为了探究设施蔬菜收获后剩余残株合理利用的途径,通过温室土壤栽培试验研究了番茄、黄瓜残株堆肥还田(0、15、20、30 t·hm-2)对土壤性状及蔬菜生长和产量的影响.结果表明: 将番茄、黄瓜残株堆肥处理后还田可降低土壤容重,提高土壤有机质含量、微生物生物量和酶活性,促进蔬菜植株生长,增加蔬菜产量,改善蔬菜营养品质.残株堆肥使用量越多,改善效果越好,且对第二茬春黄瓜的作用效果优于第一茬秋番茄.表明施用蔬菜残株堆肥还田可改善设施蔬菜根区土壤环境,并提高设施蔬菜产量和品质.
In order to explore reasonable utilization of vegetable residue, the effects of application of different levels (0, 15, 20, 30 t·hm-2) of tomato and cucumber residue compost on soil properties, the leaf photosynthesis and the yield of vegetables were studied in solar greenhouse. The results showed that both kinds of vegetable compost could reduce soil bulk density, increase soil organic matter content, soil microbial biomass and soil enzyme activity, promote plant growth, and improve vegetable yield and quality. The more amount compost returned, the better was the effect on plant growth and yield. The positive effect of the vegetable residue compost application in the second cucumber growing season was more noticeable than that in the first tomato growing season, which indicated the application of vegetable residue compost could effectively promote soil fertility, increase vegetable yield and improve vegetable nutrient quality.
全 文 :日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区
土壤环境及蔬菜产量的影响
韩 伶 李衍素 于贤昌 贺超兴∗
(中国农业科学院蔬菜花卉研究所, 北京 100081)
摘 要 为了探究设施蔬菜收获后剩余残株合理利用的途径,通过温室土壤栽培试验研究了
番茄、黄瓜残株堆肥还田(0、15、20、30 t·hm-2)对土壤性状及蔬菜生长和产量的影响.结果表
明: 将番茄、黄瓜残株堆肥处理后还田可降低土壤容重,提高土壤有机质含量、微生物生物量
和酶活性,促进蔬菜植株生长,增加蔬菜产量,改善蔬菜营养品质.残株堆肥使用量越多,改善
效果越好,且对第二茬春黄瓜的作用效果优于第一茬秋番茄.表明施用蔬菜残株堆肥还田可
改善设施蔬菜根区土壤环境,并提高设施蔬菜产量和品质.
关键词 蔬菜残株; 堆肥; 日光温室; 根区环境; 蔬菜产量
Effects of vegetable residue compost returning to soil on soil properties and vegetable yield in
solar greenhouse. HAN Ling, LI Yan⁃su, YU Xian⁃chang, HE Chao⁃xing∗ ( Institute of Vegetables
and Flowers, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China) .
Abstract: In order to explore reasonable utilization of vegetable residue, the effects of application
of different levels (0, 15, 20, 30 t·hm-2) of tomato and cucumber residue compost on soil pro⁃
perties, the leaf photosynthesis and the yield of vegetables were studied in solar greenhouse. The re⁃
sults showed that both kinds of vegetable compost could reduce soil bulk density, increase soil or⁃
ganic matter content, soil microbial biomass and soil enzyme activity, promote plant growth, and
improve vegetable yield and quality. The more amount compost returned, the better was the effect
on plant growth and yield. The positive effect of the vegetable residue compost application in the
second cucumber growing season was more noticeable than that in the first tomato growing season,
which indicated the application of vegetable residue compost could effectively promote soil fertility,
increase vegetable yield and improve vegetable nutrient quality.
Key words: vegetable residue; compost; solar greenhouse; root environment; vegetable yield.
本文由现代农业产业技术体系建设专项(CARS⁃25⁃C⁃01)、中国农业
科学院科技创新工程项目(CAAS⁃ASTIT⁃IVFCAAS)、公益性行业(农
业)科研专项(201203005)和农业部园艺作物生物学与种质创制重
点实验室资助 This work was supported by the China Agriculture Re⁃
search System (CARS⁃25⁃C⁃01), the Science and Technology Innovation
Program of the Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS⁃ASTIT⁃
IVFCAAS), the Special Public Welfare Industry (Agriculture) Research
Project (201203005), and the Key Laboratory of Biology and Genetic
Improvement of Horticultural Crops, Ministry of Agriculture, China.
2015⁃11⁃13 Received, 2016⁃02⁃24 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: hechaoxing@ 126.com
随着蔬菜种植面积的扩大,无经济利用价值的
根、茎、叶等蔬菜残株[1]的产生量也在日益增多.据
统计,我国每年产生的蔬菜残株已达 1 ~ 1.5 亿 t[2] .
这些蔬菜残株矿质养分和有机质含量丰富,但因缺
乏科学合理的利用措施,通常是随意丢弃,造成严重
的资源浪费和环境污染.堆肥化,即将蔬菜残株经过
自然堆腐高温处理后形成安全无害且结构稳定的有
机物,是解决上述问题的有效途径之一.大量研究表
明,秸秆等农业废弃物堆腐处理后还田可显著改善
土壤结构[3],增加土壤有机质含量[4],改善土壤的
生物学性质,包括土壤微生物生物量、与土壤碳、氮、
磷元素转化相关的土壤酶活性等[5-7] .蔬菜残株堆肥
还田不仅可以解决随意堆放和焚烧所带来的环境问
题,而且也可节省肥水,提高资源利用率,是实现其
资源化利用的有效途径[5,8] .
近年来,我们开展了利用作物秸秆与有机肥配
应 用 生 态 学 报 2016年 5月 第 27卷 第 5期 http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2016, 27(5): 1553-1559 DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201605.037
制有机土用于蔬菜栽培的研究[6-7],关于玉米、小麦
秸秆等就地还田的报道也较多[9-10],然而关于蔬菜
残株的无害化处理和资源化利用研究尚不多见[8] .
已有研究表明,堆肥作为潜在的肥料来源,可提高土
壤养分含量,但由于大田地温低,养分释放缓慢,通
常当季施用对速效养分含量的提高有限,而设施栽
培温光条件好,可持续提高土壤有机质含量和改善
根区环境[7,11-12] .本文以主要设施蔬菜番茄、黄瓜的
残株作为材料,经高温好氧堆腐后还田,经日光温室
秋茬番茄、春茬黄瓜连续两茬栽培,研究了两种设施
蔬菜残株堆肥还田对土壤理化性状、微生物生物量、
土壤酶活性及番茄和黄瓜生长、产量、品质的影响,
以期为蔬菜残株资源化利用提供理论和实践依据.
1 材料与方法
1 1 试验地概况
试验于 2014年 8 月—2015 年 6 月在中国农业
科学院蔬菜花卉研究所试验农场日光温室进行,试
区属于暖温带半湿润大陆性季风气候,试验期间温
室夏季平均气温 30.19 ℃,冬季平均气温 13.33 ℃ .
试验地土壤质地为壤土,0 ~ 15 cm 土层土壤基本
理化性状为:容重 1.01 g·cm-3,有机质含量 36.5
g·kg-1,全氮 1.94 g·kg-1,速效氮 136 mg·kg-1,速
效磷 570 mg·kg-1,速效钾 596 mg·kg-1, pH 值
7.84,EC值 240 μs·cm-1 .
1 2 试验材料
试验所用的番茄、黄瓜残株均来源于中国农业
科学院蔬菜花卉所的试验农场日光温室秋冬茬采收
后的蔬菜残株.2月将收集的新鲜番茄、黄瓜残株分
别放入水泥发酵池,覆盖塑料膜,进行高温好氧发
酵,堆腐周期为 60 d,其中 55 ~ 60 ℃以上的高温持
续 15 d.发酵期间,通过发酵池下方风机进行气体交
换;腐熟池四周喷水增加堆腐物的湿度,控制湿度在
60%~ 75%范围内,每周翻堆一次.采用北京旗硕基
业公司提供的农用通环境监测仪监测堆体中心温度
和环境温度,当堆体中心温度趋于环境温度时,停止
堆腐处理[13],自然放置于腐熟池中备用.
1 3 试验设计
试验设置 7 个处理,对照为未添加堆肥的栽培
土壤;T1:番茄残株堆肥 15 t·hm
-2;T2:番茄残株堆
肥 20 t·hm-2;T3:番茄残株堆肥 30 t·hm
-2;H1:黄
瓜残株堆肥 15 t · hm-2; H2:黄瓜残株堆肥 20
t·hm-2;H3:黄瓜残株堆肥 30 t·hm
-2 .堆肥还田量
均以干物质量计.采用单因子随机区组设计,3 次重
复.于 2014年 7 月 15 日将堆肥添加至底部铺用旧
棚膜的简易栽培槽中,栽培槽长 7.5 m,上口宽 0.8
m,下口宽 0.6 m,高 0 25 m,将菜秧堆肥铺于栽培槽
底部,然后用栽培土覆盖施入基肥后做栽培畦.2014
年秋季栽培番茄(第一茬,A1),供试番茄品种为‘中
杂 105’,于 2014年 8月 13 日定植,11 月 2 日至 12
月 26日采收;番茄拉秧后 2015年春季栽培黄瓜(第
二茬,S2),黄瓜品种为‘中农 26’,于 2015 年 2 月 6
日定植,双行种植,株距 0.3 cm,行距 0.5 cm,各处理
小区面积 6 m2,每个小区定植 30 株,3 个重复,4 月
7日至 6 月 7 日采收.肥料施用情况:番茄共施
N 200 kg·hm-2, P 2O5 235 kg · hm
-2, K2 O 210
kg·hm-2,按 5 ∶ 5分为基肥和结果期追肥,追肥分 3
次施用;黄瓜施 N 250 kg·hm-2,P2O5125 kg·hm
-2,
K2O 300 kg·hm
-2,按 4 ∶ 6分为基肥和盛果期追肥,
追肥分 2次施用.
1 4 土壤样品采集
在番茄、黄瓜生长后期,于每个处理小区用五点
取样法采集 0~20 cm土壤,充分混合后再用四分法
制备土壤样品,分别过 0.25和 1 mm筛,用于土壤养
分、微生物生物量和土壤酶活性测定.
1 5 测定项目与方法
土壤容重采用环刀法;土壤有机质采用油浴
K2Cr2O7⁃H2SO4氧化法;全 N 采用凯氏定氮法;碱解
N采用碱解扩散法;速效 P、速效 K采用电感耦合等
离子体发射光谱仪(ICP⁃AEC)分析方法[14] .
土壤微生物生物量碳、氮含量采用氯仿熏蒸
法[15-17];土壤 β⁃葡糖苷酶、磷酸酶、氨肽基酶、过氧
化物酶活性采用荧光微型板酶检测技术[18-19] .
叶绿素含量采用丙酮提取法;根系活力采用
TTC(氯化三苯基四氮唑)法.采用美国 Li⁃Cor 公司
生产的 Li⁃6400XT便携式光合仪分别于 2014 年 10
月 25日和 2015 年 3 月 26 日 9:00—10:00 测定番
茄和黄瓜植株上数第 4 片功能叶的净光合速率
(Pn),番茄测定环境条件为:叶温(27±1) ℃,光量
子通量密度(PFD) 800 μmol·m-2·s-1,CO2浓度
340~350 μL· L-1;黄瓜测定环境条件为:叶温
(28±1) ℃,PFD 800 μmol·m-2·s-1,CO2浓度 350~
360 μL·L-1 .可溶性蛋白采用考马斯亮蓝 G⁃250 染
色法;维生素 C 采用钼蓝比色法;可溶性糖采用蒽
酮乙酸乙酯比色法;游离氨基酸采用茚三酮比色法;
番茄红素参照 GB 142152008中的方法[20]测定.
1 6 数据处理
试验数据的计算和作图采用Excel 2010软件,
4551 应 用 生 态 学 报 27卷
表 1 蔬菜残株堆肥还田对土壤容重和孔隙度的影响
Table 1 Effects of vegetable residue compost returning to
soil on soil bulk density and porosity
处理
Treatment
容重
Bulk density (g·cm-3)
A1 S2
孔隙度
Total porosity (%)
A1 S2
CK 1.06a 1.09a 47.31b 42.59b
T1 0.99b 0.96b 51.17ab 53.32ab
T2 0.96bc 0.91b 52.45ab 54.81ab
T3 0.93bc 0.87c 54.15a 61.17a
H1 1.03ab 0.95b 47.96b 52.49ab
H2 0.94bc 0.93b 52.49ab 54.90b
H3 0.91c 0.82c 55.59a 61.92a
A1: 第一年秋茬,栽培番茄 Autumn season of the first year, planting
tomato; S2: 第二年春茬,栽培黄瓜 Spring season of the second year,
planting cucumber. 不同字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different
letters meant significant difference among treatments at 0.05 level. 下同
The same below.
数据的单因素方差分析采用 DPS 7.05软件,差异显
著性检验采用 Duncan新复极差法(α= 0.05).
2 结果与分析
2 1 蔬菜残株还田对土壤容重和孔隙度的影响
容重和孔隙度可反映土壤的紧实度,容重小、孔
隙度高则表示土壤质地疏松、透气性较好[21] .蔬菜
残株堆肥还田后可降低土壤容重,增加土壤孔隙度
(表 1).第一茬秋番茄栽培后,与对照相比,堆肥还
田处理均降低了土壤容重,除 H1外,其他处理均与
对照差异显著,T1、T2、T3、H1、H2、H3 处理分别较对
照降低了 6.6%、9 4%、12.3%、2.8%、11.3%、14.2%,
以添加量较高的 T3、H3处理容重降低最为明显.与
对照相比,堆肥还田量越多,土壤孔隙度越高,以 H3
处理孔隙度最高,较对照增加 17.5%.
第二茬春黄瓜栽培后的土壤容重和孔隙度的变
化趋势与第一茬一致,以 H3处理最佳,与对照相比,
容重减小 24.8%,孔隙度增加 45.4%,T3与 H3之间无
显著差异.与第一茬相比,第二茬不同处理之间容重
和孔隙度的差异更为明显,堆肥还田处理容重进一
步减小,孔隙度进一步增加,对照处理则表现为容重
增加 2.8%,孔隙度减少 10.0%.
2 2 蔬菜残株堆肥还田对土壤养分的影响
经过秋茬番茄和春茬黄瓜两个蔬菜栽培生长周
期后,土壤养分发生了明显的变化.从表 2 可以看
出,与对照相比,番茄、黄瓜残株堆肥还田后不同程
度地提高了土壤养分含量.第一茬 A1 中,各堆肥还
田处理显著增加了土壤有机质和速效钾含量,T3对
全氮和速效磷含量的提高作用达到显著水平,较对
照分别增加66.6%和 45.9%,T3、H2、H3处理显著增
加了碱解氮含量,较对照分别增加 16.4%、14.3%和
20.7%,这 3个处理间无显著差异.第二茬 S2 中,与
对照相比,各处理碱解氮和速效钾含量的升高均达
到显著水平,同时有机质、全氮和速效磷含量也有不
同程度的提高.与 A1 相比,S2 的有机质和碱解氮含
量又有明显增加,而全氮和速效磷含量降低,速效钾
含量则因增施堆肥而增加,施用量大增加较多.
2 3 蔬菜残株堆肥还田对土壤微生物生物量碳、氮
含量的影响
如图 1 所示,堆肥还田处理的土壤微生物生物
量碳、氮含量均高于对照,且差异显著.第一茬 A1 各
处理与对照相比,土壤微生物生物量碳差异均达到
显著水平,堆肥还田量越多,土壤微生物生物量碳的
含量越高,以 T3和 H3处理的含量最高,分别较对照
增加 80.1%、79.0%;土壤微生物生物量氮含量与土
壤微生物生物量碳的变化趋势相同,以 T3处理最
高,与对照相比增加 27.6%,H3和 T3处理之间无显
著差异.第二茬 S2 的土壤微生物生物量碳以 T3处理
最高,T1、T2、H1、H2、H3 间无显著差异,与对照相比,
T1、T2、T3、H1、H2、H3 处理分别较对照提高了66.0%、
66 2%、121. 1%、 66. 0%、 66 2%、 87. 0%;各堆肥处
理土壤微生物生物量氮与对照相比均差异显著,以
表 2 蔬菜残株堆肥还田对土壤养分含量的影响
Table 2 Effects of vegetable residue compost returning on soil nutrient content
处理
Treatment
有机质
Organic matter
(%)
A1 S2
全氮
Total N
(%)
A1 S2
碱解氮
Alkali⁃hydrolyzable N
(mg·kg-1)
A1 S2
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
A1 S2
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
A1 S2
CK 4.78c 5.63c 0.30b 0.11c 140b 106c 75.87b 32.38c 539.9e 533.9d
T1 4.19bc 7.23bc 0.33ab 0.26b 141b 147ab 82.31b 37.74c 602.5d 701.8bc
T2 4.35bc 7.58bc 0.42ab 0.29ab 140b 152ab 88.33b 51.32b 717.2c 801.4b
T3 6.16ab 8.19ab 0.50a 0.38a 163a 203a 110.70a 77.20a 889.3b 976.3a
H1 5.96b 7.01b 0.40ab 0.19bc 153ab 196a 83.63b 36.29c 700.6c 601.2c
H2 6.12ab 7.09ab 0.41ab 0.25b 160a 168ab 86.73b 55.92b 719.2c 715.8bc
H3 6.98a 8.21a 0.46ab 0.38a 169a 166b 91.38b 36.95c 989.7a 920.2b
55515期 韩 伶等: 日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土壤环境及蔬菜产量的影响
图 1 蔬菜残株堆肥还田对土壤微生物生物量碳、氮的影响
Fig. 1 Effects of vegetable residue compost returning on soil
microbial biomass C and N.
A1: 第一年秋茬,栽培番茄 Autumn season of the first year, planting
tomato; S2: 第二年春茬,栽培黄瓜 Spring season of the second year,
planting cucumber. 不同字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different
letters meant significant difference among treatments at 0.05 level. 下同
The same below.
T2、T3、H3 处理最为明显,分别较对照增加 49.1%、
48.8%、51.1%.与第一茬 A1 相比,第二茬 S2 的土壤
微生物生物量碳和氮均显著增加.
2 4 蔬菜残株堆肥还田对土壤酶活性的影响
本文研究了与土壤C、N、P转化相关的水解酶
活性和过氧化物酶活性.由图 2 可知,蔬菜残株堆肥
还田对土壤酶活性的影响较大.第一茬秋番茄栽培
A1 的土壤磷酸酶活性以 H3处理最强,较对照提高
26.5%,其他处理与对照相比亦有程度不同的提高,
H1和 H2与对照无显著差异,其他各处理与对照差异
显著.各堆肥还田处理土壤 β⁃葡糖苷酶活性较对照
提高 19.3%~48.2%,除 H2外,各处理与对照差异均
达到显著水平,其中以 T3处理酶活性最强,显著高
于其他处理.各堆肥还田处理土壤氨肽基酶活性均
高于对照,以 T3处理活性最强.过氧化物酶活性亦以
T1处理最高,其中 T2、T3 与对照差异显著,分别较对
照提高 43.4%和 60.1%.
第二茬 S2 春黄瓜栽培后各处理的土壤磷酸酶
活性较 A1 都有下降,然而与对照相比,堆肥还田处
理的土壤磷酸酶活性均显著提高,其中 H3处理活性
最高,较对照提高 90.8%.β⁃葡糖苷酶活性 T3处理显
著高于其他处理,除 T1外,各堆肥还田处理均与对
照差异显著.氨肽基酶活性 H2和 H3显著高于其他处
理,分别较对照提高 58.2%和 59.4%.S2 各堆肥还田
处理土壤的过氧化物酶活性均显著高于对照,较对
照提高 23.8% ~71.0%,且均高于第一茬处理.可见,
与第一茬相比,第二茬土壤磷酸酶、β⁃葡糖苷酶、氨
肽基酶活性有所降低,而过氧化物酶活性升高.
2 5 蔬菜残株堆肥还田对番茄、黄瓜光合速率和产
量的影响
从表3可见,堆肥还田处理增加了番茄和黄瓜
图 2 蔬菜残株堆肥还田对土壤酶活性的影响
Fig.2 Effects of vegetable residue compost returning on soil enzyme activities.
6551 应 用 生 态 学 报 27卷
表 3 蔬菜残株堆肥还田对番茄、黄瓜光合生理指标和产量
的影响
Table 3 Effects of vegetable residue compost returning on
physilogical index and yield of tomato and cucumber
蔬菜
Vegetable
处理
Treat⁃
ment
叶绿素
含量
Chlorophyll
content
(mg·g-1)
根系活力
Root
activity
(μg·g-1·
h-1)
净光合
速率
Photosynthetic
rate
(μmol·m-2
·s-1)
单果质量
Single
fruit
mass
(kg)
单株产量
Yield per
plant
(kg)
番茄 CK 3.01c 327.75c 13.44c 0.102a 1.28c
Tomato T1 3.07c 522.63ab 20.82ab 0.106a 1.36abc
T2 3.35b 490.34c 16.64bc 0.107a 1.54ab
T3 3.62a 510.09b 23.75a 0.111a 1.67ab
H1 3.18bc 524.91ab 18.96b 0.103a 1.33bc
H2 3.32b 576.99ab 13.82c 0.108a 1.37abc
H3 3.56a 636.269a 20.17ab 0.127a 1.69a
黄瓜 CK 3.81b 69.52c 10.04b 0.168a 1.49c
Cucumber T1 4.35ab 98.48abc 11.10ab 0.169a 1.60c
T2 4.53ab 104.78ab 12.24ab 0.173a 1.71bc
T3 5.21a 113.39a 13.14a 0.174a 1.90ab
H1 3.95b 75.17c 11.39ab 0.171a 1.69bc
H2 4.34ab 78.30bc 12.13ab 0.184a 1.70bc
H3 4.66ab 110.79a 12.88a 0.192a 2.01a
叶片叶绿素含量,增强了植株根系活力和净光合速
率,提高了番茄和黄瓜的产量,对单果质量无显著影
响.与对照相比,T1、T2、T3、H1、H2、H3 处理番茄产量
分别提高了 6. 3%、26. 9%、30. 5%、3. 9%、20. 3%、
32.0%,其中 T2、T3、H3与对照相比产量增加显著.各
堆肥还田处理还增加了黄瓜产量,以 H3 处理产量
最高,T3和 H3的产量均显著高于对照,分别较对照
提高了 34.9%和 27.5%.表明堆肥还田量越多,蔬菜
增产效果越明显.
2 6 蔬菜残株堆肥还田对番茄和黄瓜营养品质的
影响
从表 4 可见,蔬菜残株堆肥还田处理可改善番
茄和黄瓜的营养品质.其中番茄果实的 Vc含量以 T3
处理最高,较对照显著增加 17.1%,T1、H2、H3与 T3
差异不显著,仅 T3和 H3与对照相比增产显著;各堆
肥还田处理均可增加番茄果实可溶性糖含量,提高
糖酸比和番茄红素含量.其中,可溶性糖含量以 H3
处理最高,较对照增加了 21.8%;糖酸比则以 T3处理
最高;而番茄红素含量以 T2处理最高,与对照相比
增加了 75.2%.可见堆肥还田量越多,对番茄营养品
质改善效果越好.
对黄瓜瓜条营养品质的分析可以看出(表 4),
黄瓜的 Vc含量以 T3处理最高,为 13.70 mg.kg
-1,显
著高于对照,增幅 49.6%;堆肥还田处理的可溶性糖
含量均显著高于对照,处理间相差不大,番茄残株堆
表 4 蔬菜残株堆肥还田对番茄、黄瓜营养品质的影响
Table 4 Effects of vegetable residue compost returning on
nutrient quality of tomato and cucumber
蔬菜
Vegetable
处理
Treat⁃
ment
Vc
(mg·kg-1)
可溶性糖
Soluble sugar
(%)
番茄糖酸比 /
黄瓜可
溶性蛋白
Sugar to
acid ratio /
crude protein
番茄红素 /
黄瓜游离
氨基酸
Lycopene /
free aminon
acid
番茄 CK 13.20b 2.39c 3.66d 36.55b
Tomato T1 14.50ab 2.63b 4.76c 61.65ab
T2 13.50b 2.75ab 3.86d 64.02a
T3 15.45a 2.88a 5.47a 59.90ab
H1 13.30b 2.74ab 3.91d 60.05ab
H2 14.70ab 2.82ab 4.85bc 49.90ab
H3 15.20a 2.91a 5.39ab 50.45ab
黄瓜 CK 9.16c 1.38b 1.33e 230.0a
Cucumber T1 11.30abc 2.68a 1.58cd 220.0a
T2 12.41ab 2.76a 1.68bc 240.0a
T3 13.70a 2.82a 1.88a 230.0a
H1 9.58c 2.97a 1.43de 220.0a
H2 10.78bc 3.01a 1.78abc 230.0a
H3 12.48ab 3.15a 1.94a 240.0a
肥处理略高于黄瓜残株处理,以 H3处理最高;可溶
性蛋白含量以 T3 和 H3 处理最高,除 H1 外,各处理
与对照差异显著;各堆肥处理黄瓜的游离氨基酸含
量与对照无显著差异.
3 讨 论
有机堆肥在改善土壤物理性质、增加土壤养分
含量方面作用显著.如仝少伟等[22]施用啤酒污泥、
牛粪和菇渣 3 种不同堆肥种植苹果苗,6 个月后发
现有机堆肥可显著提高土壤有机质和养分含量,并
显著降低土壤容重,增加土壤孔隙度. Mylavarapu
等[23]研究表明,有机堆肥可促进养分释放,增加土
壤的碳氮供应能力,并降低土壤容重. Shukla 等[24]
通过连续 3年的甘蔗大田定位试验发现,随着堆肥
施用量的增加,土壤容重降低,水分渗透率增加,且
土壤有机质含量和氮素利用效率增加.本试验结果
与前人类似,连续种植番茄、黄瓜两茬蔬菜后,蔬菜
残株堆肥还田处理的土壤容重分别较对照降低
11 9%~24.8%,孔隙度较对照增加 23.2% ~ 45.4%,
有机质和速效养分含量也有不同程度的提高,且随
着堆肥还田量的增加,作用效果增强.主要原因是番
茄、黄瓜残株堆肥本身含有丰富的有机质和矿质元
素,还田后可直接增加土壤有效养分和有机质含量;
另一方面堆肥添加后可有效改善土壤湿度,提高地
温并减小地温变化幅度[10],有利于养分吸收和释
放,同时也加速了堆肥中有机物的腐殖化过程.容重
75515期 韩 伶等: 日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土壤环境及蔬菜产量的影响
减小与有机质含量增加显著相关[25-26],有机质含量
高的土壤容重小,土壤透气性好,有利于根系的生长
发育,根系活力较强.此外,氮元素直接参与了叶绿
素的形成和光合产物的运输,堆肥中含有大量的氮
素,因此堆肥还田处理的叶绿素含量显著高于对照.
土壤微生物生物量碳和氮能反映土壤中有效
碳、氮的状况[9,17,23],是重要的养分储备库,土壤酶
可加速土壤中的生化反应,提高微生物活性,两者可
反映土壤的生物学性质,且都与土壤微生物的数量
和活性相关.本试验表明,番茄、黄瓜残株堆肥还田
后,土壤微生物生物量碳、氮和土壤酶活性均显著提
高,且堆肥施用量最多的处理效果最显著.这与前人
的研究结果[9,27-28]类似.主要原因是堆肥中含有大
量的活体微生物,还田后可直接增加土壤微生物的
数量,加快土壤中养分吸收和释放的速率,且这些微
生物可将堆肥中的碳和氮同化后为自身所用[29];堆
肥还田后,提高微生物活性的同时也促进了根系分
泌物的形成,且堆肥为土壤酶分解提供了大量的底
物,因此相关土壤酶的活性得到提高[30];此外番茄、
黄瓜堆肥的 C / N分别为 22 ∶ 1 和 23 ∶ 1,与秸秆相
比,C / N适宜,还田后不仅不会与土壤竞争氮素,还
可提供适宜微生物生长繁殖的环境,进而改善土壤
的生物学性状.另外,堆肥还田还可改善番茄和黄瓜
的营养品质,这可能与堆肥还田后提高植株光合速
率、增强根系活力有关.
本试验还发现,蔬菜残株堆肥还田对第二茬的
影响大于第一茬,主要原因是秋冬季温度较低,通常
在 10 ℃左右,堆肥中的有机质分解速率慢,养分的
转化速率也缓慢,而春夏季土壤温度相对较高,通常
在 30 ℃左右,微生物活性提高,土壤养分转化迅速,
一般情况下堆肥中含有较多难以分解的有机质,通
常会在下一个生长季对土壤的影响更大[11] .
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作者简介 韩 伶,女,1990年生,硕士研究生. 主要从事设
施蔬菜栽培研究. E⁃mail: hanling517@ 126.com
责任编辑 张凤丽
韩伶, 李衍素, 于贤昌, 等. 日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土壤环境及蔬菜产量的影响. 应用生态学报, 2016, 27(5):
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