不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響

石玉，曹森，劉嘉興，陳志杰，張毅

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院 山西省設(shè)施蔬菜提質(zhì)增效協(xié)同創(chuàng)新中心，山西 太谷 030801)

隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，蔬菜育苗的需求量不斷上升[1]，番茄(Lycopersicumesculentum)為重要的蔬菜，原產(chǎn)于南美洲厄瓜多爾至智利北部安第斯山脈西麓的太平洋沿岸地區(qū)，公元17至18世紀(jì)傳入我國(guó)，目前在我國(guó)設(shè)施溫室中廣泛栽培，而育苗的關(guān)鍵是良好的基質(zhì)，目前我國(guó)基質(zhì)使用草炭較多，但是由于其價(jià)格昂貴且不可再生，持續(xù)開采致使生態(tài)破壞嚴(yán)重，加之其育苗成本高[2]。因此，尋求較為廉價(jià)且可再生商品基質(zhì)原料，為減少商品育苗基質(zhì)(主要成分為草炭)的使用量，甚至作為其替代品已成為育苗研究的重要趨勢(shì)[3-4]。

在我國(guó)內(nèi)蒙古以及西部地區(qū)，人們通過養(yǎng)殖和放牧產(chǎn)生了大量廢棄的羊糞得不到妥善處理，而羊糞中富含植物生長(zhǎng)所需的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過發(fā)酵腐熟后可作為農(nóng)作物生長(zhǎng)的有機(jī)肥，加之其經(jīng)濟(jì)有效、可循環(huán)再生等特點(diǎn)，故可作為基質(zhì)配比中的優(yōu)選原料。本試驗(yàn)以商品育苗基質(zhì)、優(yōu)質(zhì)園土、腐熟羊糞、沙、蛭石、珍珠巖為主要原料，其中園土和沙經(jīng)過篩子精篩并通過紫外燈光照射，羊糞經(jīng)過發(fā)酵腐熟，以達(dá)到對(duì)不同基質(zhì)原料殺菌消毒的效果。將主要原料按不同配比對(duì)番茄進(jìn)行育苗，研究其對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響，挑選出與商品育苗基質(zhì)育苗效果較為相近的、育苗成本低且適宜番茄幼苗生長(zhǎng)的育苗基質(zhì)適宜配比，以期達(dá)到減少使用甚至替代草炭的基質(zhì)配比，為充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物并降低育苗成本提供相應(yīng)的理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試作物為番茄品種中雜9號(hào)。供試基質(zhì)原料為商品育苗基質(zhì)(主要成分為草炭)、優(yōu)質(zhì)園土、腐熟羊糞、沙、蛭石、珍珠巖。

1.2 處理設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)從2017年10月至2018年4月。以商品育苗基質(zhì)、優(yōu)質(zhì)園土、腐熟羊糞、沙、蛭石、珍珠巖為主要原料，按不同體積配比，設(shè)7個(gè)處理。其中，設(shè)2組對(duì)照，CK1為基質(zhì)100%，CK2為園土100%。另設(shè)5個(gè)處理：處理1為園土∶羊糞∶沙5∶3∶2；處理2為羊糞∶沙∶蛭石7∶2∶1；處理3為羊糞∶蛭石∶珍珠巖4∶3∶3；處理4為羊糞∶珍珠巖∶沙5∶3∶2；處理5為園土∶基質(zhì)1∶1。每組對(duì)照和處理皆重復(fù)3次。

育苗試驗(yàn)選用72孔穴盤，番茄種子選擇顆粒飽滿、大小均勻、無破損的種子，于55 ℃水浴鍋中溫湯消毒30 min，28 ℃下無菌水浸種6 h，然后在直徑9 cm的培養(yǎng)皿中置兩層濾紙，將番茄種子間隔一定距離擺放在濾紙上，置于28 ℃黑暗條件下的恒溫培養(yǎng)箱中催芽，在發(fā)芽率達(dá)到80%以上時(shí)播于72孔穴盤，1穴1粒，重復(fù)3次。整個(gè)育苗期間只澆清水，第一次播種時(shí)澆透水，以保證其正常出苗。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

定植前測(cè)定基質(zhì)的容重、比重、總孔隙度、大小孔隙、pH和EC值?；|(zhì)容重是測(cè)定單位體積干燥基質(zhì)的質(zhì)量；總孔隙度采用浸泡法[5]；pH值測(cè)定將基質(zhì)稀釋10倍后用METTLER TOLEDO 320型pH計(jì)測(cè)定；EC值測(cè)定將基質(zhì)稀釋10倍后用METTLER TOLEDO 320型EC計(jì)測(cè)定；待播種50 d后開始測(cè)量株高、莖粗，從各基質(zhì)處理中隨機(jī)選取10株生長(zhǎng)一致的番茄幼苗，株高可用細(xì)繩測(cè)量，從子葉至上方生長(zhǎng)點(diǎn)的距離即為株高。莖粗采用可讀游標(biāo)卡尺測(cè)量、讀數(shù)，測(cè)量點(diǎn)選至幼苗子葉上方0.5 cm處，測(cè)量并記錄；用蒸餾水清洗3次后用濾紙吸干，分別測(cè)定地上部、地下部鮮重后，裝入紙袋放入烘箱105 ℃殺青15 min，殺青后置于75 ℃烘干至恒重，分別測(cè)定地上部和地下部干重，測(cè)定時(shí)每處理分別重復(fù)3次；根系活力采用氯化三苯基四氮唑法[6]；葉綠素采用乙醇提取法[7]；相對(duì)含水量采用快速稱重法[8]；水勢(shì)采用壓力室法[9]；丙二醛(MDA)含量測(cè)定參照Bailly的方法[10]；滲透勢(shì)測(cè)定參照Yin的方法[11]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010及SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)配比的理化性質(zhì)

由表1可知，除CK2與處理2基質(zhì)容重稍微偏大外，其余處理基質(zhì)容重均符合要求，基質(zhì)容重在0.1～0.8 g·cm-3范圍內(nèi)時(shí)栽培效果較好[7]。除處理5基質(zhì)總孔隙度偏小外，其余處理基質(zhì)總孔隙度均符合要求，總孔隙度在54%～96%[7]適宜作物生長(zhǎng)。各處理基質(zhì)pH值都略偏大，但均符合作物生長(zhǎng)要求。各處理EC值均符合作物生長(zhǎng)要求，且以處理3基質(zhì)EC值為最優(yōu)。

表1 不同基質(zhì)配比的理化性質(zhì)

2.2 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗生物量的影響

由圖1可以看出，CK1的總鮮重和總干重最高，處理3僅次于CK1，且分別是CK2的5.31和3.54倍。相比其余各處理，處理3的總鮮重和總干重明顯升高，表明處理3基質(zhì)配比能顯著提高番茄幼苗的干鮮重。

圖1 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗生物量的影響

2.3 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗株高莖粗的影響

從表2可得，通過對(duì)植株株高、莖粗指標(biāo)的對(duì)比，各處理的株高和莖粗均表現(xiàn)為處理3>處理4>處理2>處理5>處理1，且均高于CK2。處理3的株高僅次于CK1，莖粗略高于CK1。處理4與處理3間差異不顯著。表明處理3基質(zhì)配比優(yōu)于其余各處理，對(duì)番茄幼苗的長(zhǎng)勢(shì)有良好的促進(jìn)作用。

表2 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗株高莖粗的影響

2.4 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗根系形態(tài)指標(biāo)的影響

由表3可知，從根長(zhǎng)和根表面積看，處理3高于CK1，其他處理均顯著低于CK1。從根體積看，處理3相比CK1上升103.33%，且顯著高于除處理4外的其余處理；從根直徑看，處理3與4顯著高于其余處理，且同比CK1上升25.71%和28.57%?？傊?，通過根的形態(tài)指標(biāo)綜合對(duì)比可知，處理3基質(zhì)配比下的番茄幼苗根系長(zhǎng)勢(shì)最好，且在根體積和根直徑方面均顯著高于CK1，表明處理3最適宜番茄根系的生長(zhǎng)。

表3 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗根系形態(tài)指標(biāo)的影響

2.5 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗根系活力的影響

從圖2可以看出，CK1的根系活力最高，CK2的根系活力最低。處理3、4均低于CK1，但差異不顯著。處理3、4相比CK2分別上升154.67%、168.84%，差異顯著。結(jié)果表明，在處理3、4的基質(zhì)環(huán)境下，番茄幼苗根系活力較強(qiáng)，利于幼苗生長(zhǎng)。

圖2 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗根系活力的影響

2.6 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖3可知，葉綠素a和葉綠素b含量均表現(xiàn)出CK1>處理4>處理3>處理2>處理5>處理1>CK2，其中，處理3、4的葉綠素a和葉綠素b含量均略低于CK1，卻顯著高于CK2。處理2、3、4幼苗葉片的類胡蘿卜素含量相比CK1均略有上升，相比CK2則分別上升84.02%、82.77%和94.47%，差異顯著，表明三處理下的基質(zhì)配比對(duì)幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量的增加有促進(jìn)作用。

圖3 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片葉綠素含量的影響

各處理幼苗葉片的總?cè)~綠素含量相較CK1均有所下降，其中處理3、4的總?cè)~綠素含量下降最少，與CK1最為接近。各處理總?cè)~綠素含量相較于CK2均有所上升，其中處理3、4的葉綠素含量升幅最大，分別較之上升104.18%、110.74%，差異顯著。

2.7 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗丙二醛含量的影響

由圖4和5可以得出，處理2番茄幼苗葉片中MDA含量最低，相比CK1下降32.05%。從根系方面看，MDA含量表現(xiàn)出CK2>處理5>處理1>CK1>處理2>處理3>處理4，處理3、4分別較CK1下降39.32%、54.1%，降幅顯著。結(jié)果表明，處理3、4基質(zhì)配比下能顯著降低根系MDA含量。

圖4 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片MDA含量的影響

圖5 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗根系MDA含量的影響

2.8 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片水勢(shì)的影響

從圖6可以看出，處理1、5的葉片水勢(shì)顯著高于CK2；處理3、4的葉片水勢(shì)相比CK1分別提高25.39%、30.98%，相比CK2分別提高49.86%、53.62%，且均表現(xiàn)出顯著差異，說明處理3、4的基質(zhì)配比在一定程度上可保持番茄幼苗葉片相對(duì)較高的葉片水勢(shì)，使幼苗生長(zhǎng)過程中葉片水分充足。

圖6 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片水勢(shì)的影響

2.9 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片相對(duì)含水量的影響

由圖7可知，相比對(duì)照，各處理葉片相對(duì)含水量均有所下降，但降幅小，差異不顯著，說明不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片相對(duì)含水量的影響作用不大。

圖7 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片相對(duì)含水量的影響

2.10 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗滲透勢(shì)的影響

由圖8可知，相比CK1，處理1～5番茄幼苗葉片滲透勢(shì)均有所降低，其中處理3番茄幼苗葉片滲透勢(shì)降幅最小，相比CK1下降22.15%。相比CK2，各處理番茄幼苗葉片滲透勢(shì)均有所上升，其中處理3番茄幼苗葉片滲透勢(shì)上升幅度最大，上升39.16%。

圖8 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗葉片滲透勢(shì)的影

由圖9可知，相比CK1，處理1～5番茄幼苗根系滲透勢(shì)均有所降低，其中處理3番茄幼苗根系滲透勢(shì)降幅最小，同比下降20.32%。相比CK2，番茄幼苗根系滲透勢(shì)均有所上升，其中處理3番茄幼苗根系滲透勢(shì)增幅最大，同比上升24.86%。結(jié)果表明，處理3的基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗滲透勢(shì)的影響最小。

圖9 不同基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗根系滲透勢(shì)的影響

3 小結(jié)與討論

植物生物量是植物生長(zhǎng)狀態(tài)的反映，植物的生長(zhǎng)狀態(tài)越好，其生物量也越高[12]。干鮮重、株高莖粗是最能直觀反映植株生長(zhǎng)狀況的指標(biāo)。在本試驗(yàn)中，通過測(cè)量植株的干、鮮重及株高、莖粗，綜合分析得出，CK1(100%基質(zhì))的長(zhǎng)勢(shì)最好，處理3(羊糞∶蛭石∶珍珠巖4∶3∶3)次之，且處理3>處理4(羊糞∶珍珠巖∶沙5∶3∶2)>處理2(羊糞∶沙∶蛭石7∶2∶1)，說明處理3的基質(zhì)配比可滿足番茄幼苗生物量的需求，提供適宜于番茄幼苗生長(zhǎng)的環(huán)境，保證育苗期間養(yǎng)分供應(yīng)。處理2相對(duì)較差，可能是其中的羊糞比例過高，對(duì)植株幼苗的生長(zhǎng)有抑制作用，這與任杰等[13]的研究結(jié)果一致。

葉綠素含量的高低直接影響植株幼苗的生長(zhǎng)和發(fā)育[14]。葉綠素含量越高，越有助于光合作用的進(jìn)行[15]。本試驗(yàn)對(duì)葉綠素含量的測(cè)定表明，處理3、4基質(zhì)配比下，幼苗葉片總的葉綠素含量較高，究其原因可能是處理3、4中羊糞與其他基質(zhì)原料比例適宜，故生長(zhǎng)狀態(tài)好；另外，處理3基質(zhì)通氣性、吸水性和持水能力均較強(qiáng)，能提供較好的根際環(huán)境和礦質(zhì)養(yǎng)分，促進(jìn)葉片對(duì)基質(zhì)中養(yǎng)分的吸收，從而使其葉綠素含量明顯增高，提高了植株葉片的同化量和葉綠素含量[16]。研究結(jié)果說明，處理3可為番茄幼苗提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，適宜作為番茄幼苗的育苗基質(zhì)。

植株根系是植株吸收水分和養(yǎng)分的重要媒介，對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要[17]。通過測(cè)定分析根系形態(tài)指標(biāo)和根系活力，反映不同基質(zhì)對(duì)幼苗根系的影響。根系的形態(tài)(根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根直徑)可以直觀反映植株根系生長(zhǎng)狀態(tài)。本試驗(yàn)通過對(duì)根系形態(tài)指標(biāo)綜合對(duì)比，在處理3、4配比下的番茄幼苗根系長(zhǎng)勢(shì)較好，略高于CK1。據(jù)此推測(cè)，可能是因?yàn)樘幚?基質(zhì)電導(dǎo)率高，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，而處理4的孔隙度較大，從而促進(jìn)根直徑的生長(zhǎng)。而對(duì)植株根系活力的分析也出現(xiàn)相似的結(jié)果，處理3、4相比CK1根系活力差異性不大，且根系活力較強(qiáng)。有關(guān)研究表明，根系活力可以反映幼苗根系的吸收能力，根形態(tài)指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)良的，吸收能力強(qiáng)的，說明根系發(fā)育好，幼苗健壯[13]?？傊谔幚?、4基質(zhì)配比下番茄幼苗根系活力較強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，利于番茄幼苗的生長(zhǎng)，適宜作番茄幼苗的育苗基質(zhì)。

在植物體內(nèi)，成熟細(xì)胞的水勢(shì)主要為滲透勢(shì)和壓力勢(shì)之和[18]。植物組織水勢(shì)越低，則吸水能力越強(qiáng)，反之水勢(shì)越高，則吸水能力越弱[19]。植物葉片水勢(shì)的變化能靈敏的反映葉片水分的狀況[20]，從而獲知植株對(duì)水分需求的信息。隨著土壤水分的降低或干旱程度的增加，植株葉片水勢(shì)和滲透勢(shì)呈降低趨勢(shì)；當(dāng)水分嚴(yán)重虧缺或干旱時(shí)，植物葉片水勢(shì)和滲透勢(shì)降到最低點(diǎn)，葉片萎蔫[18]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，CK2的葉片水勢(shì)和滲透勢(shì)最低，處理3的葉片水勢(shì)與滲透勢(shì)處在較高水平，番茄幼苗生長(zhǎng)旺盛。說明在處理3基質(zhì)配比下，植株葉片水分較充足，且該處理下幼苗葉片不需要太高的吸水能力即可滿足葉片對(duì)水分的吸收。由此推測(cè)，處理3基質(zhì)含水量高、保水能力強(qiáng)，可長(zhǎng)時(shí)間供應(yīng)番茄幼苗對(duì)水分的需求，這也從側(cè)面印證了珍珠巖優(yōu)良的吸水能力和持水能力，是良好的育苗基質(zhì)原料。因此，從植株葉片的水分狀況和基質(zhì)的保水能力等方面可得出，處理3的基質(zhì)配比保水能力強(qiáng)且利于葉片對(duì)水分的吸收。

MDA含量反映植物受到逆境脅迫時(shí)，細(xì)胞膜受傷害程度的重要指標(biāo)[21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，CK2的MDA含量最高，說明CK2配比下植株細(xì)胞膜受損嚴(yán)重?？赡苁且?yàn)镃K2基質(zhì)配比的成分為園土，其保水性差，根系長(zhǎng)期吸水不足，使幼苗根系處于較為干旱的環(huán)境。有關(guān)研究表明，MDA含量的顯著提高表明植株的生長(zhǎng)會(huì)受到較強(qiáng)的脅迫[22]。作為育苗基質(zhì)不能為秧苗的正常生長(zhǎng)提供良好環(huán)境，使秧苗長(zhǎng)期處于逆境的條件下[23]。處理3、4下葉片的MDA含量與CK1差異性不大，根系MDA含量處于較低水平，表明二者基質(zhì)配比對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的抑制作用小，且提供的環(huán)境有利于幼苗的生長(zhǎng)。

綜上所述，處理3(羊糞∶蛭石∶珍珠巖4∶3∶3)的基質(zhì)配比可滿足番茄幼苗生長(zhǎng)的基本需要，表現(xiàn)出良好的保水性，且幼苗根系活力強(qiáng)，葉片含水量充足，MDA含量等各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于除基質(zhì)以外的其他處理；加之其經(jīng)濟(jì)有效、育苗成本低，且充分利用了農(nóng)業(yè)廢棄物，故可替代以草炭為主的商品育苗基質(zhì)來進(jìn)行番茄育苗。