以腐熟牛糞為有機組分的不同配比基質對生菜生長及品質的影響研究

張思洋， 雷云輝， 李淑蘭， 沈 婷

(農業農村部沼氣科學研究所， 成都 610041)

近年來，我國蔬菜種植業發展迅速，生菜栽培面積迅速擴大。天然有機食品的生產已成為國際市場發展的潮流。有機栽培技術是在無機基質無土栽培基礎上發展起來的一種新型栽培方式[1-5]，其推廣面積超過我國無土栽培總面積的60%。目前，在一些發展中國家，巖棉、蛭石、珍珠巖等常作為基質中的無機成分，因其化學性質較穩定而被廣泛運用于溫室蔬菜栽培及苗圃育苗中[6]。蛭石因具有較高的陽離子交換量(CEC)、較強的持水力等優點成為重要的基質無機組成部分[7]。珍珠巖具有較大的孔隙度，能作為吸附劑快速地吸附營養成分，控制肥效和肥度，也被廣泛的運用于基質中[8-9]。無機基質的劣勢在于幾乎不含營養成分，需要額外添加有機成分持續補給作物生長所需的營養。有機基質含有豐富的營養成分并具有一定的生物活性，自身的團聚作用能使不同材料的顆粒間形成較大的空隙，從而保持混合物的疏松及容重[10]。已有不少學者開始研究有機生態型無土栽培生菜技術，曹克麗、吳俊超、高蓓[11-13]等人主要研究營養供應方式和施用化肥量對生菜生長的影響；陳耀兵[14]等人也做了生菜的有機培養，對培養基質進行了篩選研究，但其中一種基質選用的是豬糞。從前人的研究可以看出，關于牛糞作為有機基質培養生菜的技術還沒有太多報道。選用畜禽糞便作為基質的有機組分，既能有效減少有機廢棄物對環境的影響[15]，又能對廢棄物中的營養成分進行再利用。因此，本文擬以腐熟牛糞為有機組分的不同配比基質對生菜生長及品質的影響進行研究，在篩選適合生菜生長的最佳基質配比的同時，也為有機基質在生菜的基質栽培種推廣應用提供理論支持。文章研究的目的為： 1)以腐熟的牛糞、蛭石、珍珠巖作為基質原料，探索最佳的適合生菜種植的有機生態型無土栽培基質； 2)評價篩選出最佳基質配比對生菜生長及品質的影響，為利用農業有機廢棄物進行純天然有機基質無土栽培生產提供一定的數據參考與技術保證。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試基質原料: 腐熟牛糞、蛭石、珍珠巖。腐熟牛糞由成都市青白江區新希望奶牛場提供(種子發芽率(GI)≥ 80%)；蛭石和珍珠巖的粒徑范圍為1～3 mm。綠成豐基質來自于綠成豐公司，是一種己經商品化的栽培基質，其主要成分是泥炭土、珍珠巖和蛭石。

供試作物：奶油生菜，生菜種子由四川省農業科學院提供。

1.2 試驗設計

試驗中基質配比共設7個處理，每個處理各重復30次(見表1)。

表1 基質配比(體積比)

1.2.1 催芽育苗

在培養皿中加入2層濾紙(被無菌水完全浸濕)，將種子放于濾紙上，然后在25℃培養箱中培養48小時。待種子發芽后進行穴盤育苗，育苗基質采用的是蛭石，待種子長出第3片真葉后，在穴盤底部用Hoagland's營養液[16]浸泡，深度大約1 cm，待幼苗長到三葉一心時開始定植。

1.2.2 盆栽實驗

試驗于2017年6月～9月，在四川省成都市農業農村部沼氣科學研究所進行。將腐熟的牛糞與蛭石和(或)珍珠巖按設計比例配好混勻并裝入相應的盆缽內(見表1)，每個處理30盆。挑選長勢較好且大小一致的健康生菜幼苗，移栽至裝有不同基質的盆缽中，常規管理，定期觀察記錄生菜生長情況，在每個處理的生菜中隨機挖取生長良好的植株進行相關指標測定。

1.3 分析方法

1.3.1 基質理化性質的測定

基質按不同比例配好混勻后，分別測定其容重、比重，孔隙度，pH值，EC值，取平均值[17-18]；基質中總氮含量采用開氏法測定，速效氮含量采用NaCl溶液浸提，Zn-FeSO4還原蒸餾法測定[19]；總磷含量采用硫酸-高氯酸氧化-鉬藍比色法，速效磷采用鉬銻抗比色法測定；總鉀含量采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法測定，速效鉀采用NH4-OAc浸提-火焰光度法測定[20]。

1.3.2 生菜生物學性狀的測定

生菜幼苗移栽盆缽約1個月后，每周在每個處理組內隨機洗取10株測定株高，連續測定3周，取平均值。在收獲期，每個處理組內隨機選取10株測定葉片面積(每株測定3級葉片)、根鮮重和葉鮮重，葉面積用(長×寬)cm2來表示[21]。

1.3.3 生菜品質的測定

2017年9月，生菜收獲期采摘各處理無病害、無生理病斑、無機械損傷的生菜葉片，測定生菜的品質。生菜的硝酸鹽含量采用水楊酸法測定；葉綠素含量采用SPAD-502葉綠素儀測定；生菜Vc含量采用碘酸鉀萃取分光光度計法測定[22-23]。

1.4 數據處理

用Microsoft Excel 2010軟件對有關數據進行整理，用SPSS統計分析軟件進行差異性分析，用鄧肯重復極差法進行顯著性檢驗[24]。

2 結果與討論

2.1 各基質理化性質與養分含量

基質是無土栽培生產過程中的關鍵因素，關系到作物是否能夠正常的生長，基質的理化性質(見表2)主要是指基質的容重，孔隙度，pH值和EC值等，這些都是與作物生長發育直接相關的評價基質優劣的重要指標。

一般認為，栽培基質容重在0.1～0.8 g·cm-3范圍內，作物栽培效果最好。從表2可見，隨著牛糞比例的降低，容重減小，但各處理基質的容重在0.27～0.55 g·cm-3之間，均在作物生長的適宜范圍內。實驗結果表明，各處理總孔隙度均高于T1(61.30%)，其中以T6總孔隙度最高，為79.04%，低于CK(80.80%)，但兩者差異不顯著，但所有處理均與T1形成顯著性差異。栽培基質的總孔隙度一般要求在54%～96% 范圍內才能適合多數作物栽培。因此，各處理總孔隙度均在作物適宜生長的范圍內。

pH值表示基質的酸堿度，是基質化學性質的一個重要指標，反映基質的緩沖能力，由實驗結果可知(見表2)，除T1(8.55)外，各處理pH值均略低于CK(7.55)，為中性偏堿。EC值反映測定栽培基質中水溶液中的總可溶性離子濃度，過低作物礦質養分不足，過高可溶性鹽類會使植物受到損傷或造成植株根系的死亡，正常的EC值范圍在1～4 mS·cm-1之間。從表2可見，除T1略高于最大臨界值外，各處理的EC值都在植株可承受范圍之內，為2.96～3.79 mS·cm-1，適合生菜的生長。

表2 不同配比有機基質的理化性質

養分含量測定結果分析表明，如表3所示，T1，T2，T3的全氮含量高于CK，分析原因，這可能與基質配比中牛糞含量比較高有關。以全腐熟牛糞為基質T1全氮含量最高，達到了22.37 g·kg-1，當腐熟牛糞在基質配比中的比例降低時，全氮含量也逐漸降低，T6最低，僅為15.18 g·kg-，T4，T5，T6這3個差異不顯著。各處理速效氮也有類似的趨勢，T1速效氮含量最高，為1796 mg·kg-1，明顯高于其他處理。各處理全磷含量均高于CK，且含量最高的是T2和T3，分別是8.32 g·kg-1，8.34 g·kg-1，但兩者差異不顯著。速效磷T2達到了416 mg·kg-1，明顯高于其他處理，相比CK，增加20.93%；全鉀含量最高的是T1，15.3g·kg-1，其次是T2和T3，分別是13.5 g·kg-1，13.4 g·kg-1；速效鉀也有類似趨勢，T1和T2速效鉀含量最高，分別為180 mg·kg-1，187 mg·kg-1。

表3 不同配比有機基質的養分含量

2.2 不同配比基質對生菜生長的影響

2.2.1 不同配比基質對生菜株高的影響

生菜的株高在各個處理組中不同生長階段都有所不同，從表4中可以看出，整個生長周期T2和T3的株高都高于CK，且T2株高明顯高于CK，其余處理株高低于CK。在第1，2，3周時，相比于CK，T2株高分別增加14.79%，6.82%和11.69%。相比于CK，第1周的生菜的生長速度比后面兩周的生長速度要快，可能原因是T2中含有較多的速效養分(見表3)，導致早期生菜長勢較快。

表4 不同配比基質對生菜株高的影響

2.2.2 不同配比基質對生菜生物量的影響

每個處理在采收期隨機抽取10株，測得每株生菜的根葉鮮重、葉面積和產量，然后計算平均值。實驗結果表明，采收期生菜的根、葉鮮重和葉面積都隨著處理組中腐熟牛糞含量的的減少呈現減小的趨勢(除T1外)，處理T2的生菜葉面積最大，且該處理生菜鮮重比對照提高了30.52%，差異顯著(見表5)。T1處理組的生菜生長發育不良，生菜葉片面積較小，顏色相對偏黃，植株整體偏小，可能原因是含腐熟牛糞量高，其鹽濃度較高，對生菜生長有一些抑制作用。

表5 不同配比基質對生菜生物量的影響

實驗結果表明，就單株產量而言，不同配比有機基質的均不同，由圖1可知，T2產量最高并顯著高于其他處理，與CK相比，產量增加27.31%，T3和CK產量次之，分別為109.27 g，102.33 g。T5產量最低，為84.33g，略高于T1，T4和T6，但差異不顯著。

圖1 不同配比基質對生菜單株產量的影響

2.2.3 不同配比基質對生菜品質的影響

對生菜品質葉綠素含量測試的實驗結果表明，葉片中葉綠素含量隨著牛糞含量比例的減少呈現降低的趨勢(見表6)，但T1處理可能因為鹽濃度較高，植株出現生長發育不良，葉片發黃，導致葉綠素含量較低。與市面有機基質相比(CK)，T2和T3分別增加13.80%，1.55%，且T2表現出顯著性差異，其他處理組與CK相比，葉綠素含量相對較少，分別減少0.46%，13.02%和11.94%。導致這一原因可能與基質中含有的速效氮含量有關(見表3)。

由于生菜中含有硝酸鹽含量高時會嚴重威脅人體健康[25-26]，本研究中采用生菜中硝酸鹽含量作為反應生菜品質的一項指標。從分析結果可以看出，T1硝酸鹽含量達最高，與CK相比，增加52.73%，這與基質中腐熟牛糞中硝酸鹽含量成正相關。而T2硝酸鹽含量在所有處理中最低，與市面基質相比(CK)，降低14.35%。與對照相比，T1～T3中的維生素C含量分別增加12%，36%和4%，T4～T6中的維生素C含量分別減少8%，28%和36%，說明牛糞能提高生菜的維生素C含量。

表6 不同配比基質對生菜品質的影響

3 結論

試驗將有機基質(牛糞)與無機基質(蛭石、珍珠巖)為栽培基質，按一定比例混合后制成有機基質，為蔬菜的種植提供新的栽培基質。盆栽試驗表明，牛糞∶蛭石∶珍珠巖=5∶1∶2(T2)較對照市面上的基質而言，可增加生菜的生物量，對生菜的生長有顯著的促進作用，同時還能提高生菜的Vc含量，降低生菜的硝酸鹽含量，從而改善了生菜的品質。此研究為有機基質在生菜的基質栽培種推廣應用提供理論支持。