自制有機生態(tài)型無土栽培基質(zhì)育苗效果

趙艷艷，李少鵬，劉曉強，吳亨祺，李 榮，楊 洋，滕 東

（1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院，青海 西寧 810016；2.北方爆破科技有限公司，北京 100097；3.青海玉樹囊謙縣農(nóng)牧技術(shù)推廣中心，青海囊謙 815299）

有機生態(tài)型無土栽培是我國在20世紀(jì)末開發(fā)的一項農(nóng)業(yè)新技術(shù)，該技術(shù)改變了無土栽培必須使用營養(yǎng)液的傳統(tǒng)手段，使作物達到了中國綠色食品行業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)［1-2］。近幾年，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥過量使用、土壤結(jié)構(gòu)破壞的問題越來越嚴(yán)重［3-4］。有機生態(tài)型無土栽培是解決設(shè)施蔬菜生產(chǎn)土壤次生鹽漬化、連作障礙等問題的有效途徑［5-6］。在設(shè)施內(nèi)利用有機生態(tài)型基質(zhì)栽培番茄，其產(chǎn)量和品質(zhì)均顯著優(yōu)于常規(guī)栽培［7-8］。目前，青海省仍然存在很多沙荒地、鹽堿地等非耕作區(qū)域，利用有機生態(tài)型無土栽培可以顯著提高這些非耕地資源的利用率。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)每年產(chǎn)生大量的有機廢棄物，其中最多的是作物秸稈，由于沒有良好的開發(fā)途徑，大部分被焚燒，既污染環(huán)境又造成資源浪費［9］。利用秸稈制作有機生態(tài)型無土栽培基質(zhì)可以很好地解決這一問題［10］。大多秸稈木質(zhì)素和纖維素含量較高，腐熟時間長，不易操作。研究者利用靜態(tài)好氧堆肥技術(shù)控制堆肥過程，可以促進花卉秸稈和牛糞的腐熟［11］。柴小媛［12］利用菇渣、牛糞等混合制作復(fù)合基質(zhì)，通過添加蛭石和珍珠巖提高復(fù)合基質(zhì)的保水性。汪季濤［13］發(fā)現(xiàn)油菜秸稈粉碎成5 cm左右添加雞糞做氮源在含水量70%時達到最佳發(fā)酵效果。越來越多的農(nóng)業(yè)有機廢棄物料通過混合發(fā)酵腐熟的方法被用作番茄［14］、黃瓜［15-16］、辣椒［17］等的育苗基質(zhì)，均取得良好的效果。然而，在青海地區(qū)高海拔缺氧環(huán)境中利用牛糞和油菜秸稈腐熟制作復(fù)合基質(zhì)進行蔬菜育苗是否可行，仍然缺乏研究。本試驗結(jié)合青海省農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢，利用當(dāng)?shù)刎S富的牛糞和油菜秸稈堆制腐熟無土栽培基質(zhì)并研究其育苗效果，以期篩選出適宜的基質(zhì)配比，為提高青海設(shè)施蔬菜種植效益和荒漠化土地利用率提供一定的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試油菜秸稈由青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院油菜研究所提供，牛糞由青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院提供，蔬菜品種為番茄（弗洛雷特），黃瓜（金綠八號），生菜（美國大速生菜）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2018年7月在青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院園藝研究所溫室內(nèi)進行，采用5～7 cm的油菜秸稈+牛糞體積比1∶1混合，加入適量尿素控制C和N比值為25∶1～30∶1，然后堆制成1.5 m×1.5 m×5 m的方錐形發(fā)酵腐熟；期間每周倒堆一次，從外向內(nèi)徹底混勻，同時加水保持含水量在60% ～70%，將物格溫室環(huán)境儀的探頭放在方堆的1/2處，檢測溫度?；旌匣|(zhì)堆腐90 d，溫度最高達到49.1℃，持續(xù)在45℃以上超過18 d，達到國家禽畜糞便處理無害化處理的相關(guān)規(guī)定［13］，腐熟發(fā)酵45 d后堆肥溫度維持在30℃左右，不再升高，堆腐的溫度變化趨勢與張相鋒等［11］研究結(jié)果一致，有機質(zhì)分解接近完全，可以認(rèn)定為堆肥腐熟。

將腐熟好的基質(zhì)與菜園土或草炭混合均勻，作為穴盤育苗的復(fù)合基質(zhì)，試驗共設(shè)5個處理，T1為草炭（對照），T2為腐熟基質(zhì)，T3為腐熟基質(zhì)與草炭的體積比為1∶1，T4為腐熟基質(zhì)與土的體積比為1∶1，T5為菜園土。播種后50 d測量黃瓜和生菜幼苗的生長指標(biāo)；播種后70 d測量番茄幼苗生長指標(biāo)；取自上向下第2片完全展開葉片，測定維生素C及葉綠素含量，每處理重復(fù)3次。

1.3 測定方法

（1）復(fù)合基質(zhì)理化性狀測定。各處理復(fù)合基質(zhì)物理性狀（容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度）的測定，參考汪季濤［13］的研究方法；復(fù)合基質(zhì)養(yǎng)分含量的測定由青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院土肥研究所完成；全氮的測定（重鉻酸鉀-硫酸消化法）；水解性氮的測定（堿解擴散法）；全磷的測定（碳酸鈉熔融法）；速效磷的測定（碳酸氫鈉法）；全鉀的測定（氫氧化鈉熔融法）；速效鉀的測定（醋酸銨-火焰光度法）；有機質(zhì)的測定（重鉻酸鉀法）。

（2）幼苗生長指標(biāo)測定。株高（植株基部至生長點之間的距離）；莖粗（莖基部縱向和橫向測量，數(shù)值取兩值平均值）；葉長、葉寬（測量生長點下第一片完全展開真葉的長度和寬度）；葉片數(shù)（完全展開真葉數(shù)量）；地上地下部干鮮重（以植株基部為分界點，將地上地下部分開，分別測定鮮重，105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重測定干重）。

（3）幼苗生理指標(biāo)測定。葉綠素含量的測定采用80%丙酮浸提法［18］；維生素C含量測定采用鉬藍(lán)比色法［19］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel進行數(shù)據(jù)處理和圖表制作，DPS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同配比復(fù)合基質(zhì)的物理性狀及養(yǎng)分含量

從表1 可以看出，T5 的容重最大（1.448 g/cm3），其次為 T4，T1 最?。?.817 g/cm3），T1、T2、T3 三種復(fù)合基質(zhì)的容重最接近優(yōu)質(zhì)基質(zhì)閾值范圍（0.1～0.8）［20］，三者差異不顯著（P＜0.05）。各基質(zhì)中T5的總空隙度最?。?5.11%），其次為 T2（57.32%），最大為 T1（67.55%），但是 T1、T2、T3、T4 四種配比復(fù)合基質(zhì)的總孔隙度差異沒有達到顯著性，均在理想基質(zhì)總孔隙度的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（54% ～96%）。從各個復(fù)合基質(zhì)的物理性狀來看，T3的容重、總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度與T1最接近，表明其吸水能力和通氣能力均較好，可以作為草炭的代替基質(zhì)進行穴盤育苗。

表1 不同配比復(fù)合基質(zhì)的物理性狀Tab.1 Physical properties of composite substrate with different ratios

不同配比復(fù)合基質(zhì)的速效養(yǎng)分含量不同，因此對育苗效果有一定的影響。從表2可以得知，T1和T3的全氮、全磷、速效氮及有機質(zhì)的含量均較高，顯著高于其他復(fù)合基質(zhì)，T3的全鉀、速效磷和速效鉀含量均顯著高于T1（P＜0.05）?？梢?，添加了腐熟材料的復(fù)合基質(zhì)（T3）養(yǎng)分含量較單純的草炭（T1）更加均衡，更有利于蔬菜幼苗的生長。

表2 不同配比復(fù)合基質(zhì)的養(yǎng)分含量Tab.2 Nutrient contents of composite substrate with different ratios

2.2 不同復(fù)合基質(zhì)對蔬菜幼苗植株生長量的影響

2.2.1 不同復(fù)合基質(zhì)對蔬菜出苗率的影響

不同配比的復(fù)合基質(zhì)對番茄、生菜、黃瓜種子出苗率的影響見表3。對番茄出苗率的影響，T1最高，T3、T5次之，各處理間無顯著差異，出苗率均在94%以上；對生菜出苗率的影響，T1最低，各處理間無明顯差異，出苗率均在94%以上；對黃瓜出苗率的影響，T1最低，T4次之，其余各處理出苗率均在86%以上，說明腐熟發(fā)酵后的復(fù)合基質(zhì)作為育苗基質(zhì)，能滿足番茄、生菜和黃瓜幼苗的生長需求。

表3 不同復(fù)合基質(zhì)對蔬菜出苗率的影響Tab.3 Effect of compound substrate on germination rate of vegetables

2.2.2 不同復(fù)合基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響

復(fù)合基質(zhì)配比不同，植株的生長情況略有差異。由圖1及表4可以看出，番茄幼苗在T1和T3處理中長勢最好，顯著高于T2、T4、T5；T3處理番茄幼苗的株高、莖粗及葉片數(shù)均與T1處理的株高、莖粗及葉片數(shù)沒有顯著差異，而地下部鮮重、干重和根冠比則顯著高于T1（P＜0.05），分別增加了33.33%、46.15%和33.33%。可見，T3處理的復(fù)合基質(zhì)配比最有利于番茄幼苗生長。

表4 不同復(fù)合基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響Tab.4 Effects of different compound substrates on growth of tomato seedlings

表4 （續(xù)）

2.2.3 不同復(fù)合基質(zhì)對生菜幼苗生長的影響

表5數(shù)據(jù)顯示，T3處理的生菜生長量最大，其葉片數(shù)、葉長、葉寬以及地上地下干鮮重、根冠比與T1均沒有顯著差異，而株高、莖粗與T1相比分別增加了34.25%和26.81%，差異顯著（P＜0.05）。T2處理的生菜幼苗生長量最小，顯著低于其他幾組處理。可見，完全用腐熟基質(zhì)育苗不利于生菜幼苗生長，而適宜配比的復(fù)合基質(zhì)可以顯著促進幼苗生長。

表5 不同復(fù)合基質(zhì)對生菜幼苗生長的影響Tab.5 Effects of different compound substrates on growth of lettuce seedlings

2.2.4 不同復(fù)合基質(zhì)對黃瓜幼苗生長的影響

由表6可以看出，T3處理的黃瓜幼苗株高、莖粗及葉片數(shù)顯著高于T2、T4和T5處理，與T1基本沒有差異，僅地下部鮮重略低于T1；T2和T5的黃瓜幼苗生長狀況最差，其株高、莖粗與對照T1相比分別降低了38.27%、43.64%和20.33%、24.12%?？梢?，完全用腐熟基質(zhì)或土壤育苗不利于黃瓜幼苗生長，而適宜配比的復(fù)合基質(zhì)T3對黃瓜幼苗生長最有利。

表6 不同復(fù)合基質(zhì)對黃瓜幼苗生長量的影響Tab.6 Effects of different compound substrates on growth of cucumber seedlings

2.3 不同復(fù)合基質(zhì)對蔬菜幼苗葉綠素及生菜維生素C含量的影響

如表7所示，T2、T3、T4、T5處理的番茄幼苗葉綠素a和總?cè)~綠素含量顯著低于T1（P＜0.05），葉綠素b含量各處理間差異不顯著。腐熟基質(zhì)T2的生菜葉綠素含量最高，T3、T4、T5相對于T1沒有顯著性差異。T2、T4、T5處理的黃瓜幼苗葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量顯著低于T1（P＜0.05），T3處理的黃瓜幼苗葉綠素含量最高，與T1差異不顯著。

在維生素C含量上，T3處理生菜的維生素C含量最高，達到84.83 mg/100 g，相對于T1顯著增加，T2、T4、T5相對于T1差異不顯著。表明T3處理適合生菜幼苗生長，可有效提高其維生素C含量。

表7 不同復(fù)合基質(zhì)育苗對蔬菜幼苗葉綠素含量及生菜維生素C含量的影響Tab.7 Effects of different compound substrates on chlorophyll content in vegetable seedlings and vitamin C content in lettuce

3 討論與結(jié)論

本試驗通過每周進行一次翻堆以及加長腐熟時間，保證堆肥腐熟過程中的氧氣流通，完成基質(zhì)腐熟。試驗中腐熟高溫達到49.1℃，高溫腐熟時間持續(xù)18 d以上，這與李玉紅等［21］提出的堆肥溫度應(yīng)該控制在50～60℃的結(jié)論相差不大，與胡天覺等［22］的試驗堆腐溫度在40～50℃最佳的結(jié)論一致。

許多研究表明，幼苗生長過程中的生長特性都與栽培基質(zhì)配方密切相關(guān)［12，14-15］。本試驗中，當(dāng)育苗基質(zhì)為T3處理（腐熟基質(zhì)與草炭的體積比為1∶1）時，番茄、生菜、黃瓜的幼苗均表現(xiàn)為株高增加、莖粗加粗、葉面積增加、葉片數(shù)增多等，植株的綜合生長特性顯著優(yōu)于其他處理，與成品基質(zhì)T1無顯著差異。這與前人的研究結(jié)果相符，表明復(fù)合基質(zhì)T3為幼苗生長提供了有利的環(huán)境。

幼苗的葉綠素含量與植株的生長潛能相關(guān)，本試驗中T2處理的生菜幼苗葉綠素含量顯著高于T3處理，分析原因可能與T2處理的生菜幼苗生長較慢葉片變厚含水量降低葉綠素濃縮有關(guān)；但T2處理維生素C含量最低，顯著低于T3處理，幼苗地上地下部的生長量也顯著低于T3處理，可見單純用牛糞與油菜秸稈的腐熟基質(zhì)育苗不利于幼苗生長，而適宜的復(fù)合基質(zhì)配比則可以促進幼苗的生長，提高其產(chǎn)量和品質(zhì)，這也與汪季濤［13］的研究結(jié)果一致。復(fù)合基質(zhì)T3處理的黃瓜幼苗葉綠素含量最高，與對照T1沒有差異，但顯著高于其他各組處理，而T3處理的番茄幼苗葉綠素含量顯著低于T1，可見同一種復(fù)合基質(zhì)對不同蔬菜幼苗的生長影響效果不完全相同。綜合考慮3種蔬菜幼苗地上地下部的生長量，認(rèn)為腐熟基質(zhì)與草炭1∶1混合的復(fù)合基質(zhì)是比較理想的育苗基質(zhì)。