农作物秸秆资源化利用及日光温室番茄长季节栽培肥水管理技术

摘要

我国秸秆资源丰富，年产量居世界之首，但秸秆利用率与利用效率较低，一方面相当大一部分秸秆被焚烧或废置，另一方面经过技术处理后利用的秸秆所占比例甚少，造成严重的环境污染与资源浪费；番茄是我国设施蔬菜栽培的主要作物种类，但由于栽培介质性状恶化与栽培管理水平落后，番茄产量与品质远低于无土栽培技术水平发达国家。本文以玉米和小麦秸秆为材料，对其在设施蔬菜栽培上的资源化利用途径进行了研究，并以秸秆有机基质为栽培介质，研究了目光温室番茄长季节栽培中的肥水管理技术。主要研究结果如下： 玉米与小麦秸秆高温堆制后作为栽培基质使用，营养元素含量丰富，二者的混合基质中全氮、磷、钾及速效磷、钾含量均显著高于草炭，尤其是全钾与速效钾含量远远高于草炭，并且秸秆基质中主要重金属元素含量均未超标；秸秆基质的主要缺陷在物理性状，表现为容重偏小与大小孔隙比偏大，与炉渣、土壤等重型基质材料复配可显著改善其物理性状，适宜的复配比例为3:1左右；与对照相比，秸秆与土壤的复合基质应用于设施番茄栽培，可显著提高番茄叶片的净光合速率和番茄产量；秸秆基质在设施番茄栽培过程中因仍存在降解作用，栽培前后物理性状发生较大程度改变，尤其是存在较为明显的体积收缩。 将堆制30 d(半腐熟)与堆制90 d(完全腐熟)两种不同腐熟程度麦秸堆肥植入土壤显著改善了土壤的物理性状，并且堆制30 d堆肥的作用效果大于90 d堆肥；两种堆肥处理均显著增加了栽培畦地表CO<,2>浓度，闭棚期30 d堆肥与90 d堆肥处理分别较对照增加了135.80 uL／L与52.64 uL／L，开棚期增加量分别为70.48 uL／L与32.79uL／L：两种堆肥处理均显著降低了20 cm土层地温的日变化幅度，有效维持了地温恒定，30 d堆肥处理的作用效果大于90 d堆肥；30 d堆肥处理在增强番茄光合作用与提高番茄产量方面的作用大于90 d堆肥，而90 d堆肥处理则较30 d堆肥增加了番茄叶片中叶绿素含量；综合考虑认为，在目光温室冬春茬番茄栽培过程中30 d堆肥的改土增产效果高于90 d堆肥，表明秸秆堆肥在作为土壤改良剂使用时完全腐熟并不是最佳腐熟程度，实际应用中应根据堆肥物料及堆制时期的不同合理确定堆制时间与腐熟程度。 番茄基质育苗过程中偏施氮肥或钾肥均显著降低番茄出苗率、抑制幼苗生长与干物质积累，并且偏施氮肥的不利影响大于钾肥；氮钾肥合理配施可显著提高番茄幼苗素质，增加番茄前期开花座果数从而提高前期产量；在描述番茄幼苗素质的三项指标中，G值与壮苗指数对番茄前期产量具有较强的预测性，可作为评价番茄幼苗素质的理想指标；番茄基质育苗过程中氮、钾(N：K<,2>O)肥料最佳配比为1：1.2。 目光温室番茄越冬长季节栽培中氮钾肥合理配施可有效维持番茄营养生长与生殖生长的平衡，增加番茄座果数与单果重从而提高产量；偏施氮肥或钾肥均可抑制番茄植株的生长与叶片的光合作用，降低番茄产量，并且偏施氮肥的抑制作用强于钾肥；不同肥料处理对栽培基质pH值影响不大，但随钾肥用量的增加基质EC值显著提高；采收初期增施钾肥可显著提高番茄叶片的净光合速率，采收末期钾肥的促进作用下降，而适量增施氮肥有利于番茄叶片光合作用的增强；不同肥料处理对番茄果实中Vc含量的影响大于对还原糖、有机酸的影响，采收初期果实中还原糖与有机酸含量随钾肥用量的增加而增加，Vc含量在氮、钾比例(N：K<,2>O)为1：1.4时最高，采收末期不同处理间各指标差异降低，Vc、还原糖、有机酸含量峰值分别出现在N：K<，2>O=1：1.2、1：1.2、1：1.0处理；整体来看，番茄越冬长季节栽培中氮钾肥追施比例(N：K<,2>O)宜在1：1.2～1.3，但番茄不同生育期对氮钾肥需求比例不同；分段式追肥处理显著增加了番茄有效座果穗数，提高了越冬长季节栽培下番茄的连续座果能力，采收初期与末期较对照增加了番茄产量，采收末期增加了果实中Vc含量，表明分段式追肥是一种科学合理的肥料供给方案：前期适量增施氮肥以促进番茄植株营养生长，氮钾肥追施比例(N：K<,2>O)在1：1.0左右，随番茄采收的进行不断增加钾肥用量，氮钾肥追施比例(N：K<,2>O)在l：1.2～1.4，后期随植株营养生长下降适量减少钾肥用量，氮钾肥追施比例(N：K<,2>O)在1：1.2左右。 番茄越夏栽培过程中基质含水量增加使番茄株高、茎粗与叶片数增加，但主根长减少；中等基质含水量处理(36～41％)下番茄座果数最多，而单果重则随基质含水量的增加一直增加，综合表现为番茄产量在30～35％的低基质含水量下最低，而在36～41％的中高含水量下达到最高；基质含水量的增加降低了番茄果实中有机酸与可溶性固形物的含量，而Vc与番茄红素以基质含水量36～41％为佳；水分生产效率随基质含水量的增加显著降低，不同处理下番茄果实最高水分生产效率为21.10 kg／m<'3>，产量最高处理下水分生产效率为17.14 kg／m<'3>；基质含水量可作为指导番茄灌溉的理想指标，目光温室番茄越夏栽培适宜的基质含水量为35～40％。

目录

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摘要

缩略语

前言

第一章文献综述

第二章农作物秸秆作为设施蔬菜栽培基质的应用基础研究

第三章农作物秸秆作为设施土壤改良剂的应用基础研究

第四章日光温室番茄长季节栽培肥水管理技术研究

全文讨论

全文结论

创新之处

参考文献

附图

攻读博士学位期间发表文章情况及在校期间所获奖励

致谢