有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)浸提液對(duì)黃瓜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

許耀照 曾秀存* 王勤禮 呂 彪 張文斌 孫芳霞

（1 河西學(xué)院，甘肅張掖 734000；2 張掖市經(jīng)濟(jì)作物推廣站，甘肅張掖 734000；3 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，甘肅蘭州 73007 0）

近年來(lái)，日光溫室逐漸向非耕地區(qū)域發(fā)展，甘肅省有19.21 萬(wàn)km2荒漠化土地，利用有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培可以在這些傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)無(wú)法耕作的地區(qū)和中低產(chǎn)地區(qū)、鹽堿地區(qū)進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)，從而緩解糧菜爭(zhēng)地的矛盾（蔣衛(wèi)杰 等，2000）。有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培的基質(zhì)是以農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品有機(jī)物質(zhì)或天然有機(jī)物質(zhì)為主的有機(jī)基質(zhì)，是作物生長(zhǎng)的重要養(yǎng)分來(lái)源，含有各種大量元素和微量元素。自1990年以來(lái)，有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培主要集中在基質(zhì)配方的研究上，蔣衛(wèi)杰等（1998）利用各種農(nóng)產(chǎn)品廢棄物（向日葵稈、玉米稈、玉米芯、菇渣、鋸末等）作為原料配制有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)栽培蔬菜，產(chǎn)量和品質(zhì)均得到大幅度提高；程斐等（2001）、李謙盛等（2002）用稻殼、藥渣和造紙廢棄物葦末等材料嘗試對(duì)基質(zhì)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，效果較佳；新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院海南基地利用椰糠栽培厚皮甜瓜，有效解決了根系病害問(wèn)題；劉士哲和連兆煌（1994）利用甘蔗渣進(jìn)行較深入的研究和開(kāi)發(fā)，因地制宜利用當(dāng)?shù)刎S富廉價(jià)的農(nóng)產(chǎn)品廢棄資源；曾長(zhǎng)立等（2010）以菇渣、鋸木屑和珍珠巖為材料，研究不同配比對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響；劉淑嫻等（2003）采用稻殼、珍珠巖、蛭石、爐渣、花生殼（粉碎）、砂為栽培基質(zhì)材料，并配給適量消毒雞糞、復(fù)合肥、尿素等代替營(yíng)養(yǎng)液，進(jìn)行黃瓜有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培試驗(yàn)；王勤禮等（2012）利用玉米秸桿、爐渣、沼渣、牛糞、菇渣不同配比進(jìn)行辣椒無(wú)土育苗基質(zhì)配方研究；孫世海等（2010）將蛭石、草炭、沙、爐渣灰按不同體積配比，研究了基質(zhì)浸提液對(duì)韭菜、番茄和黃瓜種子萌發(fā)的影響。但關(guān)于有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)栽培1、2 a 和3 a后，基質(zhì)的理化特性及其浸提液對(duì)蔬菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響報(bào)道較少。為了循環(huán)利用有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)，本試驗(yàn)以甘肅省臨澤縣平川鎮(zhèn)三二村荒漠區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培于2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的基質(zhì)為試驗(yàn)材料，測(cè)定了基質(zhì)的理化性質(zhì)，并研究了栽培不同年限的基質(zhì)浸提液對(duì)黃瓜（Cucumis sativusL.）種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，旨在為有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)的可持續(xù)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2011年7～12月在河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院作物栽培與生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。供試黃瓜種子為長(zhǎng)青1號(hào)，由吉林省蔬菜花卉科學(xué)研究院選育，購(gòu)自張掖市種子公司。供試的有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)（基質(zhì)配方為玉米秸稈∶牛糞∶菇渣∶爐渣=3.5V∶1V∶1.5V∶2V）于2011年6月取自張掖市臨澤縣平川鎮(zhèn)三二村荒漠區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，分別為2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的栽培基質(zhì)。

1.2 試驗(yàn)方法

基質(zhì)浸提液的制備：參考土壤水溶性鹽提取的方法（中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，1983），將栽培1、2 a 和3 a 的干基質(zhì)與蒸餾水按1V∶10V的比例混合后，在燒杯中浸泡24 h，將基質(zhì)中能溶于蒸餾水的物質(zhì)全部充分溶解后過(guò)濾，浸提液置于棕色細(xì)口瓶中備用。栽培1 a 的基質(zhì)浸提液用N1表示，栽培2 a 的基質(zhì)浸提液用N2表示，栽培3 a 的基質(zhì)浸提液用N3表示，對(duì)照為蒸餾水。

種子萌發(fā)試驗(yàn)：將長(zhǎng)青1號(hào)種子用75% 酒精處理15 min，然后用蒸餾水充分吸脹6 h。將培養(yǎng)皿（Φ=12 cm）用蒸餾水沖洗3次后，鋪2層濾紙，將已經(jīng)吸脹的黃瓜種子均勻置于培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)放20粒，3次重復(fù)，用5 mL N1、N2 和N3處理黃瓜種子，以蒸餾水處理為對(duì)照。將培養(yǎng)皿置于智能人工氣候箱（RXZ-310B型）中避光培養(yǎng)。每隔1 d 向處理培養(yǎng)皿中加入5 mL 基質(zhì)浸提液，對(duì)照加5 mL 蒸餾水，連續(xù)處理3 d，第4 天開(kāi)始用稱量培養(yǎng)皿質(zhì)量的方法向培養(yǎng)皿補(bǔ)充水分，以保證黃瓜種子萌發(fā)所需的水分。

黃瓜幼苗培養(yǎng)：取菜園土裝入營(yíng)養(yǎng)缽（上口10 cm，下口7 cm，高10 cm）中，將黃瓜種子用75%酒精處理15 min，用蒸餾水吸脹6 h后播于營(yíng)養(yǎng)缽中，每缽播種2粒。用N1、N2 和N3澆透營(yíng)養(yǎng)缽，以蒸餾水處理為對(duì)照，每個(gè)處理5次重復(fù)。將營(yíng)養(yǎng)缽置于河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院教學(xué)與科研示范基地的日光溫室中，每隔1 d 向處理營(yíng)養(yǎng)缽中加入50 mL 基質(zhì)浸提液，對(duì)照加入50 mL 蒸餾水，連續(xù)處理3 d后，進(jìn)行常規(guī)管理。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定參照錢(qián)笑天等（2009）的方法：將自然風(fēng)干的基質(zhì)加滿體積為625 cm3的塑料燒杯（塑料燒杯質(zhì)量為m0），稱質(zhì)量m1；浸泡在蒸餾水中24 h后，稱質(zhì)量m2；倒置燒杯，待燒杯中的水分自由瀝干后，稱質(zhì)量m3。

參照電位法（中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，1983）測(cè)定基質(zhì)的pH值，用1∶2.5 浸提法測(cè)定，稱取10 g 風(fēng)干基質(zhì)加蒸餾水25 mL，攪拌后放置30 min，用定量濾紙過(guò)濾，以pH計(jì)（雷磁PHS-2F型）測(cè)定。參考土壤水溶性鹽提取的方法（中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，1983）測(cè)定基質(zhì)的電導(dǎo)率（EC）值，用1∶5 浸提法，稱取10 g 風(fēng)干基質(zhì)加蒸餾水50 mL，攪拌后放置30 min，用定量濾紙過(guò)濾，用數(shù)字電導(dǎo)儀（DDS-11H型）測(cè)定。

在種子萌發(fā)過(guò)程中觀察并記錄黃瓜種子的萌發(fā)數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。

式中，Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

當(dāng)黃瓜種子萌發(fā)6 d后測(cè)量黃瓜幼苗的主根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)，并統(tǒng)計(jì)側(cè)根數(shù)，萌發(fā)9 d后測(cè)量黃瓜幼苗的上胚軸粗、下胚軸粗，3次重復(fù)，每個(gè)處理測(cè)定15株黃瓜幼苗。

種子發(fā)芽均以芽長(zhǎng)≥5 mm 為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)，第7 天結(jié)束發(fā)芽，第10天時(shí)統(tǒng)計(jì)黃瓜幼苗出苗率，第30天時(shí)測(cè)定黃瓜幼苗的株高、地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量、地下部干質(zhì)量，并計(jì)算根冠比。采用浸提法測(cè)定黃瓜幼苗葉綠素含量（王學(xué)奎，2006）：取新鮮幼苗功能葉片，洗凈剪碎，稱取0.2 g 放入試管中，加入10 mL 95%乙醇，在黑暗中浸提24 h，待植物組織變白后吸取浸提液上清液4 mL 在分光光度計(jì)（型號(hào)為722S）上測(cè)定665、645 nm 和470 nm 處的吸光度值，計(jì)算葉綠素含量。

黃瓜幼苗光合指標(biāo)的測(cè)定（錢(qián)笑天 等，2009）：當(dāng)黃瓜幼苗長(zhǎng)到五葉一心時(shí)，用TPS-2型光合儀（美國(guó)PP Systems 公司生產(chǎn)）測(cè)定第4片真葉的光合指標(biāo)，測(cè)定時(shí)光量子通量密度（PFD）設(shè)定為924 μmol·m-2·s-1，葉室溫度控制在25℃，測(cè)定從上向下數(shù)第2位葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），計(jì)算水分利用率WUE=Pn/Tr。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用DPS 13.5 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan 新復(fù)極差法顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定

由表1可以看出，栽培3 a 的基質(zhì)的容重、持水孔隙度、pH值和EC值分別較栽培1 a 的基質(zhì)增加24.49%、9.84個(gè)百分點(diǎn)、1.42%、66.94%，差異達(dá)極顯著水平；栽培3 a 的基質(zhì)的總孔隙度和通氣孔隙度分別比栽培1 a 的基質(zhì)降低4.21個(gè)百分點(diǎn)、14.05個(gè)百分點(diǎn)，差異達(dá)極顯著水平?；|(zhì)大小孔隙比由栽培1 a后的1∶1.55 降為栽培3 a后的1∶3.41。

表1 不同栽培年限的基質(zhì)理化性質(zhì)

基質(zhì)容重大小與基質(zhì)的松緊程度密切相關(guān)，基質(zhì)容重在0.1～0.8 g·cm-3范圍內(nèi)作物栽培效果較好，基質(zhì)總孔隙度在54%～96%范圍內(nèi)可以滿足作物生長(zhǎng)，大小孔隙比在1∶4～1∶2范圍為宜（郭世榮，2003）?；|(zhì)栽培3 a后，基質(zhì)容重為0.61 g·cm-3；總孔隙度為74.81%；大小孔隙比為1∶3.41（表1），基質(zhì)的特性已逐漸接近作物適宜生長(zhǎng)的上限?；|(zhì)的EC值超過(guò)1.25 mS·cm-1便須要淋洗鹽分，以免會(huì)對(duì)植物構(gòu)成滲透逆境（康紅梅 等，2005），基質(zhì)栽培2 a后，EC值就達(dá)到1.57 mS·cm-1，已超出作物適宜生長(zhǎng)的EC值。

2.2 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜種子萌發(fā)特性的影響

由表2可以看出，N3處理的黃瓜種子，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)依次為95.00%、62.00%、12.61 和58.26，較對(duì)照分別降低5個(gè)百分點(diǎn)、23個(gè)百分點(diǎn)、16.86%、36.10%，差異達(dá)極顯著水平。活力指數(shù)反映種子萌發(fā)的速度和質(zhì)量，活力指數(shù)大表明發(fā)

芽快而且長(zhǎng)勢(shì)好（晉麗娟 等，2007），N3處理極顯著降低了黃瓜種子的活力指數(shù)，表明栽培3 a后的基質(zhì)內(nèi)所含的物質(zhì)對(duì)黃瓜種子的萌發(fā)有抑制作用。

表2 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜種子萌發(fā)特性的影響

2.3 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

由表3可以看出，N3處理的黃瓜幼苗的主根長(zhǎng)、胚軸長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、上胚軸粗和下胚軸粗依次 為2.33 cm、2.29 cm、8.00條、1.47 mm、1.79 mm，較對(duì)照分別降低19.65%、26.37%、42.86%、7.55%、6.28%，差異達(dá)極顯著水平。主根生長(zhǎng)的好壞對(duì)其根系的發(fā)育起著重要的作用，側(cè)根數(shù)量是描述根構(gòu)型的重要參數(shù)之一（范偉國(guó)和楊洪強(qiáng)，2007），N3處理極顯著抑制了幼苗主根的生長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)量的增加，表明栽培3 a后的基質(zhì)內(nèi)所含的物質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗根系的發(fā)育有抑制作用。

表3 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.4 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗質(zhì)量的影響

由表4可以看出，N3處理的黃瓜幼苗的株高、地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量分別為4.87 cm、909.10 mg、63.00 mg，較對(duì)照分別降低11.93%、58.24%、43.70%；幼苗地下部鮮質(zhì)量和地下部干質(zhì)量分別為231.50 mg 和22.50 mg，較對(duì)照分別增加19.39%、92.31%，差異達(dá)極顯著水平。黃瓜幼苗的根冠比和G值隨著基質(zhì)栽培年限的增加逐漸降低，N3處理較N1處理分別降低74.75%、73.24%，差異達(dá)極顯著水平。表明栽培3 a后的基質(zhì)內(nèi)含物對(duì)黃瓜幼苗質(zhì)量有顯著的抑制作用。

表4 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗質(zhì)量的影響

2.5 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

由表5可以看出，N3處理的黃瓜幼苗葉片葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素（a+b）含量和葉綠素a/b 的值依次為2.209、1.269、3.478 mg·g-1和1.74，較N1處理分別降低25.65%、21.42 %、24.16%、5.38%，差異達(dá)極顯著水平。表明栽培3 a后的基質(zhì)內(nèi)所含的物質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗葉綠素的合成有抑制作用。

表5 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

2.6 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

由表6可以看出，N3處理的黃瓜幼苗葉片的光合速率和水分利用率分別為2.54 μmol·m-2·s-1和1.04 mmol·mol-1，較對(duì)照分別降低29.44%和51.17%；氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度和蒸騰速率分別為192.60 mmol·m-2·s-1、363.60 μmol·mol-1和2.45 mmol·m-2·s-1，較對(duì)照分別增加66.51%、12.11%和44.97%，差異達(dá)極顯著水平。表明栽培3 a后的基質(zhì)內(nèi)所含的物質(zhì)對(duì)黃瓜幼苗葉片的光合特性有抑制作用。

表6 基質(zhì)浸提液處理對(duì)黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

3 結(jié)論與討論

無(wú)土栽培具有避免土傳病蟲(chóng)害及連作障礙、肥料利用率高、節(jié)約用水以及生產(chǎn)的可控性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為發(fā)展無(wú)公害綠色蔬菜生產(chǎn)的可靠途徑（連兆煌，1994）。栽培基質(zhì)質(zhì)量的好壞直接影響到蔬菜的生長(zhǎng)和發(fā)育。吳志行等（1988）研究認(rèn)為基質(zhì)適宜的容重為0.2～0.8 g·cm-3，總孔隙度為65%～95%，通氣孔隙度大于15%，水氣比為3～4。劉偉等（2006）研究認(rèn)為有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)的適宜pH值為5.8～6.4。本試驗(yàn)測(cè)定了栽培于2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培基質(zhì)的特性，栽培1 a 到栽培3 a，基質(zhì)的容重、持水孔隙度、pH值和EC值在逐年增加，基質(zhì)的總孔隙度、通氣孔隙度和大小孔隙比在逐年降低，基質(zhì)的物理特性已逐年接近不適宜作物生長(zhǎng)的范圍。且本試驗(yàn)中，栽培2 a 的基質(zhì)的EC值和pH值就超出作物適宜的范圍，這可能是由于有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培中大量施入肥料，使得基質(zhì)中含有大量的礦質(zhì)元素造成的。

孫世海等（2010）用以草炭和蛭石為主的基質(zhì)浸提液處理韭菜、番茄和黃瓜種子，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)浸提液抑制早期幼苗根長(zhǎng)的生長(zhǎng)，有降低韭菜和番茄種子發(fā)芽率的趨勢(shì)，但對(duì)黃瓜種子萌發(fā)特性的影響不確定。本試驗(yàn)中基質(zhì)的組分以玉米秸稈、牛糞、菇渣和爐渣為主，在基質(zhì)栽培1、2 a 和3 a后，用基質(zhì)浸提液處理黃瓜種子和幼苗，栽培3 a 的基質(zhì)浸提液抑制黃瓜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，抑制幼苗葉片的光合特性。

綜上所述，在有機(jī)生態(tài)型無(wú)土栽培中，為有效循環(huán)利用栽培基質(zhì)，基質(zhì)栽培3 a后需要采取部分更換基質(zhì)或淋洗基質(zhì)中鹽分等措施，以改變基質(zhì)的理化特性，滿足蔬菜植物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)基質(zhì)和養(yǎng)分的需求，但基質(zhì)在栽培中營(yíng)養(yǎng)成分的變化特征還需進(jìn)一步研究。

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