發(fā)酵中藥渣基質(zhì)黃瓜穴盤育苗效果

趙青松，雷海英，閆志永，崔佳怡

（長治學院生命科學系，山西 長治 046011）

隨著我國中醫(yī)藥事業(yè)的不斷發(fā)展，特別是在新冠疫情中中藥對病毒預(yù)防上的優(yōu)良表現(xiàn)，中藥生產(chǎn)加工規(guī)模逐漸增大，隨之產(chǎn)生的中藥渣逐年增多[1-2]。中藥渣是中藥材經(jīng)提取有效成分后剩余的殘渣，富含大量的粗脂肪、粗蛋白、粗纖維、氨基酸、生物堿、微量元素及一定量的活性成分等物質(zhì)[3-4]。中藥廢渣傳統(tǒng)處理大多以焚毀和填埋為主，不僅嚴重污染環(huán)境，而且造成巨大的資源浪費[5-6]。國內(nèi)外學者以中藥渣為基料生產(chǎn)的有機肥在園藝栽培、環(huán)境改良等方面起到良好的效果，并且中藥渣進行堆肥處理后生產(chǎn)出的有機肥對園藝作物、農(nóng)作物生長方面具有顯著的促進作用[7-10]。大量研究表明，使用有機廢棄物作為蔬菜育苗基質(zhì)原材料可使其變廢為寶，且可有效提高種苗質(zhì)量[11-14]。根據(jù)低碳循環(huán)農(nóng)業(yè)的理念，生產(chǎn)上使用工農(nóng)業(yè)有機廢棄物生物發(fā)酵產(chǎn)物與其他物料復(fù)配成的專用型栽培基質(zhì)，不僅可減少對不可再生資源草炭的替代，減少對環(huán)境的破壞，同時可為蔬菜工廠化育苗生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)，促進廢棄物的高效循環(huán)利用，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益多贏。

本研究探索以完全腐熟中藥渣為主要原料，開展黃瓜穴盤育苗復(fù)配基質(zhì)篩選研究，對中藥渣復(fù)配基質(zhì)理化性質(zhì)及穴盤育苗效果進行綜合評價，從而為中藥渣廢棄物綜合利用提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 供試材料

中藥渣來自某中藥廠，為苦參和土茯苓經(jīng)提取后的殘渣，經(jīng)45 d堆肥發(fā)酵處理后粉碎至直徑小于1 cm。蛭石、珍珠巖、草炭均為市場購買。供試黃瓜品種為天津市農(nóng)業(yè)科學院黃瓜研究所生產(chǎn)的津優(yōu)1號。

1.2 試驗設(shè)計

育苗試驗安排在2020年5月16日至6月16日，在長治學院生命科學系玻璃溫室內(nèi)進行，環(huán)境最高溫度32 ℃，最低溫度18 ℃，平均溫度24.2 ℃。試驗設(shè)置5個處理，分別為按照不同體積比例及加入發(fā)酵中藥渣配成的5 種栽培基質(zhì)，以草炭作為對照（CK）。每處理3次重復(fù)，每個重復(fù)種植3 個穴盤。穴盤規(guī)格為50孔。各復(fù)合基質(zhì)的配比如表1所示。

表1 不同處理的基質(zhì)配比（體積比）Tab.1 Substrateratioofdifferenttreatments（volumeratio）

1.3 測定項目及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定 育苗前將不同處理基質(zhì)按處理混合均勻，容重、總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度的測定參照郭世榮等[15]的方法；將基質(zhì)自然風干過篩后，按體積比基質(zhì)∶去離子水＝1∶5的比例進行混合，充分攪拌30 min，靜置10 h，抽濾后用pH計和土壤多參數(shù)測定儀分別測定pH值、EC值。

1.3.2 黃瓜幼苗形態(tài)指標及生物量的測定 播種5 d后統(tǒng)計出苗率。播種后30 d（三葉一心）分別從每個重復(fù)中隨機挑選長勢一致的5株黃瓜幼苗，測量其株高、莖粗和葉片葉綠素含量。葉綠素含量使用SPAD-502 葉綠素儀（Minolta 公司）測定相對葉綠素含量（SPAD）。測定其地上部分和地下部分的干鮮質(zhì)量。株高用直尺測定根莖部到生長點的長度；莖粗用游標卡尺測量子葉基部處的粗度；地上部、地下部鮮質(zhì)量用電子天平測定；地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量是將植株鮮樣置于烘箱105 ℃殺15 min，80 ℃恒溫24 h，然后用電子天平稱量。從穴盤中取出帶苗基質(zhì)塊，從10 cm高度作自由落體，以散落基質(zhì)質(zhì)量與完整基質(zhì)塊質(zhì)量之比為崩壞率。

1.3.3 根系生長指標的測定 播種30 d 后不同處理各取5株幼苗，清洗干凈后，采用Epson掃描儀獲取根系樣本，運行WinRHIZO Pro 根系分析系統(tǒng)軟件，對所獲取的根系樣本進行分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用模糊數(shù)學中的隸屬函數(shù)方法，對不同處理的植株形態(tài)指標以及根系生長指標進行綜合評價。

式中，Xf為評價系數(shù)，X為某一處理下某一指標的測定值，Xmax為該指標測定的最大值，Xmin為該指標測定的最小值。將各個指標的評價系數(shù)進行累加，求其平均值，即為該處理的綜合評價系數(shù)[16]。

采用 SPSS 19.0 結(jié)合 Microsoft Excel 2003 作數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表2可知，不同配比處理的容重存在顯著差異，其中，T5 處理容重最大，顯著高于T1、T2、T3 和CK，T5 處理較 T1 處理容重增加了 0.09 g/cm3，表明隨著中藥渣添加量增多，基質(zhì)容重有不斷增加的趨勢。通過比較不同復(fù)配處理基質(zhì)的孔隙度可知，不同處理間總孔隙度無顯著差異。通氣孔隙度以T1處理最大，顯著高于其他復(fù)配基質(zhì)處理，也高于CK。不同復(fù)配基質(zhì)處理的持水孔隙度在51.79%～55.84%，均顯著小于CK，其中，T1 處理的持水孔隙度最小。T1 處理的大小孔隙比最高，較CK 高出71%，且隨中藥渣添加量增加，不同復(fù)配基質(zhì)大小孔隙比有減少的趨勢，其中，T5 處理最小。由表2可知，不同復(fù)配基質(zhì)均呈現(xiàn)出弱堿性，pH值均高于CK。不同配比藥渣的EC值均高于CK，其中，T5處理的EC值是CK的3倍。綜合來看，不同處理復(fù)配基質(zhì)的容重、總孔隙度、持水孔隙度、pH 值、EC 值均在有機基質(zhì)所要求的適宜范圍內(nèi)。隨藥渣添加量的增加，復(fù)配基質(zhì)的pH值和EC值有增加趨勢。

表2 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)Tab.2 Physical and chemical properties of substrates with different formulations

2.2 不同復(fù)配基質(zhì)對黃瓜幼苗生長及生物量的影響

從表3可以看出，不同復(fù)配基質(zhì)隨中藥渣填加量的不同對黃瓜穴盤苗的發(fā)芽率有影響，其中，T3處理的發(fā)芽率最高，為97%，顯著高于對照，T5處理的發(fā)芽率最小，顯著低于其他處理，也小于對照，表明隨著藥渣添加量的增加，可能會降低黃瓜穴盤苗的發(fā)芽率。不同處理的株高以T3 最高，顯著高于其他處理，T2最低，顯著低于其他處理。T3處理的莖粗最高，顯著高于其他藥渣處理，與對照無顯著差異。在葉綠素含量上，復(fù)配組的含量均顯著高于CK，其中，T5處理的SPAD值最高，表明藥渣添加量越大穴盤苗營養(yǎng)越充足，同時說明各配比基質(zhì)養(yǎng)分均較對照充足，能滿足黃瓜穴盤苗的生長。

地上部鮮質(zhì)量以復(fù)配基質(zhì)T3 處理為最大，達到5.994 g，顯著大于其他藥渣處理，與對照差異不顯著。地下部鮮質(zhì)量也以T3 最大，顯著高于其他藥渣處理，但小于對照，表明添加藥渣后穴盤苗的根系物質(zhì)積累量小于對照。地上部和地下部干物質(zhì)積累量與地上部干質(zhì)量和鮮質(zhì)量表現(xiàn)出相同的趨勢。根坨崩壞率是反映基質(zhì)根系發(fā)育好壞的重要指標，也是評價穴盤苗移栽性能的重要指標，根坨崩壞率越小表明穴盤苗根系盤根性能越好。從表3 可以看出，隨著藥渣含量的增多，基質(zhì)崩壞率有下降的趨勢，其中，T5處理的崩壞率顯著低于其他處理，與對照差異不顯著。

表3 不同配方基質(zhì)對黃瓜各生長指標的影響Tab.3 Effects of different formulation substrates on growth indexes of cucumber

2.3 不同復(fù)配基質(zhì)對根系生長的影響

由表4可知，不同復(fù)配處理中以T2處理的總根長最長，達到185.46 cm，顯著大于T3、T4、T5 和對照，隨著藥渣添加量的增多總根長有減少的趨勢。不同處理的總根表面積也以T2 處理為最大，達到46.30 cm2，顯著高于其他處理，較對照也高出39%。不同復(fù)配藥渣處理中的平均根系直徑以T5 為最大，顯著高于其他藥渣處理，但與對照差異不顯著。不同藥渣復(fù)配處理的根體積以T2 處理為最大，顯著高于其他藥渣處理，與對照差異不顯著。不同處理的根尖個數(shù)隨著藥渣的添加量增加呈現(xiàn)不斷遞減的趨勢，除T5 外，其他處理的根尖數(shù)均大于對照，其中，T2 處理最多，顯著多與其他處理。主根長也以T2處理為最長，顯著長于其他藥渣處理。

從表4可以看出，隨藥渣添加量的增加除平均根系直徑外，各指標均有一個先增加后下降趨勢，其中，T2處理在各復(fù)配基質(zhì)中根系生長情況最好，T5 處理根系生長指標最差，說明隨著復(fù)配基質(zhì)中藥渣添加量的增加，黃瓜穴盤苗的根系生長受到了影響，中藥渣添加量的增加對黃瓜穴盤苗根系的生長有一定的抑制作用。

表4 不同處理的根系生長指標Tab.4 Root growth indexes of different treatments

2.4 不同復(fù)配基質(zhì)對黃瓜穴盤苗質(zhì)量的綜合分析

由表5可知，不同處理黃瓜穴盤苗質(zhì)量中以對照最高，為0.649 8，T3處理為各藥渣復(fù)配處理中綜合指標最高，為0.536 8，這可能與該復(fù)配基質(zhì)的持水能力、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度綜合表現(xiàn)良好有關(guān)，適宜的pH 值、EC 值對黃瓜穴盤苗生長有促進作用，更能滿足黃瓜幼苗對養(yǎng)分的需求。T2處理的綜合評價系數(shù)次之，為0.472 9，T4處理的綜合評價系數(shù)最小，為0.151 2，但所有添加中藥渣的復(fù)配基質(zhì)處理的綜合評價指標均小于對照。從不同配比基質(zhì)綜合評價指標可以看出，隨著藥渣添加比例的增加，所育的黃瓜穴盤苗綜合評價指標有一個先增加后降低的趨勢，特別是T4、T5處理有一個顯著的下降，表明當復(fù)配基質(zhì)中中藥渣的添加量超過70%時，所育的穴盤苗質(zhì)量較對照有較大差距，隨著中藥渣的進一步添加會影響黃瓜穴盤苗的綜合評價系數(shù)。

表5 不同處理黃瓜幼苗質(zhì)量的綜合評價Tab.5 Comprehensive evaluation of cucumber seedling quality of different treatments

3 結(jié)論與討論

本研究表明，經(jīng)過發(fā)酵處理后中藥渣的EC 值較高，尤其是純中藥渣處理時EC 值更高。車艷麗等[17]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的酒渣和中藥渣基質(zhì)的EC值較高，EC 值過高對鹽敏感的植株可能會造成毒害作用，也會對植物產(chǎn)生抑制[18-19]，本研究中高EC值處理（T5）對黃瓜穴盤苗生長也表現(xiàn)出一定的抑制作用，因此，將其作為蔬菜育苗基質(zhì)使用時要進行混配或者淋洗。本研究隨著藥渣體積比減少，混配基質(zhì)EC 值也有所下降，黃瓜穴盤苗各生長性狀較對照也差異變小，結(jié)合黃瓜各生長指標，T2和T3處理表現(xiàn)較好，因此，從基質(zhì)EC 考慮，發(fā)酵中藥渣有機肥使用比例應(yīng)低于71%。

育苗基質(zhì)的合理配比是穴盤苗生長及其質(zhì)量的基礎(chǔ)，間接的決定定植后的產(chǎn)量、品質(zhì)等，即常說的苗好一半產(chǎn)。穴盤苗素質(zhì)目前還沒有一個具體的指標來衡量，本研究表明，不同混配對黃瓜幼苗各指標的影響效果不同，很難選擇出一個黃瓜幼苗各指標都優(yōu)的處理，并且與CK 不存在顯著性差異的處理。利用模糊數(shù)學中隸屬函數(shù)的方法，對不同基質(zhì)條件下黃瓜植株生長情況進行多指標綜合評價并計算其綜合評價系數(shù)，結(jié)果顯示T3 處理綜合評價系數(shù)最高，也最接近對照，這一結(jié)果與劉新紅等[20]將中藥渣運用在番茄育苗混配基質(zhì)類似。但是從本試驗結(jié)果來看，所有混配基質(zhì)的綜合生長指標均沒有超過對照，說明中藥渣作為黃瓜穴盤苗育苗基質(zhì)時僅僅復(fù)配蛭石和珍珠巖還是不夠的，后續(xù)研究中可以添加一定比例的草炭進行試驗。

綜上所述，以復(fù)配苦參中藥渣堆肥可以作為黃瓜穴盤育苗基質(zhì)在生產(chǎn)中加以使用，綜合本試驗的基質(zhì)理化性質(zhì)、植株形態(tài)特征以及根系生長指標測定結(jié)果，通過數(shù)據(jù)分析并綜合評價，最優(yōu)復(fù)配比例為中藥渣∶珍珠巖∶蛭石＝3∶1∶1，藥渣∶珍珠巖∶蛭石＝4∶1∶1次之。