豬發酵床廢棄墊料不同配比基質對辣椒生長及品質的影響①

高文瑞，王 欣，徐 剛，李德翠，孫艷軍，韓 冰，史瓏燕

(江蘇省農業科學院蔬菜研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點實驗室，南京 210014)

目前國內外蔬菜栽培使用的基質大多由泥炭、蛭石和珍珠巖配制而成。泥炭是濕地條件下植物殘體不完全碳化所形成的產物，其理化特性受植被類型、分解程度及形成條件等因素的影響，其儲量有限且分布較不均勻[1]，是一種不可再生資源。泥炭的過度開采會對濕地生態環境造成嚴重破壞，諸多國家已禁止對泥炭進行開采應用[2]。因此，迫切需要尋找來源更加廣泛，價格更加低廉，更為環保的泥炭替代物。

發酵床養殖技術是一種廣泛應用于畜禽養殖過程中的一種養殖技術。所謂發酵床養豬廢棄墊料是指將微生物菌劑依循一定的比例，同鋸木屑、秸稈等必要的輔料予以混合，經過堆積發酵而形成的墊料床[3]。近年來，國家對養殖業污染物排放對環境的影響越來越重視，發酵床養豬規模呈上升趨勢。如何使發酵床的廢棄墊料變廢為寶，也成為了目前面臨的新的課題[4]。目前已經有許多學者在以發酵床廢棄墊料為主要基質的食用菌栽培技術方面[5-6]和將發酵床墊料直接用作有機肥提高蔬菜等作物的產量和品質的機理方面做了較多研究[7]，同時也有些學者研究了以發酵床廢棄墊料為主的蔬菜育苗基質[8]，但是關于發酵床墊料用作蔬菜栽培基質的研究鮮有報道。

江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所利用發酵床廢棄墊料制成的第一代豬發酵床廢棄墊料栽培基質，由發酵床廢棄墊料、蛭石、珍珠巖、泥炭組成，經測定發現第一代豬發酵床廢棄墊料栽培基質總孔隙度和通氣孔隙偏小、電導率偏高、易板結，需要進行進一步的復配改良才能作為栽培基質。醋糟為制醋業排放的典型有機廢棄物，我國每年的排放量超過2.60×106t。研究表明，除了可以作為飼料、食用菌栽培料以外，醋糟還可以作為園藝植物栽培的有機基質。醋糟基質孔隙度大，醋糟中粗蛋白質、粗脂肪、無氮浸出物、鈣、磷等營養豐富，有很大的利用價值[9]。蛭石是用膨脹蛭石作為原料，具有疏松土壤，透氣性好，吸水力強，溫度變化小等特點。因此本研究以辣椒為試材，將腐熟后的發酵床廢棄墊料與蛭石和醋糟基質中的一種或兩種以不同體積比例混合，研究了不同配方的復配基質對辣椒的生長、產量和品質的影響，以期探討出合理開發利用發酵床廢棄墊料的科學途徑，并獲得栽培優質辣椒的基質配方。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試第一代豬發酵床廢棄墊料基質由江蘇省農業科學院農業資源與環境研究所提供，所用基質配方為：發酵床墊料∶蛭石∶珍珠巖∶泥炭=3∶2∶3∶2(v/v)。發酵床墊料由基于水稻秸稈的豬圈發酵床墊料圈內腐解(2年)及出圈后經過再次堆肥(1個月)制成。基質中使用的蛭石、珍珠巖和泥炭的最大持水量分別為 53.9%、31.4% 和 31.7%，基質容重為 0.32 g/cm3，總孔隙為71.57%，通氣孔隙為10.87%，持水孔隙為60.70%，pH 6.30，EC為4.69 mS/cm，全氮含量為18.74 g/kg，全磷為2.03 g/kg，全鉀為20.79 g/kg，堿解氮為90.87 mg/kg，速效磷為20.66 mg/kg，速效鉀為6.74 g/kg，有機質為347.1 g/kg。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗在江蘇省農業科學院六合試驗基地的設施大棚內進行，采用桶裝栽培。以第一代豬發酵床廢棄墊料基質為對照CK，試驗共設9個處理，見表1。

表1 復配基質的試驗設計Table 1 Experimental designs of compound substrates

1.2.2 測定指標及方法 1)基質理化性質的測定。將基質烘干至恒重，裝入一定體積(v)、一定重量(w)的燒杯稱總重(w1)，體積質量=(w1-w)/v。將烘干基質裝入一定體積(v)、一定重量(w)的塑料杯稱總重(w2)中加水至飽和狀態，飽和水狀態下稱重(w3)，將容器上口用一已知重量(w4)的紗布包住，將燒杯倒置，讓杯中水分流出，放置6 h 左右，直至容器中沒有水分滲出，稱重(w5)；總孔隙度(TP)=(w3-w4-w2)/v×100%；通氣孔隙度(AP)=(w3+w4-w5)×100%；持水孔隙度(WHP)=總孔隙度-通氣孔隙度。

將風干基質(質量)與去離子水(體積)以 1∶5 比例相混合，經2 h后取濾液，用IS128 型pH 計(上海儀邁儀器科技有限公司)和 DDS-11A 型 EC 計(上海康儀儀器有限公司)分別測定pH、EC 值。

基質全氮含量采用凱氏定氮法測定；全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，比色法測定；全鉀含量采用原子吸收光譜法測定；堿解氮含量采用堿擴散法測定；速效磷含量采用HCl-H2SO4法測定；速效鉀含量采用鉬酸銨浸提-火焰光度計法測定[10]；有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定[11]。

2) 辣椒指標的測定。盛花期隨機選10株辣椒，用直尺測定株高(根基到生長點)，游標卡尺測定莖粗(子葉下 1 cm)。采用便攜式光和測定儀(L1-6400型，美國 L1-Cor公司)測定辣椒葉片凈光合速率(Pn)、胞間 CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導度(Gs)；采用乙醇、丙酮、水混合液浸提法測定葉綠素含量[12]。參照GB12295-90采用折射儀測定辣椒果實中可溶性固形物含量，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定，Vc含量采用2,6-二氯酚靛酚鈉法測定[12-13]。

在辣椒結果初期，每處理在測定植株上采摘成熟果實5個，用直尺、游標卡尺測量果長、果徑(肩部)，用天平稱單果質量。每個處理隨機挑選5株辣椒植株測定單株產量。

1.3 數據處理

采用Excel 軟件繪圖，采用SPSS 軟件進行顯著性測驗，Duncan’ s 法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 復配基質的理化性質

2.1.1 物理性質 在植物栽培過程中，基質起著固定植株根系的重要作用，同時向植株提供其生長所需的部分養分和水分，促進植株根系的氣體交換。基質的容重、總孔隙度、水氣比、pH、EC值，以及有機質、各種營養元素的含量直接影響到植物栽培的效果[14]。基質的物理性狀通過影響基質的固、液、氣三相比例來間接地影響作物根系發育以及根系對于營養物質的吸收[15]。容重能夠反映基質的疏松緊密程度，一般來說，栽培基質容重的適宜范圍為0.1～0.8 g/cm3，基質隨容重增大，孔隙度減小，持水能力減弱[16]。如表2所示，各處理的容重在0.26 ～0.35 g/cm3，均符合理想基質對容重的要求，除T9處理外，其他8個處理的容重均顯著低于CK。理想基質的總孔隙度應大于75%，通氣孔隙應該大于15%，水氣比在 2～4[17]，T4～T8 處理的總孔隙度均大于75%，且均顯著高于CK，其中T6處理的總孔隙度最大；所有處理的通氣孔隙均顯著高于CK，其中T4 ～T6處理和T8處理的通氣孔隙均大于15%，T6處理的通氣孔隙最大；CK的持水孔隙為60.70%，符合優良基質對持水孔隙的要求，改良后的復配基質中T1、T2、T3、T7和T8處理的持水孔隙大于60%；CK的水氣比為 5.59，值偏高，不在理想基質的范圍內，T4～T6 和T8處理的水氣比均在2～4，符合理想基質的性狀，且均與CK存在顯著差異(表2)。

表2 復配基質的物理性質Table 2 Physical properties of compound substrates

2.1.2 化學性質 從CK到T6處理，復配基質中隨醋糟的比例增加豬發酵床墊料基質的比例減少，如表3所示，除復配基質的有機質含量、全鉀含量呈遞減趨勢外，其他化學性質均呈上升趨勢，其中T6處理的全氮、全磷含量最高，有機質含量最低，pH、EC值較高，說明在豬發酵床廢棄墊料基質中加入醋糟，能增加豬發酵床廢棄墊料基質的全氮、全磷含量，提高pH、EC值，降低有機質含量。T7、T8、T9處理中豬發酵床廢棄墊料的比例不變而醋糟的比例不斷下降，蛭石的比例不斷增加，復配基質的化學性狀表現為全氮含量和堿解氮含量不斷下降，而有機質含量和EC值不斷增加。與T1～T6處理相比，T7、T8和T9處理的全氮、堿解氮、速效鉀含量較低，全磷、速效磷含量較高，pH值較大，EC值較小。

表3 復配基質的化學性質Table 3 Chemical properties of compound substrates

2.2 復配基質對辣椒生長的影響

2.2.1 株高和莖粗 株高是植株生長的主要表現之一，株高的增長通常伴隨著莖粗的擴大、葉片數的增多；莖粗在一定程度上體現了植株的健壯程度[18]。由表 4可知，復配基質對辣椒的生長存在顯著的影響。將豬發酵床廢棄墊料基質與蛭石和醋糟復配的基質其株高比 CK及豬發酵床墊料與醋糟復配的基質要高，莖粗的表現與此類似。T8處理的株高顯著高于除T7、T9處理之外的其他處理，CK的株高顯著低于T4、T7、T8和T9處理。T8處理的莖粗顯著高于除 T9處理之外的其他處理。總體上，T7、T8和T9處理的辣椒植株生長狀況優于其他處理。這可能與T7、T8、T9基質中蛭石的添加從而降低了基質的EC值有關。EC是限制有機廢棄物基質應用于栽培基質的主要限制因子[19]。純醋糟基質顆粒粗、通氣孔隙大， 而蛭石的增加則增加了混配基質的持水能力，同時還能降低基質的 EC值[20]。劉超杰等[21]研究表明，混配基質中隨著蛭石含量的增加，辣椒株高、單株葉面積和生物量亦逐步升高，添加保水性能良好的蛭石，有助于辣椒幼苗的生長，本研究結果與此類似。

表4 復配基質對辣椒株高和莖粗的影響Table 4 Effects of compound substrates on plant heights and stem diameters of peppers

2.2.2 光合參數 光合作用是作物生產最基本的生理過程之一，作物產量的提高都是通過直接或間接地改善作物的光合生理性能來實現[22]。如圖1所示，基質不同配比使得辣椒葉片的光合參數產生了明顯變化。總體上，T7和T8處理的凈光合速率(Pn)均顯著高于其他處理，T8處理的氣孔導度(Gs)和蒸騰速率(Tr)均顯著高于其他處理，T2處理的胞間 CO2濃度(Ci)顯著高于其他處理，T6處理的 Pn、Gs 和 Tr均顯著低于其他處理，T9處理的Ci顯著低于其他處理，不同配比基質的 Gs和 Tr的變化趨勢相一致。T6處理的Pn顯著低于CK，T1、T2、T3和T5處理的Pn與CK處理無顯著性差異，其他處理均顯著高于CK；除T2、T7和T8處理的Gs顯著高于CK外，其他處理的Gs均顯著低于CK處理。除T2處理的Ci顯著高于CK外，其他處理的Ci均顯著低于CK。T7和T8處理的Tr顯著高于CK，T2處理的Tr與CK處理無顯著性差異，其他處理的Tr顯著低于CK。Pn是影響植物同化能力和產量的關鍵因素。作物 Tr的大小反映了植物蒸騰散失水分的多少，且直接影響著作物的水分利用率[22-23]。本試驗結果表明，T8處理的辣椒葉片光合作用最強，且顯著高于CK。這可能與T8處理的各項理化性狀均接近理想基質，導致T8處理更有利于葉片葉綠素的合成和光合作用。前人的研究也表明基質特性是影響作物生長的制約因素，基質材料的配比不同，則幼苗根長、葉面積、地上部與地下部干物質量、葉綠素含量和光合作用等亦不同[24]。

2.2.3 葉綠素 葉綠素參與光合作用中光能的吸收、傳遞和轉化，其含量的高低直接影響著植物的光合作用進程和干物質的積累，最終將影響作物的生長、產量和品質[25]。如圖 2所示，不同復配基質對辣椒葉片葉綠素含量的影響不同，豬發酵床廢棄墊料基質與蛭石和醋糟復配基質的葉綠素含量高于豬發酵床墊料與醋糟復配的基質。葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量的變化趨勢相同，T8處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量最高，T5和T6處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量較低，其他處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量無明顯差異。表明T8處理有利于辣椒葉片葉綠素的合成。

2.3 復配基質對辣椒產量及品質的影響

2.3.1 果實性狀及產量 復配基質對辣椒果長、果徑、果肉厚、單果重和單株產量的影響不同(表 5)。T8處理的辣椒果長、果徑、單果重和單株產量均處在最高水平。T8處理的果長顯著高于CK處理，T9處理的果長與CK無顯著性差異，其他處理的果長均顯著低于 CK；T3、T8和 T9處理的果徑顯著高于CK，T2和T7處理的果徑與CK無顯著性差異，其他處理的果徑顯著低于CK；T4、T8和T9處理的單果重顯著高于CK，T7處理的單果重與CK無顯著性差異，其他處理的單果重顯著低于CK。產量是衡量辣椒生長好壞的指標之一[26]。T8處理的辣椒植株產量最高。T4和T8處理的單株產量顯著高于CK，T4、T8處理分別比CK產量提高了7.74% 和11.14%，T7處理的單株產量與CK無顯著性差異，其他處理的單株產量顯著低于CK。

圖1 復配基質對辣椒葉片光合參數的影響Fig. 1 Effects of compound substrates on photosynthetic parameters of pepper leaves

圖2 復配基質對辣椒葉片葉綠素含量的影響Fig. 2 Effects of different compound substrates on chlorophyll contents in pepper leaves

表5 復配基質對辣椒果實性狀及產量的影響Table 5 Effects of compound of substrates on fruit agronomic characters and yields of peppers

2.3.2 果實品質 辣椒品質通過可溶性糖、可溶性蛋白、Vc、可溶性固形物等指標來衡量[26]。不同的復配基質對辣椒果實品質的影響不同(圖3)。T8處理的可溶性蛋白含量最高，其顯著高于CK、T1、T2、T3處理，T1處理的可溶性蛋白質含量最低。T7和T8處理的可溶性糖含量顯著高于其他處理，T6處理的可溶性糖含量最低。CK、T1、T2、T3處理的可溶性固形物含量均較高，T1處理的可溶性固形物含量顯著高于除 CK、T2、T3以外的其他處理，T8處理的可溶性固形物含量最低。CK的Vc含量最高，其顯著高于除T1、T2、T3及T8以外的其他處理，T6處理的Vc含量最低。綜合可知，T7和T8處理的可溶性固形物含量相對較低，但Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量相對較高，T7和 T8處理的果實品質優良。

圖3 復配基質對辣椒果實品質的影響Fig. 3 Effects of compound of substrates on fruit qualities of peppers

3 結論

1) 本研究中原始的基質總孔隙度和通氣孔隙偏小、電導率偏高、易板結。通過添加蛭石和醋糟中的一種或兩種進行基質復配改良，T4～T8處理的總孔隙度均顯著高于CK，大于75%，且所有處理的通氣孔隙均顯著大于CK。T7、T8和T9處理的全氮、堿解氮、速效鉀含量較低，全磷、速效磷含量較高，pH較高，EC值顯著低于CK。T8處理(豬發酵床廢棄墊料基質∶醋糟∶蛭石=9∶2∶6)的基質理化性質均在理想基質范圍內。

2) 本研究中T7、T8和T9處理的辣椒植株株高與莖粗顯著優于其他的處理，T8處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量最高，葉片光合作用最強，單株的產量最高。同時T8處理的可溶性蛋白最高，T7和T8處理的可溶性固形物相對較低，但其Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量相對較高，說明T7和T8處理的果實品質優良。

3) 綜合分析生長指標、產量因素與果實品質指標，T8處理的辣椒植株長勢良好，產量最高，果實品質優良，T8處理可作為為設施辣椒生長的優良有機基質。

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