蚯蚓糞混配基質(zhì)的優(yōu)化及其對黃瓜幼苗的影響

崔保偉

(商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 476000)

育苗是蔬菜栽培的重要環(huán)節(jié)，也是蔬菜獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)，育苗基質(zhì)的配方直接影響著育苗的質(zhì)量。目前穴盤育苗所采用的基質(zhì)材料大多為珍珠巖、草炭、蛭石等，草炭雖然肥效全而持久，保水透氣性較好，是國內(nèi)工廠化育苗理想的育苗基質(zhì)[1-2]，但是其資源匱乏，價格昂貴，并且大量開采易對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，為減少育苗投入成本，增加蔬菜種植效益，研究基質(zhì)配方中替代草炭的材料及比例成為當(dāng)前蔬菜育苗熱點問題。

牲畜糞便養(yǎng)分含量高，糞質(zhì)較細(xì)，且含有大量的氨化細(xì)菌。其含氮化合物較易分解，經(jīng)過腐熟分解后含有大量的腐殖質(zhì)和蠟質(zhì)，且陽離子交換量大，保肥保水效果較好，是具有極大開發(fā)應(yīng)用潛力的有機肥資源[3]。蘑菇渣是食用菌栽培產(chǎn)出的廢料，含有豐富的有機質(zhì)和微生物種群，營養(yǎng)元素齊全，經(jīng)過無害化處理后可以作為良好基質(zhì)混配材料[4-5]。目前，家禽糞便、菌渣等廢棄物主要用于有機肥生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境修復(fù)、土壤改良等方面，但作為育苗基質(zhì)的研究深度還不夠[6]。以牲畜糞便和食用菌廢棄物配制蔬菜栽培基質(zhì)，可以變廢為寶，實現(xiàn)廢棄物資源的循環(huán)利用，具有顯著的經(jīng)濟、生態(tài)效益[7]。李穎等[8]研究表明，V(草炭) ∶V(香菇菌渣)=1 ∶ 1較適合草莓幼苗的生長。祁連弟等[9]研究發(fā)現(xiàn)，V(腐熟羊糞) ∶V(草炭) ∶V(珍珠巖)=1 ∶ 1 ∶ 1最有利于番茄幼苗生長。浩折霞等[10]研究表明，V(酒糟) ∶V(牛糞堆肥)V(蛭石)=13 ∶ 3 ∶ 4作為黃瓜、番茄育苗基質(zhì)較好。目前國內(nèi)學(xué)者利用酒糟、羊糞、牛糞、菌渣等資源在蔬菜育苗上的應(yīng)用已有研究[11-13]，但關(guān)于豬糞與蘑菇渣混合無害化處理后，經(jīng)蚯蚓消解腐熟用于黃瓜育苗基質(zhì)的研究鮮見報道。為此，以蚯蚓糞(豬糞+蘑菇渣為基礎(chǔ)基質(zhì)，經(jīng)蚯蚓消解腐熟)與草炭、蛭石按不同比例混配作為黃瓜育苗基質(zhì)，研究不同基質(zhì)理化性狀、適宜配比及其對黃瓜幼苗生長及生理特性的影響，篩選出豬糞+蘑菇渣經(jīng)蚯蚓消解腐熟后替代草炭的最佳混配基質(zhì)配方，為蔬菜穴盤育苗工廠化新型基質(zhì)開發(fā)、廢棄物資源循環(huán)利用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗黃瓜品種為喜旺(24-915)，由瑞克斯旺(中國)農(nóng)業(yè)服務(wù)有限公司提供；育苗基質(zhì)為蚯蚓糞(豬糞+蘑菇渣)、草炭、蛭石，其中，蘑菇渣購買于民權(quán)縣天邦農(nóng)業(yè)科技有限公司，蚯蚓糞是豬糞和蘑菇渣先經(jīng)過無害化處理混合堆積20 d后，再經(jīng)過蚯蚓消解40 d充分腐熟而成，草炭和蛭石購買于河南豫青伊人育苗基質(zhì)加工基地。育苗盤采用PVC材料生產(chǎn)，安全環(huán)保,105孔穴盤。

1.2 方法

試驗設(shè)在商丘市梁園區(qū)雙八鎮(zhèn)農(nóng)戶溫室大棚內(nèi)，按照蚯蚓糞、草炭、蛭石不同體積配比共設(shè)8個處理(T1—T8，T1為對照)(表1)，每個處理3次重復(fù)。裝盤前按體積比例將基質(zhì)混配好，然后將基質(zhì)按常規(guī)方法裝入盤中，每個重復(fù)裝2盤，共計48盤。于2019年9月10日將黃瓜種子播種育苗盤，然后按隨機區(qū)組排列放到育苗棚內(nèi)，播種6 d后統(tǒng)計出苗率，出苗25 d后一次性隨機取樣，調(diào)查分析幼苗各生長發(fā)育及生理特性指標(biāo)，管理方式同常規(guī)育苗。

表1 不同混配基質(zhì)的配方(體積比)Tab.1 Mixed matrix formulation (Volume ratio)

1.3 項目測定

1.3.1 混配基質(zhì)理化性質(zhì)測定 基質(zhì)的總孔隙度、持水孔隙度、干容重、通氣孔隙度等理化指標(biāo)采用飽和浸提法測定；有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量等參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》測定[14]；pH值采用酸度計測定；電導(dǎo)率采用臺式電導(dǎo)儀測定。

1.3.2 黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)測定 莖粗采用游標(biāo)卡尺(型號:16EWRi)測量莖第一節(jié)間靠上位置的粗度；株高采用刻度直尺測量根莖到生長點的距離；采用電子天平(型號：FA1204B)稱根、莖、葉質(zhì)量；根系體積、根長采用根系掃描儀(型號: GXY-B)測定；葉面積采用葉面積分析儀(型號：LA-S)測定。各形態(tài)指標(biāo)測定時，每個基質(zhì)配比處理隨機取有代表性樣品15株，重復(fù)3次。

根冠比=地下部分鮮質(zhì)量/地上部分鮮質(zhì)量；

壯苗指數(shù)=[(莖粗/莖高)+(地下部分干質(zhì)量/地上部分干質(zhì)量)]×全株干質(zhì)量。

1.3.3 生理特性指標(biāo)測定 葉綠素含量采用手持(SPAD)葉綠素測定儀測定;根系活力采用2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)法測定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測定；脯氨酸含量采用磺基水楊酸法測定[15-18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2012及DPS 7.05軟件統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混配基質(zhì)的理化性狀分析

由表2可以看出，添加蚯蚓糞的各處理通氣空隙度及總孔隙度均顯著高于T1,均以T8處理最高，與其他處理差異顯著；持水孔隙度除T2處理低于T1，其他處理均高于T1；容重各處理均高于T1，T2、T3、T4處理容重隨著蚯蚓糞含量增加呈上升趨勢，T5、T7處理之間差別不大。各處理容重在0.21～0.32 g/cm3,總孔隙度在61.04%～75.35%，pH值在5.81～7.42，電導(dǎo)率均低于2.5 mS/cm，符合蔬菜育苗基質(zhì)理化特性要求。

表2 不同混配基質(zhì)的物理性質(zhì) Tab.2 Physical properties of different mixed matrix

由表3可以看出，有機質(zhì)含量隨著蚯蚓糞添加比例增加呈現(xiàn)上升趨勢，T8處理的有機質(zhì)含量最高，與其他處理差異顯著。全氮、全磷、全鉀含量隨蚯蚓糞添加比例增加呈現(xiàn)下降趨勢，T1處理含量均顯著高于其他處理，原因是蚯蚓糞中養(yǎng)分以有機態(tài)為主，無機養(yǎng)分分解較慢。

表3 不同混配基質(zhì)的養(yǎng)分含量 Tab.3 Nutrient content of different mixed matrix %

2.2 不同混配基質(zhì)對黃瓜出苗率的影響

從圖1可以看出，黃瓜播種6 d后，出苗率達到95%以上的處理有T1、T4、T5、T6，其中,以T5處理最高，達100% ，與T1達到顯著差異，T4、T6處理與T1處理差異不顯著，說明4種處理均能促進黃瓜萌發(fā)出苗；而T2、T3、T7、T8處理出苗率均低于95%，各處理之間差異不顯著。

圖中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同Different lowercase letters in the figure indicate significant differences(P<0.05),the same below圖1 不同混配基質(zhì)對黃瓜出苗率的影響Fig.1 Effects of different mixed matrix on the emergence rate of cucumber

2.3 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響

由表4可知，出苗25 d后，黃瓜幼苗株高T5、T6處理高于T1，并且差異顯著，以T5處理最高，其余各處理均低于CK，T4、T7、T8、T1處理之間差異不顯著，與T2、T3均達到顯著差異；下胚軸長T6處理高于T1，其余各處理均低于T1，T5與T6處理差異不顯著；莖粗、根長各處理均高于T1，以T4處理表現(xiàn)最好，與T5、T6處理之間差異不顯著，與其他處理均達到顯著差異；根冠比各處理之間差異比較明顯，T2、T3處理顯著低于T1，其余處理均顯著高于T1，以T7處理表現(xiàn)最好；壯苗指數(shù)以T5處理表現(xiàn)最好，與T6處理差異不顯著，與其他處理均達到顯著差異。綜合各項指標(biāo)分析，T5處理較有利黃瓜幼苗生長發(fā)育，其株高、莖粗、根長、根冠比、壯苗指數(shù)分別比T1提高了30.9%、8.1%、54.7%、26.7%、30.8%。

表4 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響Tab.4 Effects of different mixed matrix on the growth and development of cucumber seedlings

2.4 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗根系活力的影響

黃瓜壯苗先壯根，根系活力影響地上部分生長發(fā)育。從圖2可以看出，黃瓜出苗25 d后，除T2、T8處理根系活力顯著低于T1外，且二者差異不顯著,其他處理均顯著高于T1，其中以T5處理最強，比T1提高了40.1%，并與T6處理差異不顯著，與T3、T4、T7處理均達到顯著差異，各處理黃瓜幼苗根系活力具體表現(xiàn)為T5>T6>T3>T7>T4>T1>T8>T2。

圖2 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗根系活力的影響Fig.2 Effects of different mixed matrix on root system activity of cucumber seedling

2.5 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

葉片是進行光合作用的主要器官，其葉綠素含量影響幼苗的光合能力。從圖3可以看出，除T2處理葉綠素含量顯著低于T1外，其他處理均顯著高于T1,其中T5、T6、T7處理之間差異不顯著，且與T3、T4、T8處理均達到顯著差異，分別比T1提高了66.1%、70.6%、64.7%,各處理具體表現(xiàn)為T6>T5>T7>T4>T8>T3>T1>T2。

2.6 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗MDA含量的影響

從圖4可以看出，除T2、T8處理MDA含量顯著低于T1外，且二者差異不顯著，其他處理均顯著高于T1，其中T4、T5、T6處理之間差異不顯著，以T5最高，比T1提高了68.4%,T4、T5、T6均與T3、T7處理達到顯著差異，各處理具體表現(xiàn)為T5>T4>T6>T7>T3>T1>T8>T2。

圖3 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of different mixed matrix on chlorophyll content of cucumber seedling

圖4 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗葉片MDA含量的影響Fig.4 Effects of different mixed matrix on MDA content of cucumber seedling

2.7 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響

黃瓜幼苗脯氨酸含量與其抗逆性有著直接關(guān)系。從圖5可以看出，除T2、T3處理脯氨酸含量顯著低于T1外，且二者差異不顯著，其余各處理均高于T1，其中T5與T7處理差異不顯著，但分別比T1提高了30.1%、31.5%，二者與其他處理均達到顯著差異，T4、T6、T8處理之間差異不顯著，但T4與T1處理之間達到差異顯著，T6、T8與T1處理未達到不顯著差異，各處理具體表現(xiàn)為T7>T5>T4>T6>T8>T1>T3>T2。

圖5 不同混配基質(zhì)對黃瓜幼苗脯氨酸含量的影響Fig.5 Effects of different mixed matrix on proline content of cucumber seedling

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)是蔬菜穴盤育苗的重要組成部分，利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源開發(fā)蔬菜育苗基質(zhì)，可以變廢為寶，節(jié)省育苗成本，防治對環(huán)境污染，實現(xiàn)資源循環(huán)再利用。本研究所篩選配方(T1—T8)均符合蔬菜育苗基質(zhì)物理特性要求，容重在0.21～0.32 g/cm3,總孔隙度在61.04%～75.35%，pH值在5.81～7.42，電導(dǎo)率均低于2.5 mS/cm，添加蚯蚓糞的各處理(T2—T8)容重、通氣空隙度及總孔隙度均高于T1,這與劉忠華等[19]研究結(jié)果相一致，不同的是持水孔隙度除T2處理低于T1外，其他處理均高于T1外；另外本研究還發(fā)現(xiàn),有機質(zhì)含量隨著蚯蚓糞添加比例增加呈現(xiàn)上升趨勢，全氮、全磷、全鉀含量呈現(xiàn)下降趨勢，原因是蚯蚓糞中養(yǎng)分以有機態(tài)為主，無機養(yǎng)分分解較慢。

基質(zhì)質(zhì)量影響黃瓜出苗及生長速度，良好基質(zhì)能為根系提供較好的水、氣、肥等生長環(huán)境，有利于培育優(yōu)質(zhì)壯苗。本研究結(jié)果表明，黃瓜播種6 d后，出苗率達到95%以上處理有T1、T4、T5、T6，其中以T5最高，達100%，說明4種處理均能促進萌發(fā)出苗。出苗25 d后，T5處理幼苗株高、莖粗、根長、根冠比、壯苗指數(shù)等形態(tài)指標(biāo)均顯著高于T1，分別比T1提高了30.9%、8.1%、54.7%、26.7%、30.8%，說明適量添加蚯蚓糞代替草炭有利于促進黃瓜幼苗生長，這與郭現(xiàn)坤等[20]研究結(jié)果一致。

壯苗先壯根，根系活力影響植物地上部生長發(fā)育。本試驗中根系活力除T2、T8處理顯著低于T1外，其他處理均顯著高于T1，其中以T5處理最強，比T1提高了40.1%，說明添加適量蚯蚓糞代替草炭能提高基質(zhì)中有機質(zhì)含量，有利于根系對養(yǎng)分吸收，促進植物生長，這與梁海恬等[21]研究結(jié)果相似。葉綠素含量影響植株光合作用的能力。本研究發(fā)現(xiàn)，葉綠素含量除T2處理顯著低于T1外，其他處理均顯著高于T1,說明在蛭石與草炭基礎(chǔ)上添加蚯蚓糞均能夠提高幼苗葉片葉綠素含量，增強光合能力，這與王濤等[22]研究結(jié)果一致。MDA含量可為評價細(xì)胞膜脂過氧化作用強弱及質(zhì)膜損害程度[23]。脯氨酸在植物抗逆生長過程中起到保護作用[24]。黃瓜出苗25 d后，MDA含量以T5處理表現(xiàn)最高，脯氨酸含量以T7處理最高，與前人的研究結(jié)果相似，說明添加適量蚯蚓糞能夠促進幼苗生長，增強抵抗不良環(huán)境條件的能力[25-29]。

綜合考慮混配基質(zhì)對黃瓜出苗率、壯苗指數(shù)及葉綠素、MDA含量等生理生化指標(biāo)的影響，T5處理V(蚯蚓糞) ∶V(蛭石) ∶V(草炭)=1 ∶ 1 ∶ 1)為最佳混配基質(zhì)。將蚯蚓糞與草炭、蛭石按不同比例配制作為黃瓜育苗基質(zhì)，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物資源循環(huán)利用，有效降低了種植成本。