小麥秸稈復合基質對番茄幼苗生長發育的影響

楊凡 米國全 唐艷領 史艷艷 牛莉莉

摘 要： 為了充分利用農業廢棄物小麥秸稈，進行草炭替代性育苗基質原料的研發，實現農業資源循環化利用和生態可持續發展。以番茄‘毛粉802為材料，通過小麥秸稈腐熟物、草炭、蛭石和珍珠巖4種基質原料及1種生物菌肥進行不同體積配比處理，研究不同配比的小麥秸稈復合基質對番茄幼苗生長指標、葉片色素及熒光指標、幼苗葉片理化性質指標、基質生物指標和理化性質的影響，探究適合番茄幼苗生長的小麥秸稈復合育苗基質配方。利用灰色關聯法對19項指標進行綜合分析。結果表明，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5番茄幼苗表現最好，而番茄幼苗在純小麥秸稈腐熟物上的生長量遠遠低于其他處理，番茄幼苗的表現最差。

關鍵詞： 番茄; 幼苗; 小麥秸稈; 育苗基質; 理化性質

中圖分類號：S641.2? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1673-2871（2020）04-050-06

Abstract： In order to make full use of the agricultural waste resource wheat straw， the research and development of alternative seedling substrate raw materials of peat was carried out to realize the recycling utilization of agricultural resources and the sustainable development of ecology.? A tomato variety ‘Maofen 802 was used as test material in this research， four kinds of substrate materials of wheat straw compost， peat， vermiculite and perlite and one kind of biological fertilizer were treated with different volume ratio， the effect of composite matrix of wheat straw with different ratio on the growth index， leaf pigment and fluorescence index， physical and chemical property index was investigated. The grey relational method was used to analyze the 19 indexes， the results? showed that the best composition and ratio of tomato seedling culture substrates was Vwheat straw compost∶Vvermiculite∶Vperlite∶Vbiofertilizer = 6∶2.5∶1∶0.5， while the tomato seedlings which grew on the pure wheat straw decomposed matter showed the worst performance.

Key words： Tomato; Seedling; Wheat straw; Seedling substrate; Physico-chemical properties

隨著蔬菜產業在中國的發展，育苗作為其中一項重要環節，逐漸成為一項專門的產業。工廠化育苗是現代蔬菜產業的重要先導，是自然資源高效利用的重要體現，是節能省工的重要途徑，是優質豐產的重要保證。河南省作為我國蔬菜生產大省，在主要蔬菜生產縣也出現了一批育苗企業，如扶溝的豫星、新野的綠健、內黃的春萌等，大部分蔬菜標準園和蔬菜龍頭企業基本實現了蔬菜集約化育苗[1]。

穴盤育苗由于種苗品質高、生產效率高、操作簡便、可一次性成苗等優點，能夠滿足工廠化和規?；a的需求，已經成為目前常用的育苗方式之一，該類育苗基質通常采用草炭、蛭石、珍珠巖等混合配制而成[2-3]。但草炭屬于不可再生資源，大量開采對生態環境的破壞不可逆轉;且由于草炭資源分布不均以及運輸費用的增加，草炭的使用成本大幅度提高，限制了對草炭的合理利用。因此，篩選和研制成本低、效果好、管理方便、符合環保要求的新型育苗基質必然成為基質研究的熱點之一[4-7]。隨著蔬菜工廠化育苗和無土栽培技術的興起，我國的基質需求量逐年遞增，急需尋找一種有效的草炭替代品。

我國是農業大國，每年可產生秸稈逾7億 t，居世界之首。但長期以來秸稈資源沒有得到充分合理利用，大量秸稈被丟棄或焚燒，不僅造成資源浪費，同時也導致大氣環境污染[8-9]。因此，資源化利用秸稈對發展生態農業和可持續農業的意義重大。小麥秸稈是一種良好的吸附載體，而且含有豐富的大量元素和微量元素，如N、P、K分別占麥秸質量的0.31%、0.04%和0.65%。秸稈中的木質素在緩慢的微生物降解中可產生植物生長激素，對植物生長具有明顯促進作用[10]。

筆者以小麥秸稈腐熟物、草炭、珍珠巖、蛭石和生物菌肥為主要原料，按不同比例進行混配，研究小麥秸稈基質對番茄幼苗生長發育的影響，旨在探討小麥秸稈復合基質應用于番茄穴盤育苗的最佳配比。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗基質原料：小麥秸稈腐熟物、草炭、蛭石、珍珠巖和生物菌肥。供試番茄品種來自西安神洲種業有限責任公司生產的‘毛粉802。

1.2 試驗設計

試驗于2018年3-4月在河南省農業科學院現代農業研究開發基地的日光溫室內進行。共設8個處理，試驗設3次重復，每重復10盤，穴盤規格為50孔。處理1，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5;處理2，V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2.5∶1∶0.5;處理3，V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=3∶3∶2.5∶1∶0.5;處理4，V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2∶1.5∶0.5;處理5，純腐熟小麥秸稈;處理6，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石=5︰5;處理7，V腐熟小麥秸稈∶V蛭石=7∶3;對照CK，采用育苗工廠常規基質，V草炭∶V珍珠巖∶V蛭石=6∶2∶1。苗期管理為番茄幼苗長出心葉后開始澆600倍水溶性肥，1周2次，其他澆清水保持其濕度。

1.3 測試項目與方法

株高采用鋼尺測量，莖粗采用游標卡尺測量。葉面積采用稱重法測量。壯苗指數采用以下公式計算：壯苗指數=（莖粗/株高+地下部干質量/地上部干質量）×全株干質量。

幼苗葉片色素及熒光指標測定[11]：使用FMS-1熒光儀（英國Hansatech公司）分別于試驗結束時測定葉片葉綠素熒光參數，包括初始熒光產量（Fo）、最大熒光產量（Fm）、穩態熒光產量（Fs）、光適應下最大熒光產量（Fm′）、光適應下最小熒光產量（Fo′）。計算光系統Ⅱ（PSⅡ）最大光化學效率（Fv/Fm）：Fv/Fm=（Fm-Fo）/Fm，實際光化學效率（ΦPSⅡ）：ΦPSⅡ=（Fm′-Fs）/Fm′。

葉片色素含量的測定：用打孔器打6片直徑0.8 cm葉圓片，放入試管中，加入10 mL 95%乙醇避光放置24 h至組織變白。將色素提取液倒入比色皿內。在波長665、649、470 nm下測定吸光度。通過下列公式計算各種色素含量：Ca = 13.95A665-6.88A649;Cb = 24.96A649-7.32A665;Cx·c = （1 000A470-2.05Ca- 114.8Cb）/245。

據此即可得到葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的質量濃度（Ca、Cb、Cx·c：mg·L-1），前二者之和為總葉綠素的質量濃度。最后根據下式可進一步求出植物組織中葉綠體色素的含量：葉綠體色素的含量（μg·cm-2）=（色素的濃度×提取液體積×稀釋倍數×103）/葉圓片面積[12]。

可溶性總糖含量采用蒽酮法測定[12];植物根系活力采用TTC法測定[12];基質堿性磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定，基質過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定[13];FDA（熒光素二乙酸酯）水解酶活性采用熒光素比色法測定[14];用V基質∶V水=1∶5浸提法測定pH、EC值。

1.4 灰色系統的建立

運用灰色關聯法對各個基質的理化性質及育苗效果進行綜合分析，將對照基質和7種配比基質整體視作一個灰色系統，將每個配比作為一個因素計算關聯度，關聯度表示該灰色系統中各因素的關聯程度，關聯度越大表明與理想處理相似度越高[15]。

1.5 數據處理與分析

采用SPSS 17.0結合Microsoft Excel 2003作數據的統計與分析處理。

2 結果與分析

2.1 小麥秸稈復合基質對番茄植株生長指標的影響

從表1可以看出，處理1、處理2的株高分別為25.31、25.40 cm，與CK差異不明顯，與其他處理相比差異顯著，處理5的株高最低;處理6莖粗值最低，與CK差異顯著。CK與處理5的葉片數具有顯著差異，CK葉片數最高，其他依次為處理2>處理3=處理4>處理6>處理1=處理7>處理5。各個處理在地上部干質量和地下部干質量表現基本一致，CK與處理5、處理6具有顯著差異，與其他處理差異不顯著，其中處理1地上部干質量最高，CK地下部干質量最高。

壯苗指數中，CK與處理5具有顯著差異。處理7壯苗指數最高，其他依次為處理4>CK>處理1>處理6=處理2=處理3>處理5， 處理7、處理4分別比CK高出16.00%、4.00%。

2.2 小麥秸稈復合基質對番茄植株葉片色素及熒光指標的影響

從表2可以看出，處理5的葉綠素a含量最高，為26.55 μg·cm-2，與CK差異顯著;葉綠素b含量中，處理1和處理5與CK相比差異顯著。類胡蘿卜素含量中的各個處理與CK差異不顯著?？側~綠素濃度中，處理1、處理5的含量分別為32.18、34.86 μg·cm-2，與CK相比差異顯著，處理7含量最低，其排序依次為處理5>處理1>處理6>處理3>CK>處理4>處理2>處理7。

從表3可以看出，最大光合效率中，CK與其他處理均不具有顯著差異。ΦPSⅡ光量子產額中，CK與其他處理沒有差異顯著，說明改變小麥秸稈復合基質配比對植株葉綠素熒光影響不大。

2.3 小麥秸稈復合基質對番茄植株理化性質的影響

從表4可以看出，處理1和處理2可溶性總糖含量分別比CK高出1.91%和2.42%，差異不明顯，它們與處理3呈現顯著性差異。總體來看，小麥秸稈復合基質對番茄植株可溶性總糖的影響為處理2>處理1>CK>處理7>處理6>處理4>處理5>處理3。不同小麥秸稈復合基質配比對番茄植株根系活力的影響差異不顯著。

2.4 小麥秸稈復合基質對番茄植株基質生物指標的影響

從表5可知，不同小麥秸稈復合基質配比對番茄植株基質堿性磷酸酶差異明顯，排序依次為處理5>處理1>處理7>處理4>處理2>處理6>處理3。處理6基質的過氧化氫酶含量最高，其他依次為處理7>處理3>處理2>處理4>處理1>處理5>CK。FDA水解酶活性，CK與處理5、處理7具有顯著差異。

2.5 小麥秸稈復合基質對番茄植株基質理化性質的影響

從表6可以看出，CK與處理1、處理3、處理4和處理7的pH具有顯著差異。排序依次為處理1=處理7>處理4>處理3>處理5>處理2>處理6>CK，CK最低。不同基質配比處理的EC值差異顯著。處理5基質EC值最高，與其他處理相比差異顯著，CK處理的EC值最低，為0.23 mS·cm-1，排序依次為處理5>處理6=處理7>處理1>處理2>處理3>處理4>CK。

2.6 不同配比基質的灰色關聯分析

選定灰色關聯分析指標共19項，根據灰色關聯系統的需要，以各項指標的平均值構建一個參考基質。7種基質和對照與參考基質相關性最大者，則該配比最佳。

根據灰色關聯法需要，首先對各基質及對照的19個指標進行無量綱化處理XI=XI（K）/（K），（K=1，2，...，14）[16]，對19個指標依次進行無量綱化處理后，代入灰色關聯系數公式，得到各處理與參考處理的灰色關聯系數。

再根據關聯度計算公式，算出各處理的灰色關聯度：

r1=0.85，r2=0.8555，r3=0.8166，r4=0.7883，r5=0.8216，r6=0.7877，r7=7453，r8=0.7945，則關聯度排序為：r2>r1>r5>r3>r8>r4>r6>r7，由此得到各基質及對照的排序為：處理1>CK>處理4>處理2>處理7>處理3>處理5>處理6，可知處理1最好，對照次之。

3 討論與結論

基質的pH值在5.0～7.0 適于作物生長。EC值可以反映基質中原有可溶性鹽分含量的高低，作物生長的安全EC值應小于2.6 mS·cm-1，最適EC值為2.0 mS·cm-1[17-19]。李婧等[20]以腐熟的玉米秸稈、牛糞、草炭和蛭石為原料按照不同的配比作為番茄育苗基質，研究結果表明，V牛糞∶V玉米秸稈∶V草炭∶V蛭石=5∶1∶2∶2的理化性質較優，pH 7.32，EC 2.06 mS·cm-1。在本試驗中，不同處理基質配比下的pH值均呈弱堿性，且pH值均高于7.31，EC值均小于2 mS·cm-1。磷酸酶能夠催化磷酸脂或磷酸酐的水解，對有機磷的礦化及植物的磷素營養有重要影響[21]。過氧化氫酶活性的增加對土壤中污染物的降解有極顯著的促進作用[22]。FDA水解酶活性可以作為評價土壤微生物量和活性的重要指標[23-25]。在本試驗中不同配比基質的酶活性均接近對照CK，其中V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5、純小麥秸稈腐熟物以及V腐熟小麥秸稈∶V蛭石=7∶3的總體酶活性較高，有利于番茄幼苗的生長發育。

任蘭天等[26]研究發現，70%小麥秸稈+15%蛭石+15%珍珠巖處理壯苗指數為0.132，根冠比為0.493，葉綠素含量為2.85 mg·g-1，效果顯著優于商業基質。曾清華等[27]通過研究發現，按V小麥秸稈基質∶V蛭石∶V草炭=50∶25∶25的比例配制的復合基質理化性狀最佳，隨復合基質中小麥秸稈基質比例的降低，黃瓜幼苗的株高、莖粗、壯苗指數以及葉片的葉綠素含量均呈上升趨勢。劉濤等[28]通過研究發現V蛭石∶V小麥秸稈=1∶2處理培育的番茄幼苗主根長、干鮮質量、葉綠素含量、株高和葉片數的增幅、干物質含量、根冠比、壯苗指數等指標明顯優于其他處理。壯苗指數與作物前期產量呈顯著正相關，可作為評價幼苗強弱的主要指標[29]。本次試驗中只有純小麥秸稈腐熟物配制的基質壯苗指數與對照有顯著差異，由于基質的保水保肥性較其他復合基質差，因此番茄幼苗長勢弱于其他處理幼苗。不同配比基質的根系活力均無顯著差異，但各個處理的根系活力均小于對照，其中V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2∶1.5∶0.5番茄幼苗的根系活力最高;本次試驗的根系活力均高于上述研究，因此在以后的試驗中可適當提高蛭石的含量以提高基質的透氣吸水能力，促進植株的生長發育。葉綠素濃度影響植物葉片的光合作用效率和植株的生長狀況，Fv/Fm 反映了植物的潛在最大光合效率，ΦPSⅡ反映了ΦPSⅡ系統的實際光合效率，影響作物生長性狀和產量。葉綠素熒光測定試驗中，所有處理的測定值均接近對照CK，且均無顯著差異，但V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5中番茄幼苗的葉綠素含量比較高;通過對比發現，本試驗的小麥秸稈腐熟物含量較高，番茄幼苗的壯苗指數、葉綠素含量等生理指標較低，因此在今后試驗中可適當減少小麥秸稈的含量，增加蛭石的含量以提高基質的保水保肥性。

根據各處理的幼苗理化性質指標進行綜合比較，處理1（V腐熟小麥秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=6∶2.5∶1∶0.5）和處理4（V腐熟小麥秸稈∶V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖∶V生物菌肥=4∶2∶2∶1.5∶0.5）的株高、莖粗、地上部干質量等生長指標均高于其他處理基質，且接近對照CK。根據灰關聯分析可得，處理1的關聯度最大，其次是對照CK和處理4，由此可以看出，采用處理1和處理4番茄幼苗表現最好，而處理5（純小麥秸稈腐熟物）在番茄幼苗生長量上遠遠低于其他處理基質，番茄幼苗表現最差。

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