醋糟復合基質對小型西瓜幼苗生長及生理代謝的影響

吳芯夷，束勝，朱夢爽，張悅，宋夏夏，郭世榮

（1.江蘇南京農業大學園藝學院，210095；2.南京農業大學（宿遷）設施園藝研究院）

醋糟復合基質對小型西瓜幼苗生長及生理代謝的影響

吳芯夷1,2，束勝1,2，朱夢爽1,2，張悅1,2，宋夏夏1,2，郭世榮1,2

（1.江蘇南京農業大學園藝學院，210095；2.南京農業大學（宿遷）設施園藝研究院）

為開發出草炭的有效替代物，降低基質育苗的生產成本以及緩解有機固體廢棄物的污染，以醋糟發酵合成的有機營養基質為主要原料，按不同比例混配蛭石和草炭，研究不同醋糟復合基質對小型西瓜小蘭幼苗生長、葉綠素含量、光合作用、葉片抗氧化酶活性和礦質元素含量等的影響。試驗結果表明，在醋糟中添加一定量的蛭石和草炭，復合基質的理化指標均能達到西瓜育苗的基本要求，且各醋糟復合基質優于以草炭和蛭石混配的基質，小型西瓜幼苗生長良好，其中以草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40（體積比）育苗效果最好。

醋糟；復合基質；小型西瓜；育苗；生理代謝

隨著設施園藝和無土栽培的發展，以有機廢棄物為原料，通過生物發酵合成的有機營養基質因其具有理化性質穩定、緩沖能力強、可再生、來源廣泛、且對環境無污染等特點，被廣泛應用于設施作物的育苗和栽培，如鋸木屑、棉籽殼、菇渣、稻谷殼灰、秸稈、木糖渣等[1～5]。

醋糟是制醋過程中的副產物，富含植物所需的營養成分，風干醋糟含水量10%，粗蛋白質9.6%~ 20.4%、粗纖維15.1%~28%、粗脂肪2%~5%、無氮浸出物20%~30%、灰分13%~17%、鈣0.25%~0.45%、磷0.16%~0.37%[6]，還含有豐富的鐵、鋅、硒、錳等微量元素，利用價值較高。研究表明，將醋糟進行二次發酵，生產的有機肥能夠提高葡萄的品質和風味[7]。宋夏夏等[8]利用醋糟∶蛭石∶草炭=6∶1∶3（體積比）的基質栽培水果型黃瓜，效果較好，并認為完全可以替代傳統栽培基質用于水果型黃瓜的無土栽培。劉超杰等[9]認為，當復合基質（醋糟、草炭和蛭石）中醋糟含量低于75%時，辣椒幼苗的生長狀況均優于僅有草炭和蛭石的復合基質。

采用穴盤育苗的方式，以小型西瓜小蘭為研究對象，按不同比例將醋糟與草炭和蛭石混配，制成醋糟復合基質，通過測定西瓜幼苗的生長和生理指標，篩選出適合小型西瓜穴盤育苗的最優醋糟復合基質配方，為更好地利用醋糟基質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

供試西瓜（Citrulus lanatus M.）品種為小蘭，種子購自臺灣農友公司，為改良型極早熟西瓜品種，是目前國內主栽的迷你型西瓜品種。試驗基質采用醋糟、蛭石和草炭按不同比例混配，醋糟、蛭石和草炭均由鎮江培蕾有機肥有限公司提供，其基本理化性質見表1。

試驗于2013年8~12月在南京農業大學塑料大棚中進行。將醋糟、草炭和蛭石按不同體積比混配，其中以草炭∶蛭石=2∶1（體積比），即A1B3為對照（CK），設20個處理，詳見表2。

選取飽滿、整齊一致的西瓜種子在蒸餾水中清洗干凈，后浸于65℃水中不斷攪拌，經自然冷卻后繼續浸種8 h，然后置于30℃培養箱中催芽。選取發芽一致的種子播于50孔穴盤，每穴1粒，每處理播種1盤，重復3次。隨機區組排列。試驗期間各處理僅澆清水。

1.2 測定指標

①生長指標幼苗2葉1心時，用直尺測量幼苗根莖部到生長點間的長度作為植株的株高；用游標卡尺測定子葉節下部1/3的粗度作為植株的莖粗；用分析天平測量地上部、地下部鮮質量，于105℃殺青、80℃烘至恒重后用電子天平稱量地上部和地下部干質量。

②光合參數采用便攜式光合測定系統（Li-6400RT型，美國）于晴天9：00～11：00測定西瓜第3片真葉（從生長點數向下數）的光合參數。測定時，葉室溫度（25±1）℃，光強控制在800μmol·m-2·s-1，參比室CO2濃度（380±10）μmol·mol-1，相對濕度60%～70%。測量的參數有凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。

③生理生化指標葉片葉綠素含量采用乙醇－丙酮－水混合液浸提法[10]測定；根系活力采用TTC法[11]測定；SOD活性用NBT還原法測定[12]、POD活性采用愈創木酚法測定[13]、CAT活性用紫外吸收法測定；可溶性總糖采用蒽酮比色法[14]測定

④全氮、全磷含量將植株樣品烘干、磨碎，采用H2SO4-H2O2方法消煮，全氮含量用凱氏定氮法測定，全磷含量用釩鉬黃比色法測定。

采用Microsoft Excel 2007和SAS 9.2軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 醋糟混配基質對小型西瓜幼苗生長的影響

由表3可以看出，除A1B1、A1B2全株干質量小于對照外，其他處理均顯著大于對照；而所有處理的全株鮮質量都高于對照，并且A2~A5處理的全株鮮質量顯著高于A1處理。隨著蛭石含量的增加、草炭含量的減少（即B1~B4處理），幼苗根長普遍減小，可能是因為蛭石具有較強的保水功能，根際水分充足，但通氣狀況不佳。隨著醋糟含量的增加（A1~A5處理），幼苗的干質量、鮮質量、莖粗普遍增大，但在含有一定量的草炭（15%）時，幼苗的干、鮮質量最大，其他生長指標也處于較高水平，小型西瓜幼苗生長狀況最為良好，說明將3種基質按一定比例混配，適宜幼苗生長。

總體而言，A1B1、A5B1處理相比于同組其他混合基質，小型西瓜幼苗生長狀況較差。隨著醋糟及蛭石含量的同時增加，混配基質處理的幼苗生長狀況呈遞增趨勢，可能是因為醋糟增加了混配基質的通氣孔隙，并且能提供大量的營養元素，而蛭石增加了混配基質的持水能力。

表1 基質基本理化性質

表2 育苗基質的體積配比%

表3 混配醋糟基質對西瓜幼苗生長的影響

表4 混配醋糟基質對西瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

2.2醋糟混配基質對小型西瓜幼苗葉綠素含量的影響

由表4可知，隨基質中醋糟含量的增加（即A1~ A5處理），幼苗中葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素含量不呈線性關系，其中，處理A3B1、A4B2、A4B3、A4B4、A5B4的葉綠素含量顯著高于對照，此外，其他處理的葉綠素含量差異不明顯，由此可以得出，當混配基質中醋糟含量在45%~60%時，有助于西瓜幼苗的生長。

2.3 醋糟混配基質對小型西瓜幼苗光合參數的影響

由表5可以看出，當草炭含量不為零時，隨著醋糟含量的增加，幼苗葉片各光合參數都有所增加；當蛭石含量為25%（即B2處理）時，幼苗凈光合速率（Pn）普遍較低；當醋糟含量在45%以上時，幼苗葉片的氣孔導度（Gs）普遍較大；當草炭含量在18.5%以內時，幼苗葉片的胞間二氧化碳濃度（Ci）處于較高水平；當蛭石含量較高時，幼苗葉片的蒸騰速率（Tr）較大。總體看來，醋糟及蛭石的含量都較高時，能增強小型西瓜幼苗的光合作用，其中A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）處理的Pn、Gs、Ci、Tr整體高于其他處理。

2.4 醋糟混配基質對小型西瓜幼苗根系活力的影響

從表5可以看出，復配基質中隨著醋糟含量的增加、草炭含量的減少，幼苗根系活力普遍增強，草炭含量小于18.75%的處理A5B1、A4B2、A5B2、A4B3、A5B3、A4B4、A5B4的根系活力較強，而其他處理的根系活力較弱且差異不大。

2.5 醋糟混配基質對小型西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由表5可以看出，當混配基質中蛭石含量為零時，幼苗葉片CAT值都很低，在基質中添加蛭石后，基質的持水能力增強，CAT值也升高。總體來看，隨著醋糟含量的增加，幼苗葉片的CAT、POD、SOD值都有所提高，當草炭含量≤15%時，A4B4、A5B2、A5B3、A5B4的CAT活性，A5B1的POD活性，A5B1、A5B2、A5B3、A4B4、A5B4處理SOD活性較高，但葉片中SOD活性總體差異不大。

2.6 醋糟混配基質對小型西瓜幼苗葉片全氮、全磷和可溶性糖含量的影響

由表6可知，當草炭或醋糟含量較高時，幼苗葉片的全氮、全磷及可溶性糖含量均較高，這與草炭和醋糟含營養物質有直接關系。純醋糟基質（A5B1）處理培育的小型西瓜幼苗葉片全氮、全磷及可溶性糖含量較高，說明醋糟是很理想的營養基質，因此，用醋糟代替草炭作為有機營養基質可行。

3 討論與結論

表5 混配醋糟基質對小型西瓜葉片光合參數及根系活力的影響

基質通氣和保水能力是影響植物根系生長發育的重要因素，容重和孔隙度是衡量其比例是否恰當的簡單指標。理想基質的容重應為0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度應為54%～96%，而水氣比應為2.0～4.0[15]。而醋糟基質質量輕、顆粒粗、通氣孔隙度大，通過添加適量的蛭石和草炭可調節基質的性質，以適合作物生長。本試驗中，純醋糟基質和蛭石的容重較接近且較低，蛭石與草炭的總孔隙度和通氣孔隙相近，并小于醋糟，而持水孔隙和水氣比均大于醋糟。將3種基質混配，容重和總孔隙度都在理想基質的范圍內。影響基質物理性狀的首要因素是水氣比，在醋糟中適當加入蛭石和草炭能提高混合基質的水氣比。電導率（EC值）是影響有機營養基質應用于作物育苗或栽培的主要因素[16]，一般通過添加草炭或者蛭石以降低栽培基質EC值，從而不會抑制作物的萌發及生長。醋糟具有較好的通氣性，并含有較高的營養物質，但EC值大、pH值較低；蛭石具有很好的保水、持水能力，pH值較高；草炭容重較大、通氣孔隙小，醋糟、蛭石、草炭三者綜合，可有效彌補各單一基質的缺陷。研究表明，將工農業有機廢棄物發酵合成的有機營養基質應用于蔬菜、觀賞植物等的育苗和栽培時，應混配適量的草炭才安全[9]；蛭石混配時易破碎，其添加量以不超過30%為宜[17，18]。本試驗中，草炭含量較低時，幼苗各生長生理指標均較高，生長健壯。蛭石含量在33.3%以內，幼苗生長狀況隨蛭石含量增加而增強；而當蛭石含量為40%時，除A4B4處理外，其他處理的幼苗長勢均減弱。

表6 混配醋糟基質對西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性及全氮、全磷、可溶性糖含量的影響

植物的生物學產量絕大部分來自于光合作用，所以光合作用是衡量作物生長狀況的關鍵指標。引起光合速率變化的因素有氣孔因素和非氣孔因素，主要是將Ci和Gs的變化方向作為判斷的依據。有研究認為，只有Ci和Gs同步變化的情況下，才能證明光合速率的變化主要是由氣孔因素引起的[19]。本試驗結果表明，與對照相比，小型西瓜幼苗葉片的Ci增大的同時，Gs同步增大，說明其光合速率的變化由氣孔因素引起。在混合基質中加入醋糟后，幼苗葉片的氣孔導度都有所增大，進入氣孔的CO2增多，從而增強了其光合作用，其中，以A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）處理增幅最為明顯。

本試驗發現，純醋糟的營養元素高于草炭和蛭石，并且在一定范圍內，隨著醋糟含量的增加，小型西瓜幼苗葉片的全氮、全磷、可溶性糖的含量逐漸增加，植物生長更加健壯。而基質中添加草炭的含量大于15%時，小型西瓜幼苗的根系活力以及葉片的抗氧化酶活性都有一定程度的降低。

本試驗結果表明，當混合基質中蛭石含量一定時，隨著醋糟含量的增加、草炭含量的減少，小型西瓜幼苗的生長狀況有所改善，說明醋糟代替草炭可行，且效果較好；而在混配基質中適當添加草炭，比例不超過18.7%時，小型西瓜幼苗生長狀況較好，其中，以A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）為小型西瓜育苗的醋糟復合基質最佳配方。

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Effects of Vinegar Residue Complex Substrates on Grow th and Physiological M etabolism of M ini-watermelon Seedling

WU Xinyi1,2,SHU Sheng1,2,ZHU Mengshuang1,2,ZHANG Yue1,2,SONG Xiaxia1,2,GUO Shirong1,2
(1.College ofHorticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095; 2.Nanjing Institute ofProtected Horticulture)

In order to explore effective substitutes of peat,reduce the production costof substrate culture and the pollution of organic solid waste.We used vinegar residue complex substrates as the main material,studied effects of different vinegar residue complex substrates on the seedling growth,chlorophyll content,photosynthesis,antioxidantenzyme activity and mineral elements content ofmini-watermelon with mixing different proportions of vermiculite and peat.The results showed that,physicaland chemical indicatorsof complex substrates could achieve the basic requirementsofmini-watermelon seedling when adding a certain amount of vermiculite and peat in vinegar residue complex substrates.Meanwhile,each vinegar residue complex substrate was better than the substratemixed with vermiculite and peat and themini-watermelon seedlingsgrewwell.Besides,thebestnurseryeffectwas treatedwith 15%peat+45%vinegar residue+40%vermiculite(V/V).

Vinegar residue;Complex substrate;Mini-watermelon;Grow seedlings;Physiologicalmetabolism

S651

A

1001-3547（2015）16-0052-06

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.16.007

國家大學生創新創業訓練計劃（201310307027）、江蘇省農業三新工程項目（SXGC[2014]256）；江蘇省科技成果轉化專項資金項目（BA2014147）；國家科技支撐項目（2013BAD20B05）

吳芯夷（1993-），女，E-mail：14811118@njau.edu.cn

郭世榮，通信作者，博士，教授、博導，主要從事設施園藝與無土栽培研究，電話：025-84395267，13952094629，E-mail：srguo@njau.edu.cn

2015-05-19