不同配比基質(zhì)理化特征及其與微生物菌劑協(xié)同對上海青生長的影響

歐詩婷，李曉晴，吳雨晴，林凱茹，黃小梅，朱玲瓏,謝曉儀，羅小鳳，余 曉，李家波，徐國良,3*

（1廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510006；2廣州愛康農(nóng)業(yè)生物科技有限公司；3廣東省農(nóng)村水環(huán)境面源污染綜合治理工程技術(shù)研究中心）

隨著中國城鎮(zhèn)化進程的加速，城市建設(shè)用地與綠化用地的矛盾日益突出，都市農(nóng)業(yè)在增加蔬菜自給能力、滿足居民個性需求、加快城鄉(xiāng)一體化發(fā)展與改善城市生態(tài)環(huán)境等方面的作用得到進一步的彰顯，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是未來城市可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑[1-2]。其中，無土栽培在20世紀(jì)80年代后期開始受到農(nóng)業(yè)界的關(guān)注，并在近年進入了迅速發(fā)展的階段[3]。相比于傳統(tǒng)栽培，無土栽培的栽培過程不受土地狀況限制，能為作物提供良好的生長環(huán)境，還能克服病蟲害和土壤鹽漬化等問題，是未來都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向[4]。

栽培基質(zhì)理化性質(zhì)的不同會影響作物根系發(fā)育以及根系對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，從而影響植物的生長[5]。如馬全會[6]以南疆當(dāng)?shù)睾由?、發(fā)酵甘草渣為原料開發(fā)設(shè)施草莓新型栽培基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)75%河沙混配25%甘草渣基質(zhì)對土壤肥力和草莓的各項生長指標(biāo)均有促進作用；梁玉芹等[7]以威獅11號辣椒為試驗材料，認(rèn)為在沙子∶蛭石∶花生糠∶雞糞=6∶2 ∶2 ∶1栽培下辣椒基礎(chǔ)養(yǎng)分含量最高，且株高、產(chǎn)量和品質(zhì)等指標(biāo)整體上均優(yōu)于對照組；秦霞[8]對“密斯蒂”藍(lán)莓進行盆栽試驗，認(rèn)為園土∶松針土∶有機肥=2∶1 ∶1的處理綜合來說是其生長發(fā)育效果最好的栽培基質(zhì)；張明偉[9]通過比較椰糠與泥炭，認(rèn)為椰糠是一種可以替代泥炭的優(yōu)良基質(zhì)材料；楊梅玉等[10]通過探索不同的基質(zhì)處理，發(fā)現(xiàn)草炭∶菇渣∶鋸木屑∶珍珠巖=2∶2∶2∶1和草炭∶菇渣∶鋸木屑∶珍珠巖=4∶2∶2∶1兩種基質(zhì)配比對上海青植株生長最優(yōu)。

微生物可通過其生命活動促進土壤營養(yǎng)循環(huán)，提高土壤肥力，也可以增強作物抗逆能力，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量，使土壤更適合植物的生長發(fā)育需要[11]。張敏碩等[12]采用田間小區(qū)試驗，施用溶磷解鉀微生物菌劑，發(fā)現(xiàn)可以顯著增加馬鈴薯的產(chǎn)量并改善其品質(zhì)。劉一江等[13]通過研究得出，添加菌肥的處理相比于常規(guī)施肥與單施化肥的處理，水稻的有效穗數(shù)、總粒數(shù)、實粒數(shù)和每株穗質(zhì)量均較高。陳秀范[14]發(fā)現(xiàn)微生物菌劑的施用，能夠使大豆田間長勢表現(xiàn)更好，且對其有明顯的增產(chǎn)作用；陳家秀等[15]通過田間試驗得出，施用亞聯(lián)微生物肥+復(fù)合肥可增加上海青單株葉數(shù)和單株重及產(chǎn)量；弓新國等[16]通過施用“德根貝”微生物菌劑認(rèn)為可降低上海青霜霉病的發(fā)病率，促進上海青的生長，提高上海青的產(chǎn)量及產(chǎn)值；皇甫愛華[17]研究得出，底施“復(fù)合微生物肥料”可增加上海青產(chǎn)量和改善其生物學(xué)性狀。

綜上，栽培基質(zhì)類型及微生物菌劑均能影響蔬菜的生長，但鮮有人將兩者結(jié)合研究。因此本研究將以泥炭土、腐葉土、蛭石、珍珠巖、椰糠為原料進行不同的混配，并通過設(shè)置添加或不添加菌劑處理，研究栽培基質(zhì)改良與菌劑添加對蔬菜生長狀況的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗所采取的5種基質(zhì)中，腐葉土（紅壤與腐葉體積比2∶1的混合）與泥炭土均來自廣州市綠風(fēng)生物技術(shù)有限公司。蛭石、珍珠巖、椰糠與上海青種子均購自市場，上海青的品種為‘京冠一號’。微生物菌劑為農(nóng)用復(fù)合微生物菌劑（廣州狀元生物科技有限公司）。栽培盆購自市場，長64.5cm，寬36cm，深30cm。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗處理。本次試驗供試蔬菜為上海青（Brassica chinensis L.）。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主因子為菌劑，副因子為基質(zhì)類型。用腐葉土、泥炭土、珍珠巖、蛭石和椰糠5種土壤基質(zhì)材料，分別按照一定體積比例進行混和（見表1），形成5種基質(zhì)類型，分別為腐葉土、泥炭土+珍珠巖、泥炭土+椰糠、泥炭土+蛭石、腐葉土+泥炭土，用字母A-E表示；另外，對每種基質(zhì)類型都設(shè)置添加或不添加菌劑處理。試驗總共10個處理，每個處理設(shè)3個重復(fù)，即3個栽培盆，每盆種植6株小苗。上海青于2018年7月30日以小苗種植于廣州大學(xué)理學(xué)試驗樓的屋頂花盆中。取100g菌劑稀釋500倍液后，于上海青小苗種植后1周內(nèi)分3次混勻于水后進行添加。2018年8月16日收割上海青地上部分。

表1 基質(zhì)類型的基質(zhì)體積比

1.2.2 土壤和蔬菜指標(biāo)測定?；|(zhì)pH值、電導(dǎo)率（EC）：先采用基質(zhì)∶水質(zhì)量比為1∶5浸提法，再使用pH計和電導(dǎo)儀測定數(shù)值。總孔隙度：利用環(huán)刀法測定，計算公式為：總孔隙度（%）=（W2-W1）/V-W1。其中：W1為基質(zhì)的重量，W2為浸泡后的重量，V為水分的體積。

上海青收割后稱重，測量株高及計算葉片數(shù)目，每花盆中的6棵青菜的鮮重、株高和葉片數(shù)的平均值作為一個數(shù)據(jù)進行后續(xù)數(shù)據(jù)處理。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析。用裂區(qū)分析檢驗栽培基質(zhì)類型和菌劑對基質(zhì)理化性質(zhì)（pH、EC、總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度）和上海青生長（鮮重、株高和葉片數(shù)）的影響。用單因素方差分析檢驗不同基質(zhì)類型對基質(zhì)性質(zhì)和上海青生長的影響，并用LSD進行處理間的兩兩比較。皮爾遜相關(guān)分析用于檢驗基質(zhì)理化性質(zhì)與上海青生長的相關(guān)性。t檢驗用于有/無菌劑添加對基質(zhì)理化性質(zhì)與上海青生長作用的比較。所有統(tǒng)計分析均在SPSS 20.0中進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)理化性質(zhì)

不同基質(zhì)之間理化性質(zhì)存在顯著差異（p＜0.001，表2）。其中A處理和E處理的pH值分別為7.41和6.94，顯著高于其它處理（p＜0.001）。其他的基質(zhì)類型的pH值都在6.00～6.32之間，呈弱酸性。A處理和E處理的EC值均達(dá)到1500μs/cm以上，顯著高于B處理和D處理。A處理的總孔隙度較低，只有54.72%，其他處理均在63.22%～73.63%之間。A處理與E處理的通氣孔隙度大于10%，而其他處理均在8.85%～9.32%之間，各個處理之間并沒有顯著的差異。持水孔隙度A、D處理均顯著高于其他處理，分別為59.91%和62.27%，而A處理只有45.16%，顯著低于其他處理，說明加有珍珠巖和蛭石的配方比加有椰糠、腐葉土的配方持水能力更強（圖1）。

圖1 不同栽培基質(zhì)pH、EC和總孔隙度、通氣孔隙度與持水孔隙度

添加菌劑對基質(zhì)pH、EC、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度均無顯著影響（表2、表3）。栽培基質(zhì)類型與菌劑之間對測定的基質(zhì)理化指標(biāo)的影響無顯著交互作用，說明微生物菌劑施加并不會影響到不同配比基質(zhì)的理化性質(zhì)，同時栽培基質(zhì)類型與微生物菌劑對上海青生長的影響是獨立的，兩者并沒有相互促進或消減。

表2 栽培基質(zhì)類型和菌劑及其交互作用對基質(zhì)理化性質(zhì)和上海青生長的影響

表3 添加菌劑與未添加菌劑下的基質(zhì)pH、EC、總孔隙度、通氣孔隙度與持水孔隙度

2.2 上海青生長特征

基質(zhì)類型對上海青鮮重、株高和葉片數(shù)均有極顯著影響（p＜0.001，表2）。其中，在A處理和E處理2種基質(zhì)之間沒有顯著差異，但卻都顯著高于其它基質(zhì)類型，A處理的上海青株高相比其他3個配方（B處理、C處理、D處理）分別增加約50.61%、93.97%、60.73%；鮮重分別增加約519.38%、943.08%、582.60%；葉片數(shù)分別增加約75.12%、115.77%、93.85%。相對應(yīng)的，E處理的上海青株高相比其他3個配方也均分別增加39.27%、79.37%、48.64%；鮮重分別增加約360.64%、675.75%、407.66%；葉片數(shù)分別增加約68.36%、107.44%、86.36%。這說明了A處理和E處理的配比基質(zhì)更為有利于上海青的生長（圖2）。

圖2 不同栽培基質(zhì)類型的上海青鮮重、株高和葉片數(shù)

從表5可以看出，上海青的鮮重、株高和葉片數(shù)均與基質(zhì)pH值和EC值顯著正相關(guān)，與基質(zhì)總孔隙度、持水孔隙度顯著負(fù)相關(guān)，與通氣孔隙度無顯著相關(guān)，上海青的生長指標(biāo)與基質(zhì)理化性質(zhì)有密切的關(guān)系。

表4 基質(zhì)理化性質(zhì)與上海青生長指標(biāo)的相關(guān)性分析

添加菌劑對上海青鮮重、株高和葉片數(shù)也均有顯著影響（p＜0.01，表2）。如同一基質(zhì)類型中，添加菌劑使上海青鮮重提高了24%～153%。其中，E處理提高了70%（p=0.001）。處理之間的株高和葉片數(shù)的大小差異情況與鮮重類似。t檢驗中同一基質(zhì)類型中，添加微生物菌劑對株高和葉片數(shù)的影響不顯著，但均有所增加。結(jié)合兩因素方差分析的結(jié)果，說明添加菌劑能顯著提高上海青的生長指標(biāo)。

基質(zhì)類型和添加菌劑之間對測定的上海青生長指標(biāo)的影響無顯著交互作用。

表5 添加菌劑與未添加菌劑下上海青鮮重、株高和葉片數(shù)

3 討論

3.1 栽培基質(zhì)理化性質(zhì)及其對上海青生長的影響

珍珠巖具有容重小、總孔隙度較高、pH值高、EC值低的特點[19]；而蛭石的離子交換性強，通氣性和保水性好，pH值較高，EC值相比珍珠巖來說更高一些[20]；椰糠屬于有機材料，孔隙性和保水性好，能吸收更多的水分，同時保持良好的通氣性，但其植物礦質(zhì)營養(yǎng)供給能力較差[22]。泥炭則持水性強、通氣透水性好、保水保肥力強，pH值較低[21]。

本研究中，經(jīng)過珍珠巖、蛭石和椰糠等改良后的基質(zhì)理化指標(biāo)均位于絕大部分的蔬菜最佳生長區(qū)間，但A處理和E處理2個配方結(jié)合所得的基質(zhì)理化性質(zhì)卻更為適合上海青的生長。從pH值上看，在不同配比的基質(zhì)中，除僅有A處理的基質(zhì)外，其他處理都具有較低的pH值，位于中性偏酸的程度，這應(yīng)該與其他基質(zhì)配方都添加了泥炭有關(guān)。同時，這些配方的pH值與王清華等[23]認(rèn)為的基質(zhì)的pH值在6.5～7.0之間，可以滿足絕大多數(shù)作物的生長這一結(jié)論有很大的契合度，但A處理pH值較高，最高達(dá)7.43，E處理的pH值也達(dá)到6.98。由此可見，更適合上海青生長的應(yīng)是中性偏堿性基質(zhì)。另外，在EC值上，除了A處理外，其他處理的值均在李謙盛等[24]提出的適宜大多數(shù)作物生長的電導(dǎo)率值含量在0.36～0.65mS/cm之間（1∶5浸提法），在這一區(qū)間內(nèi)，可為作物提供足夠可迅速利用的水溶性鹽，從而利于作物的生長。而A處理和E處理2個配方的EC值均達(dá)到1443μS/cm以上。故在本研究范圍內(nèi)，上海青的3個生長指標(biāo)均與基質(zhì)溶液電導(dǎo)率呈正相關(guān)。最后，總孔隙度是通氣孔隙度和持水孔隙度的總和，在這一指標(biāo)上，各個處理的值均位于郭世榮[5]提出的適合作物正常生長的總孔隙度55%～96%范圍內(nèi)，其中A處理的總孔隙度在60%以下，E處理的配方60.6%，而加有泥炭土的其他處理均位于63.2%～71.3%之間。本研究除E處理、A處理外的樣本均加入無機介質(zhì)，如珍珠巖、蛭石等，且所占比例較大；而范如芹等[25]中的配方也加有一定的無機介質(zhì)（珍珠巖與蛭石）。這說明，無機介質(zhì)在一定程度上的確能改善單一泥炭土總孔隙度相對較低的問題，并增強基質(zhì)的持水性和緩沖能力?？偪紫抖群统炙紫抖仍谧魑锷L適宜范圍內(nèi)與上海青生長呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，說明總孔隙度和持水孔隙度過大，雖然通透性較好，適合植物根系生長，但可能由于其不利于根系固定等原因[26]，反而不利于上海青的生長，這個范圍根據(jù)作物的不同，影響存在一定的差異。

綜上，添加蛭石、椰糠與珍珠巖3種無機介質(zhì)的基質(zhì)均能很好地改善基質(zhì)理化性質(zhì)，但在促進上海青生長的效果上反而不如A處理與E處理2個配方。而且這2個配方pH值、EC值和總孔隙度均與以往學(xué)者認(rèn)為的最佳區(qū)間有一定的出入。本研究認(rèn)為，一方面，基質(zhì)的容重、總孔隙度、pH值和電導(dǎo)度等雖然重要，但也要根據(jù)具體作物的特性而定[23]。另一方面，從作物的生長營養(yǎng)元素上看，腐葉土與泥炭土均含有較為豐富的有機質(zhì)和充足的營養(yǎng)元素，從而使上述的2個處理在pH值、EC值和總孔隙度3個理化指標(biāo)與其他處理相比之下不太理想的情況下，也能很好地促進上海青的生長。

3.2 菌劑對基質(zhì)理化性質(zhì)和上海青生長的影響

微生物菌肥是經(jīng)過特殊工藝制成的含有活菌并用于植物栽培的生物制劑或活菌制劑，具有增強基質(zhì)肥力，促進植物對養(yǎng)分的吸收，提高作物的抗病能力等多種功能；通過微生物的生命活動，直接或間接地為植物提供營養(yǎng)元素，促進作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高作物抵抗病蟲害的能力，改善作物品質(zhì)，增加作物產(chǎn)量[27]。王其傳等[28]發(fā)現(xiàn)，在育苗基質(zhì)中添加微生物菌劑，通過優(yōu)化辣椒根際微生物群落，調(diào)節(jié)葉片氣孔開閉，提高葉片凈光合速率，進而促進辣椒生長發(fā)育，提高產(chǎn)量。候樂梅等[29]對配方基質(zhì)添加了微生物菌劑40、60d后，發(fā)現(xiàn)番茄植株生長量、果實產(chǎn)量及維生素C含量顯著高于對照。秦立金等[31]發(fā)現(xiàn)微生物菌劑“寧盾”對油菜的株高、小白菜的葉片數(shù)、茴香的最大葉面積，以及茴香的根長和油菜的生物量的促進作用最為明顯。任杰[31]通過對黃瓜在不同基質(zhì)中育苗的試驗研究，表明微生物菌劑促進黃瓜的生長。本研究中，添加菌劑組上海青鮮重、株高、葉片數(shù)均高于未添加菌劑組，可得出微生物菌劑對上海青的生長有著顯著影響，與上述所列研究結(jié)果均一致。另外，于恩晶等[32]推測微生物菌劑與有機肥配施可顯著增加小白菜產(chǎn)量和株高原因是微生物菌劑能促進植物對養(yǎng)分的吸收一致；朱小芳等[33]研究得出，農(nóng)天使牌復(fù)合微生物肥料能提高土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量，對大白菜生長有促進作用。本研究中的A處理+菌劑、E處理+菌劑也均是微生物菌劑與有機肥的混合使用，因此其對上海青的生長指標(biāo)有著一定的促進作用。

4 結(jié)論

不同栽培基質(zhì)之間的理化性質(zhì)存在顯著的差異，其中以C處理、D處理、B處理較好。添加菌劑對基質(zhì)理化性質(zhì)沒有顯著影響，但能促進上海青的生長。另外，本研究中，較適合上海青生長的栽培基質(zhì)配方為A處理+菌劑、E處理+菌劑。