果膠污泥發(fā)酵基質(zhì)對(duì)辣椒育苗素質(zhì)的影響

葉楠， 王翹楚， 徐世豪， 于建興， 席加華， 李加友*

(1.嘉興學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001； 2.嘉興市歸源農(nóng)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司，浙江 嘉興 314001)

柑橘及其加工產(chǎn)品國(guó)際年貿(mào)易額達(dá)232億美元[1]，我國(guó)是柑橘罐頭生產(chǎn)與加工的第一大國(guó)[2]，占國(guó)際市場(chǎng)80%以上[3-4]；其中，柑橘罐頭是最主要的加工產(chǎn)品，在一定程度上緩解了鮮售的壓力，促進(jìn)了柑橘行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。但是，柑橘罐頭加工過(guò)程中產(chǎn)生的果膠廢水高達(dá)1 200萬(wàn)t[5]，由于果膠的黏度高，需要用混凝吸附法或復(fù)合絮凝劑處理法[6-7]等將污水中的果膠絮凝沉降出來(lái)。但是，由于果膠的持水能力強(qiáng)，絮凝出來(lái)的果膠污泥呈漿狀或糊狀，處理難度極大。現(xiàn)有果膠污泥的處理方式為厭氧生物法[8]，但該方法存在處理時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大、產(chǎn)生惡臭等問(wèn)題，因此，果膠污泥的處理已成制約行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的共同難題。

基于“綠色循環(huán)”理念，利用果膠泥與秸稈混合發(fā)酵生產(chǎn)出養(yǎng)分充足的基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)“農(nóng)業(yè)廢棄物-工業(yè)廢棄物-生產(chǎn)應(yīng)用”的產(chǎn)業(yè)價(jià)值，為解決柑橘罐頭加工廢水的關(guān)鍵問(wèn)題建立新的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化再利用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2021—2022年在嘉興學(xué)院生化實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。所用基質(zhì)材料包括寧波象山華宇食品有限公司提供的果膠污泥、水稻秸稈和粉碎處理后的天然菜園土。

1.2 果膠含量測(cè)定

將果膠污泥與水稻秸稈按體積比3∶1混合，此時(shí)pH 6.7，接入康寧木霉(Trichodermakoningii)LZ51(接種量為5%)，放置在溫度為28 ℃的通風(fēng)環(huán)境中進(jìn)行發(fā)酵。發(fā)酵過(guò)程中定期檢測(cè)體系的果膠含量，當(dāng)果膠含量不再下降時(shí)發(fā)酵結(jié)束，烘干后制得果膠基質(zhì)。利用咔唑比色法測(cè)定果膠含量[9]。

1.3 設(shè)計(jì)處理

設(shè)4個(gè)處理。將果膠基質(zhì)和蛭石混合，T1、T2、T3、T4分別為果膠基質(zhì)占比50%、60%、70%和80%，以天然菜園土為對(duì)照(CK)。選取飽滿、整齊一致的辣椒種子，在55 ℃溫水下浸泡7～8 h，25～30 ℃催芽后播種到育苗盤(pán)中，育苗盤(pán)為72孔，每孔播1粒種子，各播種3盤(pán)進(jìn)行平行對(duì)照。播種4 d后出苗；在苗齡20 d時(shí)，每個(gè)處理隨機(jī)抽取10株，移栽入直徑為15 cm的盆中。育苗階段，前7 d每天澆水1次，8～14 d每天澆水2次。澆水用噴壺均勻噴澆，澆透為止。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 基質(zhì)理化性能

將發(fā)酵完全的混合基質(zhì)與天然菜園土分別取樣干燥，進(jìn)行性能檢測(cè)。

利用一定的器具分別盛裝混合基質(zhì)和天然菜園土，稱重后，計(jì)算單位體積烘干質(zhì)量，記為M1；將混合基質(zhì)與天然菜園土放入水中浸泡，吸水達(dá)到飽和狀態(tài)后稱重，記為M2；將上述浸泡的水自然流出，24 h后測(cè)量其質(zhì)量，記為M3。根據(jù)公式，計(jì)算其容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度及水氣比[10]。有機(jī)質(zhì)含量采用高錳酸鉀氧化法[11]，氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法[12]，鉀、磷含量測(cè)定采用ICP測(cè)定法[13]。

1.4.2 生長(zhǎng)指標(biāo)

播種后每天統(tǒng)計(jì)出苗情況，計(jì)算出苗率；辣椒苗齡10 d起，每隔10 d從每組處理中隨機(jī)抽取幼苗25株，測(cè)定株高、莖粗、地上部干重等指標(biāo)，共取4次樣。其中，株高為根莖部到生長(zhǎng)點(diǎn)間的長(zhǎng)度，用直尺測(cè)量；莖粗為子葉下部2/3處的粗度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量；85 ℃烘干至恒重測(cè)定其干重[14-15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)理化性質(zhì)比較分析

基質(zhì)持水性能、通氣性能是由基質(zhì)的自身物理性質(zhì)決定，并在一定程度上影響基質(zhì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力?；|(zhì)容重是否適宜不僅關(guān)系到幼苗地上部生長(zhǎng)茂盛程度和根系扎實(shí)程度，也關(guān)系到運(yùn)輸、操作等問(wèn)題。基質(zhì)孔隙大小和分布情況對(duì)水分的維持、運(yùn)動(dòng)狀況以及幼苗吸水有重要影響。試驗(yàn)中，經(jīng)調(diào)配后的復(fù)合基質(zhì)容重為0.23～0.28 g·cm-3，總孔隙度為69.31%～72.11%，均在理想基質(zhì)的要求范圍內(nèi)。果膠復(fù)合基質(zhì)的通氣孔隙度與持水孔隙度保持在適宜水平，氣水比和天然菜園土相近，使得辣椒幼苗生長(zhǎng)時(shí)水分與空氣含量較為適宜(表1)。

有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀是辣椒生長(zhǎng)健壯不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，與作物產(chǎn)量之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。碳氮比(C/N)是基質(zhì)物理、化學(xué)、生物穩(wěn)定性能體現(xiàn)的重要指標(biāo)。果膠復(fù)合基質(zhì)的速效氮、速效磷和速效鉀含量分別是菜園土的3.4、4.7和4.5倍，能有效促進(jìn)辣椒幼苗的根莖葉生長(zhǎng)(表2)。

表2 混合基質(zhì)與天然菜園土的化學(xué)性能

2.2 不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒幼苗的影響

2.2.1 不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒出苗率的影響

由圖1可知，T3的辣椒出苗率始終高于CK。在試驗(yàn)組的4個(gè)處理中，試驗(yàn)組T1、T2能促進(jìn)辣椒種子的后期出苗率，但對(duì)前期出苗率沒(méi)有很大影響。這表明混合基質(zhì)相較于天然菜園土基質(zhì)，有利于提高辣椒的出苗率，其中以果膠基質(zhì)占比70%時(shí)的出苗率提高幅度較大。

圖1 不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒出苗率的影響

2.2.2 不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)的影響

由表3可知，在株高方面，每個(gè)處理辣椒幼苗的株高普遍處于增長(zhǎng)狀態(tài)，在30、40 d時(shí)，T2、T3、T4組出現(xiàn)明顯增幅；在生長(zhǎng)期間內(nèi)，4個(gè)試驗(yàn)組的平均株高較天然菜園土提高7.85 cm，而處理T3組株高的增長(zhǎng)速度相對(duì)較快，株高優(yōu)勢(shì)明顯。在莖粗方面，各處理前期時(shí)增加較快，在苗齡30 d之后處于較緩生長(zhǎng)狀態(tài)；在試驗(yàn)組的4個(gè)處理中，生長(zhǎng)30 d后株高增長(zhǎng)幅度依次是139.02%、322.22%、326.67%和293.02%。

表3 混合基質(zhì)與天然菜園土的辣椒幼苗生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)

2.2.3 不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒幼苗生壯苗指數(shù)的影響

由表4可知，各處理辣椒幼苗地上、地下干重以及全株干重均隨植株生長(zhǎng)呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，但是T3組始終高于其他幾組。出苗20 d前，T1組的地上干重低于CK組，30 d時(shí)實(shí)驗(yàn)組的地上干重都高于CK組，呈現(xiàn)明顯優(yōu)勢(shì)。在開(kāi)始時(shí)，T2組全株干重低于T1、CK2組，但在20 d之后，T2組全株干重均高于T1、CK；在40 d時(shí)，所有試驗(yàn)處理組都比對(duì)照組高。這表明混合基質(zhì)可以代替天然菜園土作為育苗基質(zhì)，有利于辣椒幼苗地上部分和地下部分的生長(zhǎng)發(fā)育，其中果膠占比70%為最優(yōu)。

表4 混合基質(zhì)與天然菜園土的辣椒幼苗壯苗指數(shù)

3 小結(jié)

果膠秸稈混合發(fā)酵基質(zhì)培育的幼苗在株高、莖粗、干重及壯苗指數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)方面均表現(xiàn)出良好效果。本試驗(yàn)中，果膠發(fā)酵基質(zhì)占比70%時(shí)，對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)有較為顯著的促進(jìn)作用。但在出苗率方面，混合發(fā)酵基質(zhì)和天然菜園土都會(huì)出現(xiàn)出苗率不穩(wěn)定現(xiàn)象。原因主要有2方面，一是施肥過(guò)多，12%的幼苗出現(xiàn)燒苗現(xiàn)象；二是前7 d澆水頻繁，基質(zhì)通透性差，8%出現(xiàn)爛根。與天然菜園土相比，混合發(fā)酵基質(zhì)在一定程度上可以促進(jìn)辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育，且促進(jìn)程度與果膠發(fā)酵基質(zhì)、蛭石混合比列有極大關(guān)系。綜上認(rèn)為，果膠秸稈混合發(fā)酵基質(zhì)可以代替天然菜園土進(jìn)行辣椒培育。