地埋式秸秆生物反应堆对草莓生产及土壤肥力的影响.pdf

58 2020 年 第61 卷 第1 期 收 稿 日 期 2019 11 20 基 金 项 目 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 2016YFD0201007 浙 江 省 基 础 公 益 研 究 计 划 项 目 LGN18D010005 杭 州 市 农 业 科 研 攻 关 专 项 20130432B23 作 者 简 介 叶 静 1969 女 浙 江 桐 庐 人 副 研 究 员 硕 士 从 事 作 物 营 养 与 施 肥 等 方 面 的 研 究 工 作 E mail yejing 通 信 作 者 马 军 伟 研 究 员 从 事 作 物 营 养 与 施 肥 研 究 工 作 E mail majunwei 文 献 著 录 格 式 叶 静 翁 丽 青 邹 平 等 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 草 莓 生 产 及 土 壤 肥 力 的 影 响 J 浙 江 农 业 科 学 2020 61 1 58 61 DOI 10 16178 j issn 0528 9017 20200121 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 草 莓 生 产 及 土 壤 肥 力 的 影 响 叶 静 1 翁 丽 青 2 邹 平 1 田 雁 榕 3 林 辉 1 符 长 焕 2 符 建 荣 1 马 军 伟 1 1 浙 江 省 农 业 科 学 院 环 境 资 源 与 土 壤 肥 料 研 究 所 浙 江 杭 州 310021 2 余 姚 市 农 业 科 学 研 究 所 浙 江 余 姚 315400 3 杭 州 学 军 中 学 浙 江 杭 州 310012 摘 要 大 田 试 验 条 件 下 研 究 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 草 莓 产 量 及 土 壤 肥 力 的 影 响 结 果 表 明 试 验 条 件 下 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 可 显 著 增 加 草 莓 产 量 和 品 质 提 升 反 应 堆 处 理 的 草 莓 产 量 可 达36 268 kg hm 2 比 CK 处 理 增 产33 2 可 溶 性 总 糖 V C 含 量 和 糖 酸 比 分 别 比CK 处 理 提 高33 4 24 6 和20 2 反 应 堆 处 理 可 有 效 提 高 大 棚 内 土 壤 温 度 CO 2 通 量 及 土 壤 有 机 质 与CK 处 理 比 最 大 温 差 可 达4 8 CO 2 通 量 是CK 处 理 的1 8 2 6 倍 土 壤 有 机 质 可 提 高0 54 个 百 分 点 关 键 词 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 二 氧 化 碳 通 量 产 量 土 壤 肥 力 中 图 分 类 号 S141 S668 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 0528 9017 2020 01 0058 04 浙 江 省 地 处 经 济 发 达 地 区 农 业 生 产 水 平 较 高 土 地 利 用 和 复 种 指 数 高 设 施 栽 培 加 之 长 期 连 作 由 于 采 取 了 人 工 措 施 改 变 了 局 部 生 态 环 境 改 变 了 土 壤 自 然 条 件 下 的 水 热 平 衡 其 温 度 光 照 通 气 条 件 和 水 肥 管 理 等 均 不 同 于 一 般 大 田 土 壤 及 生 态 环 境 出 现 几 个 突 出 问 题 如CO 2 严 重 亏 缺 设 施 土 壤 团 粒 结 构 被 破 坏 土 壤 有 机 质 及 养 分 容 量 降 低 土 壤 次 生 盐 渍 化 趋 势 加 快 等 问 题 针 对 上 述 问 题 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 将 秸 秆 畜 禽 粪 便 等 有 机 废 弃 物 混 合 埋 施 在 大 棚 或 露 地 土 壤 种 行 之 间 通 过 添 加 高 效 产 气 菌 进 行 生 物 发 酵 利 用 发 酵 产 生 的CO 2 对 大 棚 进 行 二 氧 化 碳 施 肥 解 决 大 棚 中 二 氧 化 碳 严 重 亏 缺 的 问 题 利 用 发 酵 热 能 对 土 壤 起 增 温 和 保 温 作 用 1 5 该 项 技 术 在 我 国 北 方 应 用 较 为 广 泛 但 在 南 方 地 区 尤 其 在 浙 江 省 鲜 有 报 道 为 此 本 研 究 针 对 长 期 连 作 设 施 栽 培 土 壤 通 过 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 提 高 草 莓 产 量 和 品 质 旨 在 提 高 南 方 地 区 越 冬 作 物 的 产 量 和 品 质 同 时 解 决 农 村 废 弃 物 的 无 害 化 处 理 和 资 源 化 利 用 问 题 1 材 料 与 方 法 1 1 供 试 材 料 田 间 试 验 于2014 年9 月20 日 至2015 年3 月 30 日 在 浙 江 省 余 姚 市 梁 弄 镇 亚 思 味 特 生 态 农 场 121 5 33 E 29 54 34 N 进 行 农 场 地 处 浙 东 四 明 山 麓 海 拔68 m 属 亚 热 带 南 缘 季 风 型 气 候 四 季 分 明 冬 夏 稍 长 春 秋 略 短 平 均 年 日 照 总 时 数2 061 h 年 均 气 温16 2 供 试 土 壤 为 黄 斑 泥 潴 育 水 稻 土 试 验 前 测 得 耕 层 0 20 cm 基 础 肥 力 见 表1 供 试 材 料 为 草 莓 品 种 红 颊 表1 试 验 地 土 壤 基 础 肥 力 特 征 处 理 pH 有 机 质 g kg 1 全 氮 g kg 1 有 效 磷 mg kg 1 速 效 钾 mg kg 1 CK 5 20 46 62 3 18 191 51 104 BR 5 02 48 89 3 17 206 04 228 1 2 处 理 设 计 试 验 设 常 规 措 施 CK 和 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 BR 2 个 处 理 CK 为 常 规 栽 培 方 法 不 用 秸 秆 反 应 堆 在 草 莓 移 栽 前 施 新 鲜 羊 粪9 000 kg hm 2 和 复 合 肥 硫 基 N 15 P 2 O 5 15 K 2 O 叶 静 等 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 草 莓 生 产 及 土 壤 肥 力 的 影 响 59 15 750 kg hm 2 坐 果 后 结 合 滴 灌 追 施 速 溶 性 配 方 肥 BR 为 翻 耕 前 施 新 鲜 羊 粪1 500 kg hm 2 全 层 混 施 移 栽 前 开 沟 宽40 cm 深40 cm 沟 中 埋 入 稻 草15 000 kg hm 2 新 鲜 羊 粪7 500 kg hm 2 发 酵 菌 剂30 kg hm 2 拌 麸 皮 混 施 分 层 填 埋 每 层 中 均 匀 含 有 秸 秆 羊 粪 及 菌 剂 填 埋 完 毕 后 覆 土 整 畦 覆 盖 地 膜 后 用 土 钻 在 反 应 堆 上 部 每 隔 1 5 m 打1 个 小 孔 作CO 2 释 放 用 坐 果 后 结 合 滴 灌 追 施 速 溶 性 配 方 肥 每 处 理1 个 大 棚 大 棚 面 积 280 m 2 内 各 有5 畦 重 复3 次 1 3 取 样 与 测 定 供 试 样 品 采 集 试 验 开 始 前 随 机 取2 个 处 理 大 棚 内0 20 cm 耕 层 土 样1 000 g 用 于 测 定 土 壤 基 础 肥 力 草 莓 盛 果 期 每 处 理 随 机 采 摘5 0 kg 果 实 用 于 测 定 草 莓 品 质 土 壤 和 果 实 样 品 测 定 土 壤 pH 依 据 NY T 1121 2 2006 土 壤pH 的 测 定 土 壤 有 机 质 依 据NY T 1121 6 2006 土 壤 有 机 质 的 测 定 土 壤 全 氮 依 据HJ 717 2014 凯 氏 法 土 壤 有 效 磷 依 据NY T 1121 2 2014 土 壤 有 效 磷 的 测 定 土 壤 速 效 钾 依 据NY T 889 2004 土 壤 速 效 钾 和 缓 效 钾 含 量 的 测 定 草 莓 中 Vc 含 量 依 据 GB 6195 1986 水 果 蔬 菜 维 生 素 C 含 量 测 定 法 2 6 二 氯 靛 酚 滴 定 法 草 莓 中 可 溶 总 糖 依 据 GB 6194 1986 水 果 蔬 菜 可 溶 性 糖 测 定 法 测 定 土 壤CO 2 通 量 测 定 通 过Li 8100A 土 壤 二 氧 化 碳 通 量 监 测 系 统 对 大 棚 内 土 壤 进 行 测 定 土 壤 温 度 动 态 监 测 采 用LOGGER 1 8 2 温 度 自 动 监 测 仪 将 温 度 传 感 器 分 别 插 入 大 棚 内 土 表 以 下5 10 15 cm 处 每 隔1 d 分 别 在 上 午 和 下 午 定 时 自 动 记 录 1 4 数 据 分 析 数 据 处 理 和 相 关 性 分 析 采 用Statistica 统 计 分 析 软 件 包 进 行 2 结 果 与 分 析 2 1 对 草 莓 产 量 及 品 质 的 影 响 表2 结 果 显 示 采 用 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 草 莓 产 量 比 常 规 措 施 提 高9 048 kg hm 2 增 幅 达33 2 效 果 明 显 相 比 常 规 措 施 采 用 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 处 理 的 大 棚 于2015 年1 月6 日 开 始 采 摘 而 常 规 措 施 的 大 棚 则 于2015 年1 月 13 日 开 采 较 之 晚7 d 成 熟 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 可 促 进 果 实 成 熟 提 早 上 市 还 能 改 善 草 莓 果 实 品 质 可 溶 性 总 糖 V C 含 量 和 糖 酸 比 分 别 较 常 规 措 施 提 高33 4 24 6 和20 2 从 外 观 上 看 草 莓 果 实 表 面 光 泽 鲜 艳 着 色 均 匀 商 品 性 状 明 显 改 善 表2 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 草 莓 产 量 及 品 质 的 影 响 处 理 产 量 kg hm 2 可 溶 性 总 糖 V C mg kg 1 糖 酸 CK 27 220 b 6 83 762 1 0 603 BR 36 268 a 9 11 949 7 0 725 注 同 列 数 据 后 不 同 小 写 字 母 表 示 在 P 0 05 水 平 差 异 显 著 2 2 对 提 高 土 壤CO 2 通 量 的 影 响 试 验 分 别 于2014 年11 月17 日 12 月12 日 及 2015 年1 月21 日 对 各 处 理 大 棚 内 土 壤CO 2 通 量 进 行 测 定 结 果 表 明 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 提 高 大 棚 内 土 壤CO 2 通 量 有 较 大 影 响 是 提 高 大 棚 中 CO 2 浓 度 的 根 本 原 因 表3 显 示 采 用 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 土 壤CO 2 通 量 分 别 较 常 规 措 施 提 高2 44 2 12 2 05 mol m 2 s 1 分 别 是 常 规 措 施 的1 8 2 5 和2 6 倍 测 定 时 棚 室 中 CO 2 的 平 均 浓 度 也 较 常 规 措 施 分 别 提 高 10 5 25 5 和22 7 L L 1 增 幅2 0 5 5 表3 秸 秆 反 应 堆 技 术 对 土 壤CO 2 通 量 的 影 响 处 理 测 定 日 期 CO 2 通 量 mol m 2 s 1 CO 2 浓 度 L L 1 箱 内 温 度 相 对 湿 度 CK 2014 11 17 1 35 0 28 531 71 22 00 96 62 BR 3 79 1 87 542 25 16 19 110 08 CK 2014 12 12 0 85 0 24 463 03 15 69 93 25 BR 2 97 0 32 488 55 14 93 93 79 CK 2015 01 21 0 79 0 16 418 07 23 64 57 05 BR 2 84 0 42 440 72 24 73 78 40 2 3 对 设 施 土 温 的 影 响 图1 显 示 于2014 年12 月14 日 至2015 年3 月20 日 隔 天 对 各 处 理 大 棚 内 土 表 以 下5 10 15 cm 深 处 土 壤 温 度 进 行 定 时 测 定 结 果 表 明 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 处 理 的 大 棚 土 壤 增 温 效 果 明 显 采 用 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 处 理 距 土 表5 cm 处 的 土 壤 温 度 较 常 规 处 理 提 高0 3 5 平 均 增 温 1 05 10 cm 处 增 温 幅 度 为0 4 8 平 均 增 温1 35 15 cm 处 增 温 幅 度 为0 2 9 平 均 增 温0 95 从 测 定 结 果 看 秸 秆 生 物 反 应 堆 处 理 对 土 壤 的 增 温 作 用 可 持 续3 个 月 其 中 距 土 表 10 cm 处 的 土 壤 增 温 效 果 最 为 显 著 最 大 温 差 达 4 8 各 土 壤 层 次 最 大 增 温 幅 度 均 出 现 在1 月 初 至2 月 初 对 冬 季 大 棚 作 物 抵 御 低 温 促 进 生 长 发 60 2020 年 第61 卷 第1 期 图1 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 不 同 深 度 土 壤 温 度 的 影 响 育 具 有 重 要 意 义 2 4 对 土 壤 肥 力 的 影 响 表4 显 示 与 常 规 措 施 比 较 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 土 壤 肥 力 得 到 较 为 明 显 的 改 善 相 比 试 验 前 的 土 壤 有 机 质 全 氮 有 效 磷 和 速 效 钾 均 有 不 同 程 度 提 高 而 常 规 措 施 的 土 壤 与 试 验 前 比 较 土 壤 有 机 质 全 氮 和 有 效 磷 则 有 所 下 降 其 中 最 大 的 区 别 是 土 壤 有 机 质 的 变 化 经 过 一 个 草 莓 生 长 季 节 后 采 用 常 规 措 施 的 土 壤 有 机 质 从 试 验 前 的 46 6 g kg 1 降 至40 1 g kg 1 而 采 用 秸 秆 生 物 反 应 堆 处 理 的 土 壤 有 机 质 则 从44 5 g kg 1 升 至 49 9 g kg 1 由 此 认 为 埋 入 土 壤 深 层 的 秸 秆 畜 禽 粪 便 等 有 机 物 在 经 过 一 个 作 物 季 的 生 物 发 酵 分 解 后 除 了 供 给 作 物 生 长 需 要 其 残 留 物 对 于 土 壤 快 速 培 肥 具 有 重 要 作 用 表4 秸 秆 反 应 堆 技 术 培 肥 效 果 处 理 测 定 时 期 有 机 质 g kg 1 全 氮 g kg 1 有 效 磷 mg kg 1 速 效 钾 mg kg 1 pH CK 试 验 前 46 6 3 19 191 5 104 5 20 试 验 后 40 1 3 01 176 1 112 5 12 BR 试 验 前 44 5 3 17 206 0 228 5 02 试 验 后 49 9 3 23 243 1 256 5 13 3 小 结 与 讨 论 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 可 有 效 利 用 秸 秆 本 试 验 结 果 每 公 顷 可 消 耗 秸 秆15 t 可 防 止 因 燃 烧 叶 静 等 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 草 莓 生 产 及 土 壤 肥 力 的 影 响 61 秸 秆 所 造 成 的 环 境 污 染 问 题 6 更 重 要 的 是 解 决 了 冬 季 设 施 栽 培 条 件 下 的 气 温 和 地 温 偏 低 CO 2 匮 缺 以 及 长 期 连 作 造 成 的 土 壤 板 结 养 分 不 均 等 问 题 秸 秆 和 畜 禽 粪 便 的 投 入 随 着 分 解 可 为 作 物 持 续 提 供 生 长 所 需 的 养 分 满 足 作 物 生 长 需 要 同 时 外 源 有 机 物 料 矿 化 和 分 解 可 改 善 土 壤 通 透 性 有 利 于 作 物 根 系 生 长 从 而 达 到 增 产 效 果 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 是 将 秸 秆 畜 禽 粪 便 等 有 机 废 弃 物 混 合 埋 施 在 设 施 大 棚 种 植 行 之 间 在 生 物 发 酵 过 程 中 所 产 生 的CO 2 可 对 大 棚 进 行 二 氧 化 碳 施 肥 解 决 了 大 棚 中 二 氧 化 碳 严 重 亏 缺 问 题 对 提 高 产 量 和 改 善 品 质 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 同 时 在 发 酵 过 程 中 所 产 生 热 量 可 提 高 大 棚 内 土 壤 温 度 有 利 于 在 冬 季 低 温 气 候 条 件 下 的 作 物 生 长 秸 秆 反 应 堆 处 理 下 外 源 有 机 物 进 入 土 壤 可 以 为 微 生 物 提 供 碳 源 增 强 微 生 物 活 性 从 而 增 加 土 壤 微 生 物 量 7 进 而 促 进 作 物 秸 秆 等 废 弃 物 在 土 壤 中 的 矿 化 和 腐 殖 化 最 终 提 高 土 壤 有 机 质 含 量 和 营 养 元 素 含 量 改 善 设 施 土 壤 局 部 生 态 环 境 地 埋 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 对 土 壤 其 他 理 化 性 状 的 系 统 影 响 有 待 进 一 步 研 究 参 考 文 献 1 彭 杏 敏 陈 之 群 陈 青 云 等 内 置 秸 秆 反 应 堆 和 菌 剂 对 日 光 温 室 土 壤 温 度 及 越 冬 番 茄 生 长 的 影 响 J 中 国 蔬 菜 2011 22 24 63 67 2 胡 英 强 宋 丽 樊 继 刚 等 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 在 日 光 温 室 甜 瓜 上 的 应 用 试 验 J 上 海 蔬 菜 2018 1 67 69 3 王 宇 先 李 清 泉 郑 逢 琪 等 内 置 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 技 术 对 寒 地 大 棚 香 瓜 产 量 及 品 质 的 影 响 J 黑 龙 江 农 业 科 学 2014 2 37 41 4 王 昊 韦 峰 张 战 胜 等 不 同 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 冬 季 日 光 温 室 番 茄 生 长 发 育 的 影 响 J 中 国 土 壤 与 肥 料 2018 2 141 146 5 卞 中 华 王 玉 胡 晓 辉 等 外 置 式 与 内 置 式 秸 秆 生 物 反 应 堆 对 番 茄 生 长 及 光 合 性 能 的 影 响 J 应 用 生 态 学 报 2013 24 3 753 758 6 段 凤 魁 鲁 毅 强 狄 一 安 等 秸 秆 焚 烧 对 北 京 市 空 气 质 量 的 影 响 J 中 国 环 境 监 测 2001 17 3 8 11 7 何 志 刚 王 秀 娟 董 环 等 秸 秆 反 应 堆 和 功 能 菌 对 日 光 温 室 番 茄 生 长 发 育 及 土 壤 微 生 态 环 境 的 影 响 J 北 方 园 艺 2013 22 184 187 责 任 编 辑 张 瑞 麟 上 接 第57 页 蕉 草 莓 妙 香 有 蚜 虫 危 害 幸 香 京 郊 小 白 红 蜘 蛛 危 害 一 般 点 雪 阿 玛 奥 有 严 重 的 红 蜘 蛛 危 害 其 余 品 种 试 验 期 间 均 未 发 现 病 虫 害 表4 不 同 草 莓 品 种 主 要 病 虫 害 的 发 生 情 况 品 种 白 粉 病 灰 霉 病 蚜 虫 红 蜘 蛛 香 野 无 无 无 无 圣 诞 红 无 一 般 一 般 无 幸 香 无 无 无 一 般 红 玉 无 无 无 无 香 蕉 草 莓 无 无 一 般 无 白 雪 公 主 无 无 无 无 宁 丰 无 无 无 无 太 空2008 无 无 无 无 宁 玉 无 无 无 无 枥 乙 女 无 无 无 无 越 心 无 无 无 无 妙 香 无 无 一 般 无 点 雪 无 无 无 严 重 阿 玛 奥 无 无 无 严 重 天 仙 醉 无 无 无 无 越 丰 轻 微 无 无 无 京 郊 小 白 无 无 无 一 般 红 颊 无 一 般 无 无 3 小 结 试 验 结 果 表 明 香 野 圣 诞 红 红 玉 太 空 2008 越 心 的 综 合 表 现 最 好 具 有 植 株 长 势 强 物 候 期 早 果 实 品 质 优 抗 病 性 较 好 等 特 点 适 合 在 建 德 产 区 继 续 栽 培 试 种 作 为 红 颊 的 补 充 品 种 而 白 雪 公 主 由 于 其 果 实 白 色 明 显 区 别 于 其 他 品 种 可 尝 试 作 为 搭 配 品 种 种 植 以 丰 富 草 莓 果 实 的 样 式 参 考 文 献 1 陈 宗 玲 钟 连 全 徐 全 明 等 16 个 草 莓 新 品 种 在 北 京 昌 平 生 长 结 果 性 状 比 较 J 中 国 果 树 2018 2 23 28 2 郑 益 平 杨 志 敏 陈 坚 等 草 莓 新 品 种 引 种 比 较 试 验 J 福 建 农 业 科 技 2017 8 19 22 3 王 华 顾 建 芹 方 群 英 等 草 莓 品 种 比 较 试 验 研 究 J 上 海 农 业 科 技 2017 1 54 4 马 欣 六 种 日 韩 系 草 莓 品 种 引 进 筛 选 研 究 J 农 业 工 程 技 术 2016 36 7 30 32 责 任 编 辑 张 韵