王 莉,賈惠娟,俞 波,高云亮,史星云 ,方 萍,殷益明

(1 湖州市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展中心,浙江湖州,313000;2 浙江大學(xué)果樹科學(xué)研究所,杭州,310058;3 浙江省長興縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,浙江湖州,313100;4 浙江省長興農(nóng)園新景農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司,浙江湖州,313100;5 浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院/浙江省亞熱帶土壤與植物營養(yǎng)重點(diǎn)研究實(shí)驗(yàn)室,杭州,310058)

秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)可以有效提升土壤溫度,既利用了秸稈,又有益于生產(chǎn),在黃瓜、番茄等多種蔬菜作物上得到了廣泛的研究和應(yīng)用,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益[1]。葡萄雙層膜保溫促早栽培技術(shù)可以通過提升棚內(nèi)溫度而使物候期顯著提前,在長三角地區(qū)得到廣泛應(yīng)用,但普遍存在萌芽率較低、萌芽不整齊的問題[2],這可能與棚內(nèi)根系周圍土壤溫度沒有得到提升有關(guān)。土壤溫度是影響植物根系生長的重要因子,當(dāng)?shù)販剡_(dá)到8～10 ℃以上時(shí),葡萄根系才開始活動(dòng)[3]。長三角地區(qū),葡萄園一般1月中旬開始覆膜,棚外氣溫一般在2～3 ℃,覆膜后白天棚內(nèi)溫度一般維持在15 ℃左右,但是此時(shí)土壤溫度幾乎都在10 ℃以下。在葡萄上的研究表明,秸稈生物反應(yīng)堆可以使北方日光溫室內(nèi)地溫提升1～4 ℃,有效提高土壤中細(xì)菌和真菌數(shù)量,提升酶活,使葡萄物候期提前3～7 d,促進(jìn)葡萄生長,改善果實(shí)品質(zhì)和提高產(chǎn)量[4-9]。秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在應(yīng)用于葡萄生產(chǎn)的過程中涉及到菌種、物料、開溝深度和寬度等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),已有針對(duì)北方日光溫室使用的菌種和使用濃度、秸稈類型的研究報(bào)道,在堆肥溝深度和距植株主干距離上說法不一,分別有15、20、30、40 cm和20、50 cm等,并且未見針對(duì)性的研究報(bào)道[4-9]。本試驗(yàn)從菌劑類型和用量、堆肥溝深度、距植株主干距離等3個(gè)方面,研究不同堆肥處理后保溫棚土壤溫度和葡萄植株萌芽情況,探討秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)在葡萄雙膜保溫促早栽培中的應(yīng)用效果和具體技術(shù)措施,為該技術(shù)在南方地區(qū)的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況與供試材料

試驗(yàn)于2020年在浙江省湖州市長興縣(30°78′N,119°67′E)雙膜保溫大棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)地?zé)o霜期240 d,年均溫15.6 ℃,年日照時(shí)數(shù)1 810.3 h。土壤為壤土。供試葡萄品種為3～4年生“南太湖特早”,雙“十”字“V”形架栽培,株行距1.5 m× 3.0 m。

試驗(yàn)物料有粉碎的葡萄枝條、腐熟羊糞、蘑菇料、稻殼和菌劑。葡萄枝條來自試驗(yàn)葡萄園,稻草來自附近稻田,羊糞來自附近羊場,菌劑來自浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院方萍教授課題組。1號(hào)菌劑為枯草芽孢桿菌與類芽孢桿菌復(fù)合菌劑,2號(hào)菌劑為賴氨酸芽孢桿菌。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)堆肥溝深度、堆肥溝中心距主干距離、菌劑類型和單株用量3個(gè)因子。堆肥溝中心距植株主干距離設(shè)2個(gè)水平:40、50 cm,分別記A1、A2;堆肥溝深度設(shè)2個(gè)水平:15、20 cm,分別記B1、B2;菌劑類型和單株用量設(shè)3個(gè)水平:1號(hào)菌劑30 mL、1號(hào)菌劑60 mL、2號(hào)菌劑60 mL,分別記C1、C2、C3;以常規(guī)栽培為對(duì)照(CK),交叉設(shè)計(jì)共13個(gè)處理,每個(gè)處理3行,3個(gè)重復(fù),7株/行,共計(jì)39行,各處理交替排布。

1月21日,雙膜覆蓋后10 d,每行葡萄樹單側(cè)開堆肥溝,溝寬30 cm,深度依據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)分別開15、20 cm。CK處理每行施用常規(guī)商品有機(jī)肥;其余處理每行先按設(shè)計(jì)量取菌劑加水15 kg,然后與30 kg廢棄葡萄枝屑混合并攪拌均勻,制成45 kg左右的菌劑葡萄枝屑混合物,再取羊糞240 kg、蘑菇料50 kg,采用一層羊糞、一層菌劑葡萄枝屑混合物、一層蘑菇料的方式交替投入堆肥溝,投放后覆土填滿。

1.2.2 試驗(yàn)方法 溫度計(jì)埋法:在A2B2C1、A2B2C2、A2B2C3處理各行的堆肥中心和堆肥邊緣、A2B1C3處理的堆肥邊緣、CK處理各行離樹干35 cm處各埋1支溫度計(jì),溫度計(jì)為恒浩YH-101,探針長30 cm。溫度計(jì)埋深為10 cm。每天觀測并記錄6時(shí)、14時(shí)、18時(shí)、24時(shí)的溫度,一直記錄到葡萄抹芽定梢為止,計(jì)算旬平均溫度。開始萌芽后,每2 d統(tǒng)計(jì)1次13個(gè)處理的萌芽數(shù),計(jì)算萌芽率。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同菌劑對(duì)中心溫度的升溫效果

堆肥溝中心離主干50 cm(A2)、深度為20 cm(B2)時(shí),研究不同菌劑的升溫效果。不同菌劑處理后,葡萄秸稈反應(yīng)堆中心溫度的升高幅度和維持時(shí)間有差異(見表1)。菌劑1(C1、C2)處理始終沒有顯著高于對(duì)照,升溫幅度不明顯,而2號(hào)菌劑60 mL(C3)處理,3個(gè)階段都顯著高于對(duì)照,升溫幅度分別為1.0、1.6、0.6 ℃。2號(hào)菌劑60 mL處理升溫效果最好。

表1 不同菌劑升溫效果 ℃

2.2 不同堆肥溝深度下堆肥邊緣的升溫效果

以堆肥溝中心離主干50 cm(A2)、2號(hào)菌劑60 mL(C3)處理,比較兩種堆肥溝深度下,堆肥邊緣升溫幅度。結(jié)果表明,堆肥溝深度不同,堆肥溝邊緣土壤溫度的提升幅度存在一定差異。堆肥溝深度為15 cm(B1)時(shí),1月下旬、2月上旬堆肥溝邊緣的土壤溫度顯著高于對(duì)照,升溫幅度分別為0.4、0.6 ℃。堆肥溝深度為20 cm(B2)時(shí),1月下旬、2月上旬、2月中旬堆肥溝邊緣的土壤溫度都顯著高于對(duì)照,升溫幅度分別為0.5、0.7、0.3 ℃。因此,堆肥溝深度以20 cm較好(見表2)。

表2 不同堆肥溝深度下,堆肥溝邊緣升溫效果 ℃

2.3 不同生物反應(yīng)堆處理對(duì)葡萄樹體萌芽情況的影響

土壤升溫直接作用于樹體。從2月14日開始樹體陸續(xù)開始萌芽,萌芽數(shù)量統(tǒng)計(jì)到26日,28日抹芽定梢。從開始萌芽到26日的天數(shù)計(jì)為發(fā)芽天數(shù)。經(jīng)過不同處理后,樹體萌芽開始時(shí)間有早晚,萌芽率有差異。28日抹芽定梢后,留芽率基本上在70%左右,CK、A1B1C1、A1B1C2、A2B2C1、A2B2C2和A2B2C3等6個(gè)處理的萌芽率在26日已超過70%,其中A2B2C1、A2B2C3兩個(gè)處理的發(fā)芽天數(shù)較少,分別為8 d和10 d(見表3)。整體來看,這兩個(gè)處理樹體萌芽率達(dá)標(biāo)且較整齊。

表3 秸稈反應(yīng)堆距主干不同距離處理后葡萄樹體萌芽情況

3 結(jié)論與討論

秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的生物反應(yīng)堆不僅為葡萄提供有機(jī)及無機(jī)營養(yǎng),而且在發(fā)酵過程中釋放出熱量提升堆體周邊的地溫及氣溫,實(shí)現(xiàn)果園秸稈廢棄物的就地生態(tài)化、無害化、資源化利用。本研究表明,在雙膜保溫促早大棚內(nèi),利用粉碎的葡萄枝條,行間設(shè)置秸稈生物反應(yīng)堆處理,能將土壤溫度提升0.4～1.3 ℃,能使樹體在萌芽率達(dá)標(biāo)的情況下,整個(gè)發(fā)芽過程縮短2～4 d,提升萌芽整齊度,這與前人的研究結(jié)果基本一致[4,8]。

菌種是秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)的關(guān)鍵因子,但受土壤、氣候環(huán)境的影響,不同地區(qū)的菌種使用效果不同。高媛等對(duì)比了6種菌劑對(duì)漢中地區(qū)大棚蔬菜秸稈反應(yīng)堆的應(yīng)用效果,篩選出一種專用菌種[10];王鵬等研究了3種菌種在北方日光溫室內(nèi)秸稈反應(yīng)堆中的應(yīng)用效果,篩選出了一種較為理想的菌種[11]。本試驗(yàn)選擇適合長三角地區(qū)廢棄物發(fā)酵的3種菌劑進(jìn)行對(duì)比研究,結(jié)果顯示,菌劑2的升溫效果略優(yōu)于菌劑1,其原因是菌劑2的功能菌在低溫下的生長情況較好,但最高升溫幅度僅為1.3 ℃左右,效果并不理想,這可能與堆體物料水分含量、通氣性、厚度有關(guān),因此堆肥方式有待進(jìn)一步調(diào)整。

堆肥溝過深,可能會(huì)影響氧氣的進(jìn)入量,影響發(fā)酵效果,同時(shí)不利于根系的吸收;堆肥溝太淺,反應(yīng)堆溫度散熱快,不利于土壤溫度的提升。王斌等的研究表明,表層土壤溫度日變化幅度在4～5 ℃之間,隨著土層加深,溫度變化趨于平緩[12]。本研究設(shè)置兩種堆肥溝深度,通過對(duì)堆肥邊緣根際周圍的溫度進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明,同一堆肥量下,堆肥溝深度會(huì)對(duì)根際土壤的升溫效果產(chǎn)生影響。使用60 mL/株菌劑2后,當(dāng)堆肥溝深度為20 cm時(shí),堆肥溝邊緣土壤溫度可以提升0.5 ℃左右,可以維持約1個(gè)月,而且萌芽率比15 cm處理高21.6%,發(fā)芽時(shí)間短2 d,樹體萌芽率較高、萌芽較整齊。

春季萌芽前,根系通過對(duì)土壤溫度的響應(yīng),從而影響地上部分的物候期。根系的水平分布受到樹齡、架式、樹形等因素的影響,埋土區(qū)順行水平龍干形籬架栽培葡萄的3～5級(jí)根系集中分布在距根頸水平方向0～20 cm范圍內(nèi),1級(jí)根(主要吸收根)主要分布在0～40 cm范圍內(nèi)[13];“赤霞珠”根系分布因樹齡不同存在較大差異,其中4年生樹體的根系數(shù)量在水平分布上是30～60 cm>0～30 cm>60～90 cm[14]。本研究表明,當(dāng)堆肥溝深度固定為20 cm時(shí),在離主干50 cm處進(jìn)行堆肥,葡萄植株萌芽率比40 cm處理高10%～20%,發(fā)芽期減少2～4 d。這可能與根系在土壤里的水平分布有關(guān),不同粗細(xì)的根系對(duì)環(huán)境的響應(yīng)能力不同,從而影響了地上部分的物候期。

綜合來看,使用60 mL/株的2號(hào)菌劑,在離主干50 cm處,開20 cm深的溝,進(jìn)行葡萄秸稈堆肥處理,堆肥中心溫度能提升0.6～1.6 ℃,堆肥邊緣溫度提升效果較理想,生產(chǎn)上推薦使用,但堆肥方式有待進(jìn)一步調(diào)整。