小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

楊凡 米國(guó)全 唐艷領(lǐng) 史艷艷 牛莉莉

摘 要： 為了充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物小麥秸稈，進(jìn)行草炭替代性育苗基質(zhì)原料的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源循環(huán)化利用和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。以番茄‘毛粉802為材料，通過小麥秸稈腐熟物、草炭、蛭石和珍珠巖4種基質(zhì)原料及1種生物菌肥進(jìn)行不同體積配比處理，研究不同配比的小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)、葉片色素及熒光指標(biāo)、幼苗葉片理化性質(zhì)指標(biāo)、基質(zhì)生物指標(biāo)和理化性質(zhì)的影響，探究適合番茄幼苗生長(zhǎng)的小麥秸稈復(fù)合育苗基質(zhì)配方。利用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)19項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5番茄幼苗表現(xiàn)最好，而番茄幼苗在純小麥秸稈腐熟物上的生長(zhǎng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他處理，番茄幼苗的表現(xiàn)最差。

關(guān)鍵詞： 番茄; 幼苗; 小麥秸稈; 育苗基質(zhì); 理化性質(zhì)

中圖分類號(hào)：S641.2? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ?文章編號(hào)：1673-2871（2020）04-050-06

Abstract： In order to make full use of the agricultural waste resource wheat straw， the research and development of alternative seedling substrate raw materials of peat was carried out to realize the recycling utilization of agricultural resources and the sustainable development of ecology.? A tomato variety ‘Maofen 802 was used as test material in this research， four kinds of substrate materials of wheat straw compost， peat， vermiculite and perlite and one kind of biological fertilizer were treated with different volume ratio， the effect of composite matrix of wheat straw with different ratio on the growth index， leaf pigment and fluorescence index， physical and chemical property index was investigated. The grey relational method was used to analyze the 19 indexes， the results? showed that the best composition and ratio of tomato seedling culture substrates was Vwheat straw compost∶Vvermiculite∶Vperlite∶Vbiofertilizer = 6∶2.5∶1∶0.5， while the tomato seedlings which grew on the pure wheat straw decomposed matter showed the worst performance.

Key words： Tomato; Seedling; Wheat straw; Seedling substrate; Physico-chemical properties

隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)在中國(guó)的發(fā)展，育苗作為其中一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，逐漸成為一項(xiàng)專門的產(chǎn)業(yè)。工廠化育苗是現(xiàn)代蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要先導(dǎo)，是自然資源高效利用的重要體現(xiàn)，是節(jié)能省工的重要途徑，是優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)的重要保證。河南省作為我國(guó)蔬菜生產(chǎn)大省，在主要蔬菜生產(chǎn)縣也出現(xiàn)了一批育苗企業(yè)，如扶溝的豫星、新野的綠健、內(nèi)黃的春萌等，大部分蔬菜標(biāo)準(zhǔn)園和蔬菜龍頭企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了蔬菜集約化育苗[1]。

穴盤育苗由于種苗品質(zhì)高、生產(chǎn)效率高、操作簡(jiǎn)便、可一次性成苗等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足工廠化和規(guī)?；a(chǎn)的需求，已經(jīng)成為目前常用的育苗方式之一，該類育苗基質(zhì)通常采用草炭、蛭石、珍珠巖等混合配制而成[2-3]。但草炭屬于不可再生資源，大量開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞不可逆轉(zhuǎn);且由于草炭資源分布不均以及運(yùn)輸費(fèi)用的增加，草炭的使用成本大幅度提高，限制了對(duì)草炭的合理利用。因此，篩選和研制成本低、效果好、管理方便、符合環(huán)保要求的新型育苗基質(zhì)必然成為基質(zhì)研究的熱點(diǎn)之一[4-7]。隨著蔬菜工廠化育苗和無土栽培技術(shù)的興起，我國(guó)的基質(zhì)需求量逐年遞增，急需尋找一種有效的草炭替代品。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年可產(chǎn)生秸稈逾7億 t，居世界之首。但長(zhǎng)期以來秸稈資源沒有得到充分合理利用，大量秸稈被丟棄或焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也導(dǎo)致大氣環(huán)境污染[8-9]。因此，資源化利用秸稈對(duì)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)和可持續(xù)農(nóng)業(yè)的意義重大。小麥秸稈是一種良好的吸附載體，而且含有豐富的大量元素和微量元素，如N、P、K分別占麥秸質(zhì)量的0.31%、0.04%和0.65%。秸稈中的木質(zhì)素在緩慢的微生物降解中可產(chǎn)生植物生長(zhǎng)激素，對(duì)植物生長(zhǎng)具有明顯促進(jìn)作用[10]。

筆者以小麥秸稈腐熟物、草炭、珍珠巖、蛭石和生物菌肥為主要原料，按不同比例進(jìn)行混配，研究小麥秸稈基質(zhì)對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，旨在探討小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)應(yīng)用于番茄穴盤育苗的最佳配比。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)基質(zhì)原料：小麥秸稈腐熟物、草炭、蛭石、珍珠巖和生物菌肥。供試番茄品種來自西安神洲種業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的‘毛粉802。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年3-4月在河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究開發(fā)基地的日光溫室內(nèi)進(jìn)行。共設(shè)8個(gè)處理，試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，每重復(fù)10盤，穴盤規(guī)格為50孔。處理1，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5;處理2，V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2.5∶1∶0.5;處理3，V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=3∶3∶2.5∶1∶0.5;處理4，V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2∶1.5∶0.5;處理5，純腐熟小麥秸稈;處理6，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石=5︰5;處理7，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石=7∶3;對(duì)照CK，采用育苗工廠常規(guī)基質(zhì)，V草炭∶V珍珠巖∶V蛭石=6∶2∶1。苗期管理為番茄幼苗長(zhǎng)出心葉后開始澆600倍水溶性肥，1周2次，其他澆清水保持其濕度。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目與方法

株高采用鋼尺測(cè)量，莖粗采用游標(biāo)卡尺測(cè)量。葉面積采用稱重法測(cè)量。壯苗指數(shù)采用以下公式計(jì)算：壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量。

幼苗葉片色素及熒光指標(biāo)測(cè)定[11]：使用FMS-1熒光儀（英國(guó)Hansatech公司）分別于試驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)定葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)，包括初始熒光產(chǎn)量（Fo）、最大熒光產(chǎn)量（Fm）、穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量（Fs）、光適應(yīng)下最大熒光產(chǎn)量（Fm′）、光適應(yīng)下最小熒光產(chǎn)量（Fo′）。計(jì)算光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）：Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm，實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）：ΦPSⅡ=（Fm′-Fs）/Fm′。

葉片色素含量的測(cè)定：用打孔器打6片直徑0.8 cm葉圓片，放入試管中，加入10 mL 95%乙醇避光放置24 h至組織變白。將色素提取液倒入比色皿內(nèi)。在波長(zhǎng)665、649、470 nm下測(cè)定吸光度。通過下列公式計(jì)算各種色素含量：Ca = 13.95A665-6.88A649;Cb = 24.96A649-7.32A665;Cx·c = （1 000A470-2.05Ca- 114.8Cb）/245。

據(jù)此即可得到葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的質(zhì)量濃度（Ca、Cb、Cx·c：mg·L-1），前二者之和為總?cè)~綠素的質(zhì)量濃度。最后根據(jù)下式可進(jìn)一步求出植物組織中葉綠體色素的含量：葉綠體色素的含量（μg·cm-2）=（色素的濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)×103）/葉圓片面積[12]。

可溶性總糖含量采用蒽酮法測(cè)定[12];植物根系活力采用TTC法測(cè)定[12];基質(zhì)堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，基質(zhì)過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定[13];FDA（熒光素二乙酸酯）水解酶活性采用熒光素比色法測(cè)定[14];用V基質(zhì)∶V水=1∶5浸提法測(cè)定pH、EC值。

1.4 灰色系統(tǒng)的建立

運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)各個(gè)基質(zhì)的理化性質(zhì)及育苗效果進(jìn)行綜合分析，將對(duì)照基質(zhì)和7種配比基質(zhì)整體視作一個(gè)灰色系統(tǒng)，將每個(gè)配比作為一個(gè)因素計(jì)算關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度表示該灰色系統(tǒng)中各因素的關(guān)聯(lián)程度，關(guān)聯(lián)度越大表明與理想處理相似度越高[15]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 17.0結(jié)合Microsoft Excel 2003作數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

從表1可以看出，處理1、處理2的株高分別為25.31、25.40 cm，與CK差異不明顯，與其他處理相比差異顯著，處理5的株高最低;處理6莖粗值最低，與CK差異顯著。CK與處理5的葉片數(shù)具有顯著差異，CK葉片數(shù)最高，其他依次為處理2>處理3=處理4>處理6>處理1=處理7>處理5。各個(gè)處理在地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量表現(xiàn)基本一致，CK與處理5、處理6具有顯著差異，與其他處理差異不顯著，其中處理1地上部干質(zhì)量最高，CK地下部干質(zhì)量最高。

壯苗指數(shù)中，CK與處理5具有顯著差異。處理7壯苗指數(shù)最高，其他依次為處理4>CK>處理1>處理6=處理2=處理3>處理5， 處理7、處理4分別比CK高出16.00%、4.00%。

2.2 小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄植株葉片色素及熒光指標(biāo)的影響

從表2可以看出，處理5的葉綠素a含量最高，為26.55 μg·cm-2，與CK差異顯著;葉綠素b含量中，處理1和處理5與CK相比差異顯著。類胡蘿卜素含量中的各個(gè)處理與CK差異不顯著?？?cè)~綠素濃度中，處理1、處理5的含量分別為32.18、34.86 μg·cm-2，與CK相比差異顯著，處理7含量最低，其排序依次為處理5>處理1>處理6>處理3>CK>處理4>處理2>處理7。

從表3可以看出，最大光合效率中，CK與其他處理均不具有顯著差異。ΦPSⅡ光量子產(chǎn)額中，CK與其他處理沒有差異顯著，說明改變小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)配比對(duì)植株葉綠素?zé)晒庥绊懖淮蟆?/p>

2.3 小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄植株理化性質(zhì)的影響

從表4可以看出，處理1和處理2可溶性總糖含量分別比CK高出1.91%和2.42%，差異不明顯，它們與處理3呈現(xiàn)顯著性差異?？傮w來看，小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄植株可溶性總糖的影響為處理2>處理1>CK>處理7>處理6>處理4>處理5>處理3。不同小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)配比對(duì)番茄植株根系活力的影響差異不顯著。

2.4 小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄植株基質(zhì)生物指標(biāo)的影響

從表5可知，不同小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)配比對(duì)番茄植株基質(zhì)堿性磷酸酶差異明顯，排序依次為處理5>處理1>處理7>處理4>處理2>處理6>處理3。處理6基質(zhì)的過氧化氫酶含量最高，其他依次為處理7>處理3>處理2>處理4>處理1>處理5>CK。FDA水解酶活性，CK與處理5、處理7具有顯著差異。

2.5 小麥秸稈復(fù)合基質(zhì)對(duì)番茄植株基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

從表6可以看出，CK與處理1、處理3、處理4和處理7的pH具有顯著差異。排序依次為處理1=處理7>處理4>處理3>處理5>處理2>處理6>CK，CK最低。不同基質(zhì)配比處理的EC值差異顯著。處理5基質(zhì)EC值最高，與其他處理相比差異顯著，CK處理的EC值最低，為0.23 mS·cm-1，排序依次為處理5>處理6=處理7>處理1>處理2>處理3>處理4>CK。

2.6 不同配比基質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)分析

選定灰色關(guān)聯(lián)分析指標(biāo)共19項(xiàng)，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的需要，以各項(xiàng)指標(biāo)的平均值構(gòu)建一個(gè)參考基質(zhì)。7種基質(zhì)和對(duì)照與參考基質(zhì)相關(guān)性最大者，則該配比最佳。

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)法需要，首先對(duì)各基質(zhì)及對(duì)照的19個(gè)指標(biāo)進(jìn)行無量綱化處理XI=XI（K）/（K），（K=1，2，...，14）[16]，對(duì)19個(gè)指標(biāo)依次進(jìn)行無量綱化處理后，代入灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)公式，得到各處理與參考處理的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

再根據(jù)關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式，算出各處理的灰色關(guān)聯(lián)度：

r1=0.85，r2=0.8555，r3=0.8166，r4=0.7883，r5=0.8216，r6=0.7877，r7=7453，r8=0.7945，則關(guān)聯(lián)度排序?yàn)椋簉2>r1>r5>r3>r8>r4>r6>r7，由此得到各基質(zhì)及對(duì)照的排序?yàn)椋禾幚?>CK>處理4>處理2>處理7>處理3>處理5>處理6，可知處理1最好，對(duì)照次之。

3 討論與結(jié)論

基質(zhì)的pH值在5.0～7.0 適于作物生長(zhǎng)。EC值可以反映基質(zhì)中原有可溶性鹽分含量的高低，作物生長(zhǎng)的安全EC值應(yīng)小于2.6 mS·cm-1，最適EC值為2.0 mS·cm-1[17-19]。李婧等[20]以腐熟的玉米秸稈、牛糞、草炭和蛭石為原料按照不同的配比作為番茄育苗基質(zhì)，研究結(jié)果表明，V牛糞∶V玉米秸稈∶V草炭∶V蛭石=5∶1∶2∶2的理化性質(zhì)較優(yōu)，pH 7.32，EC 2.06 mS·cm-1。在本試驗(yàn)中，不同處理基質(zhì)配比下的pH值均呈弱堿性，且pH值均高于7.31，EC值均小于2 mS·cm-1。磷酸酶能夠催化磷酸脂或磷酸酐的水解，對(duì)有機(jī)磷的礦化及植物的磷素營(yíng)養(yǎng)有重要影響[21]。過氧化氫酶活性的增加對(duì)土壤中污染物的降解有極顯著的促進(jìn)作用[22]。FDA水解酶活性可以作為評(píng)價(jià)土壤微生物量和活性的重要指標(biāo)[23-25]。在本試驗(yàn)中不同配比基質(zhì)的酶活性均接近對(duì)照CK，其中V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5、純小麥秸稈腐熟物以及V腐熟小麥秸稈∶V蛭石=7∶3的總體酶活性較高，有利于番茄幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。

任蘭天等[26]研究發(fā)現(xiàn)，70%小麥秸稈+15%蛭石+15%珍珠巖處理壯苗指數(shù)為0.132，根冠比為0.493，葉綠素含量為2.85 mg·g-1，效果顯著優(yōu)于商業(yè)基質(zhì)。曾清華等[27]通過研究發(fā)現(xiàn)，按V小麥秸稈基質(zhì)∶V蛭石∶V草炭=50∶25∶25的比例配制的復(fù)合基質(zhì)理化性狀最佳，隨復(fù)合基質(zhì)中小麥秸稈基質(zhì)比例的降低，黃瓜幼苗的株高、莖粗、壯苗指數(shù)以及葉片的葉綠素含量均呈上升趨勢(shì)。劉濤等[28]通過研究發(fā)現(xiàn)V蛭石∶V小麥秸稈=1∶2處理培育的番茄幼苗主根長(zhǎng)、干鮮質(zhì)量、葉綠素含量、株高和葉片數(shù)的增幅、干物質(zhì)含量、根冠比、壯苗指數(shù)等指標(biāo)明顯優(yōu)于其他處理。壯苗指數(shù)與作物前期產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，可作為評(píng)價(jià)幼苗強(qiáng)弱的主要指標(biāo)[29]。本次試驗(yàn)中只有純小麥秸稈腐熟物配制的基質(zhì)壯苗指數(shù)與對(duì)照有顯著差異，由于基質(zhì)的保水保肥性較其他復(fù)合基質(zhì)差，因此番茄幼苗長(zhǎng)勢(shì)弱于其他處理幼苗。不同配比基質(zhì)的根系活力均無顯著差異，但各個(gè)處理的根系活力均小于對(duì)照，其中V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2∶1.5∶0.5番茄幼苗的根系活力最高;本次試驗(yàn)的根系活力均高于上述研究，因此在以后的試驗(yàn)中可適當(dāng)提高蛭石的含量以提高基質(zhì)的透氣吸水能力，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)發(fā)育。葉綠素濃度影響植物葉片的光合作用效率和植株的生長(zhǎng)狀況，F(xiàn)v/Fm 反映了植物的潛在最大光合效率，ΦPSⅡ反映了ΦPSⅡ系統(tǒng)的實(shí)際光合效率，影響作物生長(zhǎng)性狀和產(chǎn)量。葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定試驗(yàn)中，所有處理的測(cè)定值均接近對(duì)照CK，且均無顯著差異，但V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5中番茄幼苗的葉綠素含量比較高;通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本試驗(yàn)的小麥秸稈腐熟物含量較高，番茄幼苗的壯苗指數(shù)、葉綠素含量等生理指標(biāo)較低，因此在今后試驗(yàn)中可適當(dāng)減少小麥秸稈的含量，增加蛭石的含量以提高基質(zhì)的保水保肥性。

根據(jù)各處理的幼苗理化性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行綜合比較，處理1（V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5）和處理4（V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2∶1.5∶0.5）的株高、莖粗、地上部干質(zhì)量等生長(zhǎng)指標(biāo)均高于其他處理基質(zhì)，且接近對(duì)照CK。根據(jù)灰關(guān)聯(lián)分析可得，處理1的關(guān)聯(lián)度最大，其次是對(duì)照CK和處理4，由此可以看出，采用處理1和處理4番茄幼苗表現(xiàn)最好，而處理5（純小麥秸稈腐熟物）在番茄幼苗生長(zhǎng)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他處理基質(zhì)，番茄幼苗表現(xiàn)最差。

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