有機(jī)土基質(zhì)在大白菜育苗中的作用研究

賀超興 張 謙 王懷松 章時(shí)藩 張志斌 孫日飛

摘要以草炭蛭石和大田土為對(duì)照育苗基質(zhì),研究了有機(jī)土對(duì)大白菜幼苗營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、可溶性糖含量、葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明,選用有機(jī)土育苗,綜合各項(xiàng)測(cè)定指標(biāo),其幼苗素質(zhì)與草炭蛭石育苗相當(dāng),均表現(xiàn)為植株生長(zhǎng)健壯,干物質(zhì)、可溶性糖和葉綠素含量高;凈光合速率高,氣孔導(dǎo)度大,適宜于大白菜育壯苗,而大田土育苗效果及相關(guān)指標(biāo)均較差。草炭蛭石作為育苗基質(zhì),雖然理化性質(zhì)好,但基質(zhì)成本高且資源有限是影響其應(yīng)用于育苗的主要因素。因此,從經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展的角度考慮,可以將有機(jī)土代替草炭蛭石用作大白菜育苗的低成本基質(zhì)。

關(guān)鍵詞有機(jī)土基質(zhì);大白菜;育苗;影響

中圖分類號(hào)S634.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(2009)21-0058-03

育苗是蔬菜栽培的重要環(huán)節(jié)之一,秧苗質(zhì)量的高低直接關(guān)系到蔬菜定植后植株的生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量形成[1]。隨著世界園藝業(yè)與植物容器栽培的發(fā)展,天然土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)已不能滿足蔬菜、花卉、種苗及其他植物容器生產(chǎn)的需求,因此國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)紛紛致力于栽培基質(zhì)的研究開(kāi)發(fā),基質(zhì)的研究逐步成為一個(gè)重要的課題[2]。目前,國(guó)內(nèi)外蔬菜工廠化穴盤育苗多采用草炭、蛭石配制成復(fù)合基質(zhì)。但是,草炭資源的分布不均勻性和不可再生性已嚴(yán)重影響到穴盤育苗成本和資源保護(hù)[3]。

由于各地生產(chǎn)水平各異,配制無(wú)土育苗基質(zhì)時(shí)必須因地制宜,選擇資源豐富、價(jià)格便宜,能滿足根系養(yǎng)分、水分以及空氣供應(yīng)的原料為基質(zhì)。據(jù)研究,用種過(guò)蘑菇的棉籽殼、豬糞、爐渣灰、糖醛渣、蛭石等配制的復(fù)合基質(zhì),能明顯促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)吸收,提高壯苗指數(shù),且大大降低育苗成本[4]。用炭化稻殼7份、砂3份作為育苗基質(zhì),配合使用pH值為6的營(yíng)養(yǎng)液[5],幼苗亦生長(zhǎng)良好。利用蚯蚓糞作基質(zhì)配合添加適當(dāng)肥料,用于穴盤育苗效果良好[3]。根據(jù)以上情況,筆者以春播大白菜為對(duì)象,研究了有機(jī)土[6]作為育苗基質(zhì)對(duì)大白菜育苗的影響,以期為大白菜育苗基質(zhì)的選擇提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2007年春在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所日光溫室中進(jìn)行,供試大白菜品種為春試1號(hào),由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉所培育。2007年3月22日用72孔穴盤和營(yíng)養(yǎng)缽(8cm×8cm)分別育苗,4月16日定植于大棚內(nèi)。育苗基質(zhì)設(shè)3個(gè)處理,分別為有機(jī)土(腐熟秸稈與大田土的混合物)、草炭蛭石育苗基質(zhì)(草炭、蛭石按2∶1配比,1m3基質(zhì)加3kg復(fù)合肥,7kg雞糞)、大田土(直接取自露地菜田),本試驗(yàn)所用有機(jī)土為已種過(guò)一茬番茄的有機(jī)土,用前過(guò)篩使其粒徑小于2mm。采用直播和催芽2種方式播種,每處理重復(fù)3次,每重復(fù)設(shè)50株。除基質(zhì)類型不同外,其他管理措施均按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.2測(cè)定方法

1.2.1基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定。影響作物生長(zhǎng)的主要物理因子有基質(zhì)的三相比、吸水性、排水性、再吸濕力及其表面水分散失特性等[7,8]。反映其物理性質(zhì)的重要參數(shù)有容重、總孔隙度、通氣孔隙度、粒徑分布、容器容水量等。試驗(yàn)前用環(huán)刀法測(cè)定基質(zhì)的容重,用飽和浸提法測(cè)定總孔隙度、持水孔隙度和通氣孔隙度[9]。基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)由農(nóng)業(yè)部蔬菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)。

1.2.2生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定。播后7d內(nèi),每天3次記載各處理基質(zhì)溫度(早上8∶00;中午14∶00;下午17∶00)。記錄播后7d內(nèi)的出苗情況。各處理小區(qū)隨機(jī)選5株,按不同要求定期測(cè)其植株高度、開(kāi)展度、單株葉數(shù)、外葉長(zhǎng)和寬、莖基粗以及單株地上部和地下部鮮、干重等植物學(xué)性狀。用蒽酮法測(cè)定白菜幼苗的可溶性糖含量,用丙酮液浸提法測(cè)定葉綠素含量。

1.2.3光合參數(shù)的測(cè)定。用LI-6400型便攜式光合系統(tǒng)(美國(guó)LI-COR公司制造)于5月17日(晴天)上午測(cè)定凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)。取自上至下第3~4片功能葉測(cè)定,重復(fù)3次。注意測(cè)定相關(guān)參數(shù)時(shí)應(yīng)利用緩沖瓶,以減小測(cè)定過(guò)程中由于CO2濃度變化而造成的誤差,從而提高測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

2結(jié)果與分析

2.1育苗基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)

從表1可以看出,大田土的容重最大,超出了適宜范圍(0.1~0.8g/cm3),而草炭蛭石和有機(jī)土的容重都在蔬菜育苗最適宜的容重范圍,說(shuō)明草炭蛭石和有機(jī)土的松緊程度較適宜。大田土的總孔隙度最小,為50.2%,草炭蛭石的總孔隙度略高于有機(jī)土,為68.1%,但二者相差不大;大田土的持水孔隙和通氣孔隙均最小,而草炭蛭石的持水孔隙略大于有機(jī)土,有機(jī)土的通氣孔隙略大于草炭蛭石。因此,大田土的大小孔隙比明顯小于有機(jī)土和草炭蛭石基質(zhì),說(shuō)明大田土對(duì)水分和空氣的容納量小,在管理過(guò)程中要增加供液次數(shù)和保持土壤的疏松透氣,而草炭蛭石和有機(jī)土的水分和空氣含量較為適宜。

從表2可以看出,大田土的pH值為7.76,顯微堿性,而草炭蛭石和有機(jī)土的pH值均呈中性。大白菜生長(zhǎng)最適宜的pH值是中性或微酸性,因此適合白菜生長(zhǎng)的應(yīng)是有機(jī)土和草炭蛭石。有機(jī)土的電導(dǎo)率較高,其次是大田土,草炭蛭石最低。由此可知,有機(jī)土的水溶性離子較多,供肥強(qiáng)度大,而草炭蛭石和大田土則相對(duì)較小。草炭蛭石和有機(jī)土有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于普通土,而大田土有機(jī)質(zhì)含量很低。從速效養(yǎng)分來(lái)看,有機(jī)土的速效氮含量最高,其次是草炭蛭石,大田土的最低,還不到有機(jī)土的1/3,可見(jiàn)大田土的供氮能力較差。在速效磷方面,草炭蛭石含量最高,有機(jī)土和大田土略低一些。就速效鉀而論,在這3種基質(zhì)中,草炭蛭石的速效鉀最高,其次是有機(jī)土,二者超過(guò)或接近大田土的2倍,可見(jiàn)草炭蛭石和有機(jī)土營(yíng)養(yǎng)元素明顯優(yōu)于普通土。綜合可知,草炭蛭石和有機(jī)土在有機(jī)質(zhì)、速效氮以及速效鉀等特性方面相差不大,因此它們是營(yíng)養(yǎng)豐富、可相互替代的較為理想的輕基質(zhì),而大田土相比之下較為貧瘠。

2.2不同育苗方式基質(zhì)溫度和大白菜出苗率

不同育苗基質(zhì)在播種白菜后根際溫度的變化結(jié)果如圖1、圖2所示。由圖1、圖2可知,不同基質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)的溫度有明顯差異,表現(xiàn)為大田土溫度變化相對(duì)較高,草炭蛭石育苗基質(zhì)的溫度變化相對(duì)較低,有機(jī)土的居中;氣溫最高時(shí),大田土溫度可達(dá)31.6℃,有機(jī)土為30.0℃,草炭蛭石為28.8℃,表明3種基質(zhì)土壤增溫速度有差異。穴盤內(nèi)的育苗基質(zhì)的溫度差異不太明顯,原因可能是穴盤的穴孔小,所容納的基質(zhì)少且更易受周圍空氣溫度的影響。

不同育苗基質(zhì)在播種白菜后的出苗情況如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可知,營(yíng)養(yǎng)缽育苗齊苗時(shí)間較短,且?guī)追N基質(zhì)表現(xiàn)比較一致,差異不大;而采用穴盤育苗則差異顯著,應(yīng)用有機(jī)土和草炭蛭石效果較好,大田土出苗率較前者明顯降低,且長(zhǎng)時(shí)間不能齊苗。這可能由于出苗期溫室內(nèi)氣溫過(guò)高,光照很強(qiáng),并且穴盤容積小,持水量也相對(duì)小,緩沖能力相對(duì)營(yíng)養(yǎng)缽的差一些,而致使?fàn)I養(yǎng)缽的出苗情況顯著優(yōu)于穴盤育苗,但仍可看出有機(jī)土穴盤育苗出苗率高且出苗快。

2.3不同育苗基質(zhì)的大白菜幼苗素質(zhì)

由表3可知,有機(jī)土育苗其植株的莖基粗、葉片數(shù)、外葉長(zhǎng)及寬均高于大田土育苗,略低于草炭蛭石而居中。干物質(zhì)的積累量是植株生長(zhǎng)的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo),它反映了作物的光合作用強(qiáng)度和生長(zhǎng)狀況,通常用干重來(lái)表示。不同育苗基質(zhì)的大白菜幼苗其干物質(zhì)積累量明顯不同,以草炭蛭石作為育苗基質(zhì)培育的白菜幼苗干物質(zhì)積累量最大,其次為有機(jī)土,而大田土育苗的干物質(zhì)的積累量最小。從干鮮比來(lái)看,有機(jī)土和大田土2種基質(zhì)的幼苗無(wú)明顯差異,但二者比草炭蛭石高,且差異達(dá)到了極顯著水平,草炭蛭石基質(zhì)育苗干鮮比相對(duì)較低。

2.4不同育苗基質(zhì)的大白菜幼苗可溶性糖含量

對(duì)葉片可溶性糖的測(cè)定結(jié)果表明(見(jiàn)表4),有機(jī)土育苗的大白菜幼苗葉片可溶性糖含量最高,與大田土和草炭蛭石的差異達(dá)極顯著水平,大田土大白菜幼苗葉片可溶性糖含量最低。由此可知,用有機(jī)土育苗,植株光合作用產(chǎn)物多,且幼苗的抗逆能力相對(duì)較強(qiáng)一些。

2.5不同育苗基質(zhì)的大白菜幼苗葉綠素及光合特性

綠色植物的光合作用對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。作物總干重的90%~95%是光合作用中合成的有機(jī)物質(zhì),因此它是構(gòu)成作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)。葉綠素是光合作用的啟動(dòng)者,在一定范圍內(nèi)葉綠素含量越高,凈光合速率越強(qiáng)。由圖5可以看出,不同基質(zhì)的大白菜幼苗其葉綠素含量明顯不同,草炭蛭石育苗基質(zhì)的葉綠素含量最高,其次是有機(jī)土育苗,大田土育苗的葉綠素含量相對(duì)較低。

對(duì)光合速率的測(cè)定結(jié)果表明(見(jiàn)表5),草炭蛭石育苗的光合速率最強(qiáng),大田土基質(zhì)苗最弱,有機(jī)土基質(zhì)苗略低于草炭蛭石基質(zhì)苗。因?yàn)椴萏框问陀袡C(jī)土育苗光合速率高,利于光合作用的進(jìn)行,故有利于其有機(jī)物積累。氣孔是控制葉片內(nèi)外水分和二氧化碳擴(kuò)散交換的門戶,它的開(kāi)閉調(diào)節(jié)著光合、蒸騰和呼吸作用過(guò)程。氣孔導(dǎo)度是葉片氣孔開(kāi)閉程度的量化指標(biāo),對(duì)于氣孔導(dǎo)度與蒸騰之間的關(guān)系進(jìn)行研究,可以加深對(duì)這一過(guò)程的理解[10]。草炭蛭石和有機(jī)土育苗,其氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率也相對(duì)較高,優(yōu)于大田土育苗,均利于光合作用進(jìn)行和有機(jī)物積累,說(shuō)明有機(jī)土和草炭蛭石育苗植株代謝旺盛,總的光合能力較強(qiáng)。從植物學(xué)性狀測(cè)定結(jié)果也可以明顯看出,草炭蛭石和有機(jī)土育出的幼苗明顯優(yōu)于普通土,表現(xiàn)為植株粗壯、葉片數(shù)多、葉面積大、干物質(zhì)含量高。

3結(jié)論與討論

試驗(yàn)重點(diǎn)研究比較了有機(jī)土在蔬菜育苗中的作用,發(fā)現(xiàn)有機(jī)土與草炭蛭石在總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙和大小孔隙比指標(biāo)上相當(dāng)且均在最適范圍內(nèi);有機(jī)土的容重雖比草炭蛭石略大,但也在最適范圍內(nèi)。而大田土的容重偏高,總孔隙度偏小,因此從物理結(jié)構(gòu)上,有機(jī)土較普通土更適于蔬菜育苗。

育苗基質(zhì)的影響主要由基質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)決定。不同特性的基質(zhì)會(huì)影響植物的生長(zhǎng)及其水分與施肥管理[11]。從當(dāng)前育苗基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)成分方面上看,有機(jī)土的速效鉀雖低于草炭蛭石,但有機(jī)土的速效氮含量卻高于草炭蛭石。因此,從理化性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性考慮,試驗(yàn)中的3種育苗基質(zhì),以有機(jī)土較為適宜,具有成本低、結(jié)構(gòu)優(yōu)等特點(diǎn)。

植株可溶性糖主要有蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等,它既是高等植物的主要光合產(chǎn)物,又是碳水化合物代謝和暫時(shí)貯藏的主要形式,在植物碳代謝中占有重要位置,是光合作用的直接產(chǎn)物,也是植物體內(nèi)多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等大分子化合物合成的物質(zhì)基礎(chǔ)[12]。植物干物質(zhì)是植株體內(nèi)各種新陳代謝過(guò)程的最終產(chǎn)物,并以碳素代謝和氮素代謝為中心過(guò)程[13]。因此,植物干物質(zhì)積累與其可溶性糖的含量有密切關(guān)系。在逆境條件下,植物通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),改變組織細(xì)胞的滲透勢(shì),減少逆境傷害,以適應(yīng)逆境環(huán)境,可溶性糖起到重要作用。試驗(yàn)中,有機(jī)土育苗基質(zhì)的葉片可溶性糖含量最高,因此可認(rèn)為有機(jī)土育出的苗抗逆性強(qiáng),素質(zhì)高?？傊?從植株長(zhǎng)勢(shì)、干鮮重、可溶性糖含量、光合性能等測(cè)定指標(biāo)結(jié)果上看,有機(jī)土和草炭蛭石育苗均可提高白菜幼苗光合性能,利于培育壯苗,是比較適宜的育苗基質(zhì)。

草炭蛭石育苗基質(zhì)的成分以草炭、蛭石為主,由于這些原料資源短缺,形成期長(zhǎng),生產(chǎn)的運(yùn)輸成本高,限制著育苗基質(zhì)的持續(xù)利用和發(fā)展。特別是育苗基質(zhì)成本高一直是困擾穴盤育苗工作的大問(wèn)題,相比之下,以腐熟秸稈和有機(jī)肥、大田土所配制的有機(jī)土[6],材料來(lái)源豐富,成本約為草炭蛭石育苗基質(zhì)的1/10。隨著可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,以玉米、小麥等秸稈為主要成分的有機(jī)基質(zhì)將逐漸成為今后蔬菜育苗生產(chǎn)中的重要基質(zhì)來(lái)源。試驗(yàn)用的有機(jī)土雖然種過(guò)一茬作物而使其有機(jī)質(zhì)大為降低,但研究表明它用于大白菜育苗,其效果還是較為理想的,因此將有機(jī)土栽培與育苗相結(jié)合,不僅可用于栽培生產(chǎn),還可將這種材料來(lái)源豐富、成本低、有環(huán)保價(jià)值的有機(jī)土用于蔬菜育苗,既利于培育壯苗,也很好地解決了育苗成本高的問(wèn)題,它將為有機(jī)土提供新的應(yīng)用前景。有機(jī)土用于蔬菜栽培和育苗,擴(kuò)大了玉米、小麥等秸稈的利用途徑、減輕了環(huán)境污染,必將為改善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

4參考文獻(xiàn)

[1] 陳振德.蔬菜穴盤育苗技術(shù)[M].青島:青島出版社,2000.

[2] RIVIBRE LOUIS-MARIE,CANON J. Research on substrates:state of the art and need for the coming 10 years[J].Acta Hort,2001(548):29-42.

[3] 尚慶茂,張志剛.黃瓜蚯蚓糞基質(zhì)穴盤育苗肥料添加量的研究[J].長(zhǎng)江蔬菜,2005(11),41-43.

[4] 汪羞德,王方桃,汪寅虎,等.設(shè)施農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社,1998.

[5] 趙仁順.蔬菜簡(jiǎn)易無(wú)土育苗技術(shù)[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),1996(3):37-38.

[6] 陳雙臣,賀超興,鄒志榮,等.溫室有機(jī)土栽培番茄營(yíng)養(yǎng)吸收特性研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2005,11(3):369-374.

[7] WILLION R A. Root medium physical properties[J].Hort.Technology,1998,8(4):481-485.

[8] 康紅梅,張啟翔.容器育苗中幾項(xiàng)重要技術(shù)的研究進(jìn)展[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2001,23(S1):71-74.

[9] 周長(zhǎng)吉.溫室灌溉原理與技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2007.

[10] 彭致功,楊培嶺,段愛(ài)旺,等.日光溫室條件下番茄植株蒸騰規(guī)律研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2004,22(1):62-65.

[11] 康紅梅,張啟翔,唐菁.栽培基質(zhì)的研究進(jìn)展[J].土壤通報(bào),2005,36(1):124-127.

[12] 劉浩榮,宋海星,劉代平,等.油菜莖葉可溶性糖與游離氨基酸含量的動(dòng)態(tài)變化[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2007,16(1):123-126.

[13] NAKANO H,MAKINO A,MAE T.The effects of elevated partial pressures of CO2 on the relationship between photosynthetic capacity and N content in rice leaves[J].Plant physiology,1995(115):191-198.