不同基質配比對番茄幼苗生長的影響

石玉，曹森，劉嘉興，陳志杰，張毅

(山西農業大學園藝學院 山西省設施蔬菜提質增效協同創新中心，山西 太谷 030801)

隨著設施農業的迅速發展，蔬菜育苗的需求量不斷上升[1]，番茄(Lycopersicumesculentum)為重要的蔬菜，原產于南美洲厄瓜多爾至智利北部安第斯山脈西麓的太平洋沿岸地區，公元17至18世紀傳入我國，目前在我國設施溫室中廣泛栽培，而育苗的關鍵是良好的基質，目前我國基質使用草炭較多，但是由于其價格昂貴且不可再生，持續開采致使生態破壞嚴重，加之其育苗成本高[2]。因此，尋求較為廉價且可再生商品基質原料，為減少商品育苗基質(主要成分為草炭)的使用量，甚至作為其替代品已成為育苗研究的重要趨勢[3-4]。

在我國內蒙古以及西部地區，人們通過養殖和放牧產生了大量廢棄的羊糞得不到妥善處理，而羊糞中富含植物生長所需的氮、磷、鉀等營養物質，經過發酵腐熟后可作為農作物生長的有機肥，加之其經濟有效、可循環再生等特點，故可作為基質配比中的優選原料。本試驗以商品育苗基質、優質園土、腐熟羊糞、沙、蛭石、珍珠巖為主要原料，其中園土和沙經過篩子精篩并通過紫外燈光照射，羊糞經過發酵腐熟，以達到對不同基質原料殺菌消毒的效果。將主要原料按不同配比對番茄進行育苗，研究其對番茄幼苗生長的影響，挑選出與商品育苗基質育苗效果較為相近的、育苗成本低且適宜番茄幼苗生長的育苗基質適宜配比，以期達到減少使用甚至替代草炭的基質配比，為充分利用農業廢棄物并降低育苗成本提供相應的理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試作物為番茄品種中雜9號。供試基質原料為商品育苗基質(主要成分為草炭)、優質園土、腐熟羊糞、沙、蛭石、珍珠巖。

1.2 處理設計

本試驗從2017年10月至2018年4月。以商品育苗基質、優質園土、腐熟羊糞、沙、蛭石、珍珠巖為主要原料，按不同體積配比，設7個處理。其中，設2組對照，CK1為基質100%，CK2為園土100%。另設5個處理：處理1為園土∶羊糞∶沙5∶3∶2；處理2為羊糞∶沙∶蛭石7∶2∶1；處理3為羊糞∶蛭石∶珍珠巖4∶3∶3；處理4為羊糞∶珍珠巖∶沙5∶3∶2；處理5為園土∶基質1∶1。每組對照和處理皆重復3次。

育苗試驗選用72孔穴盤，番茄種子選擇顆粒飽滿、大小均勻、無破損的種子，于55 ℃水浴鍋中溫湯消毒30 min，28 ℃下無菌水浸種6 h，然后在直徑9 cm的培養皿中置兩層濾紙，將番茄種子間隔一定距離擺放在濾紙上，置于28 ℃黑暗條件下的恒溫培養箱中催芽，在發芽率達到80%以上時播于72孔穴盤，1穴1粒，重復3次。整個育苗期間只澆清水，第一次播種時澆透水，以保證其正常出苗。

1.3 測定指標

定植前測定基質的容重、比重、總孔隙度、大小孔隙、pH和EC值。基質容重是測定單位體積干燥基質的質量；總孔隙度采用浸泡法[5]；pH值測定將基質稀釋10倍后用METTLER TOLEDO 320型pH計測定；EC值測定將基質稀釋10倍后用METTLER TOLEDO 320型EC計測定；待播種50 d后開始測量株高、莖粗，從各基質處理中隨機選取10株生長一致的番茄幼苗，株高可用細繩測量，從子葉至上方生長點的距離即為株高。莖粗采用可讀游標卡尺測量、讀數，測量點選至幼苗子葉上方0.5 cm處，測量并記錄；用蒸餾水清洗3次后用濾紙吸干，分別測定地上部、地下部鮮重后，裝入紙袋放入烘箱105 ℃殺青15 min，殺青后置于75 ℃烘干至恒重，分別測定地上部和地下部干重，測定時每處理分別重復3次；根系活力采用氯化三苯基四氮唑法[6]；葉綠素采用乙醇提取法[7]；相對含水量采用快速稱重法[8]；水勢采用壓力室法[9]；丙二醛(MDA)含量測定參照Bailly的方法[10]；滲透勢測定參照Yin的方法[11]。

1.4 數據處理

采用Excel 2010及SPSS 20.0進行數據整理及分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質配比的理化性質

由表1可知，除CK2與處理2基質容重稍微偏大外，其余處理基質容重均符合要求，基質容重在0.1～0.8 g·cm-3范圍內時栽培效果較好[7]。除處理5基質總孔隙度偏小外，其余處理基質總孔隙度均符合要求，總孔隙度在54%～96%[7]適宜作物生長。各處理基質pH值都略偏大，但均符合作物生長要求。各處理EC值均符合作物生長要求，且以處理3基質EC值為最優。

表1 不同基質配比的理化性質

2.2 不同基質配比對番茄幼苗生物量的影響

由圖1可以看出，CK1的總鮮重和總干重最高，處理3僅次于CK1，且分別是CK2的5.31和3.54倍。相比其余各處理，處理3的總鮮重和總干重明顯升高，表明處理3基質配比能顯著提高番茄幼苗的干鮮重。

圖1 不同基質配比對番茄幼苗生物量的影響

2.3 不同基質配比對番茄幼苗株高莖粗的影響

從表2可得，通過對植株株高、莖粗指標的對比，各處理的株高和莖粗均表現為處理3>處理4>處理2>處理5>處理1，且均高于CK2。處理3的株高僅次于CK1，莖粗略高于CK1。處理4與處理3間差異不顯著。表明處理3基質配比優于其余各處理，對番茄幼苗的長勢有良好的促進作用。

表2 不同基質配比對番茄幼苗株高莖粗的影響

2.4 不同基質配比對番茄幼苗根系形態指標的影響

由表3可知，從根長和根表面積看，處理3高于CK1，其他處理均顯著低于CK1。從根體積看，處理3相比CK1上升103.33%，且顯著高于除處理4外的其余處理；從根直徑看，處理3與4顯著高于其余處理，且同比CK1上升25.71%和28.57%。總之，通過根的形態指標綜合對比可知，處理3基質配比下的番茄幼苗根系長勢最好，且在根體積和根直徑方面均顯著高于CK1，表明處理3最適宜番茄根系的生長。

表3 不同基質配比對番茄幼苗根系形態指標的影響

2.5 不同基質配比對番茄幼苗根系活力的影響

從圖2可以看出，CK1的根系活力最高，CK2的根系活力最低。處理3、4均低于CK1，但差異不顯著。處理3、4相比CK2分別上升154.67%、168.84%，差異顯著。結果表明，在處理3、4的基質環境下，番茄幼苗根系活力較強，利于幼苗生長。

圖2 不同基質配比對番茄幼苗根系活力的影響

2.6 不同基質配比對番茄幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖3可知，葉綠素a和葉綠素b含量均表現出CK1>處理4>處理3>處理2>處理5>處理1>CK2，其中，處理3、4的葉綠素a和葉綠素b含量均略低于CK1，卻顯著高于CK2。處理2、3、4幼苗葉片的類胡蘿卜素含量相比CK1均略有上升，相比CK2則分別上升84.02%、82.77%和94.47%，差異顯著，表明三處理下的基質配比對幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量的增加有促進作用。

圖3 不同基質配比對番茄幼苗葉片葉綠素含量的影響

各處理幼苗葉片的總葉綠素含量相較CK1均有所下降，其中處理3、4的總葉綠素含量下降最少，與CK1最為接近。各處理總葉綠素含量相較于CK2均有所上升，其中處理3、4的葉綠素含量升幅最大，分別較之上升104.18%、110.74%，差異顯著。

2.7 不同基質配比對番茄幼苗丙二醛含量的影響

由圖4和5可以得出，處理2番茄幼苗葉片中MDA含量最低，相比CK1下降32.05%。從根系方面看，MDA含量表現出CK2>處理5>處理1>CK1>處理2>處理3>處理4，處理3、4分別較CK1下降39.32%、54.1%，降幅顯著。結果表明，處理3、4基質配比下能顯著降低根系MDA含量。

圖4 不同基質配比對番茄幼苗葉片MDA含量的影響

圖5 不同基質配比對番茄幼苗根系MDA含量的影響

2.8 不同基質配比對番茄幼苗葉片水勢的影響

從圖6可以看出，處理1、5的葉片水勢顯著高于CK2；處理3、4的葉片水勢相比CK1分別提高25.39%、30.98%，相比CK2分別提高49.86%、53.62%，且均表現出顯著差異，說明處理3、4的基質配比在一定程度上可保持番茄幼苗葉片相對較高的葉片水勢，使幼苗生長過程中葉片水分充足。

圖6 不同基質配比對番茄幼苗葉片水勢的影響

2.9 不同基質配比對番茄幼苗葉片相對含水量的影響

由圖7可知，相比對照，各處理葉片相對含水量均有所下降，但降幅小，差異不顯著，說明不同基質配比對番茄幼苗葉片相對含水量的影響作用不大。

圖7 不同基質配比對番茄幼苗葉片相對含水量的影響

2.10 不同基質配比對番茄幼苗滲透勢的影響

由圖8可知，相比CK1，處理1～5番茄幼苗葉片滲透勢均有所降低，其中處理3番茄幼苗葉片滲透勢降幅最小，相比CK1下降22.15%。相比CK2，各處理番茄幼苗葉片滲透勢均有所上升，其中處理3番茄幼苗葉片滲透勢上升幅度最大，上升39.16%。

圖8 不同基質配比對番茄幼苗葉片滲透勢的影

由圖9可知，相比CK1，處理1～5番茄幼苗根系滲透勢均有所降低，其中處理3番茄幼苗根系滲透勢降幅最小，同比下降20.32%。相比CK2，番茄幼苗根系滲透勢均有所上升，其中處理3番茄幼苗根系滲透勢增幅最大，同比上升24.86%。結果表明，處理3的基質配比對番茄幼苗滲透勢的影響最小。

圖9 不同基質配比對番茄幼苗根系滲透勢的影響

3 小結與討論

植物生物量是植物生長狀態的反映，植物的生長狀態越好，其生物量也越高[12]。干鮮重、株高莖粗是最能直觀反映植株生長狀況的指標。在本試驗中，通過測量植株的干、鮮重及株高、莖粗，綜合分析得出，CK1(100%基質)的長勢最好，處理3(羊糞∶蛭石∶珍珠巖4∶3∶3)次之，且處理3>處理4(羊糞∶珍珠巖∶沙5∶3∶2)>處理2(羊糞∶沙∶蛭石7∶2∶1)，說明處理3的基質配比可滿足番茄幼苗生物量的需求，提供適宜于番茄幼苗生長的環境，保證育苗期間養分供應。處理2相對較差，可能是其中的羊糞比例過高，對植株幼苗的生長有抑制作用，這與任杰等[13]的研究結果一致。

葉綠素含量的高低直接影響植株幼苗的生長和發育[14]。葉綠素含量越高，越有助于光合作用的進行[15]。本試驗對葉綠素含量的測定表明，處理3、4基質配比下，幼苗葉片總的葉綠素含量較高，究其原因可能是處理3、4中羊糞與其他基質原料比例適宜，故生長狀態好；另外，處理3基質通氣性、吸水性和持水能力均較強，能提供較好的根際環境和礦質養分，促進葉片對基質中養分的吸收，從而使其葉綠素含量明顯增高，提高了植株葉片的同化量和葉綠素含量[16]。研究結果說明，處理3可為番茄幼苗提供良好的生長環境，適宜作為番茄幼苗的育苗基質。

植株根系是植株吸收水分和養分的重要媒介，對植株生長發育至關重要[17]。通過測定分析根系形態指標和根系活力，反映不同基質對幼苗根系的影響。根系的形態(根長、根表面積、根體積和根直徑)可以直觀反映植株根系生長狀態。本試驗通過對根系形態指標綜合對比，在處理3、4配比下的番茄幼苗根系長勢較好，略高于CK1。據此推測，可能是因為處理3基質電導率高，促進根系生長，而處理4的孔隙度較大，從而促進根直徑的生長。而對植株根系活力的分析也出現相似的結果，處理3、4相比CK1根系活力差異性不大，且根系活力較強。有關研究表明，根系活力可以反映幼苗根系的吸收能力，根形態指標表現優良的，吸收能力強的，說明根系發育好，幼苗健壯[13]。總之，在處理3、4基質配比下番茄幼苗根系活力較強，根系發達，利于番茄幼苗的生長，適宜作番茄幼苗的育苗基質。

在植物體內，成熟細胞的水勢主要為滲透勢和壓力勢之和[18]。植物組織水勢越低，則吸水能力越強，反之水勢越高，則吸水能力越弱[19]。植物葉片水勢的變化能靈敏的反映葉片水分的狀況[20]，從而獲知植株對水分需求的信息。隨著土壤水分的降低或干旱程度的增加，植株葉片水勢和滲透勢呈降低趨勢；當水分嚴重虧缺或干旱時，植物葉片水勢和滲透勢降到最低點，葉片萎蔫[18]。本試驗結果表明，CK2的葉片水勢和滲透勢最低，處理3的葉片水勢與滲透勢處在較高水平，番茄幼苗生長旺盛。說明在處理3基質配比下，植株葉片水分較充足，且該處理下幼苗葉片不需要太高的吸水能力即可滿足葉片對水分的吸收。由此推測，處理3基質含水量高、保水能力強，可長時間供應番茄幼苗對水分的需求，這也從側面印證了珍珠巖優良的吸水能力和持水能力，是良好的育苗基質原料。因此，從植株葉片的水分狀況和基質的保水能力等方面可得出，處理3的基質配比保水能力強且利于葉片對水分的吸收。

MDA含量反映植物受到逆境脅迫時，細胞膜受傷害程度的重要指標[21]。本試驗結果表明，CK2的MDA含量最高，說明CK2配比下植株細胞膜受損嚴重。可能是因為CK2基質配比的成分為園土，其保水性差，根系長期吸水不足，使幼苗根系處于較為干旱的環境。有關研究表明，MDA含量的顯著提高表明植株的生長會受到較強的脅迫[22]。作為育苗基質不能為秧苗的正常生長提供良好環境，使秧苗長期處于逆境的條件下[23]。處理3、4下葉片的MDA含量與CK1差異性不大，根系MDA含量處于較低水平，表明二者基質配比對番茄幼苗生長的抑制作用小，且提供的環境有利于幼苗的生長。

綜上所述，處理3(羊糞∶蛭石∶珍珠巖4∶3∶3)的基質配比可滿足番茄幼苗生長的基本需要，表現出良好的保水性，且幼苗根系活力強，葉片含水量充足，MDA含量等各項指標優于除基質以外的其他處理；加之其經濟有效、育苗成本低，且充分利用了農業廢棄物，故可替代以草炭為主的商品育苗基質來進行番茄育苗。