以豬發(fā)酵床廢棄墊料為主要原料的無土栽培基質(zhì)理化性狀分析

王 欣， 高文瑞， 徐 剛， 李德翠， 段傳龍

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室，江蘇南京 210014)

常規(guī)基質(zhì)栽培使用的泥炭是一種不可再生資源，由于過度開采會對濕地生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，許多國家已禁止對泥炭進(jìn)行開采應(yīng)用，并轉(zhuǎn)而尋找其他可替代資源[1-2]。近年來有研究表明，城市污泥、蘑菇渣、牛糞、秸稈等有機(jī)固體廢棄物經(jīng)過合適的堆肥處理可用作栽培基質(zhì)，替代泥炭[3]。發(fā)酵床養(yǎng)殖是目前廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖過程中的一種養(yǎng)殖技術(shù)，而發(fā)酵床墊料是將微生物菌劑依循一定的比例與鋸木屑、秸稈等必要的輔料混合經(jīng)過堆積發(fā)酵而成[4-5]。近年來，發(fā)酵床養(yǎng)豬規(guī)模呈上升趨勢，而國家對養(yǎng)殖業(yè)污染物排放對環(huán)境的影響越來越重視，如何使發(fā)酵床廢棄墊料變廢為寶成為當(dāng)前需要解決的新課題[6]。江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與環(huán)境保護(hù)所利用發(fā)酵床廢棄墊料制成的第1代栽培基質(zhì)由發(fā)酵床廢棄墊料、蛭石、珍珠巖、泥炭組成，該栽培基質(zhì)總孔隙度和通氣孔隙偏小，電導(dǎo)率偏高，易板結(jié)。因此，本研究旨在改良第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料栽培基質(zhì)，為畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄墊料在無土栽培中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)，由江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與環(huán)境保護(hù)所提供；蛭石、醋糟、草炭、菌糠、木薯渣、中藥渣，均為商業(yè)產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)17個處理，以第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)(對照)為基礎(chǔ)材料，通過添加不同比例的蛭石、醋糟、草炭、菌糠、木薯渣、中藥渣制成16種復(fù)配基質(zhì)(表1)。

1.2.2 測定方法 參照郭世榮的方法測定基質(zhì)的容重、孔隙度[7]。將風(fēng)干基質(zhì)與去離子水以1 g ∶5 mL比例混合，靜置 2 h，取濾液，測定pH值和EC值；分別采用凱氏定氮法、H2SO4-H2O2消煮比色法、原子吸收光譜法、堿擴(kuò)散法、HCl-H2SO4、鉬酸銨浸提-火焰光度計法、重鉻酸鉀容量法測定基質(zhì)的全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量[8]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel軟件繪圖；采用DPS 7.05軟件進(jìn)行顯著性測驗；采用Tukey法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗基質(zhì)的理化性質(zhì)分析

基質(zhì)理化性質(zhì)是反映基質(zhì)特性的基本指標(biāo)，決定基質(zhì)水分、養(yǎng)分的吸附性能和空氣含量，影響基質(zhì)水分、養(yǎng)分的供應(yīng)吸收、運(yùn)輸及植物根系的生長。一般而言，理想的栽培基質(zhì)容重應(yīng)在0.2～0.6 g/cm3之間、總孔隙大于75%、通氣孔隙大于15%、持水孔隙大于60%、水氣比在1.2～4.0之間、pH值在6.0～7.5之間[9]。由表2可見，第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)的容重、總孔隙、通氣孔隙、持水孔隙分別為0.30 g/cm3、71.81%、10.87%、60.94%，水氣比5.61，pH值為6.29，電導(dǎo)率EC值為4.7 mS/cm，容重、持水空隙、pH值隙符合理想基質(zhì)的要求，但其EC值偏高，總孔隙、通氣孔隙、水氣比均未達(dá)到理想基質(zhì)的要求，須與總孔隙、通氣孔隙或pH值較高，而EC值較小或容重適中的蛭石、醋糟、草炭、木薯渣等進(jìn)行復(fù)配，以改良現(xiàn)有的豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)。

2.2 復(fù)配基質(zhì)的物理性狀分析

土壤容重是反映土壤緊密程度的一個重要指標(biāo)，直接影響土壤的孔隙狀況，同一質(zhì)地的土壤，隨著容重增大，孔隙度會減小，持水能力減弱[10]。由表3可見，復(fù)配基質(zhì)容重在 0.23～0.35 g/cm3之間，符合理想基質(zhì)要求；T9、T11、T13處理的容重大于CK，其他處理的容重小于CK；T4、T5、T6、T7、T8、T11、T14、T15、T16處理的總孔隙度大于75%，顯著高于CK(P<0.05)，符合理想基質(zhì)要求，其中T16處理的總孔隙度相對最大，為78.61%；16個復(fù)配基質(zhì)的通氣孔隙均顯著高于CK(P<0.05)，除T1、T2、T3、T7、T9、T12處理外，其他處理的通氣孔隙均大于15%，其中T16處理的通氣孔隙相對最大，24.37%；T1、T2、T3、T7、T8、T11、T14處理的持水孔隙大于60%，符合理想基質(zhì)要求；T4、T5、T6、T8、T10、T11、T13、T14、T15、T16處理的水氣比在1.2～4.0之間，顯著低于CK(P<0.05)，符合理想基質(zhì)要求。綜合復(fù)配基質(zhì)的物理性狀發(fā)現(xiàn)，T8、T11、T14即第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì) ∶醋糟 ∶蛭石=9 ∶2 ∶6、第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì) ∶醋糟 ∶蛭石=6 ∶1 ∶3、第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì) ∶木薯渣 ∶草炭=3 ∶1 ∶1是較為理想的基質(zhì)。

2.3 復(fù)配基質(zhì)的化學(xué)性狀分析

2.3.1 全氮和堿解氮含量 由圖1可見，T5、T6處理的全氮含量相對較高，顯著高于CK(P<0.05)；T8、T9處理的全氮含量相對較低，顯著低于其他處理(P<0.05)，T1、T7、T10、T16處理的全氮含量與CK差異不顯著(P>0.05)；T10處理的堿解氮含量相對最高，且顯著高于其他處理(P<0.05)，T9處理的堿解氮含量相對最低，且顯著低于其他處理(P<0.05)；T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T10、T12、T13、T15處理的堿解氮含量顯著高于CK(P<0.05)，T8、T9、T11、T14處理的堿解氮含量顯著低于CK(P<0.05)。

2.3.2 不同基質(zhì)配比的全磷和速效磷含量 由圖2可見，16個復(fù)配基質(zhì)的全磷、速效磷含量均顯著高于CK(P<0.05)，其中T7處理的全磷含量相對最高，T8處理次之，T2、T10、T11、T13處理的全磷含量相對較低且差異不顯著；T11處理的速效磷含量相對最高，T13處理的速效磷含量次之，與T11處理差異不顯著(P>0.05)；T8處理的速效磷含量相對較低，與T11處理差異顯著(P<0.05)。

2.3.3 不同基質(zhì)配比的全鉀和速效鉀含量 由圖3可見，T9處理的全鉀含量相對最低，顯著低于T1、T3、T7、T8、T10、T11、T12、T16(P<0.05)；T8處理的全鉀含量顯著高于CK(P<0.05)，T1、T7、T10、T11、T12、T16處理的全鉀含量與CK差異不顯著(P>0.05)；T5、T6處理的速效鉀含量相對最高，顯著高于CK (P<0.05)； 處理T8的速效鉀含量顯著低于其他處理(P<0.05)；T2、T3、T4、T5、T6處理的速效鉀含量顯著高于CK(P<0.05)，T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T14、T15處理的速效鉀含量顯著低于CK(P<0.05)。

表3 不同復(fù)配基質(zhì)的物理性狀

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。表4同。

2.3.4 不同復(fù)配基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量、pH值、EC值 有機(jī)質(zhì)含量多的基質(zhì)，其肥力水平相對較高，不僅能為作物生長提供較豐富的營養(yǎng)，而且基質(zhì)保水、保肥能力強(qiáng)，能減少養(yǎng)分的流失，節(jié)約化肥用量，提高肥料利用率?；|(zhì)的pH值影響植物對必需元素的吸收，pH值過高將造成微量元素的缺乏和鈣的過量，pH值過低則會造成微量元素過剩和大量元素缺乏[11]。EC值可反映基質(zhì)中帶有的可溶性鹽分含量高低[12]。由表4可見，16個復(fù)配基質(zhì)中，T9、T11處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于CK(P<0.05)，其中T11處理的有機(jī)質(zhì)含量相對最高，為 44.52%，其次為T9處理，2個處理之間差異不顯著(P>0.05)，其他處理的有機(jī)質(zhì)含量均明顯低于CK；16個復(fù)配基質(zhì)的pH值處于6.0～7.5之間，符合理想基質(zhì)要求；T1處理的EC值與CK差異不顯著(P>0.05)， T4、T5、T6處理的EC值顯著高于CK(P<0.05)，其可溶性鹽分含量相對較高；T7、T8、T9、T10、T11、T12、T14、T15、T16處理的EC值顯著低于CK(P<0.05)，其可溶性鹽分含量相對較低；T6處理的EC值相對最高，為5.2 mS/cm，T8、T10處理的EC值相對最低，為 3.3 mS/cm。

表4 不同復(fù)配基質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量、pH值、EC值

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)的容重、總孔隙度、水氣比、pH值、EC值及有機(jī)質(zhì)、各種營養(yǎng)元素的含量直接影響植物栽培的效果。容重可反映基質(zhì)的疏松、緊實程度，容重過大，基質(zhì)過于緊實，通氣透水性能相對較差，對作物生長不利，而容重過小，則基質(zhì)過于疏松，通氣透水性能較好，有利于植物根系伸展，更有利于降低運(yùn)輸費(fèi)用，但不易植物固定?？偪紫抖仁腔|(zhì)中通氣孔隙和持水孔隙的總和，總孔隙度大的基質(zhì)容納空氣和水的量大，有利于植物根系生長，但固定和支撐植物的效果相對較差，容易造成植物倒伏；反之，則水分和空氣的容納量小，不利于根系伸展[13]。水氣孔隙比是指基質(zhì)中水、氣間的相對比值，是衡量基質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。pH值表明基質(zhì)的酸堿度，一般以呈中性或者弱酸性為宜。通過研究發(fā)現(xiàn)，蛭石、醋糟、草炭、木薯渣的理化性質(zhì)適于江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與環(huán)境保護(hù)所制成的第1代栽培基質(zhì)的改良；16個復(fù)配基質(zhì)中，第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì) ∶醋糟 ∶蛭石=9 ∶2 ∶6、第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì) ∶醋糟 ∶蛭石=6 ∶1 ∶3、第1代豬發(fā)酵床廢棄墊料 基質(zhì) ∶木薯渣 ∶草炭=3 ∶1 ∶1這3種是較為理想的基質(zhì)，適宜設(shè)施蔬菜的生長。

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