氮含量1.01 mg·g-1，速效钾含量178 μg·g-1，全钾含量7.05 mg·g-1，速效磷含量67 μg·g-1，全磷含量2.42 mg·g-1。

1.2 试验设计

分别以鸡粪和牛粪按0∶1、1∶16、1∶8、1∶4（V∶V）的比例混合后为饵料，经过蚯蚓消化后得到4种不同的蚯蚓堆肥；再分别和蛭石按2∶1（V∶V）的比例配成4种育苗基质，分别用T1、T2、T3、T4 表示。以草炭∶蛭石=2∶1（V∶V）作为CK1，草炭∶蛭石=2∶1（V∶V）、同时浇灌黄瓜专用山崎配方营养液作为CK2。

黄瓜种子经过浸种、消毒后，置于恒温箱（28℃）中催芽，选择发芽整齐一致的种子播于穴盘中，每处理1盘，3次重复。播种后置于温室内，种子出土至子叶展开前CK2 浇1/2 营养液，子叶展开后浇全营养液；其他处理只补充等量的清水。7月30日播种，日历苗龄18d（两叶一心）时随机取样测定各指标。

另外，从每个处理中挑选出15株长势一致的幼苗，于8月17日定植，株距35 cm，行距55 cm。定植后至坐瓜前适量浇水，不追肥；根瓜采收后结合浇水进行追肥；盛瓜期每2 d 浇1次水，保持土壤湿润，每7～10 d 追1次肥，每株施5 g 三元复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）；生育末期根据结瓜情况适量追肥。记录黄瓜整个生长期（9月7日至12月24日）的产量。

1.3 项目测定

1.3.1 基质理化性状测定 基质硝态氮含量、铵态氮含量的测定参照邵孝侯和胡霭堂（1991）的方法；基质全氮含量、全磷含量、速效磷含量、全钾含量、速效钾含量、EC值（1∶10 浸提）、pH值的测定参照鲍士旦（2000）的方法；基质容重、比重、总孔隙度的测定参照连兆煌（1994）的方法。

1.3.2 植株生理生化指标测定 黄瓜幼苗两叶一心时每处理随机取样10株，3次重复，洗净后测定幼苗的叶面积、株高（植株基部到生长点之间的长度）、茎粗（第1片真叶下部节间的粗度）、地上部鲜质量和地下部鲜质量；然后置于烘箱内105℃杀青15 min，80℃恒温48 h，测定地上部干质量和地下部干质量（赵世杰 等，2002）。

另外，每小区随机选取5株植株，测定叶片叶绿素含量（80%丙酮浸提法）、幼苗的光合作用、根系体积、总吸收面积及根系活力（TTC）（赵世杰 等，2002），每处理3次重复。

1.3.3 植株净光合速率测定 采用英国PP-systems 公司生产的Ciras-2型光合仪，选择晴朗无云的天气上午10：00 开始，依次测量CK1、CK2、T1、T2、T3、T4 的植株净光合速率，3次重复。

1.3.4 产量测定 植株开始结瓜至拉秧前，采用电子天平称重法，分前期（9月30日至11月12日）和后期（11月12日至12月24日）进行黄瓜产量和结瓜数的统计。每处理内部以5株为一组，3次重复。

1.4 数据处理

采用Microsoft excel 和DPS 7.05 软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同基质的理化性状

已有研究表明，最佳育苗基质的适宜容重为0.1～0.8 g·cm-3，总孔隙度为54%～133%，pH值为6～7，EC值不超过2.0 mS·cm-1（吴志行 等，1988；常义军 等，2011）。由表1可知，蚯蚓粪育苗基质的容重、EC值、pH值均显著高于对照，并且随着鸡粪添加量的增加EC值显著增大，同时调节基质pH值逐渐趋于7；但是基质的比重以及总孔隙度没有明显变化，均介于适宜育苗的参数范围内。

表1 不同基质的比重、容重、孔隙度、EC值和pH值

由表2可知，蚯蚓堆肥基质的氮、磷、钾含量均显著高于对照（除速效钾和全氮含量外），尤其是速效磷含量和硝态氮含量，分别增加了29.7～51.2倍和1.7～2.7倍。蚯蚓堆肥原料中随着鸡粪添加量的增加，基质中各种养分含量也呈现出递增的趋势，与牛粪蚯蚓堆肥（T1）相比，1∶4 鸡粪—牛粪配比的蚯蚓堆肥基质氮、磷、钾含量提高了13.6%～133.9%。可见牛粪蚯蚓堆肥中添加鸡粪可以增加堆肥的养分含量，从而保证秧苗的养分供给。

表2 不同基质的养分含量

2.2 不同基质对黄瓜幼苗生长发育的影响

由表3可以看出，在株高、茎粗、叶面积方面，蚯蚓堆肥复合基质的效果显著好于草炭复合基质，并且随着鸡粪比例的提高呈现出先上升后下降的趋势。与CK1 相比，T1处理显著提高了黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积，分别提高了158.8%、39.0%、143.0%；与CK2相比，T1处理亦显著提高了黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积，分别提高了83.3%、10.3%、55.4%。添加鸡粪的蚯蚓堆肥复合基质的效果又明显优于T1处理，其中以T3处理的效果最好，株高、茎粗、叶面积比CK2 分别提高了95.8%、28.5%、103.9%，比不添加鸡粪的T1处理分别提高了6.8%、16.5%、31.2%。

表3 不同基质对黄瓜幼苗生长发育的影响

2.3 不同基质对黄瓜幼苗地上部、地下部鲜质量和干质量的影响

由表4可知，与CK1、CK2 相比，蚯蚓堆肥复合基质显著增加了黄瓜幼苗地上部、地下部鲜质量和干质量（除T4处理的地下部鲜质量外），且随着鸡粪添加量的增加呈现出先上升后下降的变化趋势，其中以T3处理的效果最好。T3处理的地上部、地下部、全株鲜质量和干质量比CK2 分别提高了131.8%、52.5%、111.7%、80.2%、92.9%、80.9%，比不添加鸡粪的T1处理分别提高了24.0%、25.9%、24.2%、9.0%、26.6%、10.6%。

表4 不同基质对黄瓜幼苗地上部、地下部鲜质量和干质量的影响

2.4 不同基质对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

由表5可知，黄瓜幼苗叶绿素含量由高到低的顺序为：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1，随着鸡粪添加量的增加呈现出先上升后下降的趋势，其中以T3处理各色素含量最高。T3处理的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量比CK2 分别提高了44.6%、55.6%、38.6%，比不添加鸡粪的T1处理分别提高了43.4%、47.4%、37.3%。

表5 不同基质对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

2.5 不同基质对黄瓜幼苗生长综合指数的影响

由表6可知，黄瓜幼苗壮苗指数和G值由高到低的顺序均为：T3 ＞T2 ＞T1 ＞T4 ＞CK2 ＞CK1，蚯蚓堆肥复合基质处理的黄瓜幼苗壮苗指数和G值均显著高于对照。T3处理的黄瓜幼苗壮苗指数比CK1、CK2 分别提高了105.6%、73.4%，比没有添加鸡粪的T1处理提高了26.1%；G值比CK1、CK2 分别提高了144.7%、80.7%，比没有添加鸡粪的T1处理提高了10.7%。黄瓜幼苗根冠比由高到低的顺序为：CK1 ＞T3 ＞CK2 ＞T2 ＞T1 ＞T4（表6），其中CK1 的数值最高，原因是CK1 的地上部生长缓慢；T4 的数值最小，原因是由于根际周围养分含量过高，对黄瓜幼苗根系造成了逆境伤害，影响了根系生长。

表6 不同基质对黄瓜幼苗壮苗指数、根冠比和G值的影响

2.6 不同基质对黄瓜幼苗根系生长的影响

由表7可知，黄瓜幼苗根系体积、总吸收面积和根系活力的高低顺序均为：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1。与两组对照相比，蚯蚓堆肥复合基质明显提高了黄瓜幼苗根系体积、总吸收面积及根系活力，并且随着鸡粪添加量的增加表现出先上升后下降的趋势。T3处理的黄瓜幼苗根系体积比CK1、CK2、T1处理分别提高了85.7%、44.5%、30.0%，总吸收面积分别提高了112.6%、57.2%、47.3%，根系活力分别提高了153.8%、108.1%、53.9%。

表7 不同基质对黄瓜幼苗根系体积、总吸收面积和根系活力的影响

2.7 不同基质对黄瓜幼苗净光合速率的影响

由图1可知，黄瓜幼苗净光合速率由高到低的顺序为：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1。与两组对照相比，蚯蚓堆肥复合基质显著提高了黄瓜幼苗的净光合速率，并且随着鸡粪添加量的增加呈现出先升高后降低的趋势。T3处理的黄瓜幼苗净光合速率比CK1、CK2分别提高了272%、35%，比不添加鸡粪的T1处理提高了16%。

图1 不同基质对黄瓜幼苗净光合速率的影响

2.8 不同基质对黄瓜产量的影响

由表8可知，生长前期黄瓜单株产量由高到低的顺序为：T3 ＞T4 ＞T2 ＞T1 ＞CK2 ＞CK1；与CK1 和CK2 相比，蚯蚓堆肥复合基质明显提高了生长前期黄瓜单株产量，并且随着鸡粪添加量的增加呈现出先上升后下降的趋势，T3处理的黄瓜单株产量比CK1、CK2 分别提高了45.2%、33.9%，比不添加鸡粪的T1处理提高了25.3%。生长后期黄瓜单株产量由高到低的顺序为：CK2 ＞T2 ＞CK1 ＞T1 ＞T4 ＞T3；与生长前期相比，生长后期的黄瓜单株产量普遍降低，蚯蚓堆肥处理的减少量高于对照组，其中T3处理和T4处理的减少量分别达到了51.4%、41.6%，CK1 和CK2 的减少量为16.0%、13.5%。整个生长期黄瓜单株产量由高到低的顺序为：T3 ＞T2 ＞CK2 ＞T1 ＞T4 ＞CK1，T3处理的黄瓜单株产量比CK1、CK2 分别提高了17.3%、6.7%。

生长前期黄瓜结瓜数量以T3处理最高，比CK2、CK1 分别提高了31.0%和26.7%，差异达显著水平；生长后期T3处理的黄瓜结瓜数量比生长前期减少了44.7%，比CK2 减少了22.2%；整个生长期T3处理的黄瓜结瓜数量显著高于除CK2 外的其他处理，比CK1 提高了9.3%，其他处理间黄瓜数量无显著变化。

生长前期黄瓜单瓜质量T1、T2、T3、T4处理之间无显著差异，T3处理的黄瓜单瓜质量比CK1、CK2 提高了16.0%、3.3%；生长后期除T4处理的黄瓜单瓜质量显著降低外，其他处理间差异不显著；整个生长期黄瓜单瓜质量由高到低的顺序为：T2 ＞T3=T1 ＞CK2 ＞T4 ＞CK1，T1、T2、T3处理间差异不显著，T3处理的黄瓜单瓜质量比CK2、CK1 分别提高了2.3%、8.5%。

表8 不同基质对黄瓜产量的影响

3 结论与讨论

本试验结果表明，与对照相比，鸡粪—牛粪蚯蚓堆肥复合基质不仅提高了黄瓜幼苗株高、茎粗、全株鲜质量和干质量、根系活力、叶绿素含量、净光合速率等生理指标，还提高了壮苗指数、G值等综合指标，且随着鸡粪添加量的增加呈现出先上升后下降的趋势，其中以鸡粪和牛粪为1V∶8V时效果最佳。分析原因如下：首先，与CK1、CK2 相比，鸡粪—牛粪蚯蚓堆肥复合基质具有良好的团粒结构，理化性状优良，经测定其容重、总孔隙度、比重均在较适宜的范围内（吴志行 等，1988），并且含有丰富腐殖质等有机酸类物质和刺激植物生长的激素（Pioncelot，1974），这为黄瓜根系的生长发育提供了良好的环境；其次，本试验结果显示，堆肥原料中随着鸡粪添加量的增加基质的养分含量、EC值呈现上升的趋势，这起到了添加肥料促进壮苗形成的作用（尚庆茂和张志刚，2005；张晓蕾 等，2010）。本试验条件下，T4处理各方面指标均比T3处理下降是因为鸡粪添加量过大造成基质EC值偏高，对黄瓜幼苗生长产生了盐分胁迫。

刘啸然等（2011）研究表明，水培黄瓜苗期短时间低硝态氮肥供应影响根系对氮、磷、钾的吸收利用，蛋白质、叶绿素等合成受阻，处理期间净光合速率比对照降低了44.09%。宋世威等（2008）研究表明，与相同浓度的铵态氮（NH4+-N）、氨基酸态氮（Gly-N）相比，硝态氮（NO3--N）更能促进甜瓜幼苗根系和地上部的生长。本试验中，添加鸡粪后堆肥原料中硝态氮的含量明显提高，促进黄瓜幼苗生长发育、根系生长发育及对氮、磷、钾的吸收利用。

此外，鸡粪中含有丰富的粗蛋白，堆肥发酵后分解为可溶性蛋白氮和多种氨基酸，比发酵前分别增加了70.9% 和3.5倍（周朝勤和杨才安，1989），极大的提高了蚯蚓堆肥基质中有机氮的含量。研究表明，植物能吸收氨基酸、小分子蛋白质等有机态氮，且吸收量和铵态氮相当；被吸收的氨基酸通过GOT 与GPT 等转氨酶催化同化形成蛋白质，增加植株干质量（葛体达 等，2009）。另一方面，氨基酸态氮与无机态氮配和施用比单施更能促进番茄植株的根系生长（袁伟等，2010）。

本试验中，与对照相比，蚯蚓堆肥处理黄瓜前期产量明显提高，且随着鸡粪添加量的增加呈现出先上升后下降的趋势，这与黄瓜幼苗壮苗指数等指标的变化趋势一致；而后期产量呈现出相反的变化趋势；总产量以T3处理最高。分析原因如下：与对照相比，鸡粪—牛粪蚯蚓堆肥能显著提高黄瓜幼苗壮苗指数等各方面的指标，秧苗质量的高低对前期产量的形成有直接的影响。另外，有研究显示蚯蚓粪能提高幼苗的抗热性（张志刚和尚庆茂，2006）、抑制苗期土传病害（胡艳霞 等，2002），提高秧苗的抗逆、抗病能力，有助于产量的形成。其次，本试验过程中发现T1、T2、T3、T4处理出现早衰现象，缩短了结果期，导致后期产量降低。楼惠宁和加藤徹（1993）的研究表明，苗龄的大小会影响内源激素的消长，从而影响茄苗的质量及其生产力。与草炭复合基质相比，蚯蚓堆肥缩短了育苗时间，提高了定植时幼苗的生理苗龄，导致前后期植株的生产力不同，进而出现产量前期高后期低的现象（赵瑞和陈俊琴，2004）。

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