繡球菌渣復合基質對黃瓜幼苗素質及產(chǎn)量的影響

王 濤 雷錦桂 黃語燕 陳永快 廖水蘭 吳寶意

(福建省農(nóng)業(yè)科學院數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所,福建福州 350003)

黃瓜(Cacumis sativusL.)為葫蘆科黃瓜屬一年生蔓生或攀援草本植物[1],在中國各地廣泛栽培。黃瓜食用方便,富含蛋白質、維生素及多種礦物質,具有較高的經(jīng)濟價值[2]。黃瓜根系較弱,主要分布在25 cm表土層,密集在10 cm土層,側根集中分布于橫向半徑30 cm,其吸水能力強,但吸肥能力弱,在疏松透氣、有機質豐富、pH值在6.5～7的中性或微酸性土壤中生長較好[3]。

蔬菜無土栽培是先采用塑料穴盤基質育苗后,再移栽設施條件下進行工廠化生產(chǎn),因此,工廠化穴盤基質育苗是無土栽培的基礎。穴盤育苗采用的基質要能夠為根系創(chuàng)造良好的水、氣、肥等條件,因此要選擇質量輕、持水性及透氣性好的基質[4]。目前穴盤育苗基質主要采用草炭、蛭石、珍珠巖等材料,草炭因富含有機質,質地輕,持水性與透氣性好,是一種理想的育苗基質[5]。但草炭價格昂貴且不可再生,過度開采會導致資源匱竭,造成嚴重的生態(tài)環(huán)境問題[6]。

菌渣是指食用菌收獲之后剩余的培養(yǎng)基肥料[7]。繡球菌是一種名貴的食用菌,被譽為“萬菇之王”,含有豐富的維生素、礦物質和抗氧化物質,藥用價值極高[8]。繡球菌原為野生珍稀菇類,繼日本、韓國馴化栽培成功之后,中國成為第三個栽培繡球菌的國家[9]。目前,菌渣主要被用于栽培基質、飼料、有機肥料、生態(tài)環(huán)境修復材料、土壤改良等方面,但菌渣在上述應用中利用有限且研究深度不夠[10-11]。以菌渣開發(fā)栽培基質,可變廢為寶,實現(xiàn)廢棄物二次利用,具有顯著的生態(tài)效益。于婷婷等[12]研究結果表明,菇渣∶樹葉土∶雞糞=5∶4∶1的基質,葉菜長勢較好且亞硝酸鹽含量較低。尚春明等[13]發(fā)現(xiàn),菇渣∶蛭石∶牛糞=2∶2∶2是適合番茄、茄子幼苗生長的最佳基質配比。謝正林等[14]研究表明,杏鮑菇菌渣可以替代部分草炭,降低有機質栽培青椒的成本。目前國內(nèi)學者在金針菇、香菇、雙孢蘑菇等菇渣品種的蔬菜育苗上已有較多報道[15-18],但關于繡球菌渣開發(fā)基質栽培的研究鮮見報道。

本試驗首次利用繡球菌渣作為基礎基質,珍珠巖、草炭作為輔助基質,探討繡球菌渣不同基質配比對黃瓜育苗效果及后期栽培的影響,篩選出以繡球菌渣為基礎的最佳復配基質配方,以期為繡球菌渣資源化利用提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗品種為夏之光黃瓜,由山東金種子農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。試驗基質材料為腐熟的繡球菌渣、珍珠巖、草炭,其中繡球菌渣由福建容益菌業(yè)科技研發(fā)有限公司提供,其組成為:木屑占60%～80%、淀粉占8%～18%、麩皮占10%～20%、硫酸銨0.1%、蛋白胨0.1%～0.5%、紅糖1.4%～1.8%,各組份重量百分比之和為100%,經(jīng)過充分腐熟后備用,珍珠巖和草炭均購自福州市倉山區(qū)護花使者園藝資材商行。育苗穴盤采用72孔穴盤。

1.2 試驗方法

試驗于2018年7月13日-2018年11月28日在福建省農(nóng)業(yè)科學院中以示范農(nóng)場薄膜溫室、玻璃溫室和生理生化實驗室進行。黃瓜播種時間為7月13日,出苗時間為7月16日。試驗共設8個處理(表1),每個處理3次重復。將腐熟完全的繡球菌渣與珍珠巖、草炭按體積比混合均勻配成復合基質。播種后置于薄膜溫室育苗區(qū)統(tǒng)一進行育苗,營養(yǎng)液通過意大利URBINATI溫室育苗電控奔走式灌溉系統(tǒng)自動灌溉,每天上午8:00噴淋1次,下午2:00噴淋1次,確保幼苗得到的光照和養(yǎng)分均一致。營養(yǎng)液配方為每200 L添加 A:Ca(NO3)216 kg、KNO36 kg；B:KH2PO43 kg、MgSO410 kg、EDTA-Fe 460 g、MnSO4120 g、ZnSO460 g、CuSO44 g、(NH4)6Mo7O24·4H2O 1.5 g、H3BO360 g。分別在7月23日、7月30日、8月6日測定幼苗的形態(tài)、生理指標并記錄數(shù)據(jù)。測試結束后,于8月13日將黃瓜幼苗定植于玻璃溫室椰糠基質條中,進行育苗后栽培測試,營養(yǎng)液通過自行研制的水肥機進行自動灌溉,每天設置滴灌4次,分別為上午8:00和11:00,下午2:00和5:00,每次滴灌8 min。營養(yǎng)液配方為每100 L 添加 A:MgSO47.36 kg、KH2PO43.2 kg、H3BO345.76 g、MnSO425.83 g、ZnSO43.5 g、CuSO41.28 g、(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.32 g；B:Ca(NO3)211.8 kg、KNO36.56 kg,EDTA-Fe 320 g。果實采收時間為9月7日-11月28日。

表1 不同配比的復合基質配方Table 1 Composite matrix formulation with different ratios

1.3 測定項目與方法

1.3.1 基質的理化特性測定 容重、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙等參照連兆煌[19]的飽和浸提法測定；pH值采用pHS-25臺式酸度計(上海儀電科學儀器股份有限公司)測定,電計率(electrical conductivity,EC)采用DDS-307電導率儀(上海儀電科學儀器股份有限公司)測定。

1.3.2 黃瓜幼苗形態(tài)指標及生理指標的測定 根、莖、葉鮮干重采用JJ223BC型電子天平(感量為0.1 mg,常熟市雙杰測試儀器廠)測量；根冠比為地下部鮮重/地上部鮮重的比值；壯苗指數(shù)=莖粗/株高×干質量；莖粗采用MNT-200鋅合金數(shù)顯卡尺(上海美耐特實業(yè)有限公司)測量,以子葉下部節(jié)間為基準；株高采用刻度尺測量,從植株基部至主莖頂部即主莖生長點之間的距離；葉面積采用YMJ-B型葉面積測定儀(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)測量,測量包括展開的每一片子葉和真葉；根體積采用WinRHIZO加拿大根系分析系統(tǒng)(加拿大REGENT)測定。取樣時,每個配方分別抽取10株長勢一致且具有代表性的幼苗,重復3次。

丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量參照李合生[20]的硫代巴比妥酸法測定；可溶性糖含量參照葉尚紅等[21]的蒽酮比色法測定；可溶性蛋白質含量采用楊晴等[22]的考馬斯亮藍G-250染色法測定；葉綠素、脯氨酸含量以及根系活力分別采用王學奎[23]的95%乙醇提取法、磺基水楊酸法和2,3,5-三苯基氯化四氮唑(2,3,5-triphenyte-trazoliumchloride,TTC)法測定。取樣時,隨機選取各配方下長勢一致的黃瓜幼苗,撕取相同部位的葉片,去除葉脈后,剪碎混勻,重復3次。

1.3.3 黃瓜產(chǎn)量 每個配方分別隨機選取15株,測定單株果數(shù)、單果重和單株產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2003和DPS7.05軟件進行試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。采用DSP 7.05軟件進行統(tǒng)計分析,Duncan法進行多重比較,Microsoft Excel Office 2003制作圖表。

2 結果與分析

2.1 不同配比育苗基質的理化性質分析

由表2可知,除T1外,含有繡球菌渣的各配方基質干容重均顯著高于CK。T1、T2、T3隨著繡球菌渣含量的增加,干容重呈上升趨勢,T4、T6干容重差異不大,T7的干容重最大,且與其他各配方差異顯著。通氣孔隙度除T4低于CK,其他配方均顯著高于CK；持水孔隙度除T1低于CK,其他配方均高于CK。各配方的總孔隙度在68.93%～84.34%之間,符合基質物理性質指標54%～96%的理想范圍[24]。

由表 3可知,各配方的 EC值均低于 2.5 ms·cm-1,pH值范圍在6.40～6.85之間,符合蔬菜栽培基質的適宜pH范圍6.0～7.5[24]。除T1外,含有繡球菌渣的各配方基質的有機質含量均顯著高于CK,而CK的全氮、全磷、全鉀含量均顯著高于其他配方。隨著繡球菌渣含量的增加,T4、T5、T6的有機質含量呈上升趨勢,全氮、全磷、全鉀含量下降；T7的有機質含量最高,均與其他配方差異顯著,而全磷含量顯著低于CK和T4,全鉀含量顯著低于其他配方。

表2 復合基質的物理性質Table 2 Physical properties of the composite matrix

表3 復合基質的化學性質Table 3 Chemical properties of the composite matrix

2.2 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗形態(tài)指標的影響

2.2.1 不同配比育苗基質對黃瓜出苗的影響 由圖1可知,播種5 d后,所有配方出苗率均超過95%,說明各個基質配方均能滿足幼苗萌發(fā)的需要。其中,出苗率最高的T4、T6均高于CK,高達100%,T5出苗率與 CK 相同,而 T1、T2、T3、T7出苗率低于 CK。

圖1 不同配比育苗基質對播種5 d后黃瓜出苗率的影響Fig.1 Effect of different proportion of seeding matrix on cucumbe seeding emergence rate after 5 days of sowing.

2.2.2 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響 由表4可知,出苗10 d后,CK的株高、下胚軸長顯著高于其他配方,T7最低,具體表現(xiàn)為CK＞T2＞T4＞T5＞T6＞T3＞T1＞T7；莖粗以 CK 表現(xiàn)最好,T7表現(xiàn)最差,均與其他配方差異顯著；根長、根冠比均為T1表現(xiàn)最優(yōu)。出苗后15 d,CK的株高、下胚軸長、莖粗表現(xiàn)最優(yōu),株高、下胚軸長與其他配方均差異顯著,莖粗除T5、T6外,也與其他配方差異顯著；T7在株高、下胚軸長、莖粗方面,依舊表現(xiàn)最差；根長以T2表現(xiàn)最優(yōu),根冠比以T3表現(xiàn)最佳。出苗后20 d,T5的株高顯著高于其他配方,CK的下胚軸長最長,但與T4、T5差異不顯著；莖粗、根長以T1表現(xiàn)最好；各配方的根冠比均高于CK,以T2表現(xiàn)最優(yōu)。出苗后10 d和15 d壯苗指數(shù)均以T1表現(xiàn)最好,其次是T3；出苗后20 d,T2的壯苗指數(shù)最好,其次是T7,均顯著優(yōu)于CK。

2.2.3 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗根體積和葉面積的影響 由圖2可知,出苗后20 d,T2的根體積顯著大于其他配方,CK的根體積顯著小于其他配方,T3、T6和T7的根體積相近,無顯著差異,黃瓜幼苗的根體積大小依次為 T2＞T3＞T7＞T6＞T1＞T4＞T5＞CK。 由圖 3可知,出苗后20 d,T5的葉面積最大,且顯著高于CK、T1和T2,黃瓜幼苗的葉面積大小依次為T5＞T4＞T3＞T6＞T7＞T2＞T1＞CK。

圖2 不同配比育苗基質對出苗后20 d黃瓜幼苗根體積的影響Fig.2 Effect of different proportion of seeding matrix on root volume of cucumber seedlings 20 days after emergence

圖3 不同配比育苗基質對出苗后20d黃瓜幼苗葉面積的影響Fig.3 Effect of different proportion of seeding matrix on leaf area of cucumber seedlings 20 ays after emergence

2.3 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗生理指標的影響

2.3.1 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗葉片可溶性糖含量的影響 由表5可知,在黃瓜幼苗生長過程中,葉片可溶性糖含量大體呈先下降后上升的趨勢。出苗后10 d,T4可溶性糖含量最高,但與CK、T7差異不顯著,與其他配方差異顯著；出苗后15 d,CK可溶性糖含量顯著高于其他配方；出苗后20 d,CK可溶性糖含量仍表現(xiàn)為下降,其他配方可溶性糖含量升高,且T4可溶性糖含量顯著高于其他配方,具體表現(xiàn)為T4＞T1＞T6＞T7＞T3＞CK＞T5＞T2。

2.3.2 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗葉片可溶性蛋白質含量的影響 隨著黃瓜幼苗的生長,葉片可溶性蛋白質含量逐漸增加。出苗后10～15 d,各配方可溶性蛋白質含量積累較少,出苗后15～20 d,可溶性蛋白含量積累較多。出苗后10 d及出苗后15 d,CK的可溶性蛋白含量均高于其他育苗基質配方；出苗后20 d,T3可溶性蛋白含量最高,與 T1、T5、T7差異顯著,與其他配方差異不顯著,而T1、T5、T7可溶性蛋白含量低于CK,除T1、T5、T7外,總體上可溶性蛋白質含量隨著繡球菌渣使用量的增加而增加,具體表現(xiàn)為T3＞T2＞T6＞T4＞CK＞T7＞T5＞T1。

表4 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗生長發(fā)育的影響Table 4 Effects of different proportion of seeding matrix on the growth and development of cucumber seedlings

2.3.3 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響 隨著黃瓜幼苗的生長,CK葉綠素含量持續(xù)下降,其他配方葉綠素含量表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢。出苗后10 d,CK葉綠素含量顯著高于其他配方,其次是T3；出苗后15 d,T4葉綠素含量最高,但與CK差異不顯著；出苗后20 d,含有繡球菌渣的各配方葉綠素含量均高于CK,T5葉綠素含量最高,但與T6、T7無顯著差異,幼苗葉片葉綠素含量依次為T5＞T7＞T6＞T3＞T4＞T1＞T2＞CK。

2.3.4 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗葉片脯氨酸含量的影響 隨著黃瓜幼苗的生長,葉片脯氨酸含量呈上升趨勢。出苗后10 d,T5脯氨酸含量最高,CK最低；出苗后15 d,T1、T2脯氨酸含量高于CK,其他配方均低于CK；出苗后20 d,T2脯氨酸含量最高,較出苗后10 d升高67%,與T1、T5差異不顯著,但顯著高于CK及其他配方,幼苗葉片脯氨酸含量依次為T2＞T5＞T1＞T3＞T6＞CK＞T7＞T4。

2.3.5 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗葉片MDA含量的影響 黃瓜出苗后10 d,T2、T4的MDA含量顯著高于其他配方,而其他配方之間MDA含量差異不顯著,出苗后15 d,T5MDA含量顯著高于其他配方,除T5外,其他配方MDA含量均表現(xiàn)為下降趨勢；出苗后20 d,CK、T1、T4、T5MDA 含量下降,T2、T3、T6、T7MDA 含量升高,T1MDA含量最低,但與CK差異不顯著,幼苗葉片 MDA 含量依次為 T7＞T3＞T4＞T2＞T6＞T5＞CK＞T1。

2.3.6 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗根系活力的影響 黃瓜出苗后10 d,除T1根系活力顯著高于CK,其他配方均顯著低于CK,T4根系活力最低；出苗后15 d,T4、T7根系活力升高,其他配方根系活力均下降,CK根系活力最高,T1次之,二者差異不顯著；出苗后20 d,T1、CK根系活力繼續(xù)下降,其他配方根系活力升高,此時T4根系活力最高,且顯著高于其他配方,具體表現(xiàn)為 T4＞T6＞T7＞T5＞T2＞T1＞T3＞CK。

表5 不同配比育苗基質配方對黃瓜幼苗生理指標的影響Table 5 Effect of different proportion of seeding matrix on the physiological indexes of cucumber seedlings

2.4 不同配比育苗基質對定植后黃瓜產(chǎn)量的影響

由表6可知,配方其他基質配比不變,單株果數(shù)和產(chǎn)量隨繡球菌渣使用比例的增加而下降(T4、T5、T6),T4單株果數(shù)顯著高于其他配方,T7單株果數(shù)顯著低于其他配方,各配方單株果數(shù)大小依次為T4＞T1＞CK＞T5＞T6＞T3＞T2＞T7。 T2、T5、T7的單果重均大于 CK,但差異不顯著,各配方單果重整體表現(xiàn)為 T5＞T2＞T7＞CK＞T6＞T4＞T3＞T1。 本研究中,單株產(chǎn)量和折算后每 667 m2產(chǎn)量均以T4、T5表現(xiàn)最好,均顯著高于CK和其他配方,CK、T1、T2的產(chǎn)量差異不顯著,T7產(chǎn)量最低,且顯著低于其他配方。各配方產(chǎn)量大小依次為T4＞T5＞CK＞T1＞T2＞T6＞T3＞T7。

表6 不同配比育苗基質對黃瓜產(chǎn)量的影響Table 6 Effect of different proportion of seeding matrix on the yield of cucumber

3 討論

3.1 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗生長的影響

育苗基質不僅直接影響黃瓜幼苗的生長速度和質量,還與定植后植株的產(chǎn)量、產(chǎn)值密切相關[25]。本研究篩選的配方均符合理想基質的理化性質,其中除T1外,菌渣復合基質的干容重、總孔隙度、持水孔隙度、有機質含量均較CK高；根體積、葉面積、基粗和根冠比各指標則表現(xiàn)為添加繡球菌渣配方的幼苗均優(yōu)于CK,說明添加菌渣能夠促進黃瓜幼苗生長發(fā)育,改善幼苗的農(nóng)藝性狀,這與洪春來等[26]的研究結果一致,可能是因為復配基質中添加繡球菌渣提高了基質的孔隙度,更適宜黃瓜幼苗根系生長。

3.2 不同配比育苗基質對黃瓜幼苗生理生化的影響

葉綠素作為主要的光合色素,參與植物的光合作用,反映植株的光合能力[27]。本試驗結果表明,出苗后20 d,添加繡球菌渣配方的幼苗葉綠素含量均高于CK,說明添加菌渣有利于提高黃瓜幼苗的葉綠素含量,增強葉片光合能力,與楊爽等[28]的研究結果一致。

可溶性糖是植物代謝的主要產(chǎn)物之一,調控植物的生理過程,為植物的生長發(fā)育提供能量[29]。本試驗結果表明,出苗后20 d,T4可溶性糖含量最高,說明該配方下幼苗生理功能強,有利于黃瓜幼苗生長。根系活力是衡量植株根系生長、代謝和吸收功能的綜合指標,能夠反映植株地上部的生長發(fā)育[30]。由出苗后20 d黃瓜幼苗的生理指標可知,本試驗中菌渣復合基質均可以促進黃瓜幼苗的根系活力,其中T4的根系活力最強,表明該幼苗根系中四氮唑還原強度最高,幼苗根際吸收養(yǎng)分能力強,能夠促進植株生長,這與李偉明等[30]的研究結果相似,可能是較繡球菌渣與珍珠巖復配,加入草炭后基質的營養(yǎng)成分和有機質含量更高,能夠促進植物生長,但添加過量菌渣反而導致養(yǎng)分下降。

植物體內(nèi)可溶性蛋白、脯氨酸的含量在植物抗逆過程中發(fā)揮著重要作用,可作為滲透調節(jié)物質對植物的生長起到保護作用[31]。MDA作為植物體脂質過氧化指標,反映細胞膜脂過氧化作用強弱及質膜傷害程度[32]。本試驗中,菌渣添加量不超過75%時,出苗后20 d,幼苗葉片可溶性蛋白含量總體上隨著菌渣使用量增加而升高,說明添加菌渣可提高可溶性蛋白含量；但當菌渣添加量超過75%,可溶性蛋白反而下降,說明過多菌渣不利于可溶性蛋白的積累,這與林志斌等[33]的研究結果相似。同樣,菌渣使用比例在50%～75%之間時,出苗后20 d,幼苗葉片脯氨酸含量高于CK；當菌渣使用量超過75%,出苗后20 d,脯氨酸含量顯著低于CK,而MDA含量顯著高于CK,幼苗的抗逆性最弱,這與王濤等[34]的研究結果一致,可能是加入過量繡球菌渣后基質中離子濃度(EC值)上升,對黃瓜幼苗生長造成了一定的抑制。

3.3 不同配比育苗基質對黃瓜產(chǎn)量的影響

本研究結果表明,T2、T4、T5育苗效果較佳,結合后期生長栽培可知,T4、T5栽培效果較好,說明前期育苗對后期生長有很大的影響,其中T4在單株果數(shù)和產(chǎn)量方面表現(xiàn)最好,較 CK分別提高了 17.82%、10.80%,說明繡球菌渣使用比例為33%,搭配上草炭與珍珠巖,育苗后栽培效果最好。

3.4 繡球菌渣復配基質的效益分析

目前從市場批發(fā)進口丹麥品氏托普草炭約1 000元·m-3,珍珠巖約400元·m-3,而繡球菌渣僅150元·m-3左右(主要以運費為主),如果使用常用配方CK(草炭∶珍珠巖=2∶1),需要約 800元·m-3,如果改用篩選后的配方:繡球菌渣∶草炭∶珍珠巖=1∶1∶1,成本約517元·m-3,可節(jié)約35%左右。

4 結論

本研究結果表明,配方為繡球菌渣∶草炭∶珍珠巖=1∶1∶1,黃瓜幼苗在出苗率、可溶性糖含量、根系活力、結果數(shù)及產(chǎn)量方面優(yōu)于其他配方,繡球菌渣最佳使用比例為33%,可代替50%草炭用量。將繡球菌渣作為育苗基質進行開發(fā),不僅能夠減少大量堆積導致的農(nóng)業(yè)面源污染,還能夠實現(xiàn)資源循環(huán)化利用,降低成本,提高經(jīng)濟效益。