椰糠與蛭石混配基質(zhì)理化性狀及其對生菜生長的影響

邱志豪，湯柔穎，韓瑩琰，郝敬虹，劉超杰，范雙喜

(農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，植物生產(chǎn)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，北京農(nóng)學(xué)院，北京102206)

草炭是世界上公認(rèn)的較理想的栽培基質(zhì)，但草炭屬不可再生自然資源， 長期開采會(huì)使資源枯竭，成本昂貴。因此，尋求可替代草炭的栽培基質(zhì)是栽培研究的熱點(diǎn)之一。近年來，椰糠由于具成本較低、理化性狀良好、對環(huán)境破壞性小，逐漸成為社會(huì)關(guān)注新型栽培基質(zhì)[1]。農(nóng)林廢棄物是是一種重要的可再生生物質(zhì)資源，主要包括秸稈、稻殼、食用菌基質(zhì)、樹皮、花生殼、刨花等[2]。

椰糠作為栽培基質(zhì)， 是在椰子外殼纖維加工過程中脫落下的有機(jī)質(zhì)介質(zhì)， 是以椰子外殼纖維粉末 (簡稱椰糠) 為主要原料。取材天然環(huán)保，同時(shí)具有種類多，耐儲運(yùn)等優(yōu)點(diǎn)，許多熱帶和亞熱帶地區(qū)都有生產(chǎn)。椰糠具有顆粒較粗大的特點(diǎn), 其有較強(qiáng)吸水保肥與透氣的能力，可以為植物生長提供必要的微量元素，但同時(shí)存在碳素含量較高等問題, 易發(fā)生缺素現(xiàn)象, 其表現(xiàn)為植株葉片發(fā)淡綠色或黃綠色[3-5]。椰糠目前已廣泛用于園藝栽培基質(zhì)，在觀賞鳳梨、橡膠組培、黃瓜育苗等果蔬作物生產(chǎn)中[6-7]。利用椰糠替代傳統(tǒng)的草炭。 不僅可以“變廢為寶”，避免生態(tài)資源的枯竭，還可以減少環(huán)境的二次污染。

相較傳統(tǒng)蔬菜種植, 椰糠基質(zhì)在長期使用后，尤其在連作情況下，會(huì)產(chǎn)生很多病菌和蟲卵, 易發(fā)生病蟲害. 因此, 蔬菜無土栽培的研究仍然存在不夠廣泛和深入的問題。為了篩選利于生菜生長的椰糠和蛭石混配栽培基質(zhì)，研究了不同混合基質(zhì)的理化性狀，以及其對生菜生長狀況的影響，以期篩選出椰糠混配基質(zhì)在生菜生長中的合理配比。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

生菜(LactucasativaL.)品種為北京農(nóng)學(xué)院選育的‘北紫生4號’。椰糠基質(zhì)為青島冉美商貿(mào)有限公司生產(chǎn)的Remmy冉美椰糠。椰磚浸泡72 h,淋洗3次, 放在通風(fēng)避光處, 風(fēng)干后使用。

育苗于2018年3月至6月在北京農(nóng)學(xué)院東大地塑料大棚中進(jìn)行。先將椰糠和蛭石按不同體積比例混合，并以草炭∶蛭石=1∶1(體積比)為對照CK。各組分占混配基質(zhì)的體積比見表1， 每處理重復(fù)3次， 單因素隨機(jī)排列。

表1 混配基質(zhì)的體積配比Tab.1 Volume ratio of mixedsubstrates

育苗容器采用72穴塑料育苗盤。當(dāng)幼苗長到5 cm左右時(shí)，選取長勢較好、無病蟲害的幼苗實(shí)施定植。定植容器花盆。長43 cm，寬26 cm，高11 cm。每個(gè)花盆定植6株。每個(gè)處理10盆。重復(fù)3次。塑料大棚內(nèi)白天溫度20～25 ℃, 夜間溫度不低于18 ℃，各個(gè)處理統(tǒng)一管理，不遮陽， 光照度一致。管理過程中不追肥，每隔2 d 上午澆水。在定植15 d后，每處理隨即采樣10株，重復(fù)3次進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。基質(zhì)理化性狀在定植前取樣測定。

1.2 測定方法

基質(zhì)容重與孔隙度的測定方法可參照蒲勝海等的方法進(jìn)行測定[8]；將風(fēng)干基質(zhì)與去離子水按照1∶5(質(zhì)量∶體積)比例相混合，后經(jīng)2 h取濾液，進(jìn)行pH 和電導(dǎo)率值(EC)的測定[9]。將風(fēng)干的基質(zhì)過0.5 mm 篩用于營養(yǎng)成分：全氮測定采用凱氏定氮法測定[11]；全磷采用磷鉬酸比色法測定[10]，全鉀含量的測定采用原子吸收分光光度計(jì)測定，具體操作參照鮑士旦的方法測定[11]。

生菜形態(tài)指標(biāo)測定用直尺測量幼苗株高；游標(biāo)卡尺測定莖粗(子葉下部2/3 處的粗度)。再將其清洗干凈，置于烘箱內(nèi)105 ℃殺青15 min，80 ℃恒溫48 h，稱干重。

使用IBM SPSS Statistics20軟件進(jìn)行單因素方差分析，并對平均數(shù)用Duncan`s新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較(P<0.05)。采用Excel 2016繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 混配基質(zhì)的理化性質(zhì)分析

從表2可以看出，各個(gè)處理的容重在0.29～0.38 g/cm3之間，其中T2最大，但4個(gè)處理均低于對照CK?；炫浠|(zhì)的容重隨著蛭石的增加逐漸減少，總孔隙度和持水孔隙度逐漸增加。但T4持水孔隙和總孔隙度明顯高于其他處理?？傊?，混配基質(zhì)的總孔隙度和持水孔隙度與持水能力隨著蛭石的增加而增加了。由以上分析可知處理T1 和T2的容重、通氣孔隙度和總孔隙度較適合生菜的生長。

從表3可以看出，所示各處理混配基質(zhì)的pH值范圍6.36～7.36，EC值范圍1.6～2.6 mS/cm。據(jù)表顯示全氮全磷含量隨著各個(gè)處理中椰糠的增加而呈上升狀態(tài)，而處理T3 到T4 呈下降狀態(tài)?？芍幚鞹2 椰糠混配基質(zhì)含氮磷元素最多，對生菜生長的作用最大。值得注意的是4個(gè)處理混配基質(zhì)中氮和磷的含量均低于對照組CK的含量；而處理T2 的全鉀含量明顯高于其他處理和對照，說明T2適合做生菜生長的栽培基質(zhì)。各個(gè)處理的pH 在7.00～7.36之間，T2的pH 最小，4個(gè)處理pH值整體偏大，其原因可能淋洗不充分造成，還有待進(jìn)一步考證。處理T2(椰糠∶蛭石體積比為3∶1)電導(dǎo)率(EC)最大，處理T4 電導(dǎo)率最小，因此隨著蛭石含量的增加，混配基質(zhì)的EC 逐漸減小。由以上分析可知，4個(gè)處理中T2處理全氮、全磷含量最接近對照CK，鉀含量相比其他處理為最高，T1差異不顯著。因此，T2椰糠混配基質(zhì)較為適合生菜生長。

表2 混配基質(zhì)物理性狀Tab.2 Physical properties of different mixed substrates

注：同列中不同字母表示差異顯著(P<0.05)，表3和表4相同

Note：Values within each column followed by the different letters show significant difference (P<0.05). The same as table 3 and 4

表3 混配基質(zhì)化學(xué)性狀Tab.3 Chemical properties ofdifferent mixed substrates

2.2 混配基質(zhì)對生菜生長的影響

從表4可以看出生菜幼苗的各項(xiàng)生長指標(biāo)優(yōu)劣，總體而言，處理T2 的生菜幼苗生長狀況最為理想，干物質(zhì)積累在各個(gè)處理中最高，且與對照差異不顯著，據(jù)表4顯示地上和地下部根鮮干重隨著各個(gè)處理中蛭石的增加而呈上升狀態(tài)，而處理T3 到T4 呈下降狀態(tài).可知，處理T2 干干物質(zhì)積累量對生菜生長作用最大。各處理中T1、T4株高和根干重顯著低于對照CK。根鮮重從大到小排序依次為T2、T3、T4、T1、CK處理，而地上干重從大到小依次為T2、T3、CK、T4、T1處理；根干重T2、CK、T3、T4、T1處理?？傊幚鞹2的生菜幼苗地上、根干重、總干重與對照CK差異不顯著，并顯著高于其他處理。從各個(gè)處理的單株干質(zhì)量來看，4個(gè)處理混配基質(zhì)的單株干質(zhì)量隨著蛭石含量的增加逐漸增加。從數(shù)值上看，處理T2(椰糠∶蛭石體積比為3∶1)地上部鮮重，地下部鮮重，地上部干重和根干重均比其它處理有明顯區(qū)別。由以上分析可知，處理T2與其他處理相比，更適合生菜的生長。

表4 混配基質(zhì)對生菜生長的影響Tab.4 Effect of different mixed substrateson growth of lettuce seedings

3 討 論

容重決定松緊度、質(zhì)地和結(jié)構(gòu)等性狀，容重影響孔隙度與孔隙大小分布以及穿透阻力， 影響植株根系的延展， 進(jìn)而影響蔬菜對養(yǎng)分的吸收[12]。單一以椰糠作為栽培基質(zhì)有容重小問題，此次試驗(yàn)，將椰糠與蛭石基質(zhì)混合形成混配基質(zhì)來解決這一問題。郭世榮等認(rèn)為適合大部分作物生長的混配基質(zhì)，其容重應(yīng)該在0.1～0.8 g/cm3范圍內(nèi)，總孔隙度范圍應(yīng)該在54%～96%之間，大小孔隙比在(1∶2)～(1∶4)范圍內(nèi)為宜[13]，而王擎運(yùn)等則提出總孔隙度在75%以上，大小孔隙比(氣水比)在(1∶1.5)～(1∶4)的范圍內(nèi)[14]。試驗(yàn)結(jié)果表明，各個(gè)處理的容重在0.29～0.38 g/cm3之間，均在理想基質(zhì)的要求范圍之內(nèi)。但各個(gè)處理的總孔隙度比郭世榮提出的基質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要小，屬于中等孔隙度。

本試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)蛭石含量超過25%(處理T3和T4)時(shí)，混配基質(zhì)的物理性狀有了顯著差異，這可能是蛭石增大了基質(zhì)孔隙度，改善了椰糠緊實(shí)程度， 進(jìn)而降低了混配基質(zhì)的容重。同時(shí)蛭石具有較大的吸附力促使基質(zhì)團(tuán)聚體的形成， 從而增加基質(zhì)比表面積， 使得基質(zhì)的持水能力提高， 增大了基質(zhì)的含水率[15]。這與前人蘆葦末改善栽培基質(zhì)研究結(jié)果一致[16]，但同時(shí)應(yīng)該注意李謙盛等提出的蛭石的添加量最好不超過30%為宜，因?yàn)轵问膹?qiáng)親水性和吸水性，過多施加蛭石可導(dǎo)致不利于氣體交換，同時(shí)營養(yǎng)元素的缺失也可導(dǎo)致影響作物不能正常生長發(fā)育[17]。

EC值代表了基質(zhì)中可溶性鹽含量的多少[18]，郭世榮等提出大部分植物生長一般要求基質(zhì)的EC值小于2.6 mS/cm[19]。本研究結(jié)果表明對照和4個(gè)處理的EC值均在這個(gè)安全范圍內(nèi)。對照的EC值最高， 分析其原因可能較蛭石而言其草炭含有較豐富的可溶性礦質(zhì)元素;栽培基質(zhì)的適宜pH一般在5.5～6.5之間[20]。從表3可以看出，4個(gè)處理的pH值均比對照偏高，并不適合生菜的良好生長，其原因可能是淋洗不充分導(dǎo)致，因此需要對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。

試驗(yàn)顯示，處理T3(椰糠∶蛭石=1∶1)和處理T2(椰糠∶蛭石=3∶1)與對照CK(草炭∶蛭石=1∶1)的氮、磷、鉀含量相近(表3)，說明椰糠可以有效代替草炭為作物提供營養(yǎng)。同時(shí)應(yīng)注意處理T4氮。磷、鉀含量最少，這說明過多施用蛭石影響了各個(gè)處理的營養(yǎng)元素含量?？傮w來看，處理T2的N、P、K含量普遍大于其他處理。這表明以椰糠替草炭作栽培基質(zhì)，可更有效地促進(jìn)生菜植株對N、P、K元素的吸收。

從混配基質(zhì)對生菜生長的影響可以看出，混配基質(zhì)中椰糠與蛭石比例為3∶1或1∶1時(shí)，生菜的株高、地上鮮重以及根鮮重均大于其他對照處理，但隨著蛭石含量的增加，各個(gè)處理的株高、地上部鮮重和地下部鮮重逐步降低，說明椰糠和蛭石比例過高時(shí)，并不能有助于生菜的健康生長。

綜上所述，生菜生長的椰糠蛭石混配基質(zhì)的最佳配比是處理T2，椰糠∶蛭石=3∶1 (體積比)。在下一步試驗(yàn)中應(yīng)注意調(diào)整對椰糠的淋洗方法同時(shí)應(yīng)注意到影響生菜生長的因素較多， 本試驗(yàn)中僅考慮了椰糠和蛭石的配比，同時(shí)也可考慮采用草炭、椰糠、珍珠巖三者按一定比例混合進(jìn)行相關(guān)移栽栽培試驗(yàn)[21-22]， 在此基礎(chǔ)上需求最佳生菜栽培基質(zhì)。