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烤煙濕潤育苗基質(zhì)替代技術(shù)研究
福建省煙草學(xué)會農(nóng)業(yè)專業(yè)委員會
為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和耕地資源的有效保護(hù),該文對烤煙濕潤育苗基質(zhì)替代技術(shù)進(jìn)行探討。結(jié)果表明:采用HM菌腐熟劑發(fā)酵不僅可縮短谷殼發(fā)酵時間,且發(fā)酵效果較好;初步篩選出分別以炭化谷殼、發(fā)酵谷殼替代泥炭土的P3、P6、P7、P11、P15五個配方,這五個配方在不同時期育苗表現(xiàn)較為穩(wěn)定,煙苗生長整齊、生長勢強(qiáng),與對照基本相當(dāng)或略強(qiáng),且理化性狀較為適宜,具有較好的通氣性、保水性和保肥性。
烤煙 濕潤育苗 基質(zhì) 育苗技術(shù)
培育整齊無病壯苗是烤煙生產(chǎn)的基礎(chǔ),三明煙區(qū)目前采用的烤煙濕潤育苗技術(shù)針對性強(qiáng),適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和栽培耕作特點(diǎn),具有出苗率高、出苗整齊、育苗省工、較好地控制苗期帶毒等優(yōu)點(diǎn),所育煙苗整齊健壯、根系發(fā)達(dá),有效解決了漂浮育苗技術(shù)在三明煙區(qū)應(yīng)用存在的返苗期偏長問題,中下部煙葉質(zhì)量得到改善[1]。但最初研究推廣的濕潤育苗技術(shù)所采用的基質(zhì)配方中含有10%左右的泥炭土,泥炭土是不可再生資源,而所用泥炭土多來源于稻田,對泥炭土的過度開采使用勢必會造成稻田的破壞,同時,有限的泥炭土資源一旦被開采完,就可能出現(xiàn)育苗基質(zhì)原料的短缺。為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和耕地資源的有效保護(hù),確保育苗基質(zhì)材料的持續(xù)生產(chǎn)供應(yīng),本研究以炭化谷殼、腐熟稻草和腐熟谷殼等有機(jī)物料替代泥炭土進(jìn)行烤煙濕潤育苗替代基質(zhì)技術(shù)研究,以期獲得新型烤煙濕潤育苗替代基質(zhì),并為該替代基質(zhì)在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用提供相關(guān)理論依據(jù)。
試驗(yàn)于2007年~2009年在福建省煙科所三明分所試驗(yàn)場進(jìn)行,同一試驗(yàn)各處理育苗過程均在條件相同的育苗大棚內(nèi)進(jìn)行,其它苗期管理參照三明煙區(qū)烤煙濕潤育苗技術(shù)規(guī)范進(jìn)行。泥炭土、炭化谷殼和膨脹珍珠巖由三明金明農(nóng)資有限公司提供,黃土取自山表下面干凈無污染過篩的心土,供試種子為福建省煙科所三明分所提供的包衣種子,育苗肥料為三明金明農(nóng)資有限公司提供的烤煙濕潤育苗營養(yǎng)液。
結(jié)合可再生利用資源,采用傳統(tǒng)發(fā)酵方法對切成10cm左右的稻草和碾米后的谷殼進(jìn)行發(fā)酵。利用河南省鶴壁恒隆態(tài)生物工程股份有限公司提供的HM菌腐熟劑對谷殼進(jìn)行發(fā)酵,單個發(fā)酵堆第一次為未粉碎狀態(tài)谷殼約0.9m3,第二次為粉碎成松針狀谷殼:未粉碎谷殼=1:0.83,約1.6m3,第三次為粉碎成松針狀谷殼約2.0m3。觀測發(fā)酵過程中發(fā)酵堆中心溫度變化情況并比較發(fā)酵效果,分別對炭化谷殼、發(fā)酵谷殼、發(fā)酵稻草的理化性狀進(jìn)行測定分析,進(jìn)行濕潤育苗基質(zhì)材料之一泥炭土替代材料的篩選。
1.2.1配方設(shè)計
分別以炭化谷殼、發(fā)酵谷殼和發(fā)酵稻草為替代材料,與珍珠巖和黃土按一定體積配比,共配成27個配方,并以當(dāng)前生產(chǎn)中的烤煙濕潤育苗基質(zhì)(含泥炭土)作為對照,具體配方設(shè)計見表1。
表1 配方設(shè)計
1.2.2比較各配方基質(zhì)育苗效果
對表1中28個配方進(jìn)行五期育苗對比試驗(yàn),每個配方播種4盤(400孔),采用人工點(diǎn)播,每穴播2粒,品種為翠碧一號,因配方較多,不設(shè)重復(fù)。五期的播種時間分別為2009年3月20日、6月3日、11月6日、11月18日和12月4日。觀測各配方基質(zhì)出苗期、小十字期、大十字期、五葉一心、播后10d和20d的出苗率、煙苗整齊度、苗期長勢、苗色,對正常育苗季節(jié)的第三期和第四期選擇煙苗生長較整齊且表現(xiàn)較穩(wěn)定的12個配方,在五葉一心或六葉一心分別隨機(jī)取20株進(jìn)行葉片數(shù)、葉面積、根莖葉鮮干重等農(nóng)藝性狀的測定。
1.2.3測定各配方基質(zhì)理化性狀
測定各配方基質(zhì)的pH值、含水量、容重、比重、孔隙度、電導(dǎo)率、最大持水量等理化性狀。
1.2.4測定方法
基質(zhì)理化性狀測定方法參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法》[2],pH值測定采用電位法,有機(jī)質(zhì)測定采用電熱板加熱-K2Cr2O7容量法,水分測定采用烘干法,容重測定采用改進(jìn)環(huán)刀法,比重測定采用比重瓶法,電導(dǎo)率測定采用水浸提-電導(dǎo)法,最大持水量測定采用改進(jìn)威爾科克斯法,根據(jù)容重和比重的測定結(jié)果測算各材料的孔隙度。
出苗率=每盤幼苗子葉完全展開苗數(shù)/每盤孔數(shù)/2×100%;整齊度以80%以上煙苗生長基本一致為整齊,70%~80%為較整齊,60%~70%為中等,60%以下為不整齊;莖高、莖圍用塑料直尺和軟細(xì)繩測定,鮮干重用1‰分析天平測定,其它測定標(biāo)準(zhǔn)參照煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法(YC/T 142-1998)。
2.1.1不同替代材料發(fā)酵過程中溫度的變化
由圖1可見,采用傳統(tǒng)發(fā)酵稻草堆漚后溫度變化呈緩慢上升、持續(xù)穩(wěn)定、緩慢下降、最后保持相對恒定的變化趨勢,其中第4d~第8d稻草發(fā)酵堆中心的溫度相對較高,基本控制在28℃左右,最高溫度為28.5℃,較起始溫度升高約8.5℃,之后中心溫度下降至25℃后,發(fā)酵堆基本處于恒溫狀態(tài);而谷殼為原始狀態(tài)谷殼,透氣不易吸水,在傳統(tǒng)發(fā)酵過程中發(fā)酵堆中心溫度基本維持在23℃左右。
從圖2采用HM菌腐熟劑發(fā)酵谷殼溫度變化情況來看,發(fā)酵堆中心的溫度總體呈持續(xù)上升—高溫維持—翻堆降溫—再次升溫—緩慢降溫—相對恒定溫度的變化過程。比較這三次發(fā)酵溫度變化情況,由圖2可見,發(fā)酵堆中心的溫度隨發(fā)酵堆體積的增大及環(huán)境溫度的升高而升高,第一次發(fā)酵,發(fā)酵堆的體積最小約0.9m3,最高溫度49℃左右,僅持續(xù)兩天后,溫度即降至40℃左右;第二次發(fā)酵,發(fā)酵堆的體積約1.6m3,較第一次增加約0.7m3,前6d高溫發(fā)酵階段谷殼堆中心溫度基本維持在44℃~61℃之間,且在55℃~61℃之間維持了4d,這兩次發(fā)酵在第一次翻堆后,發(fā)酵堆溫度下降,之后發(fā)酵堆中心溫度再次上升至38℃左右,最后谷殼堆溫度下降至28℃左右,處于相對恒定溫度狀態(tài);第三次發(fā)酵,發(fā)酵堆體積約2.0m3,分別較前兩次增加1.3m3和0.4m3,在第一次翻堆前,發(fā)酵堆中心溫度基本維持在58℃~63.5℃之間,持續(xù)時間長達(dá)8d,隨著翻堆次數(shù)的增加,發(fā)酵堆中心溫度呈階梯下降趨勢,直至相對恒定的溫度,由于初期發(fā)酵堆溫度較高且在翻堆時盡量控制最少的翻堆時間,因此第一次翻堆后發(fā)酵堆中心溫度仍高達(dá)53℃,至第四次翻堆后中心溫度仍達(dá)33℃~40.5℃之間,之后中心溫度基本恒定在29℃左右。
圖1 傳統(tǒng)發(fā)酵溫度變化情況
圖2 采用HM菌腐熟劑發(fā)酵谷殼溫度變化情況
2.1.2不同替代材料發(fā)酵效果
從各材料發(fā)酵效果來看(見表2),采用傳統(tǒng)發(fā)酵約90d,稻草才發(fā)酵完全,發(fā)酵后的稻草呈深褐色、淡淡腐熟香味,晾干后易于捏碎,而谷殼基本為原始狀態(tài),呈淡棕色,沒有發(fā)酵完全;采用HM菌腐熟劑進(jìn)行發(fā)酵谷殼,由于第一次和第二次發(fā)酵材料較粗,透氣、保溫性較差,加上發(fā)酵堆體積偏小,沒有達(dá)到HM菌腐熟劑發(fā)酵所需的體積要求,發(fā)酵過程溫度變化不理想,分別在發(fā)酵21d和32d即終止發(fā)酵,終止發(fā)酵時,谷殼為淡棕色,在第三次谷殼發(fā)酵中,由于調(diào)整了谷殼材料顆粒的大小、嚴(yán)格按要求建發(fā)酵堆、在發(fā)酵過程中適時地翻堆和補(bǔ)充水分,加上環(huán)境氣溫較高,經(jīng)過約70d基本完成發(fā)酵,發(fā)酵完成后谷殼呈棕色、淡淡腐熟香味,用手易于搓碎。
表2 不同替代材料發(fā)酵效果
從發(fā)酵溫度變化及發(fā)酵效果來看,采用傳統(tǒng)方法發(fā)酵稻草時間偏長、溫度偏低,主要影響因素可能是稻草量偏少、C/N偏高、含水量偏高、環(huán)境氣溫較低,而谷殼最終發(fā)酵不完全的主要原因是谷殼表層的蠟質(zhì)層、谷殼顆粒較粗、谷殼堆體積較小,影響谷殼堆的吸水性、透氣性和保水性及保溫性。采用HM菌腐熟劑進(jìn)行發(fā)酵谷殼,發(fā)酵堆體積大小、環(huán)境溫度、發(fā)酵堆含水量、C/N和透氣性是影響發(fā)酵堆中心溫度的主要因子,在適宜的發(fā)酵堆體積范圍內(nèi),發(fā)酵堆體積越大,其中心溫度越高且持續(xù)的時間越久,同時在發(fā)酵時環(huán)境溫度越高,發(fā)酵堆中心溫度越高、升溫越快、高溫持續(xù)時間越久。
2.1.3不同替代材料理化性狀
由表3可見,發(fā)酵谷殼pH值為6.51~6.84,呈微酸性,炭化谷殼、發(fā)酵稻草和珍珠巖pH值為8.07~8.37,呈堿性,泥炭土和黃土pH值為4.87~5.25,呈酸性;炭化谷殼、發(fā)酵谷殼有機(jī)質(zhì)含量分別為67.6%和68.3%,與泥炭土68.1%的有機(jī)質(zhì)含量相當(dāng),發(fā)酵稻草有機(jī)質(zhì)含量最高達(dá)75.1%,明顯高于泥炭土;炭化谷殼電導(dǎo)率低于泥炭土,發(fā)酵谷殼和發(fā)酵稻草電導(dǎo)率高于泥炭,差異均達(dá)極顯著水平;炭化谷殼、發(fā)酵谷殼和發(fā)酵稻草的容重、比重顯著或極顯著低于泥炭土;炭化谷殼、發(fā)酵谷殼最大持水量、總孔隙度均極顯著高于泥炭土,但發(fā)酵谷殼與泥炭土的毛管孔隙度差異不顯著,而炭化谷殼則極顯著低于泥炭土,發(fā)酵稻草的最大持水量和毛管孔隙度極顯著高于泥炭土,而總孔隙度略低于泥炭土,但差異不顯著。表明這些材料均可與偏酸的黃土配制成中偏酸性的基質(zhì),所配制的基質(zhì)具有較好的保水保肥性。
表3 不同替代材料理化性狀
2.2.1不同替代基質(zhì)配方育苗情況
從五期28個配方煙苗生育期來看(見表4),P2、P3、P15煙苗出苗較快,在大十字前一般早對照1d~2d,P9、P10、P13、P14、P17、P18及發(fā)酵谷殼配比較高的P21至P28煙苗出苗相對較慢,在大十字前一般遲對照1d~2d,而其它配方處理煙苗出苗及生育期與對照比較接近。
從煙苗出苗率來看(表5),各配方基質(zhì)在不同時間播種的煙苗出苗率表現(xiàn)有所不同,其中P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P15、P16、P17煙苗出苗率在各期表現(xiàn)較為穩(wěn)定,出苗率85%~90%,而其它各配方基質(zhì)煙苗出苗率相對較不穩(wěn)定,出苗率70%~85%。
從煙苗生長情況來看(見表6),各配方基質(zhì)煙苗葉片基本為綠色,但P2和P3在煙苗生長中后期表現(xiàn)為黃綠色,但加強(qiáng)肥水管理后顏色漸為正常綠色;P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P15、P16煙苗生長總體表現(xiàn)為整齊,生長勢較強(qiáng),在各期育苗中均表現(xiàn)較為穩(wěn)定,而其它配方基質(zhì)煙苗生長整齊度和生長勢在不同播種時間表現(xiàn)有所不同,整齊度為中等至較整齊,生長勢為中至強(qiáng)。
表4 不同基質(zhì)配方煙苗生育期
表5 不同基質(zhì)配方煙苗出苗率
表6 不同基質(zhì)配方煙苗生長情況
續(xù)表6
續(xù)表6
8整齊-較整齊整齊整齊綠-黃綠強(qiáng)-強(qiáng)-中+整齊整齊綠-綠強(qiáng)-中+ 9較整齊中等中等較整齊綠-綠中中強(qiáng)-較整齊整齊綠-綠中強(qiáng)- 10較整齊中等中等較整齊綠-綠中中強(qiáng)-較整齊整齊綠-綠中強(qiáng)- 11整齊整齊整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)-強(qiáng)整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng) 12整齊整齊較整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)-強(qiáng)整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng) 13中等中等中等較整齊綠-綠中中+強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中+強(qiáng)- 14中等中等中等較整齊綠-綠中中+強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中+強(qiáng)- 15整齊整齊整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)-強(qiáng)整齊整齊綠-綠強(qiáng)強(qiáng) 16較整齊較整齊較整齊整齊-綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)-強(qiáng)整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng) 17較整齊中等中等整齊綠-綠中+強(qiáng)-強(qiáng)-較整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)- 18中等中等中等整齊綠-綠中+強(qiáng)-強(qiáng)-較整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)- 19較整齊較整齊較整齊較整齊黃綠黃綠強(qiáng)-中-強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中-強(qiáng)- 20較整齊較整齊較整齊較整齊黃綠黃綠強(qiáng)-中-強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中-強(qiáng)- 21較整齊中等中等整齊綠綠中強(qiáng)-強(qiáng)-整齊整齊綠綠強(qiáng)-強(qiáng)- 22中等中等中等整齊綠綠中強(qiáng)-強(qiáng)-整齊整齊綠綠強(qiáng)-強(qiáng)- 23中等較整齊較整齊較整齊綠-綠中中-強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中-強(qiáng)- 24中等中等中等整齊綠-綠中中強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中強(qiáng)- 25較整齊中等中等整齊綠-綠中+強(qiáng)-強(qiáng)-整齊整齊綠-綠強(qiáng)-強(qiáng)- 26中等中等中等整齊綠-綠中中強(qiáng)-整齊整齊綠-綠中中+ 27中等中等中等整齊綠-綠中中強(qiáng)-較整齊較整齊綠-綠中中+ 28中等中等中等整齊綠-綠中中強(qiáng)-較整齊整齊綠-綠中中+
2.2.2初篩選基質(zhì)配方煙苗農(nóng)藝性狀
從第三期12個配方煙苗五葉一心農(nóng)藝性狀來看(見表7),P5、P11、P16煙苗單株葉面積低于對照14.91~25.65cm2,其它P2等8個配方煙苗單株葉面積85.43~95.80cm2,高于對照1.29~11.66cm2;P12煙苗根干重低于對照0.0032g/株,其它P2等11個配方煙苗根干重0.0206~0.0248g/株,高于對照或與對照煙苗根系相當(dāng);P3、P5、P11莖葉干重低于對照0.0115~0.0323g/株,其它P2等8個配方莖葉干重0.1745~0.1925g/株,高于對照0.0042~0.0222g/株。
從第四期12個配方煙苗六葉一心農(nóng)藝性狀來看(見表7),P5、P8、P11、P12煙苗單株葉面積低于對照17.66~47.43cm2,其它P2等7個配方煙苗單株葉面積111.05~151.98cm2,高于對照或與對照相當(dāng);P5煙苗根干重略低于對照0.0009g/株,其它P2等10個配方煙苗根干重0.235~0.318g/株,高于對照或與對照相當(dāng);P4、P5、P7、P8、P11、P12煙苗莖葉干重低于對照0.0092~0.1064g/株,其它P2等5個配方煙苗莖葉干重0.2625~0.3577g/株,高于對照或與對照相當(dāng)。
綜合初步篩選的11個配方煙苗農(nóng)藝性狀和煙苗生育期及苗床上生長情況的表現(xiàn),P2因配比發(fā)酵稻草有機(jī)質(zhì)含量較高,在前期煙苗生長較快,但相同肥水管理導(dǎo)致中后期煙苗生長后勁不足,煙苗不夠健壯;P4、P5配方與P6較為接近,P8、P12、P16配方分別與P7、P11、P15較為接近,但這五個配方在不同期種子出苗及煙苗生長情況穩(wěn)定性會略差于P6、P7、P11、P15;而P3、P6、P7、P11、P15五個配方在不同時期種子出苗及煙苗生長情況表現(xiàn)較為穩(wěn)定,煙苗生長整齊、生長勢強(qiáng),與對照基本相當(dāng)或略強(qiáng)。
表7 12個配方煙苗生長情況
2.2.3不同替代基質(zhì)配方理化性狀
由表8可見,各配方基質(zhì)pH值在5.02~5.97之間,均呈弱酸性,基本符合作物對基質(zhì)中性偏酸的酸堿度要求;電導(dǎo)率僅P4至P6等3個配方略低于CK,其余24個配方電導(dǎo)率均高于CK,除P3至P6及P10,其余22個配方與CK差異達(dá)極顯著水平;P2至P10及P14等10個配方容重小于CK,其余17個配方容重均大于CK,除P7、P8、P12、P13、P18,其余22個配方與CK差異均達(dá)顯著或極顯著水平;27個配方的比重均小于CK,且與CK差異均達(dá)極顯著水平;27個配方的最大持水量為54.13%~74.61%之間,均具有較好的保水保肥能力;P2及P4至P6等4個配方總孔隙度略高于CK,其余23個配方的總孔隙度均低于CK,除P2至P4、P10及P14,其余21個配方與CK差異均達(dá)顯著或極顯著水平;P2至P10、P12至P14等12個配方毛管孔隙度均低于CK,其余15個配方的毛管孔隙度高于CK,除P2、P13、P14外,其余25個配方與CK差異均達(dá)極顯著水平。
表8 28個配方理化性狀
備注:4月10日測定pH值時配方含黃土,溶液溫度20℃, 各配方液土比為2.5:1;6月8日測定pH值時配方不含黃土,溶液溫度25.5℃,各配方液土比為2.5:1;電導(dǎo)率測定時配方含黃土;其它理化性狀測定時,配方不含黃土。
綜合泥炭土替代材料篩選結(jié)果來看,采用傳統(tǒng)發(fā)酵需較長的發(fā)酵時間,且對谷殼等材料采用此方法較難完成發(fā)酵,而采用HM菌腐熟劑發(fā)酵不僅可縮短谷殼發(fā)酵時間,且發(fā)酵效果較好,但是發(fā)酵材料體積的大小、顆粒的粗細(xì)、含水量、C/N及發(fā)酵環(huán)境溫度都會影響發(fā)酵堆溫度的變化、發(fā)酵完成時間的長短及發(fā)酵效果。
初步篩選出分別以炭化谷殼、發(fā)酵谷殼替代泥炭土的P3、P6、P7、P11、P15五個配方,這五個配方在不同時期種子出苗及煙苗生長情況表現(xiàn)較為穩(wěn)定,煙苗生長整齊、生長勢強(qiáng),與對照基本相當(dāng)或略強(qiáng),但是各配方的穩(wěn)定性及相關(guān)配套的技術(shù)還有待作進(jìn)一步的重復(fù)性驗(yàn)證及研究。
初步篩選的五個配方pH值等大部分理化性狀指標(biāo)與對照差異顯著,但從這五個配方各理化性狀指標(biāo)值來看,酸度比較適宜;最大持水量和總孔隙度與王紹坤[3]、吳濤[4]等人的研究結(jié)果較為相似;毛管孔隙度低于曾文龍等[5]的研究結(jié)果,可能是我們采用改進(jìn)的環(huán)刀法測定基質(zhì)的容重,導(dǎo)致測定結(jié)果低于真實(shí)的基質(zhì)容重。結(jié)合多次重復(fù)育苗試驗(yàn)來看,篩選的這五個基質(zhì)的理化性狀較為適宜,具有較好的通氣性、保水性和保肥性。
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課題組成員:
1.劉添毅,福建省煙草公司三明市公司局長(經(jīng)理),第一執(zhí)筆人。
2.賴祿祥,福建省煙草公司三明市公司副經(jīng)理。
3.黃一蘭,福建省煙草公司三明市公司。
4.張瀛,福建省煙草公司三明市公司。
5.葉建如,福建省煙草公司三明市公司。
6.王雪仁,福建省煙草公司三明市公司。
7.姜占省,福建省煙草公司三明市公司。
8.林建麒,福建省煙草公司三明市公司。