有機生態型無土栽培基質浸提液對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響

許耀照 曾秀存* 王勤禮 呂 彪 張文斌 孫芳霞

（1 河西學院，甘肅張掖 734000；2 張掖市經濟作物推廣站，甘肅張掖 734000；3 甘肅農業大學，甘肅蘭州 73007 0）

近年來，日光溫室逐漸向非耕地區域發展，甘肅省有19.21 萬km2荒漠化土地，利用有機生態型無土栽培可以在這些傳統農業無法耕作的地區和中低產地區、鹽堿地區進行蔬菜生產，從而緩解糧菜爭地的矛盾（蔣衛杰 等，2000）。有機生態型無土栽培的基質是以農業副產品有機物質或天然有機物質為主的有機基質，是作物生長的重要養分來源，含有各種大量元素和微量元素。自1990年以來，有機生態型無土栽培主要集中在基質配方的研究上，蔣衛杰等（1998）利用各種農產品廢棄物（向日葵稈、玉米稈、玉米芯、菇渣、鋸末等）作為原料配制有機生態型無土栽培基質栽培蔬菜，產量和品質均得到大幅度提高；程斐等（2001）、李謙盛等（2002）用稻殼、藥渣和造紙廢棄物葦末等材料嘗試對基質進行產業化開發，效果較佳；新疆農業科學院海南基地利用椰糠栽培厚皮甜瓜，有效解決了根系病害問題；劉士哲和連兆煌（1994）利用甘蔗渣進行較深入的研究和開發，因地制宜利用當地豐富廉價的農產品廢棄資源；曾長立等（2010）以菇渣、鋸木屑和珍珠巖為材料，研究不同配比對辣椒生長發育的影響；劉淑嫻等（2003）采用稻殼、珍珠巖、蛭石、爐渣、花生殼（粉碎）、砂為栽培基質材料，并配給適量消毒雞糞、復合肥、尿素等代替營養液，進行黃瓜有機生態型無土栽培試驗；王勤禮等（2012）利用玉米秸桿、爐渣、沼渣、牛糞、菇渣不同配比進行辣椒無土育苗基質配方研究；孫世海等（2010）將蛭石、草炭、沙、爐渣灰按不同體積配比，研究了基質浸提液對韭菜、番茄和黃瓜種子萌發的影響。但關于有機生態型無土栽培基質栽培1、2 a 和3 a后，基質的理化特性及其浸提液對蔬菜種子萌發和幼苗生長的影響報道較少。為了循環利用有機生態型無土栽培基質，本試驗以甘肅省臨澤縣平川鎮三二村荒漠區現代農業示范園區內有機生態型無土栽培于2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的基質為試驗材料，測定了基質的理化性質，并研究了栽培不同年限的基質浸提液對黃瓜（Cucumis sativusL.）種子萌發和幼苗生長的影響，旨在為有機生態型無土栽培基質的可持續利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年7～12月在河西學院農業與生物技術學院作物栽培與生理實驗室進行。供試黃瓜種子為長青1號，由吉林省蔬菜花卉科學研究院選育，購自張掖市種子公司。供試的有機生態型無土栽培基質（基質配方為玉米秸稈∶牛糞∶菇渣∶爐渣=3.5V∶1V∶1.5V∶2V）于2011年6月取自張掖市臨澤縣平川鎮三二村荒漠區現代農業示范園區，分別為2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的栽培基質。

1.2 試驗方法

基質浸提液的制備：參考土壤水溶性鹽提取的方法（中國土壤學會農業化學專業委員會，1983），將栽培1、2 a 和3 a 的干基質與蒸餾水按1V∶10V的比例混合后，在燒杯中浸泡24 h，將基質中能溶于蒸餾水的物質全部充分溶解后過濾，浸提液置于棕色細口瓶中備用。栽培1 a 的基質浸提液用N1表示，栽培2 a 的基質浸提液用N2表示，栽培3 a 的基質浸提液用N3表示，對照為蒸餾水。

種子萌發試驗：將長青1號種子用75% 酒精處理15 min，然后用蒸餾水充分吸脹6 h。將培養皿（Φ=12 cm）用蒸餾水沖洗3次后，鋪2層濾紙，將已經吸脹的黃瓜種子均勻置于培養皿內，每個培養皿內放20粒，3次重復，用5 mL N1、N2 和N3處理黃瓜種子，以蒸餾水處理為對照。將培養皿置于智能人工氣候箱（RXZ-310B型）中避光培養。每隔1 d 向處理培養皿中加入5 mL 基質浸提液，對照加5 mL 蒸餾水，連續處理3 d，第4 天開始用稱量培養皿質量的方法向培養皿補充水分，以保證黃瓜種子萌發所需的水分。

黃瓜幼苗培養：取菜園土裝入營養缽（上口10 cm，下口7 cm，高10 cm）中，將黃瓜種子用75%酒精處理15 min，用蒸餾水吸脹6 h后播于營養缽中，每缽播種2粒。用N1、N2 和N3澆透營養缽，以蒸餾水處理為對照，每個處理5次重復。將營養缽置于河西學院農業與生物技術學院教學與科研示范基地的日光溫室中，每隔1 d 向處理營養缽中加入50 mL 基質浸提液，對照加入50 mL 蒸餾水，連續處理3 d后，進行常規管理。

1.3 項目測定

基質理化性質的測定參照錢笑天等（2009）的方法：將自然風干的基質加滿體積為625 cm3的塑料燒杯（塑料燒杯質量為m0），稱質量m1；浸泡在蒸餾水中24 h后，稱質量m2；倒置燒杯，待燒杯中的水分自由瀝干后，稱質量m3。

參照電位法（中國土壤學會農業化學專業委員會，1983）測定基質的pH值，用1∶2.5 浸提法測定，稱取10 g 風干基質加蒸餾水25 mL，攪拌后放置30 min，用定量濾紙過濾，以pH計（雷磁PHS-2F型）測定。參考土壤水溶性鹽提取的方法（中國土壤學會農業化學專業委員會，1983）測定基質的電導率（EC）值，用1∶5 浸提法，稱取10 g 風干基質加蒸餾水50 mL，攪拌后放置30 min，用定量濾紙過濾，用數字電導儀（DDS-11H型）測定。

在種子萌發過程中觀察并記錄黃瓜種子的萌發數，計算發芽率、發芽勢和發芽指數。

式中，Gt為第t天的發芽數，Dt為相應的發芽天數。

當黃瓜種子萌發6 d后測量黃瓜幼苗的主根長、胚軸長，并統計側根數，萌發9 d后測量黃瓜幼苗的上胚軸粗、下胚軸粗，3次重復，每個處理測定15株黃瓜幼苗。

種子發芽均以芽長≥5 mm 為標準統計，第7 天結束發芽，第10天時統計黃瓜幼苗出苗率，第30天時測定黃瓜幼苗的株高、地上部鮮質量、地上部干質量、地下部鮮質量、地下部干質量，并計算根冠比。采用浸提法測定黃瓜幼苗葉綠素含量（王學奎，2006）：取新鮮幼苗功能葉片，洗凈剪碎，稱取0.2 g 放入試管中，加入10 mL 95%乙醇，在黑暗中浸提24 h，待植物組織變白后吸取浸提液上清液4 mL 在分光光度計（型號為722S）上測定665、645 nm 和470 nm 處的吸光度值，計算葉綠素含量。

黃瓜幼苗光合指標的測定（錢笑天 等，2009）：當黃瓜幼苗長到五葉一心時，用TPS-2型光合儀（美國PP Systems 公司生產）測定第4片真葉的光合指標，測定時光量子通量密度（PFD）設定為924 μmol·m-2·s-1，葉室溫度控制在25℃，測定從上向下數第2位葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr），計算水分利用率WUE=Pn/Tr。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2003 軟件對數據進行處理，采用DPS 13.5 軟件對數據進行Duncan 新復極差法顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 基質理化性質的測定

由表1可以看出，栽培3 a 的基質的容重、持水孔隙度、pH值和EC值分別較栽培1 a 的基質增加24.49%、9.84個百分點、1.42%、66.94%，差異達極顯著水平；栽培3 a 的基質的總孔隙度和通氣孔隙度分別比栽培1 a 的基質降低4.21個百分點、14.05個百分點，差異達極顯著水平。基質大小孔隙比由栽培1 a后的1∶1.55 降為栽培3 a后的1∶3.41。

表1 不同栽培年限的基質理化性質

基質容重大小與基質的松緊程度密切相關，基質容重在0.1～0.8 g·cm-3范圍內作物栽培效果較好，基質總孔隙度在54%～96%范圍內可以滿足作物生長，大小孔隙比在1∶4～1∶2范圍為宜（郭世榮，2003）。基質栽培3 a后，基質容重為0.61 g·cm-3；總孔隙度為74.81%；大小孔隙比為1∶3.41（表1），基質的特性已逐漸接近作物適宜生長的上限。基質的EC值超過1.25 mS·cm-1便須要淋洗鹽分，以免會對植物構成滲透逆境（康紅梅 等，2005），基質栽培2 a后，EC值就達到1.57 mS·cm-1，已超出作物適宜生長的EC值。

2.2 基質浸提液處理對黃瓜種子萌發特性的影響

由表2可以看出，N3處理的黃瓜種子，其發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數依次為95.00%、62.00%、12.61 和58.26，較對照分別降低5個百分點、23個百分點、16.86%、36.10%，差異達極顯著水平。活力指數反映種子萌發的速度和質量，活力指數大表明發

芽快而且長勢好（晉麗娟 等，2007），N3處理極顯著降低了黃瓜種子的活力指數，表明栽培3 a后的基質內所含的物質對黃瓜種子的萌發有抑制作用。

表2 基質浸提液處理對黃瓜種子萌發特性的影響

2.3 基質浸提液處理對黃瓜幼苗生長指標的影響

由表3可以看出，N3處理的黃瓜幼苗的主根長、胚軸長、側根數、上胚軸粗和下胚軸粗依次 為2.33 cm、2.29 cm、8.00條、1.47 mm、1.79 mm，較對照分別降低19.65%、26.37%、42.86%、7.55%、6.28%，差異達極顯著水平。主根生長的好壞對其根系的發育起著重要的作用，側根數量是描述根構型的重要參數之一（范偉國和楊洪強，2007），N3處理極顯著抑制了幼苗主根的生長和側根數量的增加，表明栽培3 a后的基質內所含的物質對黃瓜幼苗根系的發育有抑制作用。

表3 基質浸提液處理對黃瓜幼苗生長指標的影響

2.4 基質浸提液處理對黃瓜幼苗質量的影響

由表4可以看出，N3處理的黃瓜幼苗的株高、地上部鮮質量、地上部干質量分別為4.87 cm、909.10 mg、63.00 mg，較對照分別降低11.93%、58.24%、43.70%；幼苗地下部鮮質量和地下部干質量分別為231.50 mg 和22.50 mg，較對照分別增加19.39%、92.31%，差異達極顯著水平。黃瓜幼苗的根冠比和G值隨著基質栽培年限的增加逐漸降低，N3處理較N1處理分別降低74.75%、73.24%，差異達極顯著水平。表明栽培3 a后的基質內含物對黃瓜幼苗質量有顯著的抑制作用。

表4 基質浸提液處理對黃瓜幼苗質量的影響

2.5 基質浸提液處理對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

由表5可以看出，N3處理的黃瓜幼苗葉片葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素（a+b）含量和葉綠素a/b 的值依次為2.209、1.269、3.478 mg·g-1和1.74，較N1處理分別降低25.65%、21.42 %、24.16%、5.38%，差異達極顯著水平。表明栽培3 a后的基質內所含的物質對黃瓜幼苗葉綠素的合成有抑制作用。

表5 基質浸提液處理對黃瓜幼苗葉綠素含量的影響

2.6 基質浸提液處理對黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

由表6可以看出，N3處理的黃瓜幼苗葉片的光合速率和水分利用率分別為2.54 μmol·m-2·s-1和1.04 mmol·mol-1，較對照分別降低29.44%和51.17%；氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率分別為192.60 mmol·m-2·s-1、363.60 μmol·mol-1和2.45 mmol·m-2·s-1，較對照分別增加66.51%、12.11%和44.97%，差異達極顯著水平。表明栽培3 a后的基質內所含的物質對黃瓜幼苗葉片的光合特性有抑制作用。

表6 基質浸提液處理對黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

3 結論與討論

無土栽培具有避免土傳病蟲害及連作障礙、肥料利用率高、節約用水以及生產的可控性強等諸多優點，已成為發展無公害綠色蔬菜生產的可靠途徑（連兆煌，1994）。栽培基質質量的好壞直接影響到蔬菜的生長和發育。吳志行等（1988）研究認為基質適宜的容重為0.2～0.8 g·cm-3，總孔隙度為65%～95%，通氣孔隙度大于15%，水氣比為3～4。劉偉等（2006）研究認為有機生態型無土栽培基質的適宜pH值為5.8～6.4。本試驗測定了栽培于2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的有機生態型無土栽培基質的特性，栽培1 a 到栽培3 a，基質的容重、持水孔隙度、pH值和EC值在逐年增加，基質的總孔隙度、通氣孔隙度和大小孔隙比在逐年降低，基質的物理特性已逐年接近不適宜作物生長的范圍。且本試驗中，栽培2 a 的基質的EC值和pH值就超出作物適宜的范圍，這可能是由于有機生態型無土栽培中大量施入肥料，使得基質中含有大量的礦質元素造成的。

孫世海等（2010）用以草炭和蛭石為主的基質浸提液處理韭菜、番茄和黃瓜種子，發現基質浸提液抑制早期幼苗根長的生長，有降低韭菜和番茄種子發芽率的趨勢，但對黃瓜種子萌發特性的影響不確定。本試驗中基質的組分以玉米秸稈、牛糞、菇渣和爐渣為主，在基質栽培1、2 a 和3 a后，用基質浸提液處理黃瓜種子和幼苗，栽培3 a 的基質浸提液抑制黃瓜種子萌發和幼苗生長，抑制幼苗葉片的光合特性。

綜上所述，在有機生態型無土栽培中，為有效循環利用栽培基質，基質栽培3 a后需要采取部分更換基質或淋洗基質中鹽分等措施，以改變基質的理化特性，滿足蔬菜植物生長發育對基質和養分的需求，但基質在栽培中營養成分的變化特征還需進一步研究。

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