不同比例底泥復(fù)合基質(zhì)的理化性狀及其對紫羅蘭生長的影響

陳江博，范成五，朱仁秀，劉桂華，瞿 飛，秦 松*

(1. 貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2. 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料/農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，貴州 貴陽 550006；3. 貴州省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境工程技術(shù)研究中心，貴州 貴陽 550006 ；4. 貴州省龍里縣農(nóng)村工作局，貴州 龍里 551200)

【研究意義】紫羅蘭[Matthiolaincana(L.) R. Br.]原產(chǎn)于地中海沿海岸，為十字花科紫羅蘭屬二年生或多年生草本植物，喜冷涼氣候，通風(fēng)良好的環(huán)境，花朵數(shù)多且較大、鮮艷，是室內(nèi)裝點及布置廣場的常用花卉。因泥炭是公認(rèn)的最好的無土栽培基質(zhì)之一，故花卉種植常用的基質(zhì)大多數(shù)都以泥炭為主體。但泥炭在自然條件下形成需上千年時間，過度開采利用使泥炭的消耗速度加快，破壞濕地環(huán)境，加劇全球溫室效應(yīng)[1]。因此，在無土栽培中減少泥炭的使用甚至不使用泥炭成為當(dāng)前的研究熱門[2]。探索底泥種植紫羅蘭的最佳物料配比，為底泥的資源化利用提供科學(xué)的參考依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】泥炭替代物的研究成為熱點[3]。國內(nèi)外不少學(xué)者利用堆肥、農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物等作為泥炭替代物，并對其特征進(jìn)行了研究。如REED D W[4]通過比較不同替代物的水分特征曲線發(fā)現(xiàn)椰子殼纖維的水分特征和泥炭非常相似，是一種很好的泥炭替代品；GUéRIn V等[5]通過利用堆肥技術(shù)將農(nóng)業(yè)廢棄物混合種植海莢蒾(Viburnumtinus)取得與泥炭相似的效果；梁巧明等[6]利用蔗渣、菌渣、雜木屑、花生殼等廢料作基質(zhì)替代泥炭種植蝴蝶蘭和石斛蘭并取得理想效果。【本研究切入點】底泥是水中物質(zhì)的蓄積場所，含有豐富的氮、磷和有機(jī)質(zhì)等有益成分[7]。相對于堆積和填埋，底泥經(jīng)過處理后，其豐富的營養(yǎng)物質(zhì)可被植物利用。肥化處理是底泥最行之有效的處理方式和發(fā)展方向[8-9]，肥化后的底泥在園林綠化、育苗基質(zhì)、農(nóng)業(yè)利用上效果明顯，并且底泥用于替代泥炭成為無土栽培基質(zhì)方面的研究越來越多[10-12]。而底泥孔隙度低會使根系生長發(fā)育受限，影響植物地上部分的生長和產(chǎn)量[13-14]?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過物料配比，解決底泥顆粒小、透氣性差、質(zhì)地緊實和鹽分含量高等缺點，最大限度地利用底泥，既實現(xiàn)底泥的資源化利用，減少環(huán)境污染，又節(jié)約紫羅蘭栽培的成本。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 紫羅蘭 紫羅蘭[Matthiolaincana(L.) R. Br.]，貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝所提供。

1.1.2 基質(zhì) 基質(zhì)由底泥、火山石、珍珠巖、蘑菇渣、泥炭、鋸木屑和蚯蚓糞組成，各基質(zhì)物料的養(yǎng)分含量見表1。①底泥。取自貴陽市阿哈水庫，pH為7.8，比重為2.44 g/cm3，孔隙度為32.5 %，有機(jī)質(zhì)含量116.42 g/kg，總氮含量2.5 g/kg，堿解氮含量110.55 mg/kg，有效磷含量42.44 mg/kg，速效鉀含量195.78 mg/kg，鎘含量2.07 mg/kg。②火山石。是非常珍貴的多孔形石材，含有幾十種礦物質(zhì)和微量元素，由上?；鹕绞N售公司提供。③珍珠巖。珍珠巖能增大了混合基質(zhì)的孔隙度，增強(qiáng)了其通氣、保水、保肥的性能，由貴州省旺達(dá)建材公司提供。④蘑菇渣。蘑菇渣是生產(chǎn)蘑菇產(chǎn)生的廢棄料，養(yǎng)分含量豐富和含有豐富的粗蛋白、粗脂肪和氮浸出物還具有大量的微生物群落，由貴州省農(nóng)科院土壤肥料研究所提供。⑤泥 炭。含有多種氮、磷、鉀元素，適合種植蔬菜、育苗、公園植被等，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所提供。⑥鋸木屑。具有質(zhì)輕透氣保水保肥的特點，是代替盆土的好材料，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所提供。⑦蚯蚓糞。黑色、質(zhì)輕、粒細(xì)均勻、無異味、干凈衛(wèi)生、保水保肥、營養(yǎng)全面，結(jié)構(gòu)及功能特殊，可全面應(yīng)用于各種植物，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所提供。

表1 紫羅蘭不同物料基質(zhì)的養(yǎng)分含量

表2 紫羅蘭種植基質(zhì)中底泥添加不同物料的比例

1.2 試驗設(shè)計

試驗在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土肥所大棚進(jìn)行。綜合考慮供試園藝植物的生長習(xí)性、底泥的特性與底泥處理量，共配制紫蘿蘭基質(zhì)12種(表2)，以只加底泥為對照， 3次重復(fù)，加對照和重復(fù)試驗共39盆；基質(zhì)配制完成后，混合均勻后倒入塑料盆，控制底泥生長基質(zhì)為2 kg，每盆分別移栽1棵紫羅蘭幼苗(挑選大小和長勢一致的苗)，用自來水澆灌，保證水分，生長90 d后收獲。

1.3 樣品采集與分析測定

1.3.1 紫羅蘭 生長90 d后收獲，地上部分于收獲前測定株高，收獲時采集植株整株，用自來水洗凈后再用去離子水沖洗，測定鮮重和干重，制成樣品于室內(nèi)進(jìn)行分析。生物量采用稱重法測定，基本養(yǎng)分指標(biāo)采用常規(guī)方法測定[15]。

1.3.2 土壤 采集植株收獲時對應(yīng)土樣，先于室內(nèi)自然風(fēng)干，研磨后過100目尼龍篩，裝入自封袋編號備用。pH采用電位測定法；電導(dǎo)率(EC)采用電導(dǎo)法；Cd含量，先用微波消解法進(jìn)行消解，后采用ICP-MAS法進(jìn)行測定(國家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品GSS-22，試劑均為優(yōu)級醇)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPASS 20進(jìn)行分析，Origin8.6 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同物料配比基質(zhì)的理化性狀及養(yǎng)分含量

2.1.1 理化性狀 從表3可知，不同配比基質(zhì)的pH、電導(dǎo)率和Cd含量均比純底泥低。純底泥pH較高，不適宜部分植物種植，添加其他物料后的pH為7.07～7.56，屬于中性，在植物的生長范圍內(nèi)(pH 5.5～8.3)；此外，添加其余物料后基質(zhì)的電導(dǎo)率也適宜植物的正常生長。

2.1.2 養(yǎng)分含量 不同物料配比基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)較對照含量低，而堿解氮、速效鉀和有效磷含量呈無規(guī)律變化，但含量大致都高于對照。原因是底泥顆粒較細(xì)，對養(yǎng)分的吸附作用較強(qiáng)，所以有效養(yǎng)分較低，而基質(zhì)又添加了蘑菇渣、泥炭和蚯蚓糞等養(yǎng)分含量較高的基質(zhì)，所以速效養(yǎng)分有所增加，且各種基質(zhì)混雜，也會影響?zhàn)B分的釋放。

2.2 不同物料配比基質(zhì)對紫羅蘭生長的影響

2.2.1 株高 在試驗過程中，除對照處理的紫羅蘭葉子發(fā)黃，其余各處理的紫羅蘭均正常生長。從圖1可知，不同物料配比的基質(zhì)對紫羅蘭的生長具有一定促進(jìn)作用，尤其是Z10在15、30、45、60、75和90 d時，對紫羅蘭生長的促進(jìn)作用最明顯，其株高分別較對照高8.4、11.9、14.75、19 .0、20.0和20.25 cm。其次是Z5，在15、30、45、60、75和90 d的株高分別較對照高7.7、11.9、12.0、19.5、19.5和18.6 cm；再次是Z1，在15、30、45、60、75和90 d的株高分別較對照高10.8、10.9、11.5、16.75、16.5和15.5 cm；其余處理株高較小，但均高于對照。

圖1 不同物料配比基質(zhì)紫羅蘭的株高變化Fig.1 Height of M. incana cultured on different compound substrates with different proportion

表3 不同物料配比基質(zhì)的理化性狀及養(yǎng)分含量

2.2.2 鮮重與干重 從表4可知，不同物料配比基質(zhì)對紫羅蘭干物質(zhì)的積累具有一定促進(jìn)作用，其中Z1、Z7和Z11鮮重分別較對照(CK)高21.54、17.62和14.57 g，其余處理的鮮重較對照高1.90～12.66 g；各個處理的干重變化不大，其中，Z1、Z5、Z10和Z7的干重較分別對照高3.33、3.30、3.09和3.00 g，其余處理的干重較對照高0.67～2.25 g。

2.3 不同物料配比基質(zhì)紫羅蘭的養(yǎng)分含量

從表5可知，不同配比基質(zhì)紫羅蘭的全氮含量為31.83～39.48 g/kg，其中Z1含量最高，CK和Z12含量最低。全磷含量為1.83～4.16 g/kg，Z1含量最高，CK含量最低。全鉀含量為26.1～45.58 g/kg，Z4含量最高， CK含量最低， Z1含量略低于Z4。綜合來看， Z1對養(yǎng)分的積累最好， CK最差。

2.4 不同物料配比基質(zhì)紫羅蘭Cd的含量

從表6可知，不同物料配比基質(zhì)紫羅蘭的Cd含量為0.65～1.34 mg/kg，平均為1.00 mg/kg。其中， CK的含量最高，Z4的含量最低；Cd在紫羅蘭體內(nèi)的累積量為0.002～0.005 g/株，平均值為0.003 mg；Z10的累積量最大，Z8和CK的累積量最小?？梢?，Cd含量高的累積量不一定大，其生物量對累積量起著很大的作用。

3 討 論

水、肥、氣和熱是植物生長的必備條件，底泥養(yǎng)分豐富[16]，在底泥應(yīng)用于園藝植物種植的過程中的限制因子就是底泥的孔隙度和過高分鹽分[17]；電導(dǎo)率(EC)是指示可溶性鹽分含量高低的一個重要指標(biāo)，研究結(jié)果表明，過量鹽分會干擾植物體內(nèi)離子平衡，造成滲透脅迫，對植株體內(nèi)參與正常活動的多種酶產(chǎn)生抑制或誘導(dǎo)作用，造成植物燒苗、燒根現(xiàn)象，從而影響植物的正常生長，使生物量、株高和根系活力下降[18]，阿哈水庫底泥基質(zhì)種植前的EC為0.79～1.62 ms/cm，比城市處理廠污泥的EC小很多(2.38～4.72 ms/cm)[19]，CHENG H等[20]研究發(fā)現(xiàn)，污泥的電導(dǎo)率約為2 ms/cm時，會明顯抑制種子的發(fā)芽。所以，阿哈水庫底泥作為種植基質(zhì)，較為理想。有研究指出，添加珍珠巖可以增加底泥的孔隙度，稀釋底泥的鹽分，有利于紫羅蘭的生長[21]。但試驗中除添加珍珠巖外，還添加了其他物料，并且底泥的添加量也在不斷變化，隨著底泥施用量的增加，電導(dǎo)率呈增長趨勢；紫羅蘭在不同基質(zhì)中的長勢不同，可能與底泥的特性和所加物料的不同有關(guān)。此外，紫羅蘭體內(nèi)的Cd含量均較低，這是因為基質(zhì)本身的Cd含量較低；此外，底泥含有大量的Ca，Ca對重金屬離子具有拮抗作用，會抑制植物對重金屬的吸收[22]。有研究指出，從短期來看，在施加污泥堆肥的草坪基質(zhì)中并未發(fā)現(xiàn)明顯的鹽分和重金屬累積現(xiàn)象[23]，但長期施用可能會使其累積鹽分而造成鹽害問題。

表4 不同物料配比基質(zhì)紫羅蘭的生物量變化

注：同列不同大小寫字母表示差異極顯著(P<0.01)和 差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP< 0.01 andP< 0.05 level respectively. The same as below.

表5 不同物料配比基質(zhì)紫羅蘭的養(yǎng)分含量

4 結(jié) 論

(1)不同比例底泥復(fù)合基質(zhì)的pH為7.07～7.56，相較于純底泥的pH 7.97，更適宜紫羅蘭的種植；其電導(dǎo)率與Cd的含量均低于純底泥，且養(yǎng)分含量均較純底泥高，紫羅蘭在各基質(zhì)中的生長狀況均好于純底泥。說明，添其他物料可以調(diào)節(jié)底泥，使其更加適用于植物生長。

表6 不同配比基質(zhì)紫羅蘭體的Cd含量與累積量

(2)各配比基質(zhì)對紫羅蘭生長均具有一定的促進(jìn)作用?；|(zhì)比例分別為底泥10 %、火山20 %、珍珠巖10 %、蘑菇渣15 %、泥炭10 %、鋸木屑5 %及蚯蚓糞30 %時，對紫羅蘭生長有較好促進(jìn)作用，其株高為24.8 cm，全氮含量為39.48 g/kg，全磷含量為4.16 g/kg，全鉀含量為43.25 g/kg。

(3)Cd在紫羅蘭體內(nèi)含量為0.65～1.34 mg/kg，平均值為1.00 mg/kg，但含量都在植物正常含量范圍內(nèi)，說明底泥對植物Cd含量沒有明顯的影響。