酒糟沼渣基質對番茄生長及其品質的影響

車艷麗　程瑞鋒　張雅婷　楊其長

摘要：本試驗基于番茄有機基質栽培模式，研究酒糟沼渣不同粗細渣配制的基質ZH（細渣∶粗渣=2∶1）、ZX（細渣∶粗渣=1∶0）、常規(guī)基質草炭（CT）及椰糠（YK）對番茄植株生長、產量及品質指標的影響。結果表明，沼渣基質的有機質和總養(yǎng)分含量較高，重金屬和有害生物都遠低于相關標準，四種抗生素在0.75 mg/kg為檢出限情況下未檢出，理化指標都在合理范圍內，pH和EC值相對較高。沼渣基質可以促進番茄生長、改善果實品質、增加產量，其中ZH處理的株高、莖粗、葉面積高于其它3個處理，但無顯著差異，僅根冠比顯著高于其它處理;ZH處理產量最高，比最低產量處理YK增產11.58%，但4個處理間差異均不顯著;沼渣基質較椰糠和草炭基質提高果實可溶性總糖、還原糖（果糖、葡萄糖）和V[HT6"SS]C[HT5"SS]含量，降低可滴定酸含量。ZH處理果實可溶性蛋白顯著高于其它處理。主成分分析表明，ZH處理番茄綜合品質評價最好;相關性分析得出，植株葉片C/N與番茄可溶性糖、可滴定酸、可溶性蛋白存在顯著或極顯著相關。本研究結論為沼渣基質可作為有機栽培基質，綜合生物學、產量、品質性狀分析結果認為，細渣與粗渣為2∶1的配比基質是有機基質栽培番茄的最佳配方。

關鍵詞：酒糟沼渣;基質;番茄;品質;產量

中圖分類號：S141.4：S641.201文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2020）04-0098-08

Abstract Based on tomato organic substrate cultivation mode， the effects of different proportions of crude residue and fine residue （ZH，fine residue∶crude residue =2∶1;ZX，fine residue∶crude residue =1∶0）， conventional substrate peat （CT） and coconut chaff （YK） on tomato plant growth， yield and quality were studied. The results showed that the biogas residue substrates had higher organic matter and total nutrients with the heavy metals and harmful organisms far below the relevant standards; four kinds of antibiotics were not detected out under the detection limit of 0.75 mg/kg; physical and chemical indicators were within a reasonable range， and pH and EC values were relatively higher. The biogas residue substrates could promote tomato growth， improve fruit quality and increase yield. The plant height， stem diameter and leaf area of ZH treatment were higher compared the other treatments， but the difference was not significant; only its root-shoot ratio was significantly higher. The tomato yield was the highest under ZH treatment， which increased by 11.58% compared with YK treatment with the lowest yield; but there were no significant differences between the four treatments. The content of total soluble sugar， reducing sugar （fructose， glucose）， and vitamin C increased， and the titratable acid content reduced under ZH and ZX treatments. The content of soluble protein was significantly higher under ZH than that under the other treatments. The results of principal component analysis showed that ZH treatment was the best to tomato quality. Through correlation analysis， it was concluded that the C/N value of leaves had significant or very significant correlation with soluble sugar， titratable acid and soluble protein of tomato. In conclusion， the biogas residue substrate could be used as organic cultivation medium， and ZH（fine residue：crude residue =2∶1）was the optimum ??one for organic substrate cultivation of tomato through comprehensive biology， yield and quality characteristics.

Keywords Distillers?grains biogas residue; Substrates; Tomatoes; Quality; Yield

隨著釀酒行業(yè)的發(fā)展，酒廠產生大量的酒糟廢棄物，如果不及時進行處理會造成嚴重資源浪費和環(huán)境污染[1]。合理有效利用酒糟生產高附加值產物，是實現(xiàn)白酒產業(yè)資源利用最大化的關鍵[2]。厭氧發(fā)酵處理酒糟廢棄物是酒糟綜合處理經濟有效的方法[3]。

沼渣和沼液的高效利用直接關系沼氣工程的經濟效益。沼渣作為厭氧消化產物中含量最多的成分，不僅營養(yǎng)豐富，而且質地疏松，適合作為作物栽培基質使用。有機基質栽培是無土栽培的一個研究熱點[4]，近年來沼渣人工基質技術也日益受到重視，被視為是沼渣高值利用的新途徑[5]。沼渣目前在種植業(yè)上應用最廣泛，直接還田或者生產有機肥料、土壤調理劑等[6-11]。Bath等[9]報道餐廚垃圾厭氧消化所得沼渣可使韭菜的產量提高，主要是因為沼渣中無機氮可以很好地被作物吸收以促進其生長;Rivard等[11]研究表明，城市固體廢物厭氧消化后的沼渣對于提高玉米單株產量及生物量有積極作用。近幾年國內一些科研單位利用沼渣作為栽培基質原料，在辣椒、番茄、黃瓜、小麥等作物上進行了相關研究，認為通過添加沼渣改善了基質肥力，提高了植物光合速率，對生長和產量都有促進作用，改善作物品質[12-14]。趙麗等[15]測定了沼渣作為基質的物理性質以及多種元素含量，并與進口草炭及華美草炭作對比，用于黃瓜、甘藍、番茄、青菜花等的栽培，結果表明，沼渣基質各項指標均符合要求，特別是重金屬含量未超標。王秀娟[16]將沼渣作為主要有機基質，選出6組配比進行番茄和辣椒的栽培試驗，結果表明當沼渣、蛭石、珍珠巖按照體積比為2∶3∶1的配比進行混合利用時最能促進作物株高和葉片的生長。

酒糟沼渣較其它廢棄物沼渣具有來源穩(wěn)定、成分相對一致、營養(yǎng)物質更加豐富等特點[17-19]，具備了沼渣基質化的前提。隨著國家倡導和扶持規(guī)?；锾烊粴饧按笮驼託夤こ蘙20]，沼渣高值化利用研究顯得尤為必要和緊迫。沼渣基質研究目前仍然停留在作為一種輔料添加到各種基質配方中，從根本上還是以消納為主要出發(fā)點，并未充分發(fā)揮沼渣在基質方面的優(yōu)勢，所用沼渣大多都沒有經過后續(xù)無害化、資源化處理，會存在土壤污染、食品安全等方面的隱患[3]。針對完全利用酒糟沼渣的粗、細渣配比進行栽培基質的研究尚未見報道。本試驗以醬香型白酒酒糟經過大型沼氣工程所得沼渣為試驗材料，研究不同沼渣基質處理和椰糠、草炭對番茄栽培的影響，旨在為沼渣基質化應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

試驗于2018年4—10月在北京市海淀區(qū)中國農業(yè)科學院農業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所樓頂溫室進行。該溫室為半自動化智能玻璃溫室，長10 m，寬6 m，面積60 m2，實際栽培面積為44 m2。溫室內設有濕簾、風機、供熱暖氣及遮陽網等，環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)完善。試驗期間采用濕簾、風機、遮陽等方式降溫，或通過供熱暖氣提升溫度，從而避免溫度過高或過低，調控適宜番茄生長的環(huán)境。

1.2 試驗材料

沼渣來源于貴州茅臺酒廠（集團）綠生有機肥有限責任公司酒糟沼氣工程，經過兩級螺旋擠壓、臥螺離心后，添加少量新鮮酒糟進行好氧發(fā)酵，待含水率降到45%左右用半濕物料粉碎機粉碎，然后繼續(xù)好氧發(fā)酵，得到的原料為細渣，粗渣即好氧發(fā)酵后未粉碎的沼渣。

番茄采用基質袋栽培?；|袋規(guī)格為：100 cm×20 cm×12 cm，材質為內黑外白的PE薄膜。供試番茄為優(yōu)良越夏品種漢姆077，來源于內蒙古赤峰和潤農業(yè)高新科技產業(yè)開發(fā)有限公司。

1.3 試驗設計

試驗為不同栽培基質的單因素試驗，設置4個處理，分別為：草炭常規(guī)配比基質CT（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）、椰糠基質YK、沼渣基質ZX（細渣∶粗渣=1∶0）、沼渣基質ZH（細渣∶粗渣=2∶1）。以兩條種植行為一種基質處理，兩邊各設置一條邊緣行。每個基質袋均勻設置4個10 cm×10 cm的栽培口，每個栽培口定植1株番茄種苗，即株距為20 cm。4個基質袋為一條種植行，種植行間距1.2 m，共種植8行。以滴灌方式進行營養(yǎng)液供給，營養(yǎng)液參照前人番茄栽培配方[21]（N 110.4，P 32.3，K 83.6，Ca 122.0，Mg 48.4，F(xiàn)e 2.8，Mn 0.5，Zn 0.05，Cu 0.02，B 0.5和Mo 0.01，營養(yǎng)元素含量均以單位mg/L計）。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 栽培基質理化性質測定沼渣基質基礎性狀指標（有機質、氮磷鉀、pH值、水分）、重金屬和有害生物根據(jù)NY 525—2012[22]標準規(guī)定方法進行測定，抗生素根據(jù)GB/T 32951—2016[23]進行測定。4種不同處理基質理化性質指標包括：容重、孔隙度、氣水比、EC值和pH值，參照荊延德等[24]的方法測定。

1.4.2 植株生長指標測定苗期、花期及結果期每處理隨機選取18株番茄測定各階段番茄株高和莖粗;結果期測定葉綠素含量、葉面積、植株鮮重和干重，計算根冠比。測定方法參照文獻[25]。植株碳氮采用ATC-185穩(wěn)定同位素質譜儀測定。

1.4.3 番茄產量和品質測定番茄產量采取小區(qū)產量完全測量。番茄果實采收后切至1 cm左右小塊，用液氮凍實后，在低溫下用研磨機研磨成粉，再放于-80℃超低溫冰箱內保存?zhèn)溆?。采用超高效液相色譜Waters H-class測定V[HT6SS]C[HT5SS]含量[26]，UPLC配自動進樣器。色譜條件：色譜柱HSS T3 100×2.1 mm， 1.8 μm particle size，流動相0.1%甲酸，流速為0.25 mL/min，進樣量為2 μL，柱溫30℃，檢測波長為245 nm。其余品質指標測定方法參照文獻[27]進行：滴定法測定番茄果實總酸含量;苯酚-硫酸法測定可溶性糖含量;考馬斯亮藍染色測定可溶性蛋白含量;硫酸-水楊酸法測定硝酸鹽含量。

物理性質是反映基質特性的基本指標，主要包括容重、總孔隙度、大小孔隙比、pH值、EC值等，這些性質能夠影響水分和養(yǎng)分的吸收及根系生長，進而對植物的生長發(fā)育產生重要影響[37]。劉爽等[38]通過研究生物氫烷工程沼渣對基質理化性質和油菜、菠菜幼苗生長的影響發(fā)現(xiàn)，添加生物氫烷工程沼渣可顯著改善基質的容重、總孔隙度、有機質含量、pH值和EC值等理化性質;適宜配比的生物氫烷工程沼渣對幼苗生長發(fā)育有一定的促進作用。周靜等[39]以白靈菇菇渣、杏鮑菇菇渣、木耳渣、沼渣等有機物料為試材，通過模糊相似優(yōu)先比方法，研究了不同物料理化性狀、植物毒性與市售草炭基質的差別，結果表明，沼渣基質的容重、總孔隙度、氣水比、EC值、發(fā)芽率等指標均在合理范圍，是一種比較優(yōu)質的草炭育苗基質代替材料。從本研究結果來看，完全酒糟沼渣處理的理化性質均在合理范圍內，pH值和EC值相對于草炭和椰糠較高，但其理化性質并未對番茄栽培產生抑制，這和趙玲[40]、朱春云[41]、任濟星[42]等研究結果不一致。這一方面與酒糟原料有關，另一方面與工藝選擇有關。厭氧發(fā)酵后沼渣再經過好氧發(fā)酵、粒徑選擇（粉碎處理）、復配等工藝，可以實現(xiàn)完全沼渣做栽培基質。

3.2 沼渣對番茄生物學、產量、品質性狀的影響

沼渣可通過堆肥化處理制成有機肥，還能作為基料種植蘑菇以及育苗基質，用途廣泛[43-46]。沼渣可增加番茄株高、莖粗、葉片數(shù)和促進根系的生長?；|中沼渣含量越多番茄株高、莖粗、葉片數(shù)長勢越強，沼渣做基質可提高番茄果實品質和產量[41]。王玉等[45]發(fā)現(xiàn)沼渣復配基質番茄出苗率、株高、莖粗、根系活力、壯苗指數(shù)等高于其它處理;梁稱福[46]、周國順[47]等也得到類似結果，沼渣可顯著地提高蔬菜的品質和商品性。

本研究中，細渣∶粗渣=2∶1基質處理（ZH）在生育后期株高、莖粗、葉面積高于其它處理，但差異均不顯著，僅根冠比顯著大于其它處理。碳氮代謝是作物正常生長發(fā)育最基本的代謝途徑，碳、氮代謝互相影響、互相制約，其比值可用于反映碳、氮代謝的相對強弱[48，49]。本研究中，所有處理的植株C含量都在40%左右，植株N含量差異較大，說明不同基質N利用水平不同，ZH和CT處理在同等肥水條件下對N有較好的吸收，這也可以從葉面積和葉綠素指標得到反映，碳氮比ZH處理顯著低于其它處理。根冠比大小反映植物地下部和地上部的相關性，ZH根冠比顯著高于其它處理。

本研究通過品質綜合評價，ZH處理優(yōu)于其它處理，沼渣基質較椰糠和草炭基質提高了果實可溶性糖、還原糖（果糖、葡萄糖）、V[HT6]C[HT]含量，降低可滴定酸含量，硝酸鹽含量與草炭基質處理差異不顯著。這與前人[50，51]研究一致。不同配比沼渣基質處理可溶性蛋白、番茄紅素并沒有規(guī)律性。沼渣基質可以提高番茄產量，但差異未達顯著水平。從相關性分析來看，植株C/N與番茄可溶性糖呈顯著負相關、與可滴定酸呈顯著正相關、與可溶性蛋白呈極顯著負相關，因此，番茄基質栽培調節(jié)植株C/N可以改善果實品質。

4 結論

酒糟沼渣基質有機質、養(yǎng)分含量高，不存在有害生物、重金屬污染風險;理化性質在合理范圍內。本試驗表明，沼渣基質可以促進番茄生長，提高果實品質及產量。通過相關分析可以看出，番茄植株碳氮比與果實可溶性糖、可滴定酸、可溶性蛋白呈顯著或極顯著相關，可以作為番茄品質研究的一個方向，在影響機理、調控措施方面加以深入研究。

綜合比較來看，酒糟沼渣以細渣與粗渣配比為2∶1作為基質是番茄有機基質栽培的最佳配方。

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