有機土基質在大白菜育苗中的作用研究

賀超興 張 謙 王懷松 章時藩 張志斌 孫日飛

摘要以草炭蛭石和大田土為對照育苗基質,研究了有機土對大白菜幼苗營養生長、可溶性糖含量、葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導度等指標的影響。結果表明,選用有機土育苗,綜合各項測定指標,其幼苗素質與草炭蛭石育苗相當,均表現為植株生長健壯,干物質、可溶性糖和葉綠素含量高;凈光合速率高,氣孔導度大,適宜于大白菜育壯苗,而大田土育苗效果及相關指標均較差。草炭蛭石作為育苗基質,雖然理化性質好,但基質成本高且資源有限是影響其應用于育苗的主要因素。因此,從經濟效益和可持續發展的角度考慮,可以將有機土代替草炭蛭石用作大白菜育苗的低成本基質。

關鍵詞有機土基質;大白菜;育苗;影響

中圖分類號S634.1文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0058-03

育苗是蔬菜栽培的重要環節之一,秧苗質量的高低直接關系到蔬菜定植后植株的生長發育與產量形成[1]。隨著世界園藝業與植物容器栽培的發展,天然土壤的物理、化學性質已不能滿足蔬菜、花卉、種苗及其他植物容器生產的需求,因此國內外的研究機構紛紛致力于栽培基質的研究開發,基質的研究逐步成為一個重要的課題[2]。目前,國內外蔬菜工廠化穴盤育苗多采用草炭、蛭石配制成復合基質。但是,草炭資源的分布不均勻性和不可再生性已嚴重影響到穴盤育苗成本和資源保護[3]。

由于各地生產水平各異,配制無土育苗基質時必須因地制宜,選擇資源豐富、價格便宜,能滿足根系養分、水分以及空氣供應的原料為基質。據研究,用種過蘑菇的棉籽殼、豬糞、爐渣灰、糖醛渣、蛭石等配制的復合基質,能明顯促進幼苗生長發育和營養吸收,提高壯苗指數,且大大降低育苗成本[4]。用炭化稻殼7份、砂3份作為育苗基質,配合使用pH值為6的營養液[5],幼苗亦生長良好。利用蚯蚓糞作基質配合添加適當肥料,用于穴盤育苗效果良好[3]。根據以上情況,筆者以春播大白菜為對象,研究了有機土[6]作為育苗基質對大白菜育苗的影響,以期為大白菜育苗基質的選擇提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗設計

試驗于2007年春在中國農業科學院蔬菜花卉研究所日光溫室中進行,供試大白菜品種為春試1號,由中國農業科學院蔬菜花卉所培育。2007年3月22日用72孔穴盤和營養缽(8cm×8cm)分別育苗,4月16日定植于大棚內。育苗基質設3個處理,分別為有機土(腐熟秸稈與大田土的混合物)、草炭蛭石育苗基質(草炭、蛭石按2∶1配比,1m3基質加3kg復合肥,7kg雞糞)、大田土(直接取自露地菜田),本試驗所用有機土為已種過一茬番茄的有機土,用前過篩使其粒徑小于2mm。采用直播和催芽2種方式播種,每處理重復3次,每重復設50株。除基質類型不同外,其他管理措施均按常規方法進行。

1.2測定方法

1.2.1基質的物理化學性質測定。影響作物生長的主要物理因子有基質的三相比、吸水性、排水性、再吸濕力及其表面水分散失特性等[7,8]。反映其物理性質的重要參數有容重、總孔隙度、通氣孔隙度、粒徑分布、容器容水量等。試驗前用環刀法測定基質的容重,用飽和浸提法測定總孔隙度、持水孔隙度和通氣孔隙度[9]?；|的化學性質由農業部蔬菜品質監督檢驗測試中心檢測。

1.2.2生長指標的測定。播后7d內,每天3次記載各處理基質溫度(早上8∶00;中午14∶00;下午17∶00)。記錄播后7d內的出苗情況。各處理小區隨機選5株,按不同要求定期測其植株高度、開展度、單株葉數、外葉長和寬、莖基粗以及單株地上部和地下部鮮、干重等植物學性狀。用蒽酮法測定白菜幼苗的可溶性糖含量,用丙酮液浸提法測定葉綠素含量。

1.2.3光合參數的測定。用LI-6400型便攜式光合系統(美國LI-COR公司制造)于5月17日(晴天)上午測定凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(Ci)。取自上至下第3~4片功能葉測定,重復3次。注意測定相關參數時應利用緩沖瓶,以減小測定過程中由于CO2濃度變化而造成的誤差,從而提高測量結果的可靠性和準確性。

2結果與分析

2.1育苗基質的物理化學性質

從表1可以看出,大田土的容重最大,超出了適宜范圍(0.1~0.8g/cm3),而草炭蛭石和有機土的容重都在蔬菜育苗最適宜的容重范圍,說明草炭蛭石和有機土的松緊程度較適宜。大田土的總孔隙度最小,為50.2%,草炭蛭石的總孔隙度略高于有機土,為68.1%,但二者相差不大;大田土的持水孔隙和通氣孔隙均最小,而草炭蛭石的持水孔隙略大于有機土,有機土的通氣孔隙略大于草炭蛭石。因此,大田土的大小孔隙比明顯小于有機土和草炭蛭石基質,說明大田土對水分和空氣的容納量小,在管理過程中要增加供液次數和保持土壤的疏松透氣,而草炭蛭石和有機土的水分和空氣含量較為適宜。

從表2可以看出,大田土的pH值為7.76,顯微堿性,而草炭蛭石和有機土的pH值均呈中性。大白菜生長最適宜的pH值是中性或微酸性,因此適合白菜生長的應是有機土和草炭蛭石。有機土的電導率較高,其次是大田土,草炭蛭石最低。由此可知,有機土的水溶性離子較多,供肥強度大,而草炭蛭石和大田土則相對較小。草炭蛭石和有機土有機質含量均顯著高于普通土,而大田土有機質含量很低。從速效養分來看,有機土的速效氮含量最高,其次是草炭蛭石,大田土的最低,還不到有機土的1/3,可見大田土的供氮能力較差。在速效磷方面,草炭蛭石含量最高,有機土和大田土略低一些。就速效鉀而論,在這3種基質中,草炭蛭石的速效鉀最高,其次是有機土,二者超過或接近大田土的2倍,可見草炭蛭石和有機土營養元素明顯優于普通土。綜合可知,草炭蛭石和有機土在有機質、速效氮以及速效鉀等特性方面相差不大,因此它們是營養豐富、可相互替代的較為理想的輕基質,而大田土相比之下較為貧瘠。

2.2不同育苗方式基質溫度和大白菜出苗率

不同育苗基質在播種白菜后根際溫度的變化結果如圖1、圖2所示。由圖1、圖2可知,不同基質在營養缽內的溫度有明顯差異,表現為大田土溫度變化相對較高,草炭蛭石育苗基質的溫度變化相對較低,有機土的居中;氣溫最高時,大田土溫度可達31.6℃,有機土為30.0℃,草炭蛭石為28.8℃,表明3種基質土壤增溫速度有差異。穴盤內的育苗基質的溫度差異不太明顯,原因可能是穴盤的穴孔小,所容納的基質少且更易受周圍空氣溫度的影響。

不同育苗基質在播種白菜后的出苗情況如圖3、圖4所示。由圖3、圖4可知,營養缽育苗齊苗時間較短,且幾種基質表現比較一致,差異不大;而采用穴盤育苗則差異顯著,應用有機土和草炭蛭石效果較好,大田土出苗率較前者明顯降低,且長時間不能齊苗。這可能由于出苗期溫室內氣溫過高,光照很強,并且穴盤容積小,持水量也相對小,緩沖能力相對營養缽的差一些,而致使營養缽的出苗情況顯著優于穴盤育苗,但仍可看出有機土穴盤育苗出苗率高且出苗快。

2.3不同育苗基質的大白菜幼苗素質

由表3可知,有機土育苗其植株的莖基粗、葉片數、外葉長及寬均高于大田土育苗,略低于草炭蛭石而居中。干物質的積累量是植株生長的一個重要評價指標,它反映了作物的光合作用強度和生長狀況,通常用干重來表示。不同育苗基質的大白菜幼苗其干物質積累量明顯不同,以草炭蛭石作為育苗基質培育的白菜幼苗干物質積累量最大,其次為有機土,而大田土育苗的干物質的積累量最小。從干鮮比來看,有機土和大田土2種基質的幼苗無明顯差異,但二者比草炭蛭石高,且差異達到了極顯著水平,草炭蛭石基質育苗干鮮比相對較低。

2.4不同育苗基質的大白菜幼苗可溶性糖含量

對葉片可溶性糖的測定結果表明(見表4),有機土育苗的大白菜幼苗葉片可溶性糖含量最高,與大田土和草炭蛭石的差異達極顯著水平,大田土大白菜幼苗葉片可溶性糖含量最低。由此可知,用有機土育苗,植株光合作用產物多,且幼苗的抗逆能力相對較強一些。

2.5不同育苗基質的大白菜幼苗葉綠素及光合特性

綠色植物的光合作用對農業生產具有十分重要的意義。作物總干重的90%~95%是光合作用中合成的有機物質,因此它是構成作物產量的基礎。葉綠素是光合作用的啟動者,在一定范圍內葉綠素含量越高,凈光合速率越強。由圖5可以看出,不同基質的大白菜幼苗其葉綠素含量明顯不同,草炭蛭石育苗基質的葉綠素含量最高,其次是有機土育苗,大田土育苗的葉綠素含量相對較低。

對光合速率的測定結果表明(見表5),草炭蛭石育苗的光合速率最強,大田土基質苗最弱,有機土基質苗略低于草炭蛭石基質苗。因為草炭蛭石和有機土育苗光合速率高,利于光合作用的進行,故有利于其有機物積累。氣孔是控制葉片內外水分和二氧化碳擴散交換的門戶,它的開閉調節著光合、蒸騰和呼吸作用過程。氣孔導度是葉片氣孔開閉程度的量化指標,對于氣孔導度與蒸騰之間的關系進行研究,可以加深對這一過程的理解[10]。草炭蛭石和有機土育苗,其氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率也相對較高,優于大田土育苗,均利于光合作用進行和有機物積累,說明有機土和草炭蛭石育苗植株代謝旺盛,總的光合能力較強。從植物學性狀測定結果也可以明顯看出,草炭蛭石和有機土育出的幼苗明顯優于普通土,表現為植株粗壯、葉片數多、葉面積大、干物質含量高。

3結論與討論

試驗重點研究比較了有機土在蔬菜育苗中的作用,發現有機土與草炭蛭石在總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙和大小孔隙比指標上相當且均在最適范圍內;有機土的容重雖比草炭蛭石略大,但也在最適范圍內。而大田土的容重偏高,總孔隙度偏小,因此從物理結構上,有機土較普通土更適于蔬菜育苗。

育苗基質的影響主要由基質的物理、化學性質決定。不同特性的基質會影響植物的生長及其水分與施肥管理[11]。從當前育苗基質的營養成分方面上看,有機土的速效鉀雖低于草炭蛭石,但有機土的速效氮含量卻高于草炭蛭石。因此,從理化性質和經濟性考慮,試驗中的3種育苗基質,以有機土較為適宜,具有成本低、結構優等特點。

植株可溶性糖主要有蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等,它既是高等植物的主要光合產物,又是碳水化合物代謝和暫時貯藏的主要形式,在植物碳代謝中占有重要位置,是光合作用的直接產物,也是植物體內多糖、蛋白質、脂肪等大分子化合物合成的物質基礎[12]。植物干物質是植株體內各種新陳代謝過程的最終產物,并以碳素代謝和氮素代謝為中心過程[13]。因此,植物干物質積累與其可溶性糖的含量有密切關系。在逆境條件下,植物通過調節體內的滲透調節物質,改變組織細胞的滲透勢,減少逆境傷害,以適應逆境環境,可溶性糖起到重要作用。試驗中,有機土育苗基質的葉片可溶性糖含量最高,因此可認為有機土育出的苗抗逆性強,素質高。總之,從植株長勢、干鮮重、可溶性糖含量、光合性能等測定指標結果上看,有機土和草炭蛭石育苗均可提高白菜幼苗光合性能,利于培育壯苗,是比較適宜的育苗基質。

草炭蛭石育苗基質的成分以草炭、蛭石為主,由于這些原料資源短缺,形成期長,生產的運輸成本高,限制著育苗基質的持續利用和發展。特別是育苗基質成本高一直是困擾穴盤育苗工作的大問題,相比之下,以腐熟秸稈和有機肥、大田土所配制的有機土[6],材料來源豐富,成本約為草炭蛭石育苗基質的1/10。隨著可持續農業的發展,以玉米、小麥等秸稈為主要成分的有機基質將逐漸成為今后蔬菜育苗生產中的重要基質來源。試驗用的有機土雖然種過一茬作物而使其有機質大為降低,但研究表明它用于大白菜育苗,其效果還是較為理想的,因此將有機土栽培與育苗相結合,不僅可用于栽培生產,還可將這種材料來源豐富、成本低、有環保價值的有機土用于蔬菜育苗,既利于培育壯苗,也很好地解決了育苗成本高的問題,它將為有機土提供新的應用前景。有機土用于蔬菜栽培和育苗,擴大了玉米、小麥等秸稈的利用途徑、減輕了環境污染,必將為改善農田生態系統及促進農業可持續發展起到積極的推動作用。

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