不同有机肥处理对土壤特性及苦瓜生长和品质的影响.pdf

江西农业学报 2023，35（10）：3438ActaAgriculturaeJiangxiDOI:10.19386/ki.jxnyxb.2023.10.006不同有机肥处理对土壤特性及苦瓜生长和品质的影响卢盼玲1，金海军1，张咏雪1，何 锴2，崔佳维1，苗 辰1，余纪柱1，丁小涛1，张红梅1*（1.上海市农业科学院 园艺研究所/上海设施园艺技术重点实验室，上海 201403；2.上海市嘉定区农业技术推广服务中心，上海 201822）摘 要:采用田间小区试验，设置3个施肥处理动物粪便发酵有机肥60 t/hm2（T1）、动物粪尿混合食品废弃物有机肥60 t/hm2（T2）、厨余垃圾发酵有机肥60 t/hm2（T3），研究了施用不同有机肥对苦瓜生长、品质以及苦瓜田土壤特性的影响。结果表明：施用3种有机肥均在一定程度上提高了苦瓜田土壤的速效钾、速效磷、碱解氮和有机质含量，但对土壤pH值的影响不显著。T1处理显著提高了土壤速效钾的含量；T2处理显著提高了土壤碱解氮和速效磷的含量；T3处理显著提高了土壤碱解氮和有机质的含量。T1处理的苦瓜最大叶片长、最大叶片宽、节间长、茎粗和单瓜重均显著高于T2和T3的。T2处理的苦瓜可溶性糖、可溶性蛋白、氨基酸、多糖和可滴定酸含量均显著高于T1处理的。T3处理的苦瓜维生素C、纤维素、皂苷、类黄酮、总酚和单宁含量均显著高于其他处理的。因此，T1处理最有利于促进苦瓜的生长和提高产量，T2和T3处理更有利于改善苦瓜的品质。关键词:有机肥；苦瓜；生长；品质；土壤特性 中图分类号：S642.5 文献标志码：A 文章编号：1001-8581（2023）10-0034-05Effects of Different Organic Fertilizer Treatments on Soil Characteristics and Growth and Quality of Bitter Gourd LUPan-ling1,JINHai-jun1,ZHANGYong-xue1,HEKai2,CUIJia-wei1,MIAOChen1,YUJi-zhu1,DINGXiao-tao1,ZHANGHong-mei1*（1.ShanghaiKeyLaboratoryofProtectedHorticulturalTechnology/HorticulturalResearchInstitute,ShanghaiAcademyofAgriculturalSciences,Shanghai201403,China;2.ShanghaiJiadingAgriculturalTechnologyExtensionandServiceCenter,Shanghai201822,China）Abstract:Afieldexperimentwasconductedtostudytheeffectsofdifferentorganicfertilizersonsoilcharacteristicsandgrowthandqualityofbittergourd,and3fertilizationtreatmentsweresetup:poultrymanurecomposted60t/hm2（T1）,kitchenwasteandpoultrymanurecomposted60t/hm2（T2）andkitchenwastecomposted60t/hm2（T3）.Theresultsshowedthatapplyingthreedifferentorganicfertilizerscouldincreasethecontentofavailablepotassium,availablephosphorus,alkali-hydrolyzednitrogenandorganicmatterinsoiltodifferentdegrees,buttheeffectsonsoilpHwerenotsignificant.ThecontentofsoilavailablepotassiumwassignificantlyincreasedbyT1treatment.Thecontentsofsoilalkali-hydrolyzednitrogenandavailablephosphorusweresignificantlyincreasedbyT2.Thecontentofsoilalkali-hydrolyzednitrogenandorganicmatterweresignificantlyincreasedbyT3.Themaximumleaflength,maximumleafwidth,internodelength,stemdiameterandsinglefruitweightofT1weresignificantlyhigherthanthoseofT2andT3.Thecontentsofsolublesugar,solubleprotein,aminoacid,polysaccharideandtitrableacidinT2treatmentweresignificantlyhigherthanthoseinT1treatment,andthecontentsofvitaminC,cellulose,saponins,flavonoids,totalphenolsandtanninsinT3treatmentweresignificantlyhigherthanthoseinothertreatments.Insummary,T1treatmentcanpromotethegrowthandincreasetheyieldofbittergourd,andT2andT3treatmentaremoreconducivetoimprovingthequalityofbittergourd.Key words:Organicfertilizer;Bittergourd;Growth;Quality;Soilcharacteristics苦瓜（Momordica charantiaL.）别名癞瓜，属于葫芦科、苦瓜属作物，起源于非洲，在我国广东、广西、海南、上海等地均有种植1。苦瓜营养价值丰富，含有多种生理活性物质，具有抗癌、抑菌和降血糖等功效，是一种重要的药食同源作物，具有重要的经济价值2。近年来，随着苦瓜的营养和经济收稿日期：2023-08-11基金项目：上海市科技兴农项目（沪农科推字 2022 第1119号）。作者简介：卢盼玲（1993），女，研究实习员，研究方向为设施蔬菜育种与生理。*通信作者：张红梅。10 期卢盼玲等：不同有机肥处理对土壤特性及苦瓜生长和品质的影响35价值被挖掘，其种植面积逐年增加。菜农为了追求产量，在苦瓜生产过程中往往大量使用化肥，这导致土壤微生物菌群失衡，土壤盐碱性增加，土壤肥力下降，严重影响了苦瓜的产量和品质3。有机肥是农业生产中的一类重要肥料，具有提高土壤有机质含量、改善土壤微生物菌群等优点，常被用于土壤改良和各类作物的栽培4。有机肥种类繁多，如堆肥、厩肥和绿肥等，主要以动物残肢、人畜粪便、植物秸秆和野生绿色植物体等为原料，经发酵、腐熟而制成5。随着技术的发展，现在厨余垃圾等也被用作生物有机堆肥的原料6。有研究表明厨余垃圾堆肥可以提高土壤中有机质和速效钾的含量，同时能够提高作物的产量和品质7-8。虽然有机肥的种类繁多，但不同有机肥的施用效果差异大。目前，有关不同有机肥对苦瓜影响的研究主要集中在生长和产量方面，而很少涉及品质。此外，迄今对动物粪便堆肥、植物源有机肥等传统有机肥的研究较多，而对厨余垃圾等生物有机肥的研究较少。鉴于此，笔者研究了3种不同有机肥（动物粪便发酵有机肥、动物粪尿混合食品废弃物生物有机肥和厨余垃圾发酵生物有机肥）对苦瓜生长、品质以及土壤特性的影响，以期为高品质苦瓜栽培提供技术指导。1 材料与方法1.1 供试材料试验于上海市奉贤区庄行镇上海市农业科学院庄行综合试验站（121 39 17 E，30 89 44 N）进行，该地属于亚热带季风气候区。供试材料为绿色苦瓜K25-8，由上海市农业科学院园艺所提供。试验地土壤为黄棕壤，其基础理化性质为：有机质含量5.35%，碱解氮含量77.00mg/kg，速效磷含量37.38mg/kg，速效钾含量420.76mg/kg，pH值8.36。1.2 试验设计本施肥试验设3种有机肥处理，即动物粪便发酵有机肥（T1）、动物粪尿混合食品废弃有机肥（T2）和厨余垃圾发酵生物有机肥（T3）；每个处理设3次重复，每个处理供试苦瓜30株。T1处理的有机肥购自上海裕一绿色环保设备有限公司，T2处理的有机肥购自日本株式会社，T3处理的有机肥购自中凝生物科技（上海）有限公司。3种有机肥均作为基肥，在苦瓜定植前20d翻耕施入土壤，施肥量均为60t/hm2。供试3种有机肥的具体理化性质如表1所示。表1 供试3种有机肥的理化性质处理有机肥全氮含量/（g/kg）全磷含量/（g/kg）全钾含量/（g/kg）有机质含量/%pH值T1动物粪便发酵有机肥11.635.328.5418.988.36T2动物粪尿混合食品废弃有机肥35.698.362.6934.397.55T3厨余垃圾发酵生物有机肥15.027.426.8119.537.341.3 测定指标与方法1.3.1 土壤指标的测定 按照五点取样法，在各处理小区取020cm深的土样。土壤碱解氮含量的测定采用扩散法；土壤有效磷含量的测定采用钼锑抗比色法；土壤速效钾含量的测定采用火焰光度计法；土壤有机质含量的测定采用重铬酸钾容量法；土壤pH值的测定采用pH计法。1.3.2 苦瓜主要性状的测定 每个小区随机选取长势一致的15棵苦瓜植株，按照苦瓜种质资源描述规程，测定苦瓜的主要农艺性状和经济性状，包括最大叶片长、最大叶片宽、节间长、茎粗、瓜长、瓜直径、瓜肉厚和单瓜重。1.3.3 苦瓜品质的测定 苦瓜果实维生素C含量的测定采用2,6-二氯氰酚滴定法；可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝染色法；游离氨基酸含量的测定采用茚三酮溶液显色法；多糖含量的测定采用苯酚硫酸法；纤维素含量的测定采用糠醛法；可滴定酸含量的测定采用酸碱滴定法。1.3.4 苦瓜次生代谢物的测定 采用Al（NO3）3-NaNO2络合法测定苦瓜果实的类黄酮含量；采用香草醛高氯酸显色体系法测定总皂苷含量；采用福林酚法测定总酚含量；采用福林丹尼斯法测定单宁含量。1.4 数据分析采用MicrosoftExcel2019软件对试验数据进行统计分析，采用SPSS25.0软件进行单因素方差分析。2 结果与分析2.1 不同有机肥处理对苦瓜田土壤肥力的影响如表2所示，与施肥前相比，不同有机肥处理后土壤的碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量均有所上升，pH值均有所降低。具体来说，T2和T3处理的土壤碱解氮含量显著高于施肥前的，分别比江 西 农 业 学 报35 卷36施肥前高85.00%和40.00%；而T1处理的土壤碱解氮含量与施肥前没有显著差异。T2处理的土壤速效磷含量显著高于施肥前的，比施肥前高24.13%；而T1、T3处理的土壤速效磷含量均与施肥前没有显著差异。T1处理的土壤速效钾含量显著增加，比施肥前增加了32.80%；而T2和T3处理的土壤速效钾含量均与施肥前没有显著差异。T3处理的土壤有机质含量显著高于施肥前的，比施肥前高59.96%；而其他2个处理的土壤有机质含量均与施肥前没有显著差异。3种有机肥处理后的土壤pH值均有所降低，但与施肥前的pH值差异不显著。表2 不同有机肥处理对苦瓜田土壤肥力的影响处理碱解氮含量/（mg/kg）速效磷含量/（mg/kg）速效钾含量/（mg/kg）有机质含量/%pH值处理前70.002.26c34.023.20b380.2636.02b4.850.45b7.970.21aT182.252.47bc34.662.51b504.9939.43a4.880.30b7.750.22aT2129.504.94a42.231.15a403.864.13ab5.220.09b7.600.35aT398.004.49b36.503.07ab446.2135.26ab7.710.46a7.750.18a注：同列数字后的小写字母表示在0.05水平上的差异显著性，字母相同则差异不显著，不同则差异显著。下同。2.2 不同有机肥处理对苦瓜植株农艺性状的影响如表3所示，T1处理的最大叶片长、最大叶片宽、节间长和茎粗均显著高于其他处理的。其中T1处理的最大叶片长分别比T2和T3处理高21.78%和30.43%；最大叶片宽分别比T2和T3处理高15.79%和29.41%；节间长分别比T2和T3处理高25.00%和18.06%；茎粗分别比T2和T3处理高17.28%和14.08%。T2与T3处理的最大叶片长、最大叶片宽、节间长和茎粗均没有显著差异。由此可见，T1处理（施用动物粪便发酵有机肥60t/hm2）最有利于苦瓜的营养生长。表3 不同有机肥处理对苦瓜植株农艺性状的影响处理最大叶片长/cm最大叶片宽/cm节间长/cm茎粗/mmT115.432.72a22.003.20a10.000.20a5.430.41aT212.670.76b19.000.87b8.000.72b4.630.41bT311.830.29b17.000.50b8.470.23b4.760.25b2.3 不同有机肥处理对苦瓜产量性状的影响从表4可以看出：T1处理的瓜长、瓜肉厚和单瓜重均高于其他2个处理的，但瓜长、瓜肉厚均与其他处理没有显著差异；T1处理的单瓜重显著高于其他处理的，分别比T2和T3处理高22.57%和26.66%。综上所述，T1处理最有利于苦瓜的果实生长。表4 不同有机肥处理对苦瓜产量性状的影响处理瓜长/cm瓜直径/mm瓜肉厚/cm单瓜重/gT129.332.52a45.920.56a0.970.15a253.3311.55aT225.671.53a46.751.50a0.870.12a206.6723.09bT326.671.53a44.121.95a0.830.06a200.0020.00b2.4 不同有机肥处理对苦瓜品质的影响由表5可知，T3处理的苦瓜果实维生素C和纤维素含量均最高，T2处理次之，且在3个处理间差异显著。T3处理的维生素C含量分别比T1和T2处理高37.92%和20.47%；T3处理的纤维素含量分别比T1和T2高106.85%和59.91%。T2处理的可溶性糖、可溶性蛋白质和可滴定酸含量均最高，且均显著高于其他处理的，但在其他2个处理间没有显著差异。T2处理的可溶性糖含量分别比T1和T3处理高125.49%和110.02%；T2处理的可溶性蛋白质含量 分 别 比T1和T3处 理 高27.02%和24.53%；T2处理的可滴定酸含量比T1和T3处理均高10.71%。T2处理的氨基酸含量最高，T3处理次之，且在3个处理间差异显著，T2处理的氨基酸含量分别比T1和T3处理高21.45%和7.40%。T2处理的多糖含量最高，T3处理次之，且在T2和T3处理间没有显著差异，但这2个处理的多糖含量均显著高于T1处理的，分别比T1处理高29.97%和29.42%。2.5 不同有机肥处理对苦瓜次生代谢物的影响如表6所示，不同有机肥处理对苦瓜次生代谢产物皂苷、类黄酮、总酚和单宁含量的影响表现出相同的趋势，均以T3处理的含量最高，T2处理10 期卢盼玲等：不同有机肥处理对土壤特性及苦瓜生长和品质的影响37的次之，T1处理的最低，且在3个处理间差异均显著。与T1和T2处理相比，T3处理的皂苷含量分别高86.79%和27.13%，类黄酮含量分别高43.02%和15.84%，总酚含量分别高46.50%和14.22%，单宁含量分别高73.68%和22.22%。表5 不同有机肥处理对苦瓜品质的影响处理维生素C/（mg/100g）可溶性糖/（mg/g）可溶性蛋白/（mg/g）氨基酸/（g/g）多糖/（mg/g）纤维素/（mg/g）可滴定酸/%T139.9720.83c3.530.06b9.030.77b1228.67110.33c36.260.48b143.9111.57c0.280.010bT245.7627.90b7.960.25a11.470.98a1492.3510.97a47.131.62a186.1510.57b0.310.004aT355.1340.12a3.790.08b9.210.22b1389.5214.91b46.931.28a297.697.55a0.280.004b注：维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白和氨基酸的含量为鲜重；多糖和纤维素的含量为干重。表6 不同有机肥处理对苦瓜次生代谢物的影响 mg/g处理皂苷含量类黄酮含量总酚含量单宁含量T14.390.16c1.790.03c3.290.08c0.190.01cT26.450.20b2.210.10b4.220.14b0.270.01bT38.200.22a2.560.08a4.820.24a0.330.01a注：单宁含量为鲜重；皂苷、类黄酮和总酚含量为干重。3 讨论大量研究表明，施用有机肥能够提高土壤肥力、促进植物对养分的利用，以及提高作物的产量和品质9。土壤有机质是土壤氮、磷、钾等养分的重要来源10。不同有机肥的组分及其转化合成的产物不同，因此其对土壤肥力的提高效应也不同11。洪永忠等12的研究结果表明，不同有机肥对提高土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量的效果表现为鸡粪有机肥羊粪有机肥蚕沙有机肥。陈青英等13研究发现，碳基生物肥、生物菌肥和菜饼肥均可以有效提高土壤有效磷和速效钾的含量，以碳基生物肥的效果最佳。本研究结果表明，3种有机肥的施用均在一定程度上提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾的含量，这与胡诚等14的研究结果一致。本研究还发现：施用动物粪便发酵有机肥后土壤速效钾的含量显著高于处理前；施用动物粪尿混合食品废弃物生物有机肥后土壤碱解氮、速效磷的含量均显著高于处理前；施用厨余垃圾发酵生物有机肥后土壤碱解氮的含量显著高于处理前。腐熟的有机肥含有大量的有机质，可显著增加土壤有机质的含量10。本研究结果表明，施用不同有机肥后土壤有机质含量均有所增加，特别是施用厨余垃圾发酵生物有机肥显著增加了土壤有机质的含量，这与刘欣宇等7的研究结果一致。施用有机肥后土壤有机质含量以及速效养分含量的提高可能与有机肥中本身含有大量的有机质有关，本研究施用有机肥后土壤中速效养分的含量与3种有机肥本身氮、磷、钾含量的表现趋势一致。土壤碳氮比是影响土壤微生物活动的重要因素，而土壤微生物又是土壤有机碳分解的关键因素。此外，土壤有机质含量还与土壤矿化的速度有关，土壤矿化速度越快则其有机质含量越低15。杨宏博等16的研究结果表明，餐厨废弃物资源化有机肥的固氮效率高，碳氮比高，有利于土壤有机质的积累，这与本研究的结果一致。有机肥具有一定的缓效性，供肥时间长且肥效稳定，适用于作物的整个生长期9。已有研究表明，施用生物有机肥明显促进了西瓜的生长，显著提高了西瓜的主蔓长、叶长、株高、茎粗和结瓜部位等生长指标，同时，还提高了西瓜的瓜周长、结瓜数、单瓜重等产量指标17-18。张宁等19比较了6种有机肥配施化肥对茶树生长和品质的影响，发现秸秆有机肥最有利于茶树的生长和茶叶品质的改善。而原寒等10研究发现，不同有机肥（腐熟牛粪、腐熟兔粪和大豆发酵肥）对大蒜株高、叶长、叶宽和产量的影响差异并不显著。本研究结果表明：施用动物粪便发酵有机肥最有利于苦瓜的生长，施用这种有机肥后，苦瓜的最大叶片长、最大叶片宽、节间长、茎粗和单瓜重均显著高于其他2个处理的；但是不同有机肥处理对苦瓜果实瓜长、瓜直径和瓜肉厚的影响没有显著差异。相关研究还发现，施用有机肥能够提高结球甘蓝20、番茄21、苋菜22和韭菜23等蔬菜的品质；化肥减量配施有机肥能够显著提高苦瓜可溶性糖、维生素C和蛋白质的含量24。在本研究中，施用动物粪尿混合食品废弃物有机肥最有利于苦瓜可溶性糖、蛋白质、氨基酸、多糖和可滴定酸含量的提高；施用厨余垃圾有机堆肥最有利于苦瓜维生素C、纤维素和次生代谢物的积累；施用动物粪便发酵有机肥后苦瓜各种养分的含量均最低。有江 西 农 业 学 报35 卷38机肥在分解过程中会产生氨基酸、多肽等小分子物质，这些小分子物质对作物品质的形成起到重要作用9。在本试验中，3种有机肥对苦瓜品质的影响不同，可能与有机肥分解的小分子物质和有益微生物等不同有关，具体的作用机制还有待于进一步研究。4 结论施用3种有机肥均可以在一定程度上提高苦瓜田的土壤肥力，其中动物粪便发酵有机肥更有利于土壤速效钾的积累，动物粪尿混合食品废弃物生物有机肥更有利于土壤碱解氮、速效磷的积累，厨余垃圾发酵有机肥更有利于土壤有机质的积累。施用动物粪便发酵有机肥最有利于苦瓜的生长和产量的提高，施用动物粪尿混合食品废弃物有机肥和厨余垃圾发酵有机肥更有利于改善苦瓜的品质。参考文献：1 关峰,万新建,张景云,等.苦瓜种质资源遗传多样性分析及抗枯萎病种质筛选 J.南方农业学报,2022,53(3):585-595.2 张红梅,崔佳维,余纪柱,等.果实发育期对不同果色苦瓜营养成分含量及抗氧化能力的影响 J.江西农业学报,2022,34(3):179-184.3 熊俏,赵晓美,谭海文,等.有机肥替代部分化肥对苦瓜生长和产量的影响 J.长江蔬菜,2022(4):67-69.4 李佳洲,施本义,杨宽,等.2种植物源有机肥对林下有机三七生长及品质的影响 J.中国农业大学学报,2022,27(9):136-148.5 晁赢,付钢锋,阎祥慧,等.有机肥对作物品质、土壤肥力及环境影响的研究进展 J.中国农学通报,2022,38(29):103-107.6 OguntadeOA,OlagbenroTS,OdusanyaOA,etal.Assessmentofcompostedkitchenwasteandpoultrymanureamendmentsongrowth,yieldandheavymetaluptakebyjutemallowCorchorus olitoriusLinn.J.InternationalJournalofRecyclingofOrganicWasteinAgriculture,2018,8(2):187-195.7 刘欣宇,曹盼,林永锋,等.餐厨堆肥对水稻产量、稻米品质及水土环境的影响 J.江苏农业科学,2022,50(20):253-257.8 杨丽娟,李天来,储慧霞,等.餐厨废弃物作堆肥对盆栽番茄产量及品质影响 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