瓜果類蔬菜木薯渣育苗基質(zhì)配方篩選研究

姬宇飛張 霞徐永忠夏應(yīng)平郭世榮*

（1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，江蘇南京 210095；2興化市新土源基質(zhì)肥料有限公司，江蘇興化 225700）

20世紀(jì)80年代以來，我國陸續(xù)引進(jìn)歐盟和美國的先進(jìn)育苗生產(chǎn)線進(jìn)行蔬菜育苗。近些年，隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對于規(guī)模化和工廠化育苗生產(chǎn)的需求也越來越強(qiáng)烈，傳統(tǒng)的土壤育苗方式已不能滿足生產(chǎn)的快速需求。培育健壯的幼苗是蔬菜生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而培育壯苗最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一就是育苗基質(zhì)的選擇。長期以來一直以草炭作為主要的育苗基質(zhì)，但草炭的過量開采使用會給生態(tài)環(huán)境帶來一定的破壞。因此，如何利用農(nóng)業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)出理化性質(zhì)理想、穩(wěn)定性高、低成本、環(huán)保的優(yōu)質(zhì)育苗基質(zhì)已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)。

為了獲得優(yōu)質(zhì)的草炭替代原料，前人結(jié)合椰糠（任志雨和范夕玲，2017）、蚓糞（吳盼盼和楊麗娟，2017）、菇渣（馬海林 等，2010）、玉米芯處理物（張云 等，2014）、沼渣（朱春云 等，2009）、棉花桿（趙龍濤和李入林，2002）、秸稈（李超和李紅，2017）、草木灰（紀(jì)力 等，2017）、園林廢棄物（方偉成 等，2016）、稻殼（焦娟 等，2018）、花生殼（孫燕 等，2014）、棉籽殼（程斐 等，2016）、山核桃殼（邵泱峰 等，2018）、豆粕（柯麗娜 等，2016）、蘆葦末（賈永霞 等，2006）等農(nóng)業(yè)固體廢棄物進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，取得了很好的應(yīng)用效果。余宏軍等（2015）利用造紙污泥、豬牛糞、秸稈等為主要原料按體積比復(fù)配黃瓜育苗基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)污泥發(fā)酵物∶蚯蚓糞∶田園土=1∶1∶1的處理顯著優(yōu)于對照草炭土∶蛭石=3∶1。浩折霞等（2017）利用酒糟－牛糞堆肥復(fù)配瓜果類蔬菜育苗基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)復(fù)配基質(zhì)達(dá)到了很好的育苗效果，可作為穴盤育苗推薦基質(zhì)。章江麗等（2012）利用炭化稻殼進(jìn)行果菜類穴盤育苗的研究，發(fā)現(xiàn)炭化稻殼具有低密度和質(zhì)量輕的特性，使得育苗中的裝盤、運(yùn)輸?shù)炔僮髯兊酶虞p松，可以很大程度地降低育苗成本，而且育苗效果也較好。耿鳳展等（2016）利用番茄秸稈高溫堆肥進(jìn)行番茄育苗，發(fā)現(xiàn)堆肥∶蛭石=1∶1處理的幼苗壯苗指數(shù)達(dá)到了對照的2.57倍。

木薯渣是木薯生產(chǎn)加工成淀粉或酒精后產(chǎn)生的副產(chǎn)品，我國每年產(chǎn)生150萬t木薯渣（劉平，2009），而且目前木薯加工業(yè)的廢物處理還處于較低的水平，除了少數(shù)木薯渣用于動物飼料外，大多數(shù)都是未經(jīng)處理就直接排放到環(huán)境中，不僅造成資源的浪費(fèi)，而且還帶來很大的環(huán)境問題。木薯渣利用價值很高，富含高達(dá)78.7%的非氮化合物（郭維烈和郭慶華，1996），淀粉含量達(dá)40%～50%（冀風(fēng)杰 等，2016），因此可以轉(zhuǎn)化為無污染、營養(yǎng)含量豐富的基質(zhì)原料。另外，木薯渣還含有生長素等重要的植物激素，可促進(jìn)作物種子的萌發(fā)，并促進(jìn)幼苗根、莖、葉的生長發(fā)育。近年來，有利用木薯渣作為蔬菜栽培基質(zhì)的研究（徐剛 等，2015），也有將其作為辣椒（王林闖 等，2017）、茄子（鄭子松 等，2016）育苗基質(zhì)主要原料的研究，并且取得了較好的效果。目前以木薯渣為主要原料，以草炭、蛭石、珍珠巖為輔料進(jìn)行瓜果類蔬菜育苗基質(zhì)的研究卻較少。

本文以腐熟的木薯渣為主要原料，以草炭、蛭石、珍珠巖為輔料進(jìn)行不同的基質(zhì)配比組合，以期篩選出適合瓜果類蔬菜（黃瓜、番茄、西瓜）育苗的基質(zhì)配方。通過對不同配比基質(zhì)理化性狀的測定，并依據(jù)幼苗生長狀況，篩選出適合3種蔬菜育苗的最佳配方，從而達(dá)到減少草炭使用、降低育苗成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用木薯渣、草炭、蛭石、珍珠巖由江蘇省興化市新土源基質(zhì)肥料有限公司提供，基本理化性質(zhì)見表1。試驗(yàn)所用黃瓜品種為亞美6號，番茄品種為大禹，西瓜品種為新疆聯(lián)創(chuàng)。

表1 主要基質(zhì)原材料的理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2017年3～7月在江蘇省興化市新土源基質(zhì)肥料有限公司進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)置12個處理（T1～T12），以腐熟的木薯渣、草炭、蛭石、珍珠巖為原料，混配成不同的基質(zhì)配比組合（表2）。以市場上成品蔬菜育苗基質(zhì)（鎮(zhèn)江蓓蕾和山東魯青兩家公司生產(chǎn)）作為對照（CK1和CK2）。試驗(yàn)所用的蔬菜種子經(jīng)浸種催芽后播于不同基質(zhì)配方的72孔育苗穴盤內(nèi)，每個處理播3盤（每1盤即為1次重復(fù)，共3個重復(fù)，每個重復(fù)72株幼苗）。

1.3 測定方法

1.3.1 基質(zhì)理化性狀 取各處理基質(zhì)樣品，按照郭世榮（2011）的方法測定容重、孔隙度等指標(biāo)。將風(fēng)干基質(zhì)（質(zhì)量）與去離子水（體積）以1∶5比例相混合，2 h后取濾液，分別用pH計和電導(dǎo)率儀測定pH值和電導(dǎo)率（EC）。將基質(zhì)風(fēng)干并過0.5 mm篩，用于元素含量的測定：采用H2SO4-H2O2消煮法對風(fēng)干基質(zhì)進(jìn)行消煮，制備待測液，用凱氏定氮法測定全氮；使用Perkin Elmer Optima 2100DV電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定鉀、鈣、鎂、鈉、磷等元素含量。有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定（吳才武 等，2015）。

表2 木薯渣育苗基質(zhì)配方處理（體積比）

1.3.2 幼苗生長指標(biāo) 隨機(jī)取兩葉一心期的黃瓜、30 d苗齡的番茄和西瓜幼苗測定全株鮮質(zhì)量（用吸水紙吸干多余水分后，置于精度為0.001 g的分析天平上稱量），按照李合生（2002）的方法測定干質(zhì)量，按公式〔（地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量+莖粗/株高）×全株干質(zhì)量〕計算壯苗指數(shù)。從播種后的第2天開始統(tǒng)計黃瓜的出苗數(shù)，從播種后的第3天開始統(tǒng)計番茄和西瓜的出苗數(shù)。

1.3.3 幼苗生理指標(biāo) 采用TTC法測定幼苗的根系活力；丙酮－乙醇－水混合液浸提測定葉綠素含量（王學(xué)奎，2006）；使用根系掃描分析儀（EPSON EXPERSSION 1680）掃描新鮮幼苗的葉片和根系，再用圖像分析軟件WinRHIZO獲得總根體積、根尖數(shù)等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2007和SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。處理間的差異顯著性采用單因素方差分析來衡量。

2 結(jié)果與分析

2.1 育苗基質(zhì)配方的理化性質(zhì)

對于育苗基質(zhì)而言，其物理性質(zhì)在作物苗期生長過程中起著非常重要的作用，對其影響最大的物理性狀有持水量、容重、總孔隙度、大小孔隙（水氣比）和粒徑等。Klock和Fitzpatrick（1997）認(rèn)為，育苗基質(zhì)的容重應(yīng)在0.30～0.75 g·cm-3范圍內(nèi)為宜，總孔隙度為60%～90%，通氣孔隙度應(yīng)在15%～30%范圍內(nèi)，持水孔隙度為40%～75%，水氣比則應(yīng)在1～4范圍內(nèi)（李曉強(qiáng) 等，2006）。由表3可知，所有處理的容重都在適宜范圍內(nèi)，其中T9處理的容重最大，為0.60 g·cm-3，最小的是CK1處理，只有0.31 g·cm-3，且T9處理的容重顯著高于其他處理（P＜0.05），而且隨著木薯渣占比的提高，不同處理的容重有上升的趨勢。在總孔隙度方面，最高的是T8處理，最低的是T1處理，只有46.25%，這與其木薯渣占比較高有較大關(guān)系。T1、T2、T3、T11處理的通氣孔隙度偏低，T9處理的通氣孔隙度最低，其他處理都在適宜范圍內(nèi)。T1、T7和T10處理的持水孔隙度較低，而其他處理的持水孔隙度都在適宜范圍內(nèi)。水氣比方面，除了T9處理以外，其他處理的水氣比基本都在合適范圍內(nèi)，這對于幼苗生長有較好作用。綜合考慮各方面指標(biāo)可以得出，T6、T8和T12處理的各項(xiàng)物理性狀基本都在適宜范圍內(nèi)。

基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)在其供應(yīng)養(yǎng)分的能力，而其發(fā)生化學(xué)變化的難易程度反映了其化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性。劉帥成等（2014）認(rèn)為理想基質(zhì)的pH應(yīng)在5.5～7.0范圍內(nèi)，當(dāng)pH在7.0以上時，植株易出現(xiàn)缺鐵癥狀，當(dāng)pH在8～10時，容易出現(xiàn)缺磷、錳的癥狀；而隨著pH值降低，有效磷含量提高，K、Ca、Mg等元素的濃度卻有所下降，而且還容易發(fā)生K、Ca、Mg沉淀。郭世榮（2005）認(rèn)為育苗基質(zhì)的EC值最好不要超過2.6 mS·cm-1，當(dāng)EC值過高時需要進(jìn)行洗鹽，過低時需要進(jìn)行養(yǎng)分補(bǔ)充。本試驗(yàn)中所使用的木薯渣本身EC值較高，達(dá)9.82 mS·cm-1（表1），通過和其他3種材料復(fù)配后各處理的EC值都有所降低。由表4可知，各處理的pH基本都在適宜范圍內(nèi)，而在電導(dǎo)率方面，EC值最高的為T9處理，最低的為T10處理，結(jié)合表2和表4可知，隨著木薯渣占比的提高，EC值有升高的趨勢，且各處理之間的EC值差異顯著（P＜0.05）。在各元素含量方面，各處理的鋅元素含量相差不大，基本都在0.10 g·kg-1左右；T10處理的鐵元素含量最高；各處理的錳元素含量都高于對照CK1和CK2，且T4處理含量最高；CK2處理的鎂元素含量最高，且顯著高于其他處理；T12處理的鈉元素含量最高且顯著高于其他處理，T6處理的鈉元素含量次之，顯著高于其他處理（T12處理除外）和對照。全氮含量最高的是T1處理。由表4可知，T1～T8處理中，隨著木薯渣占比的提高，全磷含量有逐漸上升的趨勢，其中含量最高的是T1處理并顯著高于其他處理。CK2處理的全鉀含量最高并顯著高于其他處理，而含量最低的為T10處理（無木薯渣）。有機(jī)質(zhì)含量最高的是T10處理并顯著高于其他處理。

表3 育苗基質(zhì)配方的物理性質(zhì)

表4 育苗基質(zhì)配方的化學(xué)性質(zhì)

T5、T6和T8處理的基質(zhì)理化性狀均在理想基質(zhì)范圍內(nèi)，大多數(shù)指標(biāo)均優(yōu)于其他處理與對照。

2.2 育苗基質(zhì)配方對黃瓜、番茄、西瓜幼苗生長和生理指標(biāo)的影響

由表5、6、7可知，T1～T12不同基質(zhì)配方處理對3種蔬菜的出苗情況有一定影響。T7處理的黃瓜第3天出苗率最高，T6處理的番茄第3天出苗率最高，T10處理的西瓜第3天出苗率最高。對于黃瓜幼苗，T6、T7和T10處理在第4天均已完成出苗，T5處理在第5天完成出苗，出苗率均達(dá)到99%以上。T6、T7 、T8和T10處理的番茄幼苗第6天出苗率基本達(dá)到了對照水平，明顯比其他處理出苗率高，但T10處理在第11天的出苗率卻明顯低于T6、T7 、T8處理。T6、T8和T10處理的西瓜幼苗出苗速度明顯優(yōu)于2個對照，并在出苗第9天均達(dá)到了98%以上的出苗率。對于3種蔬菜，T9、T11和T12處理均未出苗，因此，其他指標(biāo)也都未做討論。綜合來看，T5、T6、T7和T10處理的黃瓜出苗較好，T6、T7和T8處理的番茄出苗較好，T6、T8和T10處理的西瓜出苗較好。

表5 育苗基質(zhì)配方對黃瓜幼苗出苗率的影響 %

表6 育苗基質(zhì)配方對番茄幼苗出苗率的影響 %

表7 育苗基質(zhì)配方對西瓜幼苗出苗率的影響 %

結(jié)合表8、9、10可知，在單株鮮質(zhì)量和壯苗指數(shù)方面，T6處理培育的蔬菜幼苗表現(xiàn)較好，T5處理的黃瓜幼苗多項(xiàng)指標(biāo)與T6處理相當(dāng)。綜合來看，T6處理的番茄和西瓜幼苗在全株鮮質(zhì)量和壯苗指數(shù)表現(xiàn)較好，T5處理的黃瓜幼苗綜合表現(xiàn)較好。

T5處理的黃瓜根體積最高，達(dá)到1.55 cm3，并顯著高于對照，且T5處理的黃瓜根尖數(shù)僅次于T3處理并且顯著高于2個對照。T6處理的番茄根體積和根尖數(shù)都是最高的，分別為1.97 cm3和588根，并且T6處理的番茄根尖數(shù)顯著高于對照。T5和T6處理的西瓜根體積略高于對照并與處理T2（最高）之間無顯著差異。T6處理的西瓜單株根尖數(shù)最高且顯著高于對照。綜合來看，T5處理的黃瓜幼苗根系生長較好，T6處理的番茄和西瓜幼苗根系生長較好。

表8 育苗基質(zhì)配方對黃瓜幼苗生長和生理指標(biāo)的影響

表9 育苗基質(zhì)配方對番茄幼苗生長和生理指標(biāo)的影響

表10 育苗基質(zhì)配方對西瓜幼苗生長和生理指標(biāo)的影響

T6處理的黃瓜根系活力最高并顯著高于對照和其他處理，而T5處理的黃瓜根系活力次之，僅低于T6并顯著高于對照。T6處理的番茄和西瓜根系活力均與CK2（最高）水平相當(dāng)，并顯著高于CK1處理。T5處理的黃瓜葉綠素總量雖不是最高，但仍顯著高于對照。T5和T6處理的番茄葉綠素總量達(dá)到了CK1（最高）水平并顯著高于CK2。T6處理的西瓜葉綠素總量略低于CK1（最高）但顯著高于CK2。

綜合以上生長和生理指標(biāo)可以看出，T5處理較為適合黃瓜幼苗生長，T6處理較為適合番茄和西瓜幼苗生長。

3 結(jié)論與討論

木薯渣作為一種可再生利用的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，其富含的多種營養(yǎng)成分和良好的物理結(jié)構(gòu)性質(zhì)賦予了其作為優(yōu)質(zhì)育苗基質(zhì)原材料的潛質(zhì)（覃曉娟等，2010）。然而，僅用木薯渣作為育苗基質(zhì)，EC值過高，達(dá)到9.82 mS·cm-1。而EC值的高低是影響作物生長，特別是影響出苗的重要指標(biāo)（Garcia-Gomez et al.，2006），過高可能會對幼苗產(chǎn)生鹽害，既會影響出苗，又會對作物后期生長產(chǎn)生抑制作用。因此，在本試驗(yàn)中，通過加入電導(dǎo)率較低的蛭石和草炭進(jìn)行混配，顯著降低了基質(zhì)的EC值，盡管T5、T6處理EC值未在理想基質(zhì)范圍內(nèi)（小于2.6 mS·cm-1），但所培育幼苗的多項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于對照，達(dá)到了較好的育苗效果，因此，根據(jù)木薯渣的特點(diǎn)，建議混配處理的木薯渣占比不宜超過40%。另外，本試驗(yàn)中大多數(shù)處理的pH均在理想育苗基質(zhì)范圍內(nèi)（5.5～7.0），有利于作物對基質(zhì)中有效養(yǎng)分的吸收，從各處理來看，T5、T6和T8處理略低于這個范圍，但對于幼苗的生長發(fā)育并未造成顯著影響，仍可作為優(yōu)質(zhì)配方處理?；|(zhì)的養(yǎng)分含量同樣影響著幼苗的生長發(fā)育，基質(zhì)除了應(yīng)具備充足的有機(jī)質(zhì)外，還應(yīng)在N、P、K等大量元素方面有一定的優(yōu)勢。N作為植物的生命元素，直接影響到幼苗的壯苗指數(shù)、葉綠素合成以及光合作用；有研究表明，P能在一定程度上提高作物的抗性；K可通過促進(jìn)碳水化合物轉(zhuǎn)化來提高作物光合作用強(qiáng)度（趙青松，2012）。孫軍利（2003）認(rèn)為N元素最大利用率只有在其他元素不缺乏的條件下才能凸顯出來，當(dāng)N元素達(dá)到一定較高含量時，基質(zhì)中P、K含量越高越有利于N的利用。所以，當(dāng)N、P、K同時存在且在一定范圍內(nèi)時，才能促進(jìn)作物的生長發(fā)育。從各處理的N、P、K比例來看，基本都維持在一定比例范圍內(nèi)。另外，由于木薯渣本身通氣孔隙度較低，不利于作物根系的生長，可通過加入珍珠巖提高其通氣孔隙度，而且隨著珍珠巖比例的提高，基質(zhì)的通氣孔隙度也在提高，然而珍珠巖本身養(yǎng)分含量很低，為了保證幼苗的養(yǎng)分供應(yīng)，建議珍珠巖占比不宜超過20%（體積分?jǐn)?shù)）。當(dāng)木薯渣占比過高時（≥50%），蔬菜作物的出苗會受到抑制，如T9、T11和T12處理完全未出苗，T1和T2處理盡管會有出苗但出苗速度較慢，這在各處理的EC值方面也得到反映，隨著木薯渣占比的提高，各處理的EC值有升高的趨勢。因此，建議木薯渣的占比不要超過40%，這樣既能保證較好的育苗效果，又能最大程度地利用木薯渣，提高其經(jīng)濟(jì)價值。

基質(zhì)的理化性質(zhì)會直接影響幼苗的長勢，基質(zhì)不僅需要有較高的養(yǎng)分含量，如有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀，還應(yīng)具備較好的物理性狀，如總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度等。在本試驗(yàn)中，盡管T1、T2、T3和T4在養(yǎng)分含量方面表現(xiàn)較好，但并沒有達(dá)到很好的育苗效果，這與其EC值過高以及物理性狀不佳有很大關(guān)系，在一定程度上影響了出苗和后期幼苗根系的生長發(fā)育，進(jìn)而影響到地上部的生長。T5、T6和T8處理的基質(zhì)理化性狀均在理想基質(zhì)范圍內(nèi)，大多數(shù)指標(biāo)均優(yōu)于其他處理與對照。綜合以上分析，通過比較各處理之間的理化性狀以及各處理幼苗的生長指標(biāo)得出，木薯渣、草炭、蛭石、珍珠巖體積比為40∶40∶10∶10（T5處理）和20∶40∶20∶20（T6處理）的復(fù)配基質(zhì)在瓜果類蔬菜幼苗生長方面表現(xiàn)較好。

綜合考慮環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素，認(rèn)為木薯渣占比稍高的T5處理較為適合作為黃瓜育苗專用基質(zhì)配方；T6處理的西瓜和番茄育苗效果較好，但在黃瓜育苗上也有不錯的表現(xiàn)，因此將T6處理作為瓜果類蔬菜通用育苗基質(zhì)配方。