適于櫻桃番茄栽培的草炭減量基質(zhì)篩選

高志，郜永博，楊國(guó)斌，魏珉，吳金娟，孟倫，楊鳳娟，4

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院/作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018；2.山東商道生物科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250100； 3.山東獅克現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資有限公司，山東 菏澤 274051；4.農(nóng)業(yè)部黃淮地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018)

無土栽培主要包括水培、霧培和基質(zhì)栽培等方式，受應(yīng)用成本、實(shí)用性和操作管理難度等因素影響，目前世界上90%以上的商業(yè)化無土栽培均采用基質(zhì)栽培方式[1]。基質(zhì)是基質(zhì)栽培的基礎(chǔ)和關(guān)鍵[2]。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，固體基質(zhì)需求量日益增大，基質(zhì)市場(chǎng)迅速壯大，栽培基質(zhì)的開發(fā)和應(yīng)用已成為無土栽培的重要研究領(lǐng)域[3]。傳統(tǒng)栽培基質(zhì)多選用草炭、蛭石、珍珠巖等，其中草炭是一種經(jīng)過若干地質(zhì)年代演替才形成的短期內(nèi)不可更新再生的自然資源，大量開采會(huì)破壞濕地環(huán)境的穩(wěn)定性，進(jìn)而破壞生態(tài)環(huán)境。利用各地豐富的農(nóng)業(yè)資源，采用適當(dāng)處理技術(shù)，開發(fā)研究椰糠和發(fā)酵料等有機(jī)廢棄物資源，已成為探尋栽培基質(zhì)中草炭替代品的研究方向之一。

目前，關(guān)于草炭替代或部分替代物的研究較多。呂曉惠等[4]研究發(fā)現(xiàn)，草炭∶菇渣∶蛭石∶珍珠巖=3∶3∶3∶1(V∶V)處理適宜櫻桃番茄生長(zhǎng)，其產(chǎn)量與草炭∶蛭石=2∶1處理差異不顯著，果實(shí)品質(zhì)好；董傳遷等[5]研究發(fā)現(xiàn)，合理使用腐熟玉米秸稈和棉籽殼菇渣可減少草炭用量，改善基質(zhì)理化性狀，促進(jìn)番茄和甜椒幼苗生長(zhǎng)；葉露瑩等[6]利用棉籽皮、牛糞部分替代草炭種植芍藥，同樣獲得良好栽培效果；王秀雪等[7]研究發(fā)現(xiàn)以菇渣和秸稈作為替代物可在一定程度上替代草炭。本試驗(yàn)以櫻桃番茄為試材，針對(duì)我國(guó)番茄無土栽培生產(chǎn)實(shí)際，利用農(nóng)業(yè)廢棄物資源，將稻殼發(fā)酵料、椰糠等農(nóng)業(yè)廢棄物與草炭、蛭石和珍珠巖混配，研究不同配方基質(zhì)對(duì)櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為農(nóng)業(yè)廢棄物的利用和開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試櫻桃番茄品種為‘碧嬌’。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年2—6月在山東商道生物科技股份有限公司實(shí)驗(yàn)基地日光溫室內(nèi)進(jìn)行。基質(zhì)原料分別為草炭、蛭石、珍珠巖、稻殼發(fā)酵料和椰糠，根據(jù)基質(zhì)原料的基本理化性質(zhì)和參考栽培基質(zhì)適宜理化性質(zhì)范圍(容重0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度54%～96%，pH值保持相對(duì)穩(wěn)定且最好呈中性或微酸性狀態(tài)，電導(dǎo)率0.5～2.0 mS/cm[3，8])，通過計(jì)算機(jī)模擬和計(jì)算混配成不同配方基質(zhì)處理，共設(shè)3個(gè)，以商品基質(zhì)為對(duì)照。具體配方詳見表1。

栽培槽為梯形，上寬40 cm，下寬30 cm，深20 cm。雙行定植，大行距110 cm，小行距40 cm，株距33 cm。采用滴灌進(jìn)行水肥供應(yīng)，定植30 d后開始追肥，其它管理措施相同，重復(fù)3次。

表1 不同配方基質(zhì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)測(cè)定 容重為單位體積內(nèi)干燥基質(zhì)的質(zhì)量。總孔隙度采用浸泡法測(cè)定[9]；按照基質(zhì)∶蒸餾水=1∶5(W/V)浸提[10]，用雷磁DDB-303便攜式電導(dǎo)率儀測(cè)定濾液電導(dǎo)率(EC)值，用HANNA數(shù)據(jù)型筆式pH測(cè)量?jī)x測(cè)定pH值；堿解擴(kuò)散法測(cè)速效氮，碳酸氫鈉浸提比色法測(cè)定速效磷，醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)速效鉀[11]。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì)測(cè)定 可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[12]；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定[12]；維生素C(VC)含量采用改進(jìn)的2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定[13]；有機(jī)酸采用酸堿滴定法測(cè)定[12]；番茄紅素含量采用紫外分光比色法測(cè)定[14]。

1.3.3 產(chǎn)量測(cè)定 櫻桃番茄收獲時(shí)，按單株分別統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，最后折算成666.7m2產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖，采用DPS v14.10軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和差異顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表2可知，配方基質(zhì)容重CK最大，分別比T1、T2、T3處理高出65.2%、65.2%和58.3%，差異顯著，但T1、T2、T3處理間無顯著差異。總孔隙度T2處理較高，與T1無顯著差異，分別比CK、T3處理高出13.1%和4.1%，差異顯著。pH值CK最高，分別比T1、T2、T3處理高出2.4%、5.1%和5.6%，差異顯著，T2和T3間無顯著差異。EC值T2處理較高，比CK高6.4%，但所有處理間無顯著差異。

表2 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)

2.2 不同配方基質(zhì)的速效養(yǎng)分含量

表3所示，不同配方基質(zhì)的速效氮、速效磷和速效鉀含量不同。速效氮含量T2處理較高，比CK高出4.8%，差異顯著；T3處理與T2無顯著差異，CK次之，T1含量最低。速效磷含量T3處理最高，分別比CK、T1、T2處理高出50.0%、59.3%和25.6%，差異顯著；CK和T1處理較低。速效鉀含量為T2處理最高，顯著高于其它處理，比CK高出91.3%；T1和T3處理次之，且兩者無顯著差異；CK含量最低。

表3 不同配方基質(zhì)的速效氮、速效磷和速效鉀含量 (mg/kg)

2.3 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

圖1顯示，番茄果實(shí)中番茄紅素和可溶性糖含量均以T2處理最高，分別比CK高出8.7%和19.8%，差異顯著；CK和T3處理次之，T1最低。CK有機(jī)酸含量最高，分別比T1、T2、T3處理高出25.5%、20.8%和28.0%，顯著高于其它處理。維生素C含量以CK最高，顯著高于其它處理，表現(xiàn)為CK>T2>T1>T3，T1、T2、T3處理維生素C含量分別比CK降低15.7%、10.9%和34.4%。各處理可溶性蛋白含量無顯著差異。

圖1 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

由圖2可知，T2處理產(chǎn)量較高，比CK高出12.1%，但二者無顯著差異，T3處理產(chǎn)量最低，顯著低于其它處理。

圖2 不同配方基質(zhì)對(duì)番茄產(chǎn)量的影響

3 討論

無土栽培條件下，基質(zhì)作為作物生長(zhǎng)的介質(zhì)，其理化性質(zhì)決定是否能為作物生長(zhǎng)提供所需的水、氣、肥以及根際環(huán)境，進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)[15]。但大量研究表明，不同研究條件下得出的適宜理化性質(zhì)范圍不盡相同。郭世榮[3]研究表明，理想基質(zhì)理化性質(zhì)為容重0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度54%～96%，pH值保持相對(duì)穩(wěn)定且最好呈中性或微酸性狀態(tài)，EC值0.5～1.25 mS/cm；另有研究發(fā)現(xiàn)，適宜栽培基質(zhì)總孔隙度為60%～90%，通氣孔隙15%～30%，持水孔隙40%～75%，pH值在6.5～7.0之間[16，17]；但也有研究發(fā)現(xiàn)，EC值的高低是影響作物生長(zhǎng)，特別是影響出苗的重要指標(biāo)[18]。本試驗(yàn)所用基質(zhì)容重為0.23～0.38 g/cm3，總孔隙度67.05%～75.83%，均為適宜栽培基質(zhì)物理性狀范圍，為櫻桃番茄生長(zhǎng)提供了適宜生長(zhǎng)環(huán)境；pH值在6.07～6.41之間，稍低于以上的研究結(jié)果，但在番茄適宜pH值范圍(5.0～8.0[9])內(nèi)。由于本試驗(yàn)配方基質(zhì)中速效氮、速效磷和速效鉀含量較高，其EC值稍高于上述研究結(jié)果，但亦不影響番茄的正常生長(zhǎng)。

近年來，為降低無土栽培基質(zhì)生產(chǎn)成本，大量研究多集中在尋找適宜的農(nóng)業(yè)廢棄物來部分替代草炭。以木薯廢棄物加工生產(chǎn)的熟料介質(zhì)替代原配方中的草炭，在紅掌栽培上獲得良好效果[19]；草炭中添加不同比例玉米秸稈和菇渣可改善苦瓜幼苗生長(zhǎng)及其質(zhì)量[7]。李蒙等[20]研究發(fā)現(xiàn)，醋糟部分替代草炭較對(duì)照顯著提高番茄果實(shí)的糖酸比；徐剛等[21]以草炭∶蛭石=2∶1為對(duì)照，并以木薯渣為主要基質(zhì)材料，與蛭石、菌糠和草炭按不同體積比混合栽培黃瓜發(fā)現(xiàn)，木薯渣∶蛭石∶草炭=2∶1∶1處理下黃瓜果實(shí)中可溶性固形物、可溶性糖和抗壞血酸含量均優(yōu)于對(duì)照。本試驗(yàn)結(jié)果表明，T2處理(替代20%草炭)下，櫻桃番茄果實(shí)中番茄紅素和可溶性糖含量最高，顯著高于CK和其它處理；有機(jī)酸和維生素C含量以CK較高；各處理間可溶性蛋白含量無顯著差異；T2處理產(chǎn)量顯著高于T1和T3，稍高于CK，與CK無顯著差異。其原因可能是：T2處理的總孔隙度和EC值最高，速效氮和速效鉀含量也最高，較高的養(yǎng)分含量促進(jìn)了番茄果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累和產(chǎn)量形成。T3(替代30%草炭)處理產(chǎn)量和果實(shí)中維生素C含量降低，與CK差異顯著，說明用稻殼發(fā)酵料和椰糠完全替代草炭的配方基質(zhì)不利于番茄生長(zhǎng)，部分替代是可行的，白龍強(qiáng)等[22]亦得到相似研究結(jié)果。

4 結(jié)論

綜上所述，本試驗(yàn)條件下，用稻殼發(fā)酵料和椰糠替代20%體積的草炭，即草炭∶稻殼發(fā)酵料∶椰糠∶蛭石∶珍珠巖=1∶3∶3∶2∶1處理(T2)有利于櫻桃番茄產(chǎn)量提高和品質(zhì)提升，可作為櫻桃番茄栽培專用基質(zhì)在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。