人工草炭復合基質對櫻桃蘿卜出苗率和 果實營養的影響

聶文星，于建興，李加友，陳雨

(嘉興學院 生物與化學工程學院，浙江 嘉興 314001)

草炭是濕地條件下植物殘體不完全碳化所形成的產物[1]，主要化學成分為纖維素、半纖維素和木質素，具有保水、透氣和改良土壤等性能[2]。同時，草炭含有豐富的腐植酸，以及氮、磷、鉀等營養成分[3]，是純天然的有機物質，具有無菌、無毒、無公害、無污染、無殘留等優點，是優良的栽培基質。

無土栽培具有省地、省水、省肥、受環境影響小、作物生長快、產量高、質量好、病蟲害少等諸多優點，在現代農業中的應用越來越廣泛，是我國推廣建設“綠色生態”農業的理想方式[4]。傳統的無土栽培基質以草炭為主。由于我國對草炭資源進行了限制性開采，草炭價格逐年升高，這制約了無土栽培技術的推廣和發展。目前，世界各國都在積極研究草炭的替代物，如加拿大用鋸末、以色列用牛糞和葡萄渣、英國用椰子殼等，均取得良好效果[5]。

本試驗以水稻秸稈為原料，通過自然發酵，制備人工草炭，對比人工草炭和天然草炭理化性質的差異，以及對櫻桃蘿卜出苗率和果實營養的影響，為基于秸稈發酵的人工草炭研發和應用提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016—2017年在嘉興學院生化實驗中心溫室進行。所用基質材料包括由水稻秸稈制備的人工草炭、采購的天然草炭和蛭石。

1.2 人工草炭制備

選用嘉興市郊當年收割的水稻秸稈，風干粉碎，過孔徑0.5 mm的篩板，得到直徑<0.5 mm的秸稈粉。按每1 kg秸稈粉加入2.7 L水、300 mL助腐劑的比例混合、拌勻，裝入發酵桶中，自然發酵30 d，期間定時翻堆，之后取出自然風干，即為人工草炭。

1.3 處理設計

選用市售普通蛭石混合人工草炭或天然草炭作為復合基質對櫻桃蘿卜進行培養。共設計5個復合基質配方：A，人工草炭∶蛭石1∶1(體積比，下同)；B，人工草炭∶蛭石2∶1；C，人工草炭∶蛭石3∶1；D，人工草炭∶蛭石3∶2；E(對照)，天然草炭∶蛭石2∶1。

育苗實驗在日光溫室內進行，以55 ℃水燙種15 min，之后浸種6 h，播種。每個處理播種2育苗盤，每盤75孔，完全隨機排列。

待出苗率基本穩定時，每處理抽樣10株，移栽入直徑13 cm的花盆內。每天澆水1次，每次用噴壺均勻噴澆，澆透為止，培養30 d。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 草炭理化性質

將發酵獲得的人工草炭和市場購置的天然草炭分別取樣干燥后，進行性能檢測。容重：利用一定容積的環刀切割未攪動的自然狀態的草炭(基質)，使草炭(基質)充滿其中，稱量后，計算單位體積的烘干質量。比重：將已知質量的草炭(基質)放入液體中，排盡空氣，求出由草炭(基質)代換出的液體的體積。以烘干草炭(基質)(105 ℃)質量除以體積，即為草炭(基質)比重。有機質含量測定采用高錳酸鉀氧化法[6]；氮含量測定采用凱氏定氮法[7]；鉀、磷含量測定采用電感耦合等離子體法[8]。

1.4.2 櫻桃蘿卜出苗率

從播種到出苗穩定期間，每隔2天對櫻桃蘿卜種子出苗率進行觀察與測定，計算出苗率。

1.4.3 果實營養分析

待櫻桃蘿卜成熟，收獲塊根，隨機抽取各組樣品，每組2個平行，采用費林法測定還原糖含量、凱氏定氮法測定總蛋白質含量、2,6-二氯靛酚滴定法測定維生素C(VC)含量[9]。

2 結果與分析

2.1 人工草炭與天然草炭理化性狀對比

如表1所示，2種草炭的有機質含量均較高(62.4%～65.2%)，但在氮、磷、鉀含量方面，人工草炭較天然草炭有較大優勢，含磷、鉀、氮量高。人工草炭的總孔隙度大于天然草炭，容重小于天然草炭，說明人工草炭的通透性優于天然草炭。二者指標間差異的原因可能在于微生物作用周期差別：天然草炭埋于地表土層，經長時間微生物作用，其中的礦物元素轉化為有機質；而人工草炭以新鮮秸稈為原料，僅經歷了短時間的發酵(一般不超過3個月)，其中的礦物元素利用(轉化)率和微生物生長量均比天然草炭低。

表1 人工草炭與天然草炭部分理化指標對比

孔隙度大說明基質較輕，較疏松，可容納的空氣和水較多，有利于根系生長，但植物易漂浮，錨定植物的效果較差；反之，則基質較重，較堅實，水分和空氣的容納量小，不利于根系伸展，須增加供液次數。對于不同的農作物，理想基質的容重應在0.1～0.8 g·cm-3，總孔隙度應在54%～96%[10]。利用蛭石分別與2種草炭混合配比，得到的5組混合基質的容重和總孔隙度見圖1，基本符合基質要求。

圖1 復合基質的容重和總孔隙度

2.2 復合基質對種子出苗率的影響

出苗率檢測結果(圖2)表明：8～10 d各組的出苗率基本穩定，最終出苗率都在80%以上，其中：A組出苗率最高，B組與對照組持平，而C、D組則略低于對照組。該結果與張文文等[11]存在差異，同樣的基質配比，辣椒最終出苗率最高的是人工草炭∶蛭石體積比2∶1組，說明不同作物育苗對基質的響應不同，應開展針對性的試驗。

圖2 不同基質對櫻桃蘿卜種子出苗率的影響

觀測期內，A組的出苗率始終明顯高于對照組，說明該復合基質對櫻桃蘿卜種子發芽有促進作用，用秸稈發酵生產的人工草炭可替代天然草炭用于植物育苗。B組和D組的出苗率在前期較對照組有優勢。這可能是由于秧苗生長初期根系延展旺盛，要求基質的孔隙度大、容重小，以人工草炭與蛭石復合的基質在這方面有優勢。

2.3 復合基質對櫻桃蘿卜營養成分的影響

如表2所示，從櫻桃蘿卜的還原糖、蛋白質和VC含量上來看，基于人工草炭的復合基質效果均優于對照組，其中，以D組在3項指標上均最高：還原糖含量4.90%，蛋白質含量0.781%，VC含量340 mg·kg-1(以濕重計)。

表2 不同基質對蘿卜營養成分的影響

3 小結

以新鮮秸稈發酵制備人工草炭，其有機質含量與天然草炭接近，但氮、磷、鉀含量，以及總孔隙度等指標優于天然草炭。分別采用人工草炭和天然草炭與蛭石復配，檢測其對櫻桃蘿卜種子出苗率和營養成分的影響，結果發現，在合適的配比下，人工草炭基質下櫻桃蘿卜的種子出苗率和所測試的營養成分指標優于天然草炭。說明所制得的人工草炭可以替代天然草炭用于育苗、栽培。