茄子穴盤育苗基質(zhì)適宜理化性狀研究

季 托,焦 娟,吳金娟,王秀峰,2,魏 珉,2,史慶華,2,楊鳳娟,2*

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.作物生物學(xué)國家重點實驗室,山東 泰安 271018

3.泰安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東 泰安 271000

4.山東商道生物科技股份有限公司,山東 濟南 250100

集約化穴盤育苗是在多孔穴盤中以草炭、蛭石、珍珠巖等為基質(zhì)，進行機械化播種、工廠化育苗的一種現(xiàn)代化育苗生產(chǎn)體系[1]。穴盤育苗所用的基質(zhì)應(yīng)具有重量輕、富含營養(yǎng)和保水保肥性強等特點[2]，因而多采用草炭、蛭石、珍珠巖、廢菌糠、鋸木屑、玉米芯、細(xì)煤渣、草塘泥、粗砂等混合配制[3]。其中，草炭由于具有容重小、有機質(zhì)含量高、陽離子交換量大和保水保肥力強等特點，是國內(nèi)外育苗基質(zhì)的常見組分[4]；而蛭石資源相對豐富，具有良好的陽離子交換性和吸附性，儲水保墑，可提高基質(zhì)的透氣性和含水性，同時還可起到緩沖作用[5]；珍珠巖因其顆粒表面的許多空洞為保持水分和營養(yǎng)成分提供了豐富的表面積，同時也形成最適合的導(dǎo)液及通風(fēng)條件，也是生產(chǎn)上常用的育苗基質(zhì)重要組分[6]。

目前對蔬菜穴盤育苗基質(zhì)的研究，大部分是對替代型基質(zhì)的篩選及配方的研究等[7,8]方面。近年來，蔬菜育苗基質(zhì)的國家和地方標(biāo)準(zhǔn)亦先后出臺[9,10]，但針對特定蔬菜的育苗基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)研究卻一直缺乏完善。為此，本文以茄子為試材，以草炭、蛭石和珍珠巖為育苗基質(zhì)，研究適宜茄子穴盤育苗的基質(zhì)理化性狀指標(biāo)，為茄子育苗基質(zhì)的應(yīng)用提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

供試茄子品種為‘大龍’，采用塑料穴盤（50孔，單孔穴容積約60 cm3）進行育苗。草炭、蛭石、珍珠巖均購自黑龍江樺美基質(zhì)有限公司，基礎(chǔ)理化性狀如表1。

表1 不同基質(zhì)的理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of different substrate

1.2 試驗設(shè)計

基質(zhì)適宜理化性狀研究試驗和驗證試驗分別于2015年6～7月和8～9月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實驗站日光溫室內(nèi)進行。

1.2.1 基質(zhì)適宜理化性狀研究 試驗采用{3,2}單形重心設(shè)計，共設(shè)7個處理，詳見表2。

表2 {3,2}單形重心設(shè)計試驗方案Table 2{3,2}simplex center of gravity design test scheme

1.2.2 驗證試驗 在試驗1.2.1結(jié)果基礎(chǔ)上，以試驗所得最優(yōu)基質(zhì)配比和計算機模擬所得最優(yōu)基質(zhì)配比為處理，用以驗證基質(zhì)適宜理化性狀研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 試驗處理

按常規(guī)方法浸種催芽，選取發(fā)芽整齊的種子播于裝有不同基質(zhì)配方的穴盤中。待子葉展平后，用1/2的營養(yǎng)液代替自來水澆灌，待第一片真葉展平后，用全營養(yǎng)液澆灌。營養(yǎng)液參照Hoagland和Arnon配方[11]。待幼苗長至4～5片真葉時，育苗結(jié)束，測定相關(guān)指標(biāo)。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 基質(zhì)理化性狀測定 按基質(zhì):蒸餾水=1:5（W/V）浸提[12]，振蕩后靜置并過濾，過濾液用雷磁DDB-303便攜式電導(dǎo)率儀測定EC值，安萊立思pH400基礎(chǔ)性臺式pH計測定pH值。

取容積為100 cm3環(huán)刀，稱重W0；裝滿風(fēng)干基質(zhì)，稱重W1；然后浸泡水中24 h，稱重W2；將容器中的水分自然瀝干后，再稱重W3。按以下公式計算：容重（g·cm-3）=（W1-W0）/V；總孔隙度（%）=[（W2-W1）/V]×100%；通氣孔隙（%）=[（W2-W3）/V]×100%；持水孔隙（%）=總孔隙度－通氣孔隙[13]。

1.4.2 基質(zhì)營養(yǎng)元素含量測定 先將基質(zhì)晾曬風(fēng)干，然后用打樣機將其打碎，并過0.25～0.5 mm篩，速效擴散滴定法測速效氮，碳酸氫鈉浸提比色法測定速效磷，醋酸銨浸提-火焰光度計法測速效鉀，內(nèi)稀釋熱法測有機質(zhì)[14]。

1.4.3 幼苗生長指標(biāo)測定 育苗結(jié)束后，用直尺和游標(biāo)卡尺分別測定株高和莖粗；將幼苗地上部和根系分開，先用清水洗凈，再用蒸餾水沖洗3次，分別稱鮮重；105℃殺青，75℃烘至恒重，稱干重。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高＋根干重/地上干重）×全株干重（g）。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用DPS14.10軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗（P﹤0.05），同時進行回歸方程分析，LINGO11.0軟件進行回歸方程方程尋優(yōu)求解，Excel繪制圖表，Metlab繪制等值線圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配比基質(zhì)的理化性狀

表3 不同配比基質(zhì)的理化性狀Table 3 Physical and chemical properties of different proportion substrates

由表3可知，不同配比基質(zhì)處理的容重差距較大，T7處理最高，T1和T5次之，與T7差異不顯著，T3處理最低，與T2和T6差異不顯著。不同處理基質(zhì)的總孔隙度亦不同，其中T7、T2和T4差異不顯著，其他處理間亦差異不顯著；通氣孔隙以T3最大，其次為T6，顯著高于其他處理，其他處理間差異不顯著；T2、T7和T4處理間持水孔隙度較大，三者無顯著差異，但T3顯著低于其他處理?；|(zhì)pH均在6.5～7.2范圍內(nèi)，適宜茄子幼苗生長。各處理間EC值亦不同，以T1處理最高，顯著高于其他處理，T6最低。

2.2 不同配比基質(zhì)的主要養(yǎng)分含量

由表4可以看出，不同處理間的速效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量差異顯著。其中，T1處理的速效氮、速效磷和有機質(zhì)含量均高于其他處理，T4和T5處理次之，T2和T6的速效氮和速效磷含量較低，有機質(zhì)含量以T3最低；速效鉀含量以處理T2最高，顯著高于其他處理，其次為T7和T3，T4含量最低。綜上可知，T1處理的養(yǎng)分含量較高，其次為T4，T5和T7除速效鉀含量稍低外，其他含量亦較高。

表4 不同配比基質(zhì)的營養(yǎng)元素含量Table 4 Main nutrition element contents of different proportion substrates

2.3 不同配比基質(zhì)對茄子幼苗生長的影響

表5 不同配比基質(zhì)對茄子幼苗生長的影響Table 5 Effects of different proportion substrates on growth of eggplant seedlings

表5所示，株高、莖粗、地上部和根干重均以T5處理最高。T3的株高次之，顯著高于其他處理，T7和T4處理差異不顯著，T2處理最低；T1、T2和T6的莖粗次之，T4和T7較低；幼苗地上部和根干重以T1和T6較低。因此，壯苗指數(shù)以T5處理最大，顯著高于其他處理，其他處理間差異不顯著。

2.4 基質(zhì)最佳配比的尋優(yōu)分析

以壯苗指數(shù)為觀測值，建立如下回歸模型：

Y=0.21556X1+0.229769X2+0.215226X3-0.10183X1X2+0.062743X1X3+0.004687X2X3，式中，X1-草炭體積比，X2-蛭石體積比，X3-珍珠巖體積比。

對上述方程進行顯著性檢驗，R=0.9999，F(xiàn)=5227.6[F擬合0.05（5,1）=230]，P＜0.0001，說明回歸方程顯著，該模型可以很好反映壯苗指數(shù)與不同基質(zhì)體積配比的關(guān)系。對回歸方程進一步分析，可得出隨草炭和珍珠巖用量增加，壯苗指數(shù)呈先升高后降低趨勢；隨蛭石體積比增加，壯苗指數(shù)先降低后升高。

圖1 茄子幼苗壯苗指數(shù)等值線圖Fig.1 Eggplant seedling index contour map

由圖1可以看出，當(dāng)壯苗指數(shù)達(dá)到較高值（＞0.31）時，獲得各因素編碼值的最佳取值范圍為草炭0.142～0.821、蛭石0～0.169、珍珠巖0.362～0.830，相對應(yīng)的各因素實際用量比例分別為草炭36%～62%、蛭石20%～27%、珍珠巖24%～43%。

2.5 茄子穴盤育苗基質(zhì)的適宜理化性狀指標(biāo)確定

根據(jù)不同配比基質(zhì)的理化性狀，建立各理化性狀指標(biāo)與基質(zhì)體積構(gòu)成的回歸模型如下：

其中，X1-草炭體積比，X2-蛭石體積比，X3-珍珠巖體積比，R均大于0.95，表明建立的模型能較好擬合各理化性狀指標(biāo)與基質(zhì)體積組成。將基質(zhì)優(yōu)化配比草炭36%～62%、蛭石20%～27%、珍珠巖24%～43%帶入上述方程并用LINGO11.0求解，可得茄子育苗基質(zhì)的適宜理化性狀指標(biāo)為容重0.25～0.41 g·cm-3，總孔隙度 73%～89%，pH5.8～6.8，EC 0.59～0.93 ms·cm-1，速效氮 612.9～830.1 mg·kg-1，速效磷 61.6～103.4 mg·kg-1，速效鉀 184.6～299.3 mg·kg-1，有機質(zhì) 30.5%～52.6%。

2.6 茄子穴盤育苗基質(zhì)適宜理化性狀指標(biāo)的驗證

采用試驗所得最優(yōu)基質(zhì)配比（5:2:3）為V1，計算機模擬所得最優(yōu)基質(zhì)配比（4:2:4）為V2，兩處理的基質(zhì)理化性狀如表6、7所示。其中，V1和V2處理的容重、總孔隙度、持水孔隙、pH均差異不顯著，通氣孔隙和EC差異顯著，但均在適宜理化性狀范圍內(nèi)。V1處理的營養(yǎng)元素含量均顯著高于V2處理。

表6 兩處理基質(zhì)的理化性狀Table 6 Physical and chemical properties of two treatments substrate

表7 兩處理基質(zhì)的營養(yǎng)元素含量Table 7 Main nutrition element content of two treatments substrate

表8 不同處理對茄子幼苗生長的影響Table 8 Effects of different treatments on growth of eggplant seedlings

從表8可以看出，V2處理的莖粗和根干重顯著高于V1，其他指標(biāo)差異不顯著，均有利于培育壯苗。

3 討 論

與傳統(tǒng)育苗方式相比，蔬菜穴盤育苗作為現(xiàn)代化育苗方式，有成苗快、不傷根系、操作快捷、適宜遠(yuǎn)距離運輸?shù)葍?yōu)點，專業(yè)化、集約化的穴盤育苗是蔬菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然發(fā)展趨勢[15]?；|(zhì)作為穴盤育苗的主要因素，其理化性狀，包括礦質(zhì)營養(yǎng)含量、容重、孔隙度、EC、pH等，直接影響幼苗的生長發(fā)育和成苗質(zhì)量，并與后期的長勢和產(chǎn)量密切相關(guān)[16]。有研究[17]曾對全球100多種能夠替代草炭的有機廢棄物的理化性狀進行了檢測，并給出了理想的基質(zhì)理化性狀，容重為＜0.4 g·cm-3，總孔隙度＞85%，pH 5.3～6.5，EC≤0.5 ms·cm-1；尚慶茂[18]研究表明，適宜蔬菜育苗的基質(zhì)容重0.2～0.6 g·cm-3，總孔隙度＞60%，pH 5.5～7.5，EC 0.1～0.2 ms·cm-1，水解性氮 50～500 mg·kg-1，速效磷 10～100 mg·kg-1，速效鉀 50～600 mg·kg-1。也有研究發(fā)現(xiàn)，適宜栽培的基質(zhì)容重范圍為 0.1～0.8 g·cm-1，總孔隙度在60%～90%之間，通氣孔隙在15%～30%，持水孔隙40%～75%，pH在6.5～7.0之間[19～21]。崔秀敏等[22]提出的蔬菜育苗基質(zhì)適宜容重為0.2～0.8 g·cm-1，總孔隙度54%以上，通氣孔隙與持水孔隙比值1:3～4。而本試驗結(jié)果表明，適宜茄子穴盤育苗基質(zhì)的主要理化性狀指標(biāo)為：容重0.25～0.41 g·cm-3，總孔隙度73%～89%，pH 5.8～6.8，EC 0.59～0.93 ms·cm-1，速效氮612.9～830.1 mg·kg-1，速效磷61.6～103.4 mg·kg-1，速效鉀184.6～299.3 mg·kg-1，有機質(zhì)30.5%～52.6%，尚慶茂研究結(jié)果[18]與本試驗的容重、總孔隙度及pH方面相一致；與黃瓜育苗基質(zhì)適宜理化性狀的研究對比發(fā)現(xiàn)[23]，適宜黃瓜育苗的基質(zhì)理化性狀與本試驗所得結(jié)果也有一定的相似性，只有本研究結(jié)果中的EC相對較高；與Abad[17]的結(jié)論比較發(fā)現(xiàn)，本試驗所得適宜理化性狀范圍與其相近，但同樣是EC值相對較高；本試驗結(jié)果也同樣和其他研究結(jié)果擁有較高的吻合度[19-22]。對于本試驗中的EC相對較高問題，其原因可能是本試驗所用基質(zhì)的基礎(chǔ)EC偏高，其速效氮磷鉀及其他養(yǎng)分的含量要相對其他類型的基質(zhì)、草炭、蛭石或者珍珠巖的含量高而造成的。也有試驗表明，在育苗前混入適量的肥料[24]，此時育苗基質(zhì)中的EC同樣相對較高，但其也能促進茄子穴盤育苗的成苗質(zhì)量提升。而驗證試驗表明，相對較大EC值范圍不影響茄子幼苗的生長，因此無論采用EC為0.1～0.2 ms·cm-1的基質(zhì)來培育茄子穴盤育苗，還是采用本試驗?zāi)M結(jié)果EC為0.59～0.93 ms·cm-1的基質(zhì)配方來培育茄子穴盤育苗，都能使茄子達(dá)到壯苗的標(biāo)準(zhǔn)。

因此，通過驗證試驗，不僅進一步說明了試驗結(jié)果的可靠性，而且表明本試驗中所得茄子穴盤育苗的基質(zhì)適宜理化性狀標(biāo)準(zhǔn)，即容重0.25～0.41 g·cm-3，總孔隙度73%～89%，pH5.8～6.8，EC 0.59～0.93 ms·cm-1，速效氮 612.9～830.1 mg·kg-1，速效磷 61.6～103.4 mg·kg-1，速效鉀 184.6～299.3 mg·kg-1，有機質(zhì)30.5%～52.6%，適合在當(dāng)前茄子集約化穴盤育苗的生產(chǎn)實踐中推廣應(yīng)用。