以腐熟牛糞為有機(jī)組分的不同配比基質(zhì)對生菜生長及品質(zhì)的影響研究

張思洋， 雷云輝， 李淑蘭， 沈 婷

(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所， 成都 610041)

近年來，我國蔬菜種植業(yè)發(fā)展迅速，生菜栽培面積迅速擴(kuò)大。天然有機(jī)食品的生產(chǎn)已成為國際市場發(fā)展的潮流。有機(jī)栽培技術(shù)是在無機(jī)基質(zhì)無土栽培基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型栽培方式[1-5]，其推廣面積超過我國無土栽培總面積的60%。目前，在一些發(fā)展中國家，巖棉、蛭石、珍珠巖等常作為基質(zhì)中的無機(jī)成分，因其化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定而被廣泛運(yùn)用于溫室蔬菜栽培及苗圃育苗中[6]。蛭石因具有較高的陽離子交換量(CEC)、較強(qiáng)的持水力等優(yōu)點(diǎn)成為重要的基質(zhì)無機(jī)組成部分[7]。珍珠巖具有較大的孔隙度，能作為吸附劑快速地吸附營養(yǎng)成分，控制肥效和肥度，也被廣泛的運(yùn)用于基質(zhì)中[8-9]。無機(jī)基質(zhì)的劣勢在于幾乎不含營養(yǎng)成分，需要額外添加有機(jī)成分持續(xù)補(bǔ)給作物生長所需的營養(yǎng)。有機(jī)基質(zhì)含有豐富的營養(yǎng)成分并具有一定的生物活性，自身的團(tuán)聚作用能使不同材料的顆粒間形成較大的空隙，從而保持混合物的疏松及容重[10]。已有不少學(xué)者開始研究有機(jī)生態(tài)型無土栽培生菜技術(shù)，曹克麗、吳俊超、高蓓[11-13]等人主要研究營養(yǎng)供應(yīng)方式和施用化肥量對生菜生長的影響；陳耀兵[14]等人也做了生菜的有機(jī)培養(yǎng)，對培養(yǎng)基質(zhì)進(jìn)行了篩選研究，但其中一種基質(zhì)選用的是豬糞。從前人的研究可以看出，關(guān)于牛糞作為有機(jī)基質(zhì)培養(yǎng)生菜的技術(shù)還沒有太多報道。選用畜禽糞便作為基質(zhì)的有機(jī)組分，既能有效減少有機(jī)廢棄物對環(huán)境的影響[15]，又能對廢棄物中的營養(yǎng)成分進(jìn)行再利用。因此，本文擬以腐熟牛糞為有機(jī)組分的不同配比基質(zhì)對生菜生長及品質(zhì)的影響進(jìn)行研究，在篩選適合生菜生長的最佳基質(zhì)配比的同時，也為有機(jī)基質(zhì)在生菜的基質(zhì)栽培種推廣應(yīng)用提供理論支持。文章研究的目的為： 1)以腐熟的牛糞、蛭石、珍珠巖作為基質(zhì)原料，探索最佳的適合生菜種植的有機(jī)生態(tài)型無土栽培基質(zhì)； 2)評價篩選出最佳基質(zhì)配比對生菜生長及品質(zhì)的影響，為利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物進(jìn)行純天然有機(jī)基質(zhì)無土栽培生產(chǎn)提供一定的數(shù)據(jù)參考與技術(shù)保證。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試基質(zhì)原料: 腐熟牛糞、蛭石、珍珠巖。腐熟牛糞由成都市青白江區(qū)新希望奶牛場提供(種子發(fā)芽率(GI)≥ 80%)；蛭石和珍珠巖的粒徑范圍為1～3 mm。綠成豐基質(zhì)來自于綠成豐公司，是一種己經(jīng)商品化的栽培基質(zhì)，其主要成分是泥炭土、珍珠巖和蛭石。

供試作物：奶油生菜，生菜種子由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)中基質(zhì)配比共設(shè)7個處理，每個處理各重復(fù)30次(見表1)。

表1 基質(zhì)配比(體積比)

1.2.1 催芽育苗

在培養(yǎng)皿中加入2層濾紙(被無菌水完全浸濕)，將種子放于濾紙上，然后在25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48小時。待種子發(fā)芽后進(jìn)行穴盤育苗，育苗基質(zhì)采用的是蛭石，待種子長出第3片真葉后，在穴盤底部用Hoagland's營養(yǎng)液[16]浸泡，深度大約1 cm，待幼苗長到三葉一心時開始定植。

1.2.2 盆栽實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)于2017年6月～9月，在四川省成都市農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沼氣科學(xué)研究所進(jìn)行。將腐熟的牛糞與蛭石和(或)珍珠巖按設(shè)計比例配好混勻并裝入相應(yīng)的盆缽內(nèi)(見表1)，每個處理30盆。挑選長勢較好且大小一致的健康生菜幼苗，移栽至裝有不同基質(zhì)的盆缽中，常規(guī)管理，定期觀察記錄生菜生長情況，在每個處理的生菜中隨機(jī)挖取生長良好的植株進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定。

1.3 分析方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定

基質(zhì)按不同比例配好混勻后，分別測定其容重、比重，孔隙度，pH值，EC值，取平均值[17-18]；基質(zhì)中總氮含量采用開氏法測定，速效氮含量采用NaCl溶液浸提，Zn-FeSO4還原蒸餾法測定[19]；總磷含量采用硫酸-高氯酸氧化-鉬藍(lán)比色法，速效磷采用鉬銻抗比色法測定；總鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法測定，速效鉀采用NH4-OAc浸提-火焰光度法測定[20]。

1.3.2 生菜生物學(xué)性狀的測定

生菜幼苗移栽盆缽約1個月后，每周在每個處理組內(nèi)隨機(jī)洗取10株測定株高，連續(xù)測定3周，取平均值。在收獲期，每個處理組內(nèi)隨機(jī)選取10株測定葉片面積(每株測定3級葉片)、根鮮重和葉鮮重，葉面積用(長×寬)cm2來表示[21]。

1.3.3 生菜品質(zhì)的測定

2017年9月，生菜收獲期采摘各處理無病害、無生理病斑、無機(jī)械損傷的生菜葉片，測定生菜的品質(zhì)。生菜的硝酸鹽含量采用水楊酸法測定；葉綠素含量采用SPAD-502葉綠素儀測定；生菜Vc含量采用碘酸鉀萃取分光光度計法測定[22-23]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010軟件對有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，用SPSS統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行差異性分析，用鄧肯重復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)[24]。

2 結(jié)果與討論

2.1 各基質(zhì)理化性質(zhì)與養(yǎng)分含量

基質(zhì)是無土栽培生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵因素，關(guān)系到作物是否能夠正常的生長，基質(zhì)的理化性質(zhì)(見表2)主要是指基質(zhì)的容重，孔隙度，pH值和EC值等，這些都是與作物生長發(fā)育直接相關(guān)的評價基質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

一般認(rèn)為，栽培基質(zhì)容重在0.1～0.8 g·cm-3范圍內(nèi)，作物栽培效果最好。從表2可見，隨著牛糞比例的降低，容重減小，但各處理基質(zhì)的容重在0.27～0.55 g·cm-3之間，均在作物生長的適宜范圍內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各處理總孔隙度均高于T1(61.30%)，其中以T6總孔隙度最高，為79.04%，低于CK(80.80%)，但兩者差異不顯著，但所有處理均與T1形成顯著性差異。栽培基質(zhì)的總孔隙度一般要求在54%～96% 范圍內(nèi)才能適合多數(shù)作物栽培。因此，各處理總孔隙度均在作物適宜生長的范圍內(nèi)。

pH值表示基質(zhì)的酸堿度，是基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一個重要指標(biāo)，反映基質(zhì)的緩沖能力，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知(見表2)，除T1(8.55)外，各處理pH值均略低于CK(7.55)，為中性偏堿。EC值反映測定栽培基質(zhì)中水溶液中的總可溶性離子濃度，過低作物礦質(zhì)養(yǎng)分不足，過高可溶性鹽類會使植物受到損傷或造成植株根系的死亡，正常的EC值范圍在1～4 mS·cm-1之間。從表2可見，除T1略高于最大臨界值外，各處理的EC值都在植株可承受范圍之內(nèi)，為2.96～3.79 mS·cm-1，適合生菜的生長。

表2 不同配比有機(jī)基質(zhì)的理化性質(zhì)

養(yǎng)分含量測定結(jié)果分析表明，如表3所示，T1，T2，T3的全氮含量高于CK，分析原因，這可能與基質(zhì)配比中牛糞含量比較高有關(guān)。以全腐熟牛糞為基質(zhì)T1全氮含量最高，達(dá)到了22.37 g·kg-1，當(dāng)腐熟牛糞在基質(zhì)配比中的比例降低時，全氮含量也逐漸降低，T6最低，僅為15.18 g·kg-，T4，T5，T6這3個差異不顯著。各處理速效氮也有類似的趨勢，T1速效氮含量最高，為1796 mg·kg-1，明顯高于其他處理。各處理全磷含量均高于CK，且含量最高的是T2和T3，分別是8.32 g·kg-1，8.34 g·kg-1，但兩者差異不顯著。速效磷T2達(dá)到了416 mg·kg-1，明顯高于其他處理，相比CK，增加20.93%；全鉀含量最高的是T1，15.3g·kg-1，其次是T2和T3，分別是13.5 g·kg-1，13.4 g·kg-1；速效鉀也有類似趨勢，T1和T2速效鉀含量最高，分別為180 mg·kg-1，187 mg·kg-1。

表3 不同配比有機(jī)基質(zhì)的養(yǎng)分含量

2.2 不同配比基質(zhì)對生菜生長的影響

2.2.1 不同配比基質(zhì)對生菜株高的影響

生菜的株高在各個處理組中不同生長階段都有所不同，從表4中可以看出，整個生長周期T2和T3的株高都高于CK，且T2株高明顯高于CK，其余處理株高低于CK。在第1，2，3周時，相比于CK，T2株高分別增加14.79%，6.82%和11.69%。相比于CK，第1周的生菜的生長速度比后面兩周的生長速度要快，可能原因是T2中含有較多的速效養(yǎng)分(見表3)，導(dǎo)致早期生菜長勢較快。

表4 不同配比基質(zhì)對生菜株高的影響

2.2.2 不同配比基質(zhì)對生菜生物量的影響

每個處理在采收期隨機(jī)抽取10株，測得每株生菜的根葉鮮重、葉面積和產(chǎn)量，然后計算平均值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采收期生菜的根、葉鮮重和葉面積都隨著處理組中腐熟牛糞含量的的減少呈現(xiàn)減小的趨勢(除T1外)，處理T2的生菜葉面積最大，且該處理生菜鮮重比對照提高了30.52%，差異顯著(見表5)。T1處理組的生菜生長發(fā)育不良，生菜葉片面積較小，顏色相對偏黃，植株整體偏小，可能原因是含腐熟牛糞量高，其鹽濃度較高，對生菜生長有一些抑制作用。

表5 不同配比基質(zhì)對生菜生物量的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，就單株產(chǎn)量而言，不同配比有機(jī)基質(zhì)的均不同，由圖1可知，T2產(chǎn)量最高并顯著高于其他處理，與CK相比，產(chǎn)量增加27.31%，T3和CK產(chǎn)量次之，分別為109.27 g，102.33 g。T5產(chǎn)量最低，為84.33g，略高于T1，T4和T6，但差異不顯著。

圖1 不同配比基質(zhì)對生菜單株產(chǎn)量的影響

2.2.3 不同配比基質(zhì)對生菜品質(zhì)的影響

對生菜品質(zhì)葉綠素含量測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉片中葉綠素含量隨著牛糞含量比例的減少呈現(xiàn)降低的趨勢(見表6)，但T1處理可能因?yàn)辂}濃度較高，植株出現(xiàn)生長發(fā)育不良，葉片發(fā)黃，導(dǎo)致葉綠素含量較低。與市面有機(jī)基質(zhì)相比(CK)，T2和T3分別增加13.80%，1.55%，且T2表現(xiàn)出顯著性差異，其他處理組與CK相比，葉綠素含量相對較少，分別減少0.46%，13.02%和11.94%。導(dǎo)致這一原因可能與基質(zhì)中含有的速效氮含量有關(guān)(見表3)。

由于生菜中含有硝酸鹽含量高時會嚴(yán)重威脅人體健康[25-26]，本研究中采用生菜中硝酸鹽含量作為反應(yīng)生菜品質(zhì)的一項(xiàng)指標(biāo)。從分析結(jié)果可以看出，T1硝酸鹽含量達(dá)最高，與CK相比，增加52.73%，這與基質(zhì)中腐熟牛糞中硝酸鹽含量成正相關(guān)。而T2硝酸鹽含量在所有處理中最低，與市面基質(zhì)相比(CK)，降低14.35%。與對照相比，T1～T3中的維生素C含量分別增加12%，36%和4%，T4～T6中的維生素C含量分別減少8%，28%和36%，說明牛糞能提高生菜的維生素C含量。

表6 不同配比基質(zhì)對生菜品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

試驗(yàn)將有機(jī)基質(zhì)(牛糞)與無機(jī)基質(zhì)(蛭石、珍珠巖)為栽培基質(zhì)，按一定比例混合后制成有機(jī)基質(zhì)，為蔬菜的種植提供新的栽培基質(zhì)。盆栽試驗(yàn)表明，牛糞∶蛭石∶珍珠巖=5∶1∶2(T2)較對照市面上的基質(zhì)而言，可增加生菜的生物量，對生菜的生長有顯著的促進(jìn)作用，同時還能提高生菜的Vc含量，降低生菜的硝酸鹽含量，從而改善了生菜的品質(zhì)。此研究為有機(jī)基質(zhì)在生菜的基質(zhì)栽培種推廣應(yīng)用提供理論支持。