基于蚯蚓堆肥的煙草育苗基質(zhì)開發(fā)應(yīng)用

呂秀敏 聶欣 徐辰生 張仕祥 廖錦建 金遼 王凱 唐勤 焦加國

摘要：將不同比例的蚯蚓堆肥與珍珠巖、蛭石等無機(jī)基質(zhì)復(fù)配，進(jìn)行煙草育苗基質(zhì)的研發(fā)，篩選最佳的煙草育苗基質(zhì)配方。將常規(guī)的煙草漂浮育苗基質(zhì)（碳化稻殼配置）作為對照（CK），蚯蚓堆肥與泥炭、珍珠巖、蛭石按不同的體積比復(fù)配成不同的育苗基質(zhì)配方（V45、V30、V15、V0）進(jìn)行煙草漂浮育苗基質(zhì)開發(fā)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加不同比例蚯蚓堆肥的基質(zhì)的煙草幼苗生長均優(yōu)于CK，煙草幼苗的地上部各項(xiàng)生長指標(biāo)、生物積累量及壯苗指數(shù)均隨著蚯蚓堆肥含量的增加而呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。其中以蚯蚓堆肥添加量為30%的V30處理的煙草幼苗長勢最好，在株高、葉面積、SPAD值、總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)等指標(biāo)上分別較常規(guī)基質(zhì)提高23.45%、21.78%、13.47%、24.68%、2471%、37.78%、20.48%。

關(guān)鍵詞：蚯蚓堆肥;基質(zhì)育苗;煙草;生長指標(biāo);生物量;壯苗指數(shù)

中圖分類號： S572.06;S572.043 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2019）23-0316-04

煙草作為我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，在促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到重要作用[1]。而在煙草的生產(chǎn)過程中，育苗是其中最為重要的環(huán)節(jié)，它關(guān)系到煙葉的質(zhì)量與產(chǎn)量。由于煙草易染病，對環(huán)境要求較高，在我國南方現(xiàn)多采用漂浮育苗的方式進(jìn)行育苗。漂浮育苗是一種集無土栽培、水培、營養(yǎng)土栽培等多種栽培方式于一身的新型栽培方法，該方法有效解決了傳統(tǒng)育苗所造成的土傳病害的缺陷，同時縮短了育苗的周期，能在一定程度上實(shí)現(xiàn)壯苗、增強(qiáng)煙草幼苗的抗性[2-3]。同時在操作過程中更為簡單方便，大大降低了用工量，對推動煙草育苗的現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化、商品化具有重要意義。

目前，有許多學(xué)者利用腐熟的甘蔗渣、花生糠、玉米秸稈等進(jìn)行煙草育苗基質(zhì)的研發(fā)[4-6]。蚯蚓堆肥的理化和生物學(xué)性質(zhì)決定了其是一種良好的育苗基質(zhì)材料[7]。蚯蚓堆肥復(fù)配的育苗基質(zhì)在西瓜、番茄、茄子、草莓、水稻上的應(yīng)用研究結(jié)果表明，蚯蚓堆肥可以提高育苗基質(zhì)的總孔隙度及持水孔隙度，促進(jìn)幼苗生長，提高幼苗根系活力和葉綠素含量，提高相關(guān)抗氧化酶活性等[8-10];蚯蚓堆肥中豐富的有效態(tài)養(yǎng)分可以保證幼苗生長階段養(yǎng)分的供給。而且，蚯蚓堆肥更有利于微生物生長[11]，微生物間的競爭作用使得蚯蚓堆肥具有抑制病害菌群繁殖的作用，達(dá)到減少病害發(fā)生的目的。雖然蚯蚓堆肥能夠促進(jìn)幼苗生長，但并不是蚯蚓堆肥的比例越高越好。Atiyeh等在番茄育苗試驗(yàn)中將不同量蚯蚓堆肥添加在溫室育苗基質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)蚯蚓堆肥添加的體積量在25%～50%時番茄幼苗的生長量顯著高于其他處理，但是將全部采用蚯蚓堆肥作為育苗基質(zhì)時會對番茄幼苗根系生長產(chǎn)生不利影響[11-12]。許多研究表明，蚯蚓糞參與復(fù)配的育苗基質(zhì)的最佳比例為20%～40%[13-14]。

蚯蚓堆肥在實(shí)際生產(chǎn)中整體優(yōu)化了育苗基質(zhì)的性狀，從而促進(jìn)作物幼苗的生長。本研究主要將不同比例的蚯蚓堆肥與珍珠巖、蛭石等無機(jī)基質(zhì)復(fù)配，進(jìn)行煙草漂浮育苗基質(zhì)的研發(fā)，通過對幼苗生長指標(biāo)的分析，篩選出最佳的育苗基質(zhì)配方。

1 材料與方法

1.1 供試材料

蚯蚓堆肥購自南京博農(nóng)生物科技有限公司，煙草常規(guī)育苗基質(zhì)由福建省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，泥炭、蛭石與珍珠巖從市場購買。蚯蚓堆肥、泥炭、珍珠巖和蛭石的基礎(chǔ)理化性狀見表1。煙草種子由福建省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，品種為烤煙K326?？緹熎∮鐚Ｓ梅柿嫌筛＝ㄊ煵蒉r(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

煙草育苗試驗(yàn)于2016年9月在江蘇省南京市江寧區(qū)橫溪鎮(zhèn)的南京市蔬菜科學(xué)研究所進(jìn)行，該區(qū)域?qū)賮啛釒駶櫄夂?，年平均氣?5.4 ℃，年均降水量1 106 mm。

試驗(yàn)按照蚯蚓堆肥添加量分別為45%、30%、15%、0復(fù)配成4種育苗基質(zhì)（V45、V30、V15、V0），以市售常規(guī)煙草育苗基質(zhì)作為對照，共設(shè)5個處理，每個處理3次重復(fù)。CK：常規(guī)煙草育苗基質(zhì);V45：45%蚯蚓堆肥+15%泥炭+20%珍珠巖+20%蛭石;V30：30%蚯蚓堆肥+30%泥炭+20%珍珠巖+20%蛭石;V15：15%蚯蚓堆肥+45%泥炭+20%珍珠巖+20%蛭石;V0：60%泥炭+20%珍珠巖+20%蛭石。

試驗(yàn)采用漂浮育苗的方式，育苗盤為11×17孔泡沫漂浮育苗盤。將各處理基質(zhì)加水拌勻至基質(zhì)完全濕透后裝填于育苗盤中，每穴播種1粒，播種后在穴盤表面覆蓋1層基質(zhì)，以剛蓋住種子為宜。然后將穴盤置于塑料周轉(zhuǎn)箱中，周轉(zhuǎn)箱長、寬、深分別為600、400、150 cm。營養(yǎng)液用烤煙漂浮育苗專用肥料配制，1、2、3號肥料作為基肥，分別取1、2號肥料20 g，3號肥料10 mL放于水槽內(nèi)加水至8 cm（深度），攪拌均勻后加水至10 cm（深度）。育苗周期為50 d，第30天加入4、5號肥料各15 g。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)理化性質(zhì)測定 基質(zhì)容重、孔隙度測定方法（用于煙草漂浮育苗的基質(zhì)，測定方法按標(biāo)準(zhǔn)YC/T 310—2009《煙草漂浮育苗基質(zhì)》執(zhí)行）：取一個燒杯（m1）加500 mL基質(zhì)（烘干樣），稱質(zhì)量（m2），然后加水用手?jǐn)D壓使基質(zhì)中的氣泡排出，不斷加水至500 mL刻度線，稱質(zhì)量（m3），2層濕紗布（m4）封口后倒置，直到不再有水滲出（12 h左右），稱質(zhì)量（m5）。

容重=（m2-m1）/500，總孔隙度=（m3-m2）/500×100%。

蚯蚓堆肥復(fù)合育苗基質(zhì)及常規(guī)基質(zhì)的養(yǎng)分含量、容重、pH值、電導(dǎo)率（EC值）、孔隙狀況等采用常規(guī)方法測定，具體參考黃忠陽等的測定方法[15];速效氮含量用1 mol/L氯化鈉提取，Zn-FeSO4還原蒸餾法測定;速效磷含量用2%檸檬酸浸提，釩鉬黃比色法測定;速效鉀含量用1 mol/L HNO3浸提，用火焰光度計(jì)測定;有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀-硫酸稀釋加熱氧化法測定。

1.3.2 煙草幼苗生長與生理指標(biāo)測定 待育苗周期結(jié)束，各處理每盤隨機(jī)抽樣10株幼苗，進(jìn)行測定。株高以穴盤基質(zhì)表面到生長點(diǎn)的高度為準(zhǔn);莖粗（緊靠子葉節(jié)下部）采用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定;相對葉綠素含量（SPAD）采用便攜式葉綠素測定儀測定;葉面積采用LI-3000型葉面積儀進(jìn)行測定。鮮質(zhì)量用精度為1/10 000的天平稱量，樣品經(jīng)清水洗凈用吸水紙吸干后直接稱質(zhì)量。干質(zhì)量在通風(fēng)干燥箱105 ℃下殺青 30 min，然后在80 ℃下烘至恒質(zhì)量后稱量。用根系掃描儀（型號為LA1600+，Canada;分析軟件為Winrhizo2003b）測定幼苗根系形態(tài)指標(biāo)，包括總根長、根體積、根表面積、根尖數(shù)[16]。

壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Sigmaplot進(jìn)行圖形繪制。處理之間的顯著差異采用單因素方差分析評價方法，平均值多重比較采用Duncans多重比較法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配比的蚯蚓堆肥基質(zhì)的理化性質(zhì)

從表2可以看出，常規(guī)煙草育苗基質(zhì)的CK容重、孔隙度較低，氮、磷、鉀養(yǎng)分含量分別為5.79、1.56、2.54 g/kg，低于添加蚯蚓堆肥的處理。

2.2 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗地上部生長的影響

2.2.1 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗株高的影響 從圖1可以看出，V15、V30處理煙草幼苗的株高顯著高于常規(guī)育苗基質(zhì)及V45、V0處理，其中V30處理的幼苗株高最高，較常規(guī)育苗基質(zhì)提高了23.45%，處理V45處理的幼苗株高高于常規(guī)育苗基質(zhì)，但沒達(dá)到顯著水平。蚯蚓堆肥的添加能提高幼苗的株高，但隨著蚯蚓堆肥比例的不斷增加，煙草幼苗株高受到了明顯的抑制作用。

2.2.2 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗葉面積的影響 煙草采摘以葉片為主，因此葉面積是煙草栽培的重要指標(biāo)。從圖2可以看出，蚯蚓堆肥的添加能夠增大煙草幼苗的葉面積，其中V30處理的煙草幼苗葉面積最大（245.48 cm2），顯著高于常規(guī)育苗基質(zhì)（201.57 cm2），而其他處理與常規(guī)育苗基質(zhì)無顯著差異。同樣，葉面積隨著蚯蚓堆肥量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。

2.2.3 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗SPAD值的影響 從圖3可以看出，隨著蚯蚓堆肥比例的增加，煙草幼苗SPAD值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。V15、V30處理的煙草幼苗SPAD值分

別達(dá)到28.83、28.96，顯著高于其他處理，說明適量添加蚯蚓堆肥能夠提高煙草幼苗的SPAD值。

2.3 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗根系形態(tài)的影響

由表3可以看出，常規(guī)育苗基質(zhì)與不添加蚯蚓堆肥的V0處理的煙草幼苗根系生長狀況最差。隨著蚯蚓堆肥添加量的增加，煙草幼苗的各項(xiàng)根系指標(biāo)呈現(xiàn)先升高后又降低的趨勢，蚯蚓堆肥添加量為30%的處理根系生長狀況較好，每株總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)分別達(dá)到382.01 cm、28.62 cm2、1.86 cm3、633.33個。說明適量蚯蚓堆肥的添加能夠促進(jìn)煙草幼苗根系的生長。

2.4 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗生物量的影響

從表4可以看出，煙草幼苗生物量均以V30處理最高，其中地上部生物量與其他處理均差異顯著。隨著基質(zhì)中蚯蚓堆肥添加量的增加，煙草幼苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量的變化均呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢。其中以蚯蚓堆肥添加量為30%的處理煙草幼苗生物積累量最高，其地上部鮮質(zhì)量較CK和V0處理分別提高了16.84%、43.88%;不同添加量蚯蚓堆肥基質(zhì)培育的煙草幼苗地下部（根系）鮮、干質(zhì)量變化趨勢與地上部鮮、干質(zhì)量基本一致。說明適量的蚯蚓堆肥添加有利于煙草幼苗生物量的累積。

2.5 蚯蚓堆肥基質(zhì)對煙草幼苗壯苗指數(shù)的影響

從圖4可以看出，蚯蚓堆肥添加量為30%的處理壯苗效果最好，壯苗指數(shù)（生長期為50 d時）達(dá)到238.06×10-3，顯著高于其他處理。常規(guī)育苗基質(zhì)的壯苗效果較差，壯苗指數(shù)僅為165.93×10-3。隨著蚯蚓堆肥添加量的增加，壯苗指數(shù)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。說明適量添加蚯蚓堆肥的基質(zhì)有利于促進(jìn)煙草幼苗的壯苗。

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明，添加蚯蚓堆肥的基質(zhì)在理化性質(zhì)方面表現(xiàn)較好，隨著蚯蚓堆肥含量的升高，基質(zhì)中的氮磷鉀養(yǎng)分含量也逐漸增加。添加蚯蚓堆肥的基質(zhì)能夠促進(jìn)煙草幼苗的出苗及生長，煙草幼苗在株高、葉面積、生物積累量、根系形態(tài)及壯苗指數(shù)等方面都優(yōu)于常規(guī)基質(zhì)， 且均隨著蚯蚓堆肥含量的

增加而呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。這是由于一定量養(yǎng)分添加能夠促進(jìn)煙草幼苗生長，但隨著蚯蚓堆肥含量的增加，鹽分含量也相對增加，對幼苗生長產(chǎn)生抑制作用[16]。蚯蚓堆肥體積比例為30%的基質(zhì)的煙草幼苗生長狀況最好，其株高、葉面積、SPAD值、總根長、根表面積、根體積、根尖數(shù)較常規(guī)基質(zhì)分別提高23.45%、21.78%、13.47%、24.68%、24.71%、3778%、20.48%。

已有許多報(bào)道表明，添加一定比例的蚯蚓堆肥可以促進(jìn)煙草育苗的生長發(fā)育。畢明飛的研究結(jié)果表明，隨著基質(zhì)蚯蚓堆肥比例的增加，煙苗各項(xiàng)指標(biāo)呈先增加后降低的趨勢，在蚯蚓糞基質(zhì)比例為40%時，煙草育苗效果最好，可以改善煙苗生長期狀況，縮短煙草育苗生長期，提高出苗率[17];還可以顯著改善煙苗生物學(xué)性狀和生理特性。有研究利用蚯蚓堆肥替代泥炭進(jìn)行煙草育苗試驗(yàn)，結(jié)果表明，蚯蚓堆肥育苗基質(zhì)的鮮質(zhì)量、莖高、莖粗比草炭育苗基質(zhì)分別增加0.4 g、2.2 mm、1 mm，生育期相當(dāng)，煙草幼苗農(nóng)藝生長性狀較好，蚯蚓堆肥基質(zhì)可以取代草炭基質(zhì)進(jìn)行烤煙育苗[18]。部分學(xué)者將蚯蚓堆肥應(yīng)用到煙草大田種植中，效果也十分顯著。將蚯蚓堆肥施入烤煙土壤中，發(fā)現(xiàn)蚯蚓堆肥能夠顯著提升煙草幼苗品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)價值[19]。然而，當(dāng)蚯蚓堆肥的比例過高時可能會抑制幼苗的生長，這主要是因?yàn)槿菀桩a(chǎn)生過高的電導(dǎo)率，影響幼苗對水分和養(yǎng)分的吸收，甚至還可能會出現(xiàn)某些離子的過量中毒，出現(xiàn)缺素癥等生理障礙，造成鹽害[20]。

蚯蚓堆肥是對牛糞、城市污泥等有機(jī)廢棄物進(jìn)行腐熟發(fā)酵，利用其產(chǎn)物進(jìn)行蚯蚓養(yǎng)殖后加工得到的產(chǎn)物。蚯蚓堆肥在促進(jìn)作物生長上的原理與泥炭較為相似，其理化性質(zhì)又優(yōu)于泥炭，而且蚯蚓堆肥的原材料不僅來源廣泛，同時具有再生性。使用一定比例的蚯蚓堆肥替代泥炭進(jìn)行煙草育苗完全可行，符合生產(chǎn)實(shí)踐的要求，不僅可以提高煙草幼苗的質(zhì)量，提高其經(jīng)濟(jì)價值，同時蚯蚓堆肥的資源化利用也減少了部分農(nóng)業(yè)廢棄物帶來的負(fù)面環(huán)境問題。因此，在煙草育苗中推薦將蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)應(yīng)用于工廠化生產(chǎn)。

利用蚯蚓堆肥復(fù)合基質(zhì)進(jìn)行煙草育苗，相比于常規(guī)育苗基質(zhì)及泥炭復(fù)合基質(zhì)，煙草幼苗的株高、SPAD值、生物積累量、根系形態(tài)、壯苗指數(shù)均有所提高。其中，蚯蚓堆肥添加量為30%的復(fù)合基質(zhì)應(yīng)用效果最好，可推薦作為工廠化煙草育苗基質(zhì)。

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收稿日期：2018-11-05

基金項(xiàng)目：福建省煙草公司南平市公司科技項(xiàng)目（合同號：201735070024060）。

作者簡介：呂秀敏（1994—），女，山東德州人，碩士研究生，主要從事育苗基質(zhì)開發(fā)。Tel：（0527）85213279;E-mail：2016803176@njau.edu.cn。

通信作者：焦加國，博士，副教授，主要從事土壤生態(tài)學(xué)研究，Tel：（025）84395815，E-mail：jiaguojiao@njau.edu.cn;金 遼，助理農(nóng)藝師，主要從事煙草栽培及烘烤研究，Tel：（0599）8835589，E-mail：jinliao@zju.edu.cn。