蚯蚓糞復合基質對番茄穴盤育苗影響的試驗研究

劉忠華，趙帥翔，劉會芳，鄭成娟，王敬霞，李 偉，付增海，張衛峰*

（1．中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2．灤南縣農牧局，河北 唐山 063500；3．唐山海奧有機肥有限公司，河北 唐山 063500）

育苗基質是蔬菜穴盤育苗的重要組成部分，可分為無機基質、有機基質和有機-無機混合基質。它不僅為幼苗生長提供場所，也為其生長提供所需的水分、養分和溫度等，具有支撐和營養作物的基本功能［1］。良好的育苗基質要具有重量輕、根系纏繞性好、富含營養物質和保水保肥性能強等特點［2］。目前，國內工廠化蔬菜育苗多采用草炭與蛭石或者珍珠巖混合配制的輕基質［3］。但是因為草炭來源有限、價格昂貴，更為重要的是大量開采會對生態環境造成負面影響，因此尋找草炭替代型育苗基質，成為當前蔬菜工廠化穴盤育苗的重要研究課題。

蚯蚓糞是一種良好的育苗基質材料。它疏松多孔，具有很好的通氣性和排水性，具有較大的表面積，使得許多有益微生物得以生存并具有良好的吸收和保持營養物質的能力［4］。蚯蚓糞不僅含有豐富的營養物質、多種微量元素和氨基酸［5］，也含有較高含量的促進生根的GA、IAA等多種植物激素［6］以及植物生長調節物質［7-8］。除此之外，還含有磷酸酶、蛋白酶、脲酶和蔗糖酶等各種酶類物質。而且其來源廣泛，城市垃圾與生活垃圾、農作物秸稈、禽畜糞便和有機污泥均可以作為蚯蚓消解對象［9］。

尚慶茂等［10-15］研究表明，蚯蚓糞用于番茄、甘藍、辣椒、西瓜工廠化育苗以蚯蚓糞和蛭石以3∶1（V∶V）比例混合較好，明顯優于草炭、蛭石混合基質2∶1（V∶V），而蚯蚓糞用于黃瓜、茄子工廠化育苗以蚯蚓糞和蛭石以2∶1（V∶V）混合較好，明顯優于草炭、蛭石混合基質2∶1（V∶V）。但其蚯蚓糞復合基質中的養分含量并沒有根據作物幼苗期最適宜的氮、磷、鉀養分吸收量所添加，并不是優質穴盤苗的育苗基質。

本研究以蚯蚓消解半腐熟后的牛糞和蘑菇渣所得的蚯蚓糞為主要原料，與蛭石按照不同比例混合作為番茄的育苗基質，研究蚯蚓糞復合基質對番茄幼苗生長發育的影響，以利于蔬菜穴盤育苗新型基質的開發，為蔬菜工廠化育苗提供性能可靠、廉價、取材廣泛的育苗基質。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試番茄品種為沃納斯F1（粉果番茄），購于山東恒大化工（集團）有限公司。

育苗穴盤為72孔（12×6孔）黑色塑料穴盤，規格為28 cm×54 cm，穴孔體積為40 mL。

供試肥料為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O515%）、硫酸鉀（K2O 50%）。

育苗基質為蚯蚓糞和蛭石。蚯蚓糞為牛糞和蘑菇渣先進行堆肥預處理25 d再經過蚯蚓處理45 d所得；草炭和蛭石購于北京廣達恒益有限公司，草炭粒度4.0～8.0 mm。蚯蚓糞、草炭和蛭石的物理、化學性質見表1和表2。

表1 育苗基質的物理性狀

表2 蚯蚓糞、草炭的化學特性

1.2 試驗方法

育苗試驗在河北省唐山市灤南縣扒齒港鎮米官營村農戶大棚里進行，試驗共設5個處理，分別是（1）CK，對照處理，育苗過程中將草炭和蛭石按體積比2∶1混合。（2）T1，蚯蚓糞替代處理，將草炭用蚯蚓糞進行替換，同時蚯蚓糞與蛭石按體積比1∶1混合。（3）T2，蚯蚓糞替代處理，將草炭用蚯蚓糞進行替換，同時蚯蚓糞與蛭石按體積比2∶1混合。（4）T3，蚯蚓糞替代處理，將草炭用蚯蚓糞進行替換，同時蚯蚓糞與蛭石按體積比3∶1混合。（5）T4，純蚯蚓糞處理，只用蚯蚓糞進行蔬菜育苗（表3）。

表3 試驗處理方案

試驗前按不同處理進行基質混配，然后將混配好的基質裝填到72孔穴盤中，每處理1盤，3次重復，共15盤。為保證各個基質中所含養分數量滿足番茄幼苗期間的生長，根據表2中不同基質原料的速效養分含量，分別向各處理噴灑溶解肥料，最終使各處理中所含氮、磷、鉀養分含量分別均為0.5、1.0、1.0kg/m3。試驗于2017年10月18日開始，將番茄種子分別直播于72孔穴盤中。播后第10 d逐步統計出苗數，2017年12月17日一次性隨機取苗，調查各生長發育指標。苗期其他管理同常規。

1.3 測定方法

1.3.1 容重與孔隙度

基質容重與孔隙度參照郭世榮［16］的方法測定，具體方法為:取一已知體積（V，不少于500 mL）的塑料燒杯，稱重（W1），加滿自然風干的待測基質稱重（W2），然后將裝有基質的塑料燒杯用兩層紗布封口，浸泡水中24 h后，取出稱重（W3），并將封口用的濕紗布稱重（W4），然后用濕紗布包住塑料燒杯后倒置，讓燒杯內的水分自由瀝干至沒有水滲出后稱重（W5）。按以下公式計算容重和孔隙度:

容重（g/cm3）=（W2-W1）/V

總孔隙度（%）=（W3-W2）/V ×100

通氣孔隙度（%）=（W3+W4-W5）/V×100持水孔隙度（%）=總孔隙度-通氣孔隙度；氣水比=通氣孔隙度/持水孔隙度。

1.3.2 pH值與EC值測定

將新鮮樣品與去離子水按 1∶10（W∶V）的比例混合，室溫下用振蕩器連續振蕩混合液30 min，再靜置30 min，將上清液過濾后分別用pH計和電導率儀測定上清液的pH值和EC值。

1.3.3 番茄幼苗生長與生理指標的測定株高:用直尺測量根莖到莖生長點之間的長度。莖粗:用數顯游標卡尺測量第1節位下偏上部的粗度。

葉綠素含量:用SPAD儀測量。

葉片數:展開葉片的數量。

地上部干質量和地下部干質量:將植株鮮樣放置于105℃烘箱中殺青15 min，繼續80℃恒溫烘干24 h，然后稱重。

根長:只測量最大根長。

壯苗指數:壯苗指數 =（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）×全株干重。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 2016、SPSS 22.0軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 各個基質的物理、化學性質

有關育苗基質性狀對作物生長的影響，國內外已有大量研究。蘇淑釵［17］指出，基質理想容重范圍在0.1～0.8 g/cm3，最好容重為0.5 g/cm3。高麗紅［18］認為，育苗基質的總孔隙度一般在60%～90%比較適合，基質大小孔隙比（氣水比）在1∶1.5～1∶4范圍內有利于作物良好生長。劉方春等［19］認為，理想基質的電導率應小于2.6 mS/cm，過高的電導率對植物生長有一定的抑制作用。李謙盛［20］在參考國內外大量文獻后，提出園藝基質的質量標準建議:理想基質容重0.15～0.8 g/cm3，總孔隙度70%～90%，同時保證15%～30%的通氣孔隙度，超過40%的持水孔隙度，0.75～3.59 mS/cm的電導率，5.8～7.0的pH值。

本試驗各個處理（表4）容重在0.43～0.79 g/cm3之間，總孔隙度在65.32%～72.95%之間，氣水比在1∶1.53～1∶2.02之間，pH值在5.45～8.75之間，EC值在0.91～1.38之間，除了pH值以外其他理化特性都在較適宜的范圍。且隨著蚯蚓糞添加比例的增加，基質容重、總孔隙度、通氣孔隙度、pH值逐漸增加，這是因為蚯蚓糞的上述物理或化學指標較蛭石大（表4）。

表4 各個基質的物理、化學性質

2.2 蚯蚓糞復合基質對番茄出苗率的影響

由表5可知，不同處理間的番茄最終出苗率沒有顯著性差異，15 d后均達到90%以上。這表明把育苗基質中的草炭替換成蚯蚓糞不會對番茄最終出苗情況產生影響，這與尚慶茂等［10-15］的研究結果一致。不過純蚯蚓糞處理對番茄出苗時間有一定影響。在番茄出苗初期其出苗率要顯著小于傳統對照。這可能與純蚯蚓糞處理較高的pH值有關。

表5 各個基質對番茄出苗率的影響 （%）

2.3 蚯蚓糞復合基質對番茄幼苗生長發育的影響

如表6所示，蚯蚓糞復合基質番茄幼苗的SPAD、葉片數、主根長、地上部干重與對照之間沒有顯著性差異；但在株高上，蚯蚓糞復合基質各個處理都顯著高于對照，而在莖粗、地下部干重、全株干重、壯苗指數，只有T2處理顯著高于對照（P＜0.05）。在育苗過程中，壯苗指數是評價幼苗生育質量的綜合指標，與蔬菜產量和抗逆性的相關性顯著。因此，從總體上看，蚯蚓糞∶蛭石=2∶1（V∶V）對番茄幼苗生長發育的促進作用較大，與對照相比，株高、莖粗、地下部干重、全株干重、壯苗指數分別顯著增加23.12%、11.76%、57.14%、38.24%、60.34%（P＜0.05）。說明適當體積比的蚯蚓糞、蛭石復合基質對番茄幼苗地上部和地下部生長發育都有很好的促進作用。

表6 各個基質對番茄幼苗生長發育的影響

3 結論與討論

本研究發現蚯蚓糞替代草炭與蛭石混合形成的蚯蚓糞復合基質，其容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、氣水比、EC值都在較適宜的范圍內。然而由于蚯蚓糞基質材料的堿性較大，從而使得復合基質的pH值呈中性偏堿。蚯蚓糞基質材料的高堿性可能與兩方面因素有關，一是生產蚯蚓糞的原材料牛糞的堿性較大，例如本試驗中的牛糞pH值高達9.2，二是本試驗蚯蚓處理牛糞的時間比較短，為45 d。前人研究發現，隨著蚯蚓消解處理有機廢棄物的時間增加，蚯蚓糞pH值逐漸降低［21］。盡管相較對照，蚯蚓糞復合基質有高的pH值，卻沒有對番茄最終出苗情況產生影響。反而促進了番茄幼苗的生長發育，且其作用效果與基質混合比例有一定關系。

本研究發現蚯蚓糞∶蛭石=2∶1（V∶V）番茄育苗效果較佳，在株高、莖粗、地下部干重、全株干重、壯苗指數上均顯著大于草炭∶蛭石=2∶1（V∶V）混合處理（P＜0.05）。然而本研究結果僅適應于番茄育苗的情況，至于是否適用于其他蔬菜種類還需進一步研究。