稻殼不同用量對(duì)盆栽空心菜生長(zhǎng)及土壤肥力的影響

吳恒容 孫 慧 陳紹娜 薛永軍

（1.上海華東師范大學(xué)附屬進(jìn)華中學(xué)，上海 普陀200333；2.中國(guó)福利會(huì)少年宮，上海 靜安200040；3.華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海 閔行200241）

空心菜（Ipomoea aquatica）為旋花科番薯屬植物，喜高溫、濕潤(rùn)和強(qiáng)光照環(huán)境，富含多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有解熱排毒、治療痢疾等輔助功效[1]。隨著各地城市化發(fā)展的推進(jìn)，許多都市家庭喜愛在陽(yáng)臺(tái)上栽種蔬菜，既可體驗(yàn)農(nóng)耕的樂趣，又可吃到健康的蔬菜產(chǎn)品。陽(yáng)臺(tái)盆栽蔬菜大多采用營(yíng)養(yǎng)少、透氣性差的常規(guī)土壤，不利于蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育。稻殼是稻米加工副產(chǎn)品，為農(nóng)業(yè)廢棄物。我國(guó)年產(chǎn)稻殼8 000 萬(wàn)t，大部分以焚燒的方式處理，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境，如果將這些稻殼利用起來(lái)，不僅可變廢為寶，還有利于保護(hù)環(huán)境。據(jù)報(bào)道，稻殼可用作肥料、無(wú)土栽培原料，有改良土壤、抑制雜草生長(zhǎng)的功效[2]。為此，我們以空心菜為試驗(yàn)對(duì)象開展家庭陽(yáng)臺(tái)盆栽蔬菜試驗(yàn)，探明土壤中添加不同量的稻殼對(duì)空心菜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和土壤肥力的影響，為家庭盆栽蔬菜提供科學(xué)指導(dǎo)，促進(jìn)陽(yáng)臺(tái)蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也為稻殼變廢為寶提供應(yīng)用渠道。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

空心菜由上海正義園藝有限公司提供，稻殼由上海交通大學(xué)新農(nóng)村發(fā)展研究院科學(xué)試驗(yàn)站提供，土壤由華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物站提供，花盆（高18 cm、上口內(nèi)徑17 cm、下口內(nèi)徑13 cm）、培養(yǎng)皿、溫濕度計(jì)、游標(biāo)卡尺、電子秤均從網(wǎng)站購(gòu)買。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)7 個(gè)處理（稻殼和土壤量），分別為0+2.00 kg（對(duì)照）、0.05 kg+1.95 kg（DA）、0.10 kg+1.90 kg（DB）、0.15 kg+1.85 kg（DC）、0.10 kg+1.90 kg（SDA）、0.20 kg+1.80 kg（SDB）和0.30 kg+1.70 kg（SDC），其中DA、DB、DC處理稻殼為未粉碎狀態(tài)，SDA、SDB、SDC處理稻殼為粉碎狀態(tài)（直徑小于0.5 cm）。

將稻殼與土壤混勻，分別裝入花盆，每盆2 kg，每處理4 盆，4 次重復(fù)。將空心菜種子放入50～60 ℃溫水中浸泡30 min，再用清水浸24 h后放在室內(nèi)保濕培育，促其發(fā)芽。基質(zhì)裝盆后7 d，澆透水，每盆均勻播種4粒已催芽種子。

1.3 調(diào)查統(tǒng)計(jì)方法

分別在播種后14 d、28 d、42 d，測(cè)量空心菜的株高，與對(duì)照相比計(jì)算增長(zhǎng)率；測(cè)定空心菜葉片的葉綠素含量、品質(zhì)指標(biāo)（硝酸鹽和VC含量）、土壤常規(guī)五項(xiàng)（pH 值，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量）、土壤酶活性（脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶）。所有檢測(cè)由上海紀(jì)寧實(shí)業(yè)有限公司完成。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2016 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

增長(zhǎng)率（%）=[（處理平均值-對(duì)照平均值）/對(duì)照平均值]×100

2 結(jié)果與分析

2.1 稻殼不同用量對(duì)空心菜生長(zhǎng)的影響

稻殼不同用量對(duì)空心菜生長(zhǎng)的影響見圖1、圖2、表1。

圖1 各處理空心菜的株高

圖2 各處理空心菜的增長(zhǎng)率

由圖1可知，播種后14 d、28 d，對(duì)照與各處理空心菜的株高差異不顯著。由圖2可知，播種后28 d，與對(duì)照相比，DC、SDA 處理的株高抑制率分別為4.24%和1.16%；播種后42 d，DA 處理空心菜的株高顯著高于對(duì)照，增長(zhǎng)率為37.81%，其他處理較對(duì)照差異不顯著。由表1可知，DA、DB處理空心菜的單株質(zhì)量較對(duì)照均顯著增加（P＜0.05），其他處理間差異不顯著；各處理空心菜的莖粗和主根長(zhǎng)較對(duì)照差異不顯著。由此可見，添加適量未粉碎稻殼可以促進(jìn)空心菜生長(zhǎng)，添加過(guò)量則有抑制效應(yīng)，以每盆添加0.05 kg未粉碎稻殼效果最佳。

表1 各處理空心菜播種后42 d的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量

2.2 稻殼不同用量對(duì)空心菜葉綠素含量的影響

稻殼不同用量對(duì)空心菜葉綠素含量的影響見圖3。

由圖3可知，DA、DB、SDA、SDB 處理空心菜的葉綠素含量顯著高于對(duì)照，但各處理間差異不顯著；DA 處理空心菜的葉綠素含量相對(duì)較高，這很好地解釋了DA處理空心菜株高和單株質(zhì)量較高的原因。

圖3 各處理空心菜的葉綠素含量

2.3 稻殼不同用量對(duì)空心菜品質(zhì)的影響

稻殼不同用量對(duì)空心菜品質(zhì)的影響見表2。

表2 各處理空心菜的品質(zhì)

由表2 可知，DA、DB、SDA 處理空心菜的品質(zhì)指標(biāo)均好于對(duì)照，其硝酸鹽含量較對(duì)照分別降低了47.475%、50.114%、45.006%，VC含量分別增加了52.729%、42.037%、45.286%；SDC 處理空心菜的品質(zhì)最差，硝酸鹽含量較對(duì)照降低了32.884%（P＜0.05），VC含量增加了23.063%（P＞0.05）。

2.4 稻殼不同用量對(duì)土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量的影響

稻殼不同用量對(duì)土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量的影響見圖4。

圖4各處理土壤pH值和有機(jī)質(zhì)含量

由圖4可知，DA處理土壤的pH值與試驗(yàn)前（原土）差異不顯著，但顯著高于對(duì)照和其他處理；DB、SDB處理與對(duì)照差異不顯著，DC、SDC 處理顯著低于對(duì)照。對(duì)照、DA、DB、SDA 處理土壤的有機(jī)質(zhì)含量較試驗(yàn)前基礎(chǔ)值差異不顯著；DA 處理土壤有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照顯著降低，DB、SDA 處理較對(duì)照差異不顯著，DC、SDB、SDC處理較對(duì)照顯著升高（P＜0.05）。

2.5 稻殼不同用量對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響

稻殼不同用量對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響見圖5。

圖5 各處理土壤的速效養(yǎng)分含量

由圖5 可見，除DB 處理外，對(duì)照和各處理土壤的堿解氮含量均顯著高于試驗(yàn)前基礎(chǔ)值（P＜0.05）；DA、SDB、SDC 處理土壤堿解氮含量較對(duì)照顯著增加，SDA 處理較對(duì)照顯著降低（P＜0.05），DB、DC 處理較對(duì)照差異不顯著（P＞0.05）。除SDB處理外，其他各處理土壤速效鉀含量均顯著高于試驗(yàn)前基礎(chǔ)值（P＜0.05）；除SDB處理土壤速效鉀含量較對(duì)照顯著降低外，其他各處理較對(duì)照均無(wú)顯著差異。DA 處理土壤有效磷含量較試驗(yàn)前基礎(chǔ)值和對(duì)照差異不顯著；除DA處理外，其他各處理之間的土壤有效磷含量均無(wú)顯著差異；SDA、SDB、SDC處理土壤有效磷含量較對(duì)照均顯著提高（P＜0.05）。

2.6 稻殼不同用量對(duì)土壤酶活性的影響

稻殼不同用量對(duì)土壤酶活性的影響見表3。

表3 各處理土壤酶活性

由表3 可知，3 種涉及土壤C、N、P 養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的土壤酶活性在栽種空心菜后均有所下降，其中對(duì)照的3 種活性酶降幅最大。DB、SDA 處理土壤的蔗糖酶活性較對(duì)照差異不顯著，DA、SDB、SDC 處理較對(duì)照均顯著提高（P＜0.05）；DB、DC 和SDB 處理土壤脲酶活性較對(duì)照無(wú)明顯變化，DA、SDA 和SDC 處理較對(duì)照均顯著提高（P＜0.05）；DA、DC、SDA、SDB 處理土壤酸性磷酸酶活性較對(duì)照差異不顯著，DB、SDC 處理較對(duì)照顯著提高（P＜0.05）。

3 結(jié)論與討論

3.1 稻殼不同用量對(duì)空心菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

郭春銘等[3]研究表明，空心菜生產(chǎn)有機(jī)肥與無(wú)機(jī)化肥配施，比不施化肥增產(chǎn)48.87%；朱玲玲[4]研究表明，空心菜生產(chǎn)有機(jī)肥與化肥配施，比不施肥增產(chǎn)64.69%；吳思等[1]研究表明，施用適量平菇下腳料比不添加最高可使空心菜增產(chǎn)40.9%（添加量為100 g）。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，適量添加未粉碎稻殼（0.05 kg）可使空心菜株高增加37.81%、單株產(chǎn)量提高55.90%，施用過(guò)量則存在抑制效應(yīng)。

光合作用是植物生物量積累的有效途徑，葉綠素是植物光合作用中物質(zhì)吸收、傳遞和光能轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)，葉綠素含量是反映光合強(qiáng)度的重要生理指標(biāo)[5]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加稻殼的各處理空心菜葉綠素含量相對(duì)較高，其中每盆添加稻殼0.05 kg、0.10 kg，粉碎稻殼0.10 kg、0.20 kg 處理空心菜葉綠素含量較對(duì)照顯著提高（P＜0.05），但各處理間無(wú)顯著差異，可見稻殼的形狀對(duì)植物葉綠素含量的變化沒有直接影響。每盆添加稻殼0.05 kg、0.10 kg處理空心菜葉綠素含量顯著高于對(duì)照，這很好地解釋了每盆添加稻殼0.05 kg、0.10 kg處理空心菜株高和單株質(zhì)量增加的原因。但同樣葉綠素含量顯著提高的每盆添加粉碎稻殼0.10 kg、0.20 kg處理，其空心菜的株高和單株質(zhì)量較對(duì)照無(wú)顯著差異（P＞0.05），可能是因?yàn)榈練し鬯楹箢w粒太小，降低了土壤的透氣性。

硝酸鹽含量是蔬菜衛(wèi)生品質(zhì)的重要指標(biāo)，VC含量是蔬菜內(nèi)在品質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)。本試驗(yàn)中各處理空心菜硝酸鹽含量較對(duì)照均顯著降低（P＜0.05）、VC含量均顯著增加（P＜0.05），可見稻殼是否粉碎對(duì)空心菜硝酸鹽和VC含量影響不大。本試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，適當(dāng)添加稻殼有助于改善空心菜的衛(wèi)生品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，特別是在炎熱的夏季效果更好。

3.2 稻殼不同用量對(duì)盆栽空心菜土壤肥力的影響

土壤酸堿度與植物生長(zhǎng)有著密切的關(guān)系，植物吸收土壤營(yíng)養(yǎng)是土壤pH 值變化的原因。本試驗(yàn)中每盆添加稻殼0.05 kg 處理較試驗(yàn)前（原土）土壤pH 值沒有顯著差異，但每盆添加稻殼0.05 kg 處理顯著高于對(duì)照和其他各處理（P＜0.05）。試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論添加的稻殼粉碎還是未粉碎，隨著添加量的增加，各處理土壤pH 值呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，這一結(jié)果與祖朝龍等[6]研究結(jié)果一致，說(shuō)明摻加適量的稻殼可顯著促進(jìn)盆栽空心菜的生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高，但添加過(guò)量會(huì)降低土壤pH值，使土壤酸化。

土壤有機(jī)質(zhì)泛指土壤中以各種形式存在的含碳有機(jī)化合物，是土壤肥力的基礎(chǔ)，也是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一。稻殼是高氮碳比的纖維素和硅結(jié)合體，雖不容易腐爛，但增強(qiáng)了土壤的透氣性。在夏季潮濕的環(huán)境中，粉碎的稻殼可能會(huì)腐解，致使較多含量的有機(jī)質(zhì)進(jìn)入土壤。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，每盆添加稻殼0.15 kg，粉碎稻殼0.20 kg、0.30 kg 處理土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著升高（P＜0.05），而每盆添加稻殼0.05 kg、0.10 kg，粉碎稻殼0.10 kg 處理較對(duì)照和試驗(yàn)前無(wú)明顯差異，說(shuō)明增加稻殼且經(jīng)過(guò)粉碎的稻殼量，可能更易使稻殼腐解。

空心菜生長(zhǎng)吸收利用了大量土壤養(yǎng)分，添加粉碎的稻殼有效緩解了土壤中因蔬菜生長(zhǎng)被吸收利用的堿解氮和有效磷養(yǎng)分的下降，有利于改善土壤性能。各添加稻殼處理土壤有效磷含量差異不顯著；每盆添加稻殼0.05 kg 處理堿解氮含量顯著上升，每盆添加稻殼0.10 kg、0.15 kg 處理堿解氮含量較對(duì)照無(wú)顯著差異。推測(cè)可能是添加粉碎的稻殼或添加適量的稻殼有助于土壤微生物的產(chǎn)生，微生物促進(jìn)了稻殼中某些成分的分解釋放，從而提高了土壤相關(guān)養(yǎng)分的含量。除每盆施用粉碎稻殼0.20 kg 處理外，對(duì)照與各處理土壤速效鉀含量較試驗(yàn)前顯著增加，但各處理間差異不顯著。速效鉀含量的測(cè)定可能會(huì)存在所取的土壤層位置不同導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果與土壤鉀肥實(shí)際含量不符的現(xiàn)象。

土壤中一切生化反應(yīng)都是在土壤酶的參與下完成的，土壤酶活性的高低能反映土壤微生物活性和土壤肥力水平[7]，土壤酶活性已成為檢測(cè)土壤質(zhì)量的生物指標(biāo)[8]?，F(xiàn)有研究表明，土壤脲酶和蛋白酶都受土壤有機(jī)質(zhì)及全氮代謝的影響[9]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，3 種涉及土壤C、N、P 養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的土壤酶——蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶的活性在栽種空心菜后土壤含量均有所下降，其中對(duì)照的3種活性酶降幅最大，添加稻殼可不同程度緩解與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化相關(guān)的土壤酶活性的降低幅度。與對(duì)照相比，每盆添加稻殼0.05 kg 和粉碎稻殼0.20 kg、0.30 kg 處理土壤蔗糖酶活性，每盆添加稻殼0.05 kg 和粉碎稻殼0.10 kg、0.30 kg 處理土壤脲酶活性，每盆添加稻殼0.10 kg 和粉碎稻殼0.30 kg 處理土壤酸性磷酸酶活性顯著升高，其中每盆添加粉碎稻殼0.30 kg 處理的3種酶活性均明顯高于對(duì)照，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步探究。

綜上所述，盆栽空心菜土壤中添加不同量的稻殼均可在一定程度上提高株高、單株質(zhì)量及葉綠素含量，改善空心菜品質(zhì)，減少其硝酸鹽含量并增加維生素含量，添加稻殼還可緩解土壤中因植物生長(zhǎng)而下降的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，以及緩解土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性的下降幅度。以每盆添加稻殼0.05 kg效果最佳，即稻殼與土壤的最佳配比為1∶30。