牛粪堆肥基质化栽培甜瓜技术研究

文│焦光月杨子森张亚强周浩（山西省生态畜牧产业工作站）

据统计，山西省常年奶牛存栏量约40.67万头，年产牛粪量约600万吨。大量的牛粪仍然作为有机肥施入农田，但也仅限于播种前。由于大多数奶牛养殖场粪污处理设施设备配套不足，每年4月下旬播种后，奶牛场产生的粪便就只能就近堆放，一部分由有机肥生产企业采购，剩下一部分等到来年施入农田，牛粪的消纳、利用周期长，综合利用率不到60%。牛粪对环境造成的污染已严重影响到环境优美、生态宜居乡村的建设，成为中央实施乡村振兴战略的制约因素。广大科研人员需要拓宽畜禽养殖粪污的资源化利用研究思路，开辟高效利用途径。

一、牛粪堆肥基质化研究现状

牛粪基质化栽培园艺作物技术是畜禽粪便资源化利用的主要途径之一。利用畜禽粪便配制栽培基质，国内外学者进行了大量的研究，国外学者M.A.Bustamante等（2007）研究利用牛粪堆肥、鸡粪堆肥、葡萄酒糟与草炭按照不同配比作为育苗基质对莴笋、西兰花、甜菜、芫荽四种作物发芽指数的影响，结果表明，两种堆肥在替代草炭25%～50%的条件下可以取得较好的生长效果。

国内学者巩芳娥等以5种不同配比的复合基质（体积比）进行黄瓜穴盘育苗试验，结果表明，复合基质（草炭∶玉米秸秆∶牛粪∶蛭石＝2∶2∶4∶2）下黄瓜幼苗在生物量、生理特性等方面均优于对照及其他处理。杨红丽等通过研究发现，花生糠∶牛粪∶炉渣＝6∶2∶2（体积比）的基质配方理化性质较好，番茄穴盘苗茎粗、株高、茎叶鲜质量及干质量、根干质量、壮苗指数等6项指标均高于其他处理。康胜乐等在光照室内利用盆栽试验研究了不同基质对番茄产量和品质的影响，复合基质（蚯蚓粪∶牛粪＝1∶1）能够满足番茄生长的需要，番茄的产量最高。然而，尽管畜禽粪便基质化栽培作物研究很多，但在生产上应用仍然少见，尤其在非耕地上利用畜禽粪便开展基质化栽培园艺作物的研究报道较少。

表1不同处理组甜瓜栽培基质配方表（体积比）

山西省农业科学院现代农业研究中心与山西省生态畜牧产业工作站联合开展农业废弃物循环增值利用技术研究，经过三年的技术攻关，形成了“牛粪基质化栽培甜瓜技术体系”，该技术体系集成了牛粪好氧堆肥快速发酵、甜瓜栽培基质配制、非耕地基质栽培槽设计与安装、甜瓜基质栽培水肥精准控制、低成本水肥一体化灌溉系统设计与安装等五项技术成果。技术研究及应用效果如下。

二、牛粪好氧堆肥快速发酵

根据测定得知，奶牛粪碳氮比为23.9∶1，与微生物最适宜生长的碳氮比（25～30）∶1相比，碳氮比较低，需要加入碳含量高的调理剂。按照试验地的有机物料条件，选择玉米秸秆为主要调理剂。经测定得知，玉米秸秆碳氮比为68.1∶1，按照堆肥用途，为增加堆肥物料的孔隙度，适当加大玉米秸秆的用量，在此基础上设计了奶牛粪与玉米秸秆联合堆肥发酵碳氮比为26∶1的堆肥配方，即奶牛粪650千克+玉米秸秆350千克+尿素6千克。采用条垛式堆肥，堆形为梯形。堆料分层添加，每层玉米秸秆厚度为20厘米，上边添加奶牛粪10厘米，再均匀撒尿素1.5千克和生石灰3千克，添加自行研制的发酵菌剂1千克，之后再喷洒水至堆料含水量为65%～70%。堆肥期为50天左右，每6～7天翻堆一次。待堆肥完全腐熟后，静置陈化作为基质配制原料备用。

三、牛粪堆肥配制基质设计

1.处理及栽培模式。根据不同物料的理化性状，按照体积比设置牛粪堆肥基质配方。共设置四个处理组（T1、T2、T3、T4），其中处理1（T1）为对照组（CK）（详见表1），每个处理组重复3次，试验采用单因素完全随机设计。试验采取槽式栽培模式（槽高30厘米，宽30厘米），株距为40厘米，槽内栽植两行，为“之”字行排列，行距20厘米，甜瓜苗距槽边缘5厘米，每个处理组长20米，共计100株，槽与槽之间的距离为1.0米。甜瓜品种为网纹甜瓜，采用吊蔓栽培和双蔓整枝方式，侧蔓匐地，只留1个果实，灌溉方式为水肥一体化滴灌。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。

2.测定项目及方法。定植15天后，统计各处理的缓苗天数和存活率，在其生长过程中随机选取8株，每隔14天测定一次甜瓜生长指标（株高和茎粗），待甜瓜成熟后，测定甜瓜的单株果重和地下生物量。

株高用钢卷尺测量，茎粗用数显游标卡尺测量，单果重可直接称量，各指标均取平均值进行计算。

地下生物量：栽培试验结束后，小心挖出植株，用水轻轻冲洗植株根系，并用手清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，即为地下部分鲜质量；将称完鲜质量的材料用报纸包好，置烘箱中105℃杀青30分钟，65℃烘干48小时称质量，即为地下干重。

3.数据处理。采用Excel2003对原始数据进行处理，用SPSS13.1统计软件对数据进行单因素方差分析。

四、牛粪堆肥配制基质应用效果分析

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，同一时间不同处理组甜瓜的株高存在较大差异，且各处理组的株高均随生长日期的延长而增大（表2）。在苗期，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭对甜瓜的株高有显著影响（P＜0.05）；T2的株高显著高于T3和T4（P＜0.05），而与CK（TI）之间无显著差异。T2的生长速度最快，达到4.19厘米/天。在5月17日，T4的株高最大，分别比CK和T2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，但各处理间差异不显著。在整个生长期，T4甜瓜株高的增加幅度最大，较CK提高19.39%。这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含量多，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，这与徐文俊等在番茄上的研究结果一致。

表2不同日期甜瓜的植株高度（厘米）

表3不同日期甜瓜的茎粗（毫米）

总之，不同配方基质对番茄株高的影响大小依次为T4＞T2＞T1（CK）＞T3，表明处理4组（T4）的基质配比牛粪玉米秸秆熟化物∶沼渣∶珍珠岩∶腐植酸肥=3∶3∶1∶1为最佳，该基质栽培的甜瓜植株生长速度快，生长量大，最有利于甜瓜株高的生长。

2.不同配方基质对甜瓜茎粗的影响。由表3可以看出，在甜瓜的生长发育过程中，各处理组的茎粗均随生长日期的延长而增大。在整个生长期，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭对甜瓜的茎粗无显著影响。CK的甜瓜茎粗在整个生长期均高于其他处理，其次为T4和T2。

3.不同配方基质对甜瓜地下生物量的影响。由表4可知，不同处理间的地下鲜重和地下干重存在极显著差异（P＜0.01）。T4的地下鲜重极显著高于T2和T3（P＜0.01），而与CK之间无显著差异。T4的地下干重极显著高于其他处理；分别比CK、T2、T3提高30.68%、45.57%和88.52%。

4.不同配方基质对甜瓜产量的影响。从表5 可以看出，用牛粪和玉米秸秆熟化物部分替代草炭均能提高甜瓜的单瓜重和产量，T 2、T 3、T 4 分别比C K 提高0.08%、13.52%和28.86%。T4的单瓜重和产量均显著高于CK和T2（P＜0.01），而与T3之间无显著差异。

表4不同处理组甜瓜地下生物量

表5不同处理组甜瓜的产量

5.不同配方基质的经济效益评价。牛粪堆肥基质化替代草炭的经济效益如表6所示。估计试验中堆肥物料和沼渣的价格为200元/立方米，草炭价格为480元/立方米，珍珠岩的价格为110元/立方米；试验期间甜瓜的价格为10元/千克。根据上述数据得出牛粪堆肥基质化替代草炭栽培甜瓜的经济效益。从表6可以看出，用牛粪秸秆熟化物替代草炭降低了甜瓜基质成本。

五、结论

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。牛粪和玉米秸秆熟化物的EC值（基质中可溶性盐含量）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。对不同配方下甜瓜植株的形态特征、地下生物量和产量的分析表明，T4栽培的甜瓜的株高和茎粗与对照无显著差异，其地下干重极显著高于对照。这表明，T4复合基质可为甜瓜定植后的生长提供良好的根际环境。

本试验所选用的牛粪、玉米秸秆和沼渣均是廉价的农业废弃物，来源广泛，经发酵腐熟后，将其按照不同配比复配后的基质理化性质不同。在本试验条件下，T4复合基质栽培甜瓜的单瓜重和产量均显著高于对照。这说明，用牛粪和玉米秸秆熟化物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。牛粪秸秆熟化物∶沼渣∶珍珠岩∶腐植酸肥＝3∶3∶1∶1为最佳配比。

表6不同配方基质的经济效益