不同肥源堆肥茶的生物化學(xué)性質(zhì)及對(duì)番茄苗期生長(zhǎng)的影響

液體有機(jī)肥料在生物農(nóng)業(yè)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展中的應(yīng)用越來越普遍。堆制腐熟的有機(jī)物料,經(jīng)過通氣發(fā)酵而制成的堆肥茶,根據(jù)作物的種類可以選擇葉面噴灑或淋在土表,它向土壤或植物提供微生物、細(xì)顆粒有機(jī)物質(zhì)、有機(jī)酸、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)類物質(zhì)和可溶性礦質(zhì)營養(yǎng)元素等,不僅能顯著改良土壤,確保作物生長(zhǎng)所需的良好微生態(tài)環(huán)境,且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低,兼具生防和肥效雙重作用。根據(jù)堆肥茶不同的用途,相關(guān)研究建立了不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),因此堆肥茶質(zhì)量的定義是開放式的。用于抑病的堆肥茶要求富含大量的拮抗微生物,而用于肥料增效劑的堆肥茶則要求較高微生物數(shù)量和礦質(zhì)養(yǎng)分元素。為了實(shí)現(xiàn)堆肥茶的上述優(yōu)點(diǎn),需要考慮堆肥茶制作過程中的幾個(gè)因素,包括堆肥原料、發(fā)酵時(shí)間、肥水比、曝氣量、添加的營養(yǎng)物質(zhì)的種類和數(shù)量及提取工藝等。在影響因素中,原料直接影響堆肥的生物、化學(xué)和物理性質(zhì),又影響所得到堆肥茶的性質(zhì)和功效。目前,關(guān)于使用不同來源的堆肥制作堆肥茶的研究,大多集中在抑病效果方面,而在肥效方面的研究較少。本研究采用市場(chǎng)上常見的4種有機(jī)物料(菇渣、藥渣、菇渣和藥渣的混合渣、牛糞)制作堆肥茶,通過盆栽試驗(yàn),研究4種堆肥茶生物化學(xué)性質(zhì)及其對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響,為有機(jī)物原料和堆肥茶的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。1材料和方法1.1材料與堆肥茶的制備1.1.1主要成分及含量供試作物:番茄品種為超級(jí)918。供試肥料:菇渣、藥渣、混合渣(由菇渣與藥渣混合而制成)、牛糞堆肥(由宿遷沃綠寶有機(jī)農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供)。主要成分及含量見表1。基質(zhì)為泥炭。1.1.2堆肥茶的制備1.2試驗(yàn)計(jì)劃和方法1.2.1茶渣堆肥茶試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理,分別為(1)菇渣堆肥茶;(2)藥渣堆肥茶;(3)混合渣堆肥茶;(4)牛糞堆肥茶;(5)清水對(duì)照(CK)。每個(gè)處理重復(fù)4次。1.2.2催芽、出苗、澆堆肥茶在育苗袋中裝入基質(zhì)泥炭(不施基肥,用以研究堆肥茶的最大促生效果),澆水。盆栽試驗(yàn)于2012年5月至7月在中國科學(xué)院南京土壤研究所光照室內(nèi)進(jìn)行。番茄種子用10%過氧化氫消毒滅菌后,用去離子水浸泡3h,在25℃培養(yǎng)箱中避光催芽,待露白后,每盆播3粒已催芽的番茄種子,待出苗后間苗,每盆留1株。出苗7d后澆堆肥茶,每盆25mL,稀釋2倍后澆,同時(shí)在對(duì)照處理中加入等量的去離子水。每隔7d澆1次堆肥茶,各處理水分管理一致。30d后收獲植株地上部,測(cè)植株生物量、株高、莖粗、植株氮、磷、鉀含量等指標(biāo)。1.3指標(biāo)和方法的測(cè)量1.3.1分光光度法有機(jī)質(zhì)測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[14-15]進(jìn)行,取2mL堆肥茶,加10mL重鉻酸鉀,10mL濃硫酸,電熱板加熱,冷凝回流5min后滴定。全氮、全磷、全鉀測(cè)定:取2mL堆肥茶,濃硫酸-雙氧水消煮,定容到50mL待測(cè)。全氮用凱氏定氮儀測(cè)定;全磷用鉬銻抗比色法分光光度計(jì)測(cè)定;全鉀用火焰光度計(jì)測(cè)定。1.3.2肥沃和堆肥茶微生物板層計(jì)算微生物計(jì)數(shù)用稀釋平板法,細(xì)菌測(cè)定采用牛肉膏蛋白胨瓊脂平板表面涂布法。1.4壯苗指數(shù)計(jì)算由株高、莖粗、苗干重可得幼苗壯苗指數(shù),計(jì)算公式為:壯苗指數(shù)=(莖粗/株高)×幼苗干重;試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel軟件處理,用SPSS18.0進(jìn)行單因素方差分析和多重比較。2結(jié)果與分析2.1堆肥茶中細(xì)菌和真菌數(shù)量表1、表2的結(jié)果顯示,堆肥制作的原料對(duì)堆肥和堆肥茶的生物化學(xué)性質(zhì)有顯著的影響。發(fā)酵結(jié)束后,4種堆肥茶的pH值都有不同程度的增加,且均為堿性,混合渣堆肥茶的pH值最高,牛糞堆肥茶的pH值最低。不同肥源堆肥茶的電導(dǎo)率存在顯著的差異,牛糞堆肥的電導(dǎo)率最高,顯著高于其他堆肥茶,達(dá)到25.7mS/cm。牛糞堆肥茶中的有機(jī)質(zhì)含量、全氮、全磷含量均最高,顯著高于其他堆肥茶。混合渣堆肥茶中鉀含量最高,顯著高于其他堆肥茶。表1、表2結(jié)果顯示,堆肥茶中的可培養(yǎng)細(xì)菌數(shù)量受到堆肥原料的影響,其中牛糞堆肥茶中細(xì)菌數(shù)量最多。與堆肥比較,牛糞堆肥茶中的細(xì)菌數(shù)量增加的最多,增加了86.9倍,其次是混合渣堆肥茶、藥渣堆肥茶和菇渣堆肥茶,分別增加了42.8倍、20.1倍和0.56倍。堆肥茶的可培養(yǎng)真菌數(shù)量并沒有受到堆肥類型的影響,4種堆肥茶中的真菌數(shù)量沒有顯著差異。與堆肥比較,真菌數(shù)量增加最多的是菇渣堆肥茶,增加了2.99倍,其次是牛糞堆肥茶,增加了2.01倍,而藥渣堆肥茶減少了59.1%。2.2堆肥茶對(duì)番茄幼苗地上部生物量的影響植株干物質(zhì)量是衡量植株生長(zhǎng)狀況和生理代謝強(qiáng)弱的指標(biāo)之一。與對(duì)照相比,4種堆肥茶均能夠促進(jìn)番茄植株的生長(zhǎng),顯著增加番茄植株地上部生物量,不同堆肥茶處理對(duì)番茄幼苗地上部生物量的影響不同(圖1)。菇渣堆肥茶處理的植株干重最高,為1.58g/株,比其他堆肥茶增加53.4%~141%,其次分別是牛糞堆肥茶、藥渣堆肥茶和混合渣堆肥茶。2.3菇渣堆肥茶處理株高和莖粗是植株長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱的重要指標(biāo),在一定程度上可反映幼苗健壯程度。從表3可見,堆肥茶處理的幼苗株高和莖粗都顯著高于對(duì)照。菇渣堆肥茶處理株高為19.1cm,顯著高于其他處理,比其他堆肥茶處理高30.8%~56.6%,其他3種堆肥茶間無顯著差異。菇渣堆肥茶處理植株莖粗最大為5.09mm,顯著高于藥渣和混合渣堆肥茶處理,但與牛糞堆肥茶處理間無顯著差異。壯苗指數(shù)是評(píng)價(jià)幼苗質(zhì)量的有效指標(biāo),壯苗指數(shù)越大,幼苗質(zhì)量越好。菇渣堆肥茶的效果顯著高于藥渣和混合渣堆肥茶,與牛糞堆肥茶無顯著差異。2.4牛糞堆肥茶處理植株與對(duì)照比較,堆肥茶的使用顯著提高了植株地上部養(yǎng)分含量(表4),不同肥源堆肥茶處理下作物的養(yǎng)分含量出現(xiàn)了較大的差異。牛糞堆肥茶處理的植株氮含量最高,達(dá)到55.6mg/株,其次是菇渣、藥渣和混合渣堆肥茶。堆肥茶處理的番茄植株地上部磷含量顯著高于對(duì)照,其中牛糞和菇渣堆肥茶處理的植株磷含量無顯著差異,但顯著高于其他2種堆肥茶。堆肥茶處理顯著提高了地上部鉀含量,菇渣堆肥茶處理的植株鉀含量最高,達(dá)到106mg/株,顯著高于藥渣和混合渣堆肥茶,與牛糞堆肥茶沒有顯著差異。3討論和結(jié)論3.1堆肥茶ph值有機(jī)肥料來源不同,制成的堆肥茶性質(zhì)各異。發(fā)酵結(jié)束后,堆肥茶的pH值、電導(dǎo)率、微生物數(shù)量等均有所增加。pH值的增加原因可能是微生物吸收的陰離子多于陽離子所致。相關(guān)報(bào)道指出堆肥中大多數(shù)微生物的最適生長(zhǎng)pH值為中性,推測(cè)堆肥茶中也是如此,因此牛糞堆肥茶的pH值在7左右較好。有研究表明,發(fā)酵時(shí)添加紅糖或玉米粉可以降低堆肥茶的pH值,也有人認(rèn)為堆肥茶的pH值主要是由添加劑的pH值所決定,接下來的工作可以考慮控制堆肥茶的pH值。發(fā)酵過程中,堆肥有機(jī)物和礦質(zhì)離子的不斷分解和濾出,是造成牛糞堆肥茶電導(dǎo)率較高的原因。相關(guān)研究指出,過高的電導(dǎo)率可能不利于發(fā)酵過程中微生物的生長(zhǎng),控制合適的電導(dǎo)率也是制作堆肥茶必須考慮的因素之一。堆肥中的氮含量以菇渣堆肥最高,磷含量以混合渣最高,而制成堆肥茶后牛糞堆肥茶的氮、磷含量最高,原因可能是牛糞堆肥中的氮、磷有效性高,易于溶于水中,堆肥顆粒較小,過濾時(shí)混于堆肥茶中。堆肥茶發(fā)酵結(jié)束后,微生物數(shù)量較堆肥有所變化,其中細(xì)菌數(shù)量增加0.56~86.9倍,這與發(fā)酵時(shí)所加入的添加劑糖蜜、腐殖酸等有關(guān)。真菌除了藥渣堆肥茶有所減少,其他3種堆肥茶均增加,可能是藥渣堆肥固體顆粒粒徑較大,有些微生物附著在堆肥顆粒上,導(dǎo)致過濾時(shí)被排除。3.2不同肥源堆肥茶含養(yǎng)分的量堆肥茶能夠促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育,表現(xiàn)為苗期生物量高,植株高大,莖干粗壯等。徐大兵等研究結(jié)果,用硫酸鉀和水作為浸提劑提取的堆肥提取液能明顯改善棉花植株的生長(zhǎng)發(fā)育,顯著增加植株產(chǎn)量,產(chǎn)量比對(duì)照處理(未澆施堆肥提取液而澆施清水)分別增加了2.30倍和1.86倍。這種刺激植株生長(zhǎng)的機(jī)制可能是由于堆肥茶中含有一些具有生物活性、功能類似于植物生長(zhǎng)素的化合物所致。不同肥源堆肥茶處理對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響不同,本試驗(yàn)中4種堆肥茶,以菇渣和牛糞堆肥茶的效果較好。可能是菇渣和牛糞堆肥茶中含大量有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀和微量元素等。實(shí)踐證明,農(nóng)作物秸稈可以改善土壤理化性質(zhì),保存氮素養(yǎng)分,對(duì)提高磷素和微量元素的有效性有明顯作用,同時(shí)促進(jìn)植株對(duì)養(yǎng)分元素的吸收利用。而牛糞堆肥茶的成分以纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)為主,施用牛糞堆肥茶可以使基質(zhì)疏松,通透性好,從而促進(jìn)番茄根系和植株的生長(zhǎng)發(fā)育。不同肥源堆肥茶處理的番茄植株養(yǎng)分含量不同。本試驗(yàn)中牛糞堆肥茶處理的植株含氮量較高,原因是植株生長(zhǎng)期所需養(yǎng)分主要依賴于所澆的堆肥茶,而牛糞堆肥茶的氮磷含量最高,顯著高于其他堆肥茶,因而肥效較好。也可能是牛糞堆肥茶的碳氮比為0.82,較低,較易礦化,施入土壤后能迅速實(shí)現(xiàn)作物需求與供氮同步,在施用后短期內(nèi)增加氮吸收。而藥渣及混合渣堆肥茶,碳氮比較高(1.47、1.25),礦化較難,不能及時(shí)提供養(yǎng)分,所以增產(chǎn)效果差。牛糞堆肥茶中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和大量的生長(zhǎng)素、赤霉素、維生素等生物活性物質(zhì),這類物質(zhì)有助于植株體內(nèi)的氮代謝,并含有豐富的微生物分解轉(zhuǎn)化緩效養(yǎng)分,增加了氮的有效性,有利于番茄對(duì)氮的吸收。本研究結(jié)果表明,堆肥來源對(duì)堆肥茶的質(zhì)量有顯著影響,不同肥源的堆肥制作的堆肥茶性質(zhì)不同,對(duì)細(xì)菌、真菌數(shù)量的影響也有差異,這種質(zhì)量差異會(huì)影響植株生長(zhǎng)和礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量。堆肥茶的作用較長(zhǎng)效,相關(guān)作用機(jī)理還有待于繼續(xù)研究闡明。向2L塑料桶中加入1000mL蒸餾水、200g堆肥、50m