玉米秸稈、棉籽殼菇渣替代草炭作為番茄和甜椒育苗基質(zhì)研究

董傳遷 尹程程 魏 珉，2* 楊鳳娟 史慶華，2 王秀峰 張偉麗

（1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院，山東泰安 271018；2 農(nóng)業(yè)部黃淮海設(shè)施農(nóng)業(yè)工程科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，山東泰安 271018；3 山東濟(jì)南偉麗種業(yè)有限公司，山東濟(jì)南 250100）

伴隨蔬菜育苗由傳統(tǒng)的土壤育苗向工廠化無土育苗轉(zhuǎn)變，基質(zhì)需求量不斷增加。無土育苗基質(zhì)通常由草炭、蛭石、珍珠巖等按照一定的比例混配而成（Styer & Koranski，2011）。然而，草炭資源有 限，分布不均，長(zhǎng)途運(yùn)輸成本較高；而且，草炭為短期內(nèi)不可再生資源，過量開采會(huì)導(dǎo)致資源枯竭并破壞環(huán)境（張則有，1999）。此外，不同來源的草炭理化性質(zhì)存在明顯差異，尤其是采用國(guó)內(nèi)草炭基質(zhì)育苗存在出苗慢、植株整齊度差、壯苗指數(shù)低等問題（房嫚嫚 等，2012）。因此，尋找草炭替代物，開發(fā)利用各地環(huán)保低成本工農(nóng)業(yè)廢棄資源成為基質(zhì)研究的熱點(diǎn)之一。研究表明，發(fā)酵后的蘆葦末、甘蔗渣均可作為育苗基質(zhì)（劉士哲和連兆煌，1994；李謙盛，2003）。原碩等（2012）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，利用檸條與蘑菇渣堆肥復(fù)配基質(zhì)育出的黃瓜幼苗質(zhì)量明顯優(yōu)于傳統(tǒng)草炭基質(zhì)。

作物秸稈、菇渣是我國(guó)北方地區(qū)主要的農(nóng)業(yè)廢棄資源，隨意處置造成資源浪費(fèi)，焚燒污染環(huán)境（王德漢 等，2007；徐玉宏，2007），研究其作為無土栽培或育苗基質(zhì)的可行性具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。本試驗(yàn)以篩選草炭替代型基質(zhì)，減少育苗基質(zhì)成本，提高蔬菜育苗質(zhì)量為目的，研究了發(fā)酵玉米秸稈、棉籽殼菇渣部分或完全替代草炭作為番茄和甜椒育苗基質(zhì)的可行性，以期為農(nóng)業(yè)廢棄資源開展利用和生態(tài)機(jī)能型育苗基質(zhì)研制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄（Solanum lycopersicumL.）品種紅粉冠軍由鄭州鄭研種苗科技有限公司選育；甜椒（Capsicum annuumL.var.grossumBailey）品種農(nóng)發(fā)甜椒由北京神龍種業(yè)有限責(zé)任公司選育。熊貓牌草炭由黑龍江樺美泥炭有限公司生產(chǎn)。發(fā)酵玉米秸稈和棉籽殼菇渣自行制作。由于發(fā)酵后的玉米秸稈EC值較高，抑制幼苗生長(zhǎng)（余文娟 等，2011），使用前進(jìn)行浸泡沖洗。

發(fā)酵玉米秸稈：①將玉米秸稈晾干，粉碎（篩孔直徑3.5 mm），最大長(zhǎng)度不超過1 cm；②加入約占秸稈質(zhì)量2%的尿素，調(diào)節(jié)含水量70%左右，用薄膜覆蓋，堆漚發(fā)酵60 d以上，每隔7～10 d 翻堆1次，并補(bǔ)充水分；③將發(fā)酵秸稈放入約5倍體積清水中浸泡30 min，攪拌沖洗，撈出晾干。

發(fā)酵棉籽殼菇渣：①將棉籽殼菇渣打碎，調(diào)節(jié)含水量至70%左右，覆蓋塑料薄膜，堆漚發(fā)酵60 d以上，每隔7～10 d 翻堆1次，并補(bǔ)充水分；②堆漚發(fā)酵棉籽殼菇渣風(fēng)干，打碎，過5 mm 篩。

配制營(yíng)養(yǎng)液的肥料Ca（NO3）2·4 H2O、KNO3、NH4H2PO4、MgSO4· 7 H2O 均為化學(xué)試劑，純度＞ 99%。

50 孔塑料穴盤，穴孔容積約60 cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參考國(guó)內(nèi)育苗基質(zhì)相關(guān)文獻(xiàn)（楊軍 等，2011；余文娟 等，2011），選擇草炭2V+蛭石1V復(fù)合基質(zhì)作為對(duì)照。將充分腐熟的玉米秸稈和棉籽殼菇渣與草炭、蛭石（直徑1 mm 左右）按照表1組配，形成不同配方基質(zhì)，基質(zhì)中添加50%多菌靈可濕性粉劑80 g·m-3防控苗期病害。番茄、甜椒浸種催芽后播種于穴盤中，每處理3盤，3次重復(fù)，常規(guī)管理。試驗(yàn)期間環(huán)境條件：3～4月晝/夜平均氣溫17.1～26.3℃/13.2～16.5℃，4～5月晝/夜平均氣溫18.8～30.1℃/15.7～19.3℃。

表1 不同配方基質(zhì)配比（V/V）

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 基質(zhì)理化性狀測(cè)定 按基質(zhì)∶蒸餾水=1W∶5V浸提，振蕩后靜置，上清液用雷磁 DDB-303A 便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定EC值，雷磁PHBJ-260便攜式pH 計(jì)測(cè)定pH值。

取容積為V的容器，稱質(zhì)量W0；裝滿風(fēng)干基質(zhì)，稱質(zhì)量W1；然后浸泡水中24 h，稱質(zhì)量W2；將容器中的水分自然瀝干后，再稱質(zhì)量W3。容重=（W1-W0）/V；總孔隙度=〔（W2-W1）/V〕× 100%； 通 氣 孔 隙 度=〔（W2-W3）/V〕×100%；持水孔隙度=總孔隙度-通氣孔隙度（連兆煌，1994）。

將風(fēng)干基質(zhì)粉碎，過0.25～0.50 mm 篩，采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測(cè)定全氮含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量，鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量，內(nèi)稀釋熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量，醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定速效鉀含量，碳酸氫鈉浸提比色法測(cè)定速效磷含量，堿解擴(kuò)散滴定法測(cè)定堿解氮含量（鮑士旦，2000）。

1.3.2 幼苗生長(zhǎng)和生理指標(biāo)測(cè)定 番茄幼苗長(zhǎng)至四葉一心，甜椒幼苗長(zhǎng)至六葉一心時(shí)取樣，每處理選取生長(zhǎng)一致的幼苗7株測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)，5株測(cè)定生理指標(biāo)。葉片葉綠素含量和光合速率測(cè)定以頂葉計(jì)第2、3片功能葉。鮮樣105℃殺青，70℃烘至恒質(zhì)量，測(cè)定地上部、根、全株干質(zhì)量，并計(jì)算壯苗指數(shù)。

采用丙酮乙醇混合液（2V∶1V）提取，TU-1900 雙光束紫外可見分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素含量；凈光合速率測(cè)定采用LI-6400 便攜式光合儀，測(cè)定條件：光照強(qiáng)度1 000 μmol·m-2·s-1，溫度25℃，CO2濃度400 μmol·mol-1；根系活力采用TTC 法測(cè)定，根系吸收面積采用甲烯藍(lán)法測(cè)定（趙世杰 等，2002）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用DPS 軟件對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)的理化性狀

2.1.1 不同配方基質(zhì)的基礎(chǔ)理化性狀 由表2可見，不同復(fù)合基質(zhì)的容重在0.422～0.480 g·cm-3之間，均屬中容重基質(zhì)（郭世榮，2005）?？偪紫抖纫訲1 最大，達(dá)75.53%，CK 最小，只有66.19%；通氣孔隙度同樣以T1 最大，CK 最小，兩者差異顯著；但持水孔隙度則以T1 最小，與CK無顯著差異。棉籽殼菇渣含量最多的處理（T1）pH值最高，T3 和T5 pH值也較高，但T2 和T4 較低?；|(zhì)EC值以T2 最高，為1.93 mS·cm-1，顯著高于其他處理；CK 最低，僅0.36 mS·cm-1。相同組配比例，選用棉籽殼菇渣的T1、T3 復(fù)合基質(zhì)EC值顯著低于玉米秸稈復(fù)合基質(zhì)T2 和T4。

2.1.2 不同配方基質(zhì)的礦質(zhì)元素含量 由表3可知，T2 的有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均最高；全磷、全鉀含量也較高，但與T1差異不顯著；CK 礦質(zhì)元素含量最低。相同組配比例，含玉米秸稈的復(fù)合基質(zhì)T2、T4 中堿解N、速效P、速效K 含量普遍高于含棉籽殼菇渣的復(fù)合基質(zhì)T1、T3。

表2 不同配方基質(zhì)的理化性狀

表3 不同配方基質(zhì)的礦質(zhì)元素含量

2.2 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄和甜椒幼苗生長(zhǎng)的影響

2.2.1 不同配方基質(zhì)對(duì)幼苗出苗率的影響 由表4可知，番茄出苗率以T1 和T3 最高，達(dá)99%，其次為T4 和對(duì)照，其他處理出苗率也都在95%以上，說明所有配方基質(zhì)對(duì)番茄出苗是安全的。甜椒的出苗率以T4 和T2 最高，除顯著高于T1 外，與其他處理差異不顯著。

表4 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄和甜椒出苗率的影響

2.2.2 不同配方基質(zhì)對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響不同（表5）。T3 的株高最大，但與T4、T5 差異不顯著，對(duì)照的株高最低。幼苗莖粗和地上部干質(zhì)量的變化與株高類似。T3 的根干質(zhì)量最大，顯著高于其他處理，T4 和T5次之，對(duì)照最小。壯苗指數(shù)以T3 最高，顯著高于其他處理，T4、T5 的壯苗指數(shù)分別比對(duì)照高45.9%和48.9%。

從表6可以看出，不同配方基質(zhì)對(duì)甜椒幼苗生長(zhǎng)的影響不同于番茄。甜椒株高以T2 和T3 最大，兩者無顯著差異，但均顯著高于其他處理，對(duì)照植株最矮。甜椒莖粗、根干質(zhì)量的變化與株高相似。地上部干質(zhì)量以T3 最高，達(dá)0.610 g·株-1，與T2無顯著差異，但均顯著高于其他處理。T2、T3 壯苗指數(shù)分別達(dá)0.221 和0.209，比對(duì)照提高了1.76倍和1.61倍。

表5 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響

表6 不同配方基質(zhì)對(duì)甜椒幼苗生長(zhǎng)的影響

2.3 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄和甜椒幼苗生理代謝的影響

2.3.1 不同配方基質(zhì)對(duì)幼苗根系活性的影響 從表7可以看出，番茄幼苗根系以T3 的總吸收面積最大，為0.932 m2·株-1，T4、T5次之，對(duì)照最小?；钴S吸收面積和活躍吸收面積比的變化與總吸收面積相似。番茄幼苗的根系活力以T3 最強(qiáng)，T4次之，兩者差異不顯著，但均顯著高于對(duì)照。

表7 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄幼苗根系活性的影響

與番茄不同，復(fù)合基質(zhì)T2 更適宜甜椒幼苗根系生長(zhǎng)（表8），總吸收面積、活躍吸收面積和活躍吸收面積比最大；其次是T3，對(duì)照幼苗根系總吸收面積、活躍吸收面積最小。根系活力以T2 和T3 最高，分別達(dá)224.4、214.1 μg·g-1·h-1（FW），均顯著高于其他處理和對(duì)照。

表8 不同配方基質(zhì)對(duì)甜椒幼苗根系活性的影響

2.3.2 不同配方基質(zhì)對(duì)幼苗葉綠素含量和凈光合速率的影響 由表9可以看出，T3 番茄幼苗葉綠素含量和凈光合速率最高，其次是T4，對(duì)照最低。對(duì)甜椒而言，以T2 的幼苗葉綠素含量和凈光合速率最高，T4次之，同樣以對(duì)照最低。

表9 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄和甜椒葉綠素含量和凈光合速率的影響

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)的理化性狀明顯影響幼苗生長(zhǎng)、成苗率和壯苗率（Styer & Koranski，2011）?；|(zhì)電導(dǎo)率是衡量其能否用于育苗或栽培的重要指標(biāo)（Fonteno et al.，1981；Abad et al.，2001）。余文娟等（2011）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腐熟玉米秸稈EC值較高，會(huì)抑制幼苗生育，但淋洗處理可顯著降低其鹽分含量，而腐熟棉籽殼菇渣的EC值較低，可直接用于育苗。利用腐熟玉米秸稈和棉籽殼菇渣復(fù)配的基質(zhì)容重在0.4～0.5 g·cm-3范圍內(nèi)，符合李謙盛（2003）提出的標(biāo)準(zhǔn)，也接近Abad 等（2001）對(duì)理想基質(zhì)容重大小的要求。本試驗(yàn)中，由于腐熟棉籽殼菇渣的粒徑較大，與蛭石組配后形成的復(fù)合基質(zhì)（T1）總孔隙度和通氣孔隙度均較大，這可能是限制番茄和甜椒幼苗生長(zhǎng)的原因之一。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，加入腐熟玉米秸稈或棉籽殼菇渣的復(fù)合基質(zhì)理化性狀明顯改善，幼苗各項(xiàng)生長(zhǎng)及生理指標(biāo)均不同程度地優(yōu)于對(duì)照，說明腐熟玉米秸稈和棉籽殼菇渣替代草炭作為番茄和甜椒育苗基質(zhì)是可行的。綜合出苗率、幼苗生長(zhǎng)狀況以及生理代謝活性等指標(biāo)，番茄穴盤育苗以棉籽殼菇渣、草炭、蛭石按等體積混配而成的基質(zhì)（T3）效果最好，其次是玉米秸稈、草炭、蛭石等體積混配而成的基質(zhì)（T4）；甜椒穴盤育苗可以采用玉米秸稈2V+蛭石1V混配的基質(zhì)（T2），或者是棉籽殼菇渣、草炭、蛭石按等體積混配而成的基質(zhì)（T3）。然而，上述結(jié)果是否具有普適性，尚需進(jìn)一步研究。

鮑士旦.2000.土壤農(nóng)化分析.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社.

房嫚嫚，張志剛，董春娟，尚慶茂.2012.國(guó)內(nèi)外蔬菜育苗用草炭理化特性比較分析.中國(guó)蔬菜，（10）：56-59.

郭世榮.2005.固體栽培基質(zhì)研究、開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，21（s）：1-4.

李謙盛.2003.蘆葦末基質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究及園藝基質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的探討〔博士論文〕.南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué).

連兆煌.1994.無土栽培原理與技術(shù).北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社：60-62.

劉士哲，連兆煌.1994.蔗渣作蔬菜工廠化育苗基質(zhì)的生物處理與施肥措施研究.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，15（3）：1-7.

王德漢，項(xiàng)錢彬，陳廣銀.2007.蘑菇渣資源的生態(tài)高值化利用研究進(jìn)展.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，28（3）：262-266.

徐玉宏.2007.我國(guó)秸稈焚燒污染與防治對(duì)策.環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，（3）：21-24.

楊軍，邵玉翠，仁順榮，賀宏達(dá)，高玉興.2011.不同基質(zhì)配方對(duì)番茄冬季育苗的影響.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，27（4）：223-226.

余文娟，田雪梅，夏文通，溫飛燕，魏珉.2011.農(nóng)業(yè)廢棄物作為番茄穴盤育苗基質(zhì)配方的篩選.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，（4）：33- 35，38.

原碩，田永強(qiáng)，曲梅，陳喬，王一然，姚凱騫，高麗紅.2012.檸條與蘑菇渣堆肥復(fù)配基質(zhì)改善黃瓜育苗效果研究.中國(guó)蔬菜，（18）：154-159.

張則有.1999.國(guó)外泥炭及其腐植酸資源開發(fā)與研究.腐植酸，（3）：1-6.

趙世杰，史國(guó)安，董新純.2002.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社.

Abad M，Noguera P，Bures S.2001.National inventory of organic wastes for use as growing media for ornamental potted plant production：case study in Spain.Bioresource Technology，77：197-200.

Fonteno W C，Casel D K，Larson R A.1981.Physical properties of three container media and their effect on poinsettia growth.American Society for Horticultural Science，106（6）：736-741.

Styer R C，Koranski D S.劉濱，周長(zhǎng)吉，孫紅霞，張衛(wèi)東，孫敬先，王士英，譯.2011.穴盤苗生產(chǎn)原理與技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社：69-80.