玉米秸稈、棉籽殼菇渣替代草炭作為番茄和甜椒育苗基質研究

董傳遷 尹程程 魏 珉，2* 楊鳳娟 史慶華，2 王秀峰 張偉麗

（1 山東農業大學園藝科學與工程學院，山東泰安 271018；2 農業部黃淮海設施農業工程科學觀測實驗站，山東泰安 271018；3 山東濟南偉麗種業有限公司，山東濟南 250100）

伴隨蔬菜育苗由傳統的土壤育苗向工廠化無土育苗轉變，基質需求量不斷增加。無土育苗基質通常由草炭、蛭石、珍珠巖等按照一定的比例混配而成（Styer & Koranski，2011）。然而，草炭資源有 限，分布不均，長途運輸成本較高；而且，草炭為短期內不可再生資源，過量開采會導致資源枯竭并破壞環境（張則有，1999）。此外，不同來源的草炭理化性質存在明顯差異，尤其是采用國內草炭基質育苗存在出苗慢、植株整齊度差、壯苗指數低等問題（房嫚嫚 等，2012）。因此，尋找草炭替代物，開發利用各地環保低成本工農業廢棄資源成為基質研究的熱點之一。研究表明，發酵后的蘆葦末、甘蔗渣均可作為育苗基質（劉士哲和連兆煌，1994；李謙盛，2003）。原碩等（2012）試驗發現，利用檸條與蘑菇渣堆肥復配基質育出的黃瓜幼苗質量明顯優于傳統草炭基質。

作物秸稈、菇渣是我國北方地區主要的農業廢棄資源，隨意處置造成資源浪費，焚燒污染環境（王德漢 等，2007；徐玉宏，2007），研究其作為無土栽培或育苗基質的可行性具有十分重要的經濟和生態意義。本試驗以篩選草炭替代型基質，減少育苗基質成本，提高蔬菜育苗質量為目的，研究了發酵玉米秸稈、棉籽殼菇渣部分或完全替代草炭作為番茄和甜椒育苗基質的可行性，以期為農業廢棄資源開展利用和生態機能型育苗基質研制奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試番茄（Solanum lycopersicumL.）品種紅粉冠軍由鄭州鄭研種苗科技有限公司選育；甜椒（Capsicum annuumL.var.grossumBailey）品種農發甜椒由北京神龍種業有限責任公司選育。熊貓牌草炭由黑龍江樺美泥炭有限公司生產。發酵玉米秸稈和棉籽殼菇渣自行制作。由于發酵后的玉米秸稈EC值較高，抑制幼苗生長（余文娟 等，2011），使用前進行浸泡沖洗。

發酵玉米秸稈：①將玉米秸稈晾干，粉碎（篩孔直徑3.5 mm），最大長度不超過1 cm；②加入約占秸稈質量2%的尿素，調節含水量70%左右，用薄膜覆蓋，堆漚發酵60 d以上，每隔7～10 d 翻堆1次，并補充水分；③將發酵秸稈放入約5倍體積清水中浸泡30 min，攪拌沖洗，撈出晾干。

發酵棉籽殼菇渣：①將棉籽殼菇渣打碎，調節含水量至70%左右，覆蓋塑料薄膜，堆漚發酵60 d以上，每隔7～10 d 翻堆1次，并補充水分；②堆漚發酵棉籽殼菇渣風干，打碎，過5 mm 篩。

配制營養液的肥料Ca（NO3）2·4 H2O、KNO3、NH4H2PO4、MgSO4· 7 H2O 均為化學試劑，純度＞ 99%。

50 孔塑料穴盤，穴孔容積約60 cm3。

1.2 試驗設計

參考國內育苗基質相關文獻（楊軍 等，2011；余文娟 等，2011），選擇草炭2V+蛭石1V復合基質作為對照。將充分腐熟的玉米秸稈和棉籽殼菇渣與草炭、蛭石（直徑1 mm 左右）按照表1組配，形成不同配方基質，基質中添加50%多菌靈可濕性粉劑80 g·m-3防控苗期病害。番茄、甜椒浸種催芽后播種于穴盤中，每處理3盤，3次重復，常規管理。試驗期間環境條件：3～4月晝/夜平均氣溫17.1～26.3℃/13.2～16.5℃，4～5月晝/夜平均氣溫18.8～30.1℃/15.7～19.3℃。

表1 不同配方基質配比（V/V）

1.3 測定項目與方法

1.3.1 基質理化性狀測定 按基質∶蒸餾水=1W∶5V浸提，振蕩后靜置，上清液用雷磁 DDB-303A 便攜式電導率儀測定EC值，雷磁PHBJ-260便攜式pH 計測定pH值。

取容積為V的容器，稱質量W0；裝滿風干基質，稱質量W1；然后浸泡水中24 h，稱質量W2；將容器中的水分自然瀝干后，再稱質量W3。容重=（W1-W0）/V；總孔隙度=〔（W2-W1）/V〕× 100%； 通 氣 孔 隙 度=〔（W2-W3）/V〕×100%；持水孔隙度=總孔隙度-通氣孔隙度（連兆煌，1994）。

將風干基質粉碎，過0.25～0.50 mm 篩，采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定全氮含量，火焰光度計法測定全鉀含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，內稀釋熱法測定有機質含量，醋酸銨浸提-火焰光度計法測定速效鉀含量，碳酸氫鈉浸提比色法測定速效磷含量，堿解擴散滴定法測定堿解氮含量（鮑士旦，2000）。

1.3.2 幼苗生長和生理指標測定 番茄幼苗長至四葉一心，甜椒幼苗長至六葉一心時取樣，每處理選取生長一致的幼苗7株測定生長指標，5株測定生理指標。葉片葉綠素含量和光合速率測定以頂葉計第2、3片功能葉。鮮樣105℃殺青，70℃烘至恒質量，測定地上部、根、全株干質量，并計算壯苗指數。

采用丙酮乙醇混合液（2V∶1V）提取，TU-1900 雙光束紫外可見分光光度計測定葉綠素含量；凈光合速率測定采用LI-6400 便攜式光合儀，測定條件：光照強度1 000 μmol·m-2·s-1，溫度25℃，CO2濃度400 μmol·mol-1；根系活力采用TTC 法測定，根系吸收面積采用甲烯藍法測定（趙世杰 等，2002）。

1.4 數據統計與分析

采用DPS 軟件對測定數據進行統計分析和差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質的理化性狀

2.1.1 不同配方基質的基礎理化性狀 由表2可見，不同復合基質的容重在0.422～0.480 g·cm-3之間，均屬中容重基質（郭世榮，2005）。總孔隙度以T1 最大，達75.53%，CK 最小，只有66.19%；通氣孔隙度同樣以T1 最大，CK 最小，兩者差異顯著；但持水孔隙度則以T1 最小，與CK無顯著差異。棉籽殼菇渣含量最多的處理（T1）pH值最高，T3 和T5 pH值也較高，但T2 和T4 較低。基質EC值以T2 最高，為1.93 mS·cm-1，顯著高于其他處理；CK 最低，僅0.36 mS·cm-1。相同組配比例，選用棉籽殼菇渣的T1、T3 復合基質EC值顯著低于玉米秸稈復合基質T2 和T4。

2.1.2 不同配方基質的礦質元素含量 由表3可知，T2 的有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均最高；全磷、全鉀含量也較高，但與T1差異不顯著；CK 礦質元素含量最低。相同組配比例，含玉米秸稈的復合基質T2、T4 中堿解N、速效P、速效K 含量普遍高于含棉籽殼菇渣的復合基質T1、T3。

表2 不同配方基質的理化性狀

表3 不同配方基質的礦質元素含量

2.2 不同配方基質對番茄和甜椒幼苗生長的影響

2.2.1 不同配方基質對幼苗出苗率的影響 由表4可知，番茄出苗率以T1 和T3 最高，達99%，其次為T4 和對照，其他處理出苗率也都在95%以上，說明所有配方基質對番茄出苗是安全的。甜椒的出苗率以T4 和T2 最高，除顯著高于T1 外，與其他處理差異不顯著。

表4 不同配方基質對番茄和甜椒出苗率的影響

2.2.2 不同配方基質對幼苗生長的影響 不同配方基質對番茄幼苗生長的影響不同（表5）。T3 的株高最大，但與T4、T5 差異不顯著，對照的株高最低。幼苗莖粗和地上部干質量的變化與株高類似。T3 的根干質量最大，顯著高于其他處理，T4 和T5次之，對照最小。壯苗指數以T3 最高，顯著高于其他處理，T4、T5 的壯苗指數分別比對照高45.9%和48.9%。

從表6可以看出，不同配方基質對甜椒幼苗生長的影響不同于番茄。甜椒株高以T2 和T3 最大，兩者無顯著差異，但均顯著高于其他處理，對照植株最矮。甜椒莖粗、根干質量的變化與株高相似。地上部干質量以T3 最高，達0.610 g·株-1，與T2無顯著差異，但均顯著高于其他處理。T2、T3 壯苗指數分別達0.221 和0.209，比對照提高了1.76倍和1.61倍。

表5 不同配方基質對番茄幼苗生長的影響

表6 不同配方基質對甜椒幼苗生長的影響

2.3 不同配方基質對番茄和甜椒幼苗生理代謝的影響

2.3.1 不同配方基質對幼苗根系活性的影響 從表7可以看出，番茄幼苗根系以T3 的總吸收面積最大，為0.932 m2·株-1，T4、T5次之，對照最小。活躍吸收面積和活躍吸收面積比的變化與總吸收面積相似。番茄幼苗的根系活力以T3 最強，T4次之，兩者差異不顯著，但均顯著高于對照。

表7 不同配方基質對番茄幼苗根系活性的影響

與番茄不同，復合基質T2 更適宜甜椒幼苗根系生長（表8），總吸收面積、活躍吸收面積和活躍吸收面積比最大；其次是T3，對照幼苗根系總吸收面積、活躍吸收面積最小。根系活力以T2 和T3 最高，分別達224.4、214.1 μg·g-1·h-1（FW），均顯著高于其他處理和對照。

表8 不同配方基質對甜椒幼苗根系活性的影響

2.3.2 不同配方基質對幼苗葉綠素含量和凈光合速率的影響 由表9可以看出，T3 番茄幼苗葉綠素含量和凈光合速率最高，其次是T4，對照最低。對甜椒而言，以T2 的幼苗葉綠素含量和凈光合速率最高，T4次之，同樣以對照最低。

表9 不同配方基質對番茄和甜椒葉綠素含量和凈光合速率的影響

3 結論與討論

基質的理化性狀明顯影響幼苗生長、成苗率和壯苗率（Styer & Koranski，2011）。基質電導率是衡量其能否用于育苗或栽培的重要指標（Fonteno et al.，1981；Abad et al.，2001）。余文娟等（2011）試驗發現，腐熟玉米秸稈EC值較高，會抑制幼苗生育，但淋洗處理可顯著降低其鹽分含量，而腐熟棉籽殼菇渣的EC值較低，可直接用于育苗。利用腐熟玉米秸稈和棉籽殼菇渣復配的基質容重在0.4～0.5 g·cm-3范圍內，符合李謙盛（2003）提出的標準，也接近Abad 等（2001）對理想基質容重大小的要求。本試驗中，由于腐熟棉籽殼菇渣的粒徑較大，與蛭石組配后形成的復合基質（T1）總孔隙度和通氣孔隙度均較大，這可能是限制番茄和甜椒幼苗生長的原因之一。

本試驗結果表明，加入腐熟玉米秸稈或棉籽殼菇渣的復合基質理化性狀明顯改善，幼苗各項生長及生理指標均不同程度地優于對照，說明腐熟玉米秸稈和棉籽殼菇渣替代草炭作為番茄和甜椒育苗基質是可行的。綜合出苗率、幼苗生長狀況以及生理代謝活性等指標，番茄穴盤育苗以棉籽殼菇渣、草炭、蛭石按等體積混配而成的基質（T3）效果最好，其次是玉米秸稈、草炭、蛭石等體積混配而成的基質（T4）；甜椒穴盤育苗可以采用玉米秸稈2V+蛭石1V混配的基質（T2），或者是棉籽殼菇渣、草炭、蛭石按等體積混配而成的基質（T3）。然而，上述結果是否具有普適性，尚需進一步研究。

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