椰糠珍珠巖基質(zhì)的體積對黃瓜幼苗生長和質(zhì)量的影響

任志雨， 郜永博

(天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院，天津 300384)

育苗是蔬菜生產(chǎn)過程中極為重要的一環(huán)，與傳統(tǒng)方式相比，無土育苗苗壯、成苗率高、周期短、病蟲害少、便于遠距離運輸和機械化操作[1-2]。我國常用的草炭資源分布不均勻，優(yōu)質(zhì)的草炭價格較為昂貴，這無疑會增加育苗成本，加上草炭為不可再生的自然資源，長期使用會造成資源枯竭[3-4]。因此，尋找理化性質(zhì)良好且價格低廉的農(nóng)業(yè)有機廢棄物如作物秸稈、鋸末、園林枝葉、菌渣、椰糠等作為無土栽培基質(zhì)潛力巨大[5-6]。我國椰子產(chǎn)地包括海南、廣東、廣西、云南、臺灣等地，其中海南的產(chǎn)量占90%以上[7]。椰糠是在椰子外殼纖維加工過程中脫落下的粉末，椰糠經(jīng)過日曬和雨淋等處理后，降低了含鹽量和傳導(dǎo)性，其容重和孔隙度較合理，具有良好的吸水性和保水性，且含有一定的養(yǎng)分，其EC值和pH值也較適宜[8-9]。椰糠資源豐富，價格低廉，可壓縮成磚狀，質(zhì)輕且不易腐敗，易存儲與運輸。椰糠在許多熱帶和亞熱帶國家都有生產(chǎn)，如印度、斯里蘭卡、馬來西亞、菲律賓等。椰糠在許多園藝植物如觀賞鳳梨[10]、草莓[11]、非洲菊[12]、黃瓜[13]等的無土栽培中應(yīng)用效果良好。育苗體積決定了幼苗根系的環(huán)境狀況，會顯著影響根際水、肥、氣等環(huán)境條件和根系生長空間，對幼苗的生長發(fā)育影響巨大。同時育苗體積也決定了育苗基質(zhì)、育苗容器和水肥的成本，在可能的情況下，育苗體積越小越好。王秀琴等用不同規(guī)格的穴盤進行番茄育苗，結(jié)果表明，50穴的穴盤番茄苗生長和壯苗指數(shù)最好[14]。張繼卯的研究表明，育苗體積對油杉苗生長影響顯著，其中容器規(guī)格為 7 cm×15 cm處理的幼苗株高、地徑和單株生物量等指標最佳，且節(jié)約育苗成本[15]。

有關(guān)椰糠混合基質(zhì)體積對蔬菜幼苗生長影響的研究未見報道，本研究通過分析椰糠和珍珠巖混合基質(zhì)體積對黃瓜幼苗生長和質(zhì)量的影響，以期為確定椰糠基質(zhì)用于黃瓜無土育苗的適宜體積提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

以黃瓜(CucumissativusL.)品種津優(yōu)307為試驗材料。椰糠和珍珠巖基質(zhì)購置于天津市花園生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，椰糠基質(zhì)小于2 mm的纖維粉末和廢渣約占75%(體積比)，2～30 mm的短纖維約占25%，pH值為6.93，EC值為 5.06 mS/cm，容重為0.271 g/cm3，大小孔隙比為0.121。珍珠巖的直徑為2～3 mm，pH值為6.95，EC值為 0.060 2 mS/cm，容重為0.112 g/cm3，大小孔隙比為1.127。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 試驗于2015年在天津農(nóng)學(xué)院日光溫室進行，由于40%椰糠+60%珍珠巖(體積比)混合基質(zhì)的主要理化性狀(pH值為6.89，EC值為3.012 mS/cm，容重為 0.155 g/cm3，大小孔隙比為0.653)較適合于黃瓜幼苗的生長，所以確定為本試驗的育苗基質(zhì)。試驗設(shè)定的育苗體積處理分別為130、210、290、370、450 mL。育苗采用不同體積規(guī)格的黑色塑料營養(yǎng)缽，每個處理播種50株，單因素隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。3月22日種子催芽后播種，當(dāng)子葉完全展開時施用1/2濃度的山崎黃瓜大量元素配方營養(yǎng)液，營養(yǎng)液中的微量元素采用通用配方[16]，營養(yǎng)液pH值為5.5～5.6。4月25日，當(dāng)幼苗真葉為3葉1心時，每處理隨機取20株幼苗進行相關(guān)指標測定。

1.2.2 測定的項目和方法 測定幼苗株高(基質(zhì)表面到生長點)、真葉葉片數(shù)。游標卡尺測量莖粗(基質(zhì)表面以上1 cm處)。用CI-202型手持葉面積儀(美國CID公司生產(chǎn))測量真葉的葉面積。測定地上部和地下部鮮質(zhì)量。鼓風(fēng)干燥箱60～70 ℃下烘48 h后測地上部和地下部干質(zhì)量。計算根冠比和壯苗指數(shù)，根冠比=地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量，壯苗指數(shù)=全株干質(zhì)量×(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)[17]。用SPAD-502型葉綠素儀(日本美能達公司生產(chǎn))測幼苗葉片相對葉綠素含量，每株測2張葉子。用CI-340型光合儀(美國CID公司生產(chǎn))測定第3張真葉的凈光合速率和蒸騰速率。用TTC法[18]測根系琥珀酸脫氫酶的活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和The SAS system for windows V8軟件包進行方差分析，采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)體積對黃瓜幼苗生長的影響

植物幼苗的生長狀況可以通過其生長指標如株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積等反映出來。在一定的生長環(huán)境下，植物的地上下部的生理生化活性決定了植物的生長速度，植物通過一定面積的葉片捕獲光能進行光合作用及同化物質(zhì)的積累，最終表現(xiàn)在植物的外觀生長上，通過幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)等反映其生長狀況。由表1可以看出，隨著育苗基質(zhì)體積從130 mL增加到450 mL，黃瓜幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)和葉面積都表現(xiàn)出增加的趨勢，其中450 mL處理的幼苗株高顯著大于其他處理，而其他處理間的差異不顯著。450 mL處理的莖粗顯著大于130 mL處理，而其他處理間的差異不顯著。450 mL 處理的葉片數(shù)顯著大于其他處理，370 mL處理的葉片數(shù)又顯著大于130 mL處理，而其他處理間葉片數(shù)的差異不顯著。葉面積隨著育苗體積改變而變化的幅度較大，除了210 mL處理和290 mL處理間葉面積差異不顯著外，其他處理間的差異都達到顯著水平。可見，育苗體積對黃瓜幼苗生長指標的影響明顯，育苗體積較小時，水肥供應(yīng)和生長空間制約了幼苗的生長。

2.2 基質(zhì)體積對黃瓜幼苗光合產(chǎn)物積累及幼苗質(zhì)量的影響

幼苗植株積累的凈光合產(chǎn)物是植物進行結(jié)構(gòu)性生長的基礎(chǔ)[19-20]，通過植株的干鮮質(zhì)量來反映其生長速度。幼苗根冠比反映了植株地下部與地上部間同化物的分配趨勢，通常認為根冠比越大越有利于幼苗的緩苗和水肥的吸收，壯苗指數(shù)則從幼苗同化物積累總量和分配模式綜合反映了幼苗的質(zhì)量。由表2可見，黃瓜幼苗地上部和地下部的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均隨著育苗基質(zhì)體積的增加而增加，其中450 mL處理的幼苗地上部鮮質(zhì)量著大于其他處理，370、290、210 mL處理間的地上部鮮質(zhì)量差異不顯著，而顯著大于130 mL處理；450 mL處理的幼苗地下部鮮質(zhì)量著大于其他處理，而其他處理間的差異不顯著；450 mL處理的幼苗地上部干質(zhì)量著大于其他處理，370 mL 處理的地上部干質(zhì)量顯著大于130 mL處理，其他處理間差異不顯著；450 mL處理的幼苗地下部干質(zhì)量顯著大于 130 mL 處理，其他處理間差異不顯著。幼苗的根冠比則隨著育苗體積的增加而降低，其中130 mL處理的根冠比顯著大于370 mL處理，370 mL處理的根冠比又顯著大于450 mL處理，而210 mL和290 mL處理間的根冠比差異不顯著；幼苗的壯苗指數(shù)隨著育苗體積的增加而增加，其中450 mL處理的壯苗指數(shù)顯著大于130 mL處理，其他處理間差異不顯著。可見隨著育苗體積的增加，幼苗的干物質(zhì)積累隨之增加，卻降低了向地下部分配的比例，但是最終的壯苗指數(shù)還是隨著育苗體積的增加而增加，在盡量節(jié)約成本的原則下，認為 210 mL是本試驗中黃瓜適宜的育苗基質(zhì)體積。

表1 基質(zhì)體積對黃瓜幼苗生長的影響

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下表同。

表2 基質(zhì)體積對黃瓜幼苗光合產(chǎn)物積累及幼苗質(zhì)量的影響

2.3 基質(zhì)體積對黃瓜幼苗光合特征和根系吸收活力的影響

植株葉片葉綠素含量、凈光合速率和蒸騰速率是上述幼苗生長指標和同化物積累的生理生化基礎(chǔ)，育苗體積會影響根系水分和養(yǎng)分的供應(yīng)強度、緩沖性及通氣性，如果體積太小則造成營養(yǎng)和水分供應(yīng)不足，同時供應(yīng)的波動性加大，從而影響葉綠素的合成和光合活性。琥珀酸脫氫酶是植物根系主動吸收過程中有氧呼吸鏈中的關(guān)鍵酶之一，酶的活性在一定程度上反映了根系的吸收活力。由表3可見，隨著育苗體積的增加，黃瓜幼苗葉片葉綠素含量、凈光合速率和蒸騰速率以及根系琥珀酸脫氫酶活性先增加，到290 mL處理時達到最大值，而后開始下降，其中210、290 mL處理的葉片葉綠素含量較高，且顯著大于130 mL處理，但與370、450 mL處理間的差異不顯著。130 mL處理的幼苗凈光合速率、蒸騰速率和琥珀酸脫氫酶活性顯著小于其他處理，而其他處理間的差異不顯著。可見，太小或太大的育苗體積對幼苗的生長均不利，體積太大時基質(zhì)的含水量較高且根系高濕度持續(xù)時間較長，可能造成根系氧氣交換不良，反而不利于水分和養(yǎng)分的吸收，降低了光合能力、蒸騰能力及根系的吸收活力。

表3 基質(zhì)體積對黃瓜幼苗光合特征和根系吸收活力的影響

3 結(jié)論與討論

采用40%椰糠+60%珍珠巖(體積比)混合基質(zhì)進行黃瓜育苗時，不同的育苗體積對幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積、地上部干鮮質(zhì)量、地下部干鮮質(zhì)量、葉片葉綠素含量、凈光合速率、蒸騰速率和根系琥珀酸脫氫酶活性均有明顯的影響。黃瓜幼苗的生長指標和光合產(chǎn)物積累隨著育苗體積的增加而增加，而葉片光合指標和根系吸收活力則隨著育苗體積的增加先增加而后下降。在綜合考慮壯苗指數(shù)和節(jié)約育苗成本的基礎(chǔ)上，認為210 mL是本試驗適宜的黃瓜育苗體積。本研究中黃瓜幼苗葉片葉綠素含量在370、450 mL處理時較290 mL處理有所下降，這可能與其生長速度較大而導(dǎo)致的葉綠素在細胞中的稀釋效應(yīng)有關(guān)。雖然370、450 mL處理的凈光合速率和蒸騰速率較290 mL處理反而有所降低，但是其葉面積顯著大于290 mL處理，最終370、450 mL處理的光合產(chǎn)物積累量仍然大于290 mL處理。

蔬菜育苗體積的確定，不僅要考慮不同種類蔬菜的營養(yǎng)需求特征和對基質(zhì)濕度的要求，同時還要考慮苗期的大小，通常苗期越短，需要的育苗體積相對也越小。劉敏等的研究表明，在集約化育苗條件下，72孔穴盤35 d苗齡的番茄幼苗表現(xiàn)最好[21]。司亞平等的研究表明，不同育苗體積對番茄幼苗的影響與苗齡有關(guān)[22]，育苗體積應(yīng)根據(jù)苗齡的長短來相應(yīng)調(diào)整，體積越小，苗齡應(yīng)越短。

椰糠是椰子深加工過程中的副產(chǎn)品，是有機廢棄物，優(yōu)質(zhì)的椰糠基質(zhì)具有良好的孔隙結(jié)構(gòu)(≥80%)和較強的保水能力(>70%)，是具有復(fù)雜而優(yōu)良的物理化學(xué)吸收能力和較強的緩沖作用的活性基質(zhì)[7]，具有保濕、疏松、透氣的特點，是良好的無土栽培基質(zhì)。椰糠經(jīng)過壓縮，儲存空間小，大大降低儲運成本，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用[23]，但是椰糠基質(zhì)在我國應(yīng)用還不普遍，其應(yīng)用前景很大。椰糠基質(zhì)由于椰子品種、產(chǎn)地環(huán)境、后期腐熟處理等不同，其理化性狀差異較大，作為栽培基質(zhì)的效果也不同[7]。購買和使用時應(yīng)注意其鹽堿度、通氣度和持水能力等指標，而劣質(zhì)廉價的椰糠基質(zhì)往往在這些方面存在問題。