椰糠珍珠巖基質(zhì)的體積對(duì)黃瓜幼苗生長和質(zhì)量的影響

任志雨， 郜永博

(天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院，天津 300384)

育苗是蔬菜生產(chǎn)過程中極為重要的一環(huán)，與傳統(tǒng)方式相比，無土育苗苗壯、成苗率高、周期短、病蟲害少、便于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和機(jī)械化操作[1-2]。我國常用的草炭資源分布不均勻，優(yōu)質(zhì)的草炭價(jià)格較為昂貴，這無疑會(huì)增加育苗成本，加上草炭為不可再生的自然資源，長期使用會(huì)造成資源枯竭[3-4]。因此，尋找理化性質(zhì)良好且價(jià)格低廉的農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物如作物秸稈、鋸末、園林枝葉、菌渣、椰糠等作為無土栽培基質(zhì)潛力巨大[5-6]。我國椰子產(chǎn)地包括海南、廣東、廣西、云南、臺(tái)灣等地，其中海南的產(chǎn)量占90%以上[7]。椰糠是在椰子外殼纖維加工過程中脫落下的粉末，椰糠經(jīng)過日曬和雨淋等處理后，降低了含鹽量和傳導(dǎo)性，其容重和孔隙度較合理，具有良好的吸水性和保水性，且含有一定的養(yǎng)分，其EC值和pH值也較適宜[8-9]。椰糠資源豐富，價(jià)格低廉，可壓縮成磚狀，質(zhì)輕且不易腐敗，易存儲(chǔ)與運(yùn)輸。椰糠在許多熱帶和亞熱帶國家都有生產(chǎn)，如印度、斯里蘭卡、馬來西亞、菲律賓等。椰糠在許多園藝植物如觀賞鳳梨[10]、草莓[11]、非洲菊[12]、黃瓜[13]等的無土栽培中應(yīng)用效果良好。育苗體積決定了幼苗根系的環(huán)境狀況，會(huì)顯著影響根際水、肥、氣等環(huán)境條件和根系生長空間，對(duì)幼苗的生長發(fā)育影響巨大。同時(shí)育苗體積也決定了育苗基質(zhì)、育苗容器和水肥的成本，在可能的情況下，育苗體積越小越好。王秀琴等用不同規(guī)格的穴盤進(jìn)行番茄育苗，結(jié)果表明，50穴的穴盤番茄苗生長和壯苗指數(shù)最好[14]。張繼卯的研究表明，育苗體積對(duì)油杉苗生長影響顯著，其中容器規(guī)格為 7 cm×15 cm處理的幼苗株高、地徑和單株生物量等指標(biāo)最佳，且節(jié)約育苗成本[15]。

有關(guān)椰糠混合基質(zhì)體積對(duì)蔬菜幼苗生長影響的研究未見報(bào)道，本研究通過分析椰糠和珍珠巖混合基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗生長和質(zhì)量的影響，以期為確定椰糠基質(zhì)用于黃瓜無土育苗的適宜體積提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以黃瓜(CucumissativusL.)品種津優(yōu)307為試驗(yàn)材料。椰糠和珍珠巖基質(zhì)購置于天津市花園生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，椰糠基質(zhì)小于2 mm的纖維粉末和廢渣約占75%(體積比)，2～30 mm的短纖維約占25%，pH值為6.93，EC值為 5.06 mS/cm，容重為0.271 g/cm3，大小孔隙比為0.121。珍珠巖的直徑為2～3 mm，pH值為6.95，EC值為 0.060 2 mS/cm，容重為0.112 g/cm3，大小孔隙比為1.127。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2015年在天津農(nóng)學(xué)院日光溫室進(jìn)行，由于40%椰糠+60%珍珠巖(體積比)混合基質(zhì)的主要理化性狀(pH值為6.89，EC值為3.012 mS/cm，容重為 0.155 g/cm3，大小孔隙比為0.653)較適合于黃瓜幼苗的生長，所以確定為本試驗(yàn)的育苗基質(zhì)。試驗(yàn)設(shè)定的育苗體積處理分別為130、210、290、370、450 mL。育苗采用不同體積規(guī)格的黑色塑料營養(yǎng)缽，每個(gè)處理播種50株，單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。3月22日種子催芽后播種，當(dāng)子葉完全展開時(shí)施用1/2濃度的山崎黃瓜大量元素配方營養(yǎng)液，營養(yǎng)液中的微量元素采用通用配方[16]，營養(yǎng)液pH值為5.5～5.6。4月25日，當(dāng)幼苗真葉為3葉1心時(shí)，每處理隨機(jī)取20株幼苗進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

1.2.2 測(cè)定的項(xiàng)目和方法 測(cè)定幼苗株高(基質(zhì)表面到生長點(diǎn))、真葉葉片數(shù)。游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗(基質(zhì)表面以上1 cm處)。用CI-202型手持葉面積儀(美國CID公司生產(chǎn))測(cè)量真葉的葉面積。測(cè)定地上部和地下部鮮質(zhì)量。鼓風(fēng)干燥箱60～70 ℃下烘48 h后測(cè)地上部和地下部干質(zhì)量。計(jì)算根冠比和壯苗指數(shù)，根冠比=地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量，壯苗指數(shù)=全株干質(zhì)量×(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)[17]。用SPAD-502型葉綠素儀(日本美能達(dá)公司生產(chǎn))測(cè)幼苗葉片相對(duì)葉綠素含量，每株測(cè)2張葉子。用CI-340型光合儀(美國CID公司生產(chǎn))測(cè)定第3張真葉的凈光合速率和蒸騰速率。用TTC法[18]測(cè)根系琥珀酸脫氫酶的活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和The SAS system for windows V8軟件包進(jìn)行方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗生長的影響

植物幼苗的生長狀況可以通過其生長指標(biāo)如株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積等反映出來。在一定的生長環(huán)境下，植物的地上下部的生理生化活性決定了植物的生長速度，植物通過一定面積的葉片捕獲光能進(jìn)行光合作用及同化物質(zhì)的積累，最終表現(xiàn)在植物的外觀生長上，通過幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)等反映其生長狀況。由表1可以看出，隨著育苗基質(zhì)體積從130 mL增加到450 mL，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)和葉面積都表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，其中450 mL處理的幼苗株高顯著大于其他處理，而其他處理間的差異不顯著。450 mL處理的莖粗顯著大于130 mL處理，而其他處理間的差異不顯著。450 mL 處理的葉片數(shù)顯著大于其他處理，370 mL處理的葉片數(shù)又顯著大于130 mL處理，而其他處理間葉片數(shù)的差異不顯著。葉面積隨著育苗體積改變而變化的幅度較大，除了210 mL處理和290 mL處理間葉面積差異不顯著外，其他處理間的差異都達(dá)到顯著水平。可見，育苗體積對(duì)黃瓜幼苗生長指標(biāo)的影響明顯，育苗體積較小時(shí)，水肥供應(yīng)和生長空間制約了幼苗的生長。

2.2 基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗光合產(chǎn)物積累及幼苗質(zhì)量的影響

幼苗植株積累的凈光合產(chǎn)物是植物進(jìn)行結(jié)構(gòu)性生長的基礎(chǔ)[19-20]，通過植株的干鮮質(zhì)量來反映其生長速度。幼苗根冠比反映了植株地下部與地上部間同化物的分配趨勢(shì)，通常認(rèn)為根冠比越大越有利于幼苗的緩苗和水肥的吸收，壯苗指數(shù)則從幼苗同化物積累總量和分配模式綜合反映了幼苗的質(zhì)量。由表2可見，黃瓜幼苗地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均隨著育苗基質(zhì)體積的增加而增加，其中450 mL處理的幼苗地上部鮮質(zhì)量著大于其他處理，370、290、210 mL處理間的地上部鮮質(zhì)量差異不顯著，而顯著大于130 mL處理；450 mL處理的幼苗地下部鮮質(zhì)量著大于其他處理，而其他處理間的差異不顯著；450 mL處理的幼苗地上部干質(zhì)量著大于其他處理，370 mL 處理的地上部干質(zhì)量顯著大于130 mL處理，其他處理間差異不顯著；450 mL處理的幼苗地下部干質(zhì)量顯著大于 130 mL 處理，其他處理間差異不顯著。幼苗的根冠比則隨著育苗體積的增加而降低，其中130 mL處理的根冠比顯著大于370 mL處理，370 mL處理的根冠比又顯著大于450 mL處理，而210 mL和290 mL處理間的根冠比差異不顯著；幼苗的壯苗指數(shù)隨著育苗體積的增加而增加，其中450 mL處理的壯苗指數(shù)顯著大于130 mL處理，其他處理間差異不顯著?？梢婋S著育苗體積的增加，幼苗的干物質(zhì)積累隨之增加，卻降低了向地下部分配的比例，但是最終的壯苗指數(shù)還是隨著育苗體積的增加而增加，在盡量節(jié)約成本的原則下，認(rèn)為 210 mL是本試驗(yàn)中黃瓜適宜的育苗基質(zhì)體積。

表1 基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗生長的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

表2 基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗光合產(chǎn)物積累及幼苗質(zhì)量的影響

2.3 基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗光合特征和根系吸收活力的影響

植株葉片葉綠素含量、凈光合速率和蒸騰速率是上述幼苗生長指標(biāo)和同化物積累的生理生化基礎(chǔ)，育苗體積會(huì)影響根系水分和養(yǎng)分的供應(yīng)強(qiáng)度、緩沖性及通氣性，如果體積太小則造成營養(yǎng)和水分供應(yīng)不足，同時(shí)供應(yīng)的波動(dòng)性加大，從而影響葉綠素的合成和光合活性。琥珀酸脫氫酶是植物根系主動(dòng)吸收過程中有氧呼吸鏈中的關(guān)鍵酶之一，酶的活性在一定程度上反映了根系的吸收活力。由表3可見，隨著育苗體積的增加，黃瓜幼苗葉片葉綠素含量、凈光合速率和蒸騰速率以及根系琥珀酸脫氫酶活性先增加，到290 mL處理時(shí)達(dá)到最大值，而后開始下降，其中210、290 mL處理的葉片葉綠素含量較高，且顯著大于130 mL處理，但與370、450 mL處理間的差異不顯著。130 mL處理的幼苗凈光合速率、蒸騰速率和琥珀酸脫氫酶活性顯著小于其他處理，而其他處理間的差異不顯著。可見，太小或太大的育苗體積對(duì)幼苗的生長均不利，體積太大時(shí)基質(zhì)的含水量較高且根系高濕度持續(xù)時(shí)間較長，可能造成根系氧氣交換不良，反而不利于水分和養(yǎng)分的吸收，降低了光合能力、蒸騰能力及根系的吸收活力。

表3 基質(zhì)體積對(duì)黃瓜幼苗光合特征和根系吸收活力的影響

3 結(jié)論與討論

采用40%椰糠+60%珍珠巖(體積比)混合基質(zhì)進(jìn)行黃瓜育苗時(shí)，不同的育苗體積對(duì)幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量、葉片葉綠素含量、凈光合速率、蒸騰速率和根系琥珀酸脫氫酶活性均有明顯的影響。黃瓜幼苗的生長指標(biāo)和光合產(chǎn)物積累隨著育苗體積的增加而增加，而葉片光合指標(biāo)和根系吸收活力則隨著育苗體積的增加先增加而后下降。在綜合考慮壯苗指數(shù)和節(jié)約育苗成本的基礎(chǔ)上，認(rèn)為210 mL是本試驗(yàn)適宜的黃瓜育苗體積。本研究中黃瓜幼苗葉片葉綠素含量在370、450 mL處理時(shí)較290 mL處理有所下降，這可能與其生長速度較大而導(dǎo)致的葉綠素在細(xì)胞中的稀釋效應(yīng)有關(guān)。雖然370、450 mL處理的凈光合速率和蒸騰速率較290 mL處理反而有所降低，但是其葉面積顯著大于290 mL處理，最終370、450 mL處理的光合產(chǎn)物積累量仍然大于290 mL處理。

蔬菜育苗體積的確定，不僅要考慮不同種類蔬菜的營養(yǎng)需求特征和對(duì)基質(zhì)濕度的要求，同時(shí)還要考慮苗期的大小，通常苗期越短，需要的育苗體積相對(duì)也越小。劉敏等的研究表明，在集約化育苗條件下，72孔穴盤35 d苗齡的番茄幼苗表現(xiàn)最好[21]。司亞平等的研究表明，不同育苗體積對(duì)番茄幼苗的影響與苗齡有關(guān)[22]，育苗體積應(yīng)根據(jù)苗齡的長短來相應(yīng)調(diào)整，體積越小，苗齡應(yīng)越短。

椰糠是椰子深加工過程中的副產(chǎn)品，是有機(jī)廢棄物，優(yōu)質(zhì)的椰糠基質(zhì)具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)(≥80%)和較強(qiáng)的保水能力(>70%)，是具有復(fù)雜而優(yōu)良的物理化學(xué)吸收能力和較強(qiáng)的緩沖作用的活性基質(zhì)[7]，具有保濕、疏松、透氣的特點(diǎn)，是良好的無土栽培基質(zhì)。椰糠經(jīng)過壓縮，儲(chǔ)存空間小，大大降低儲(chǔ)運(yùn)成本，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用[23]，但是椰糠基質(zhì)在我國應(yīng)用還不普遍，其應(yīng)用前景很大。椰糠基質(zhì)由于椰子品種、產(chǎn)地環(huán)境、后期腐熟處理等不同，其理化性狀差異較大，作為栽培基質(zhì)的效果也不同[7]。購買和使用時(shí)應(yīng)注意其鹽堿度、通氣度和持水能力等指標(biāo)，而劣質(zhì)廉價(jià)的椰糠基質(zhì)往往在這些方面存在問題。