復配葡萄皮渣基質理化特性及其對櫻桃番茄幼苗生長發育的影響

馮玲霞，陳 倬

（銀川能源學院 銀川 750105）

櫻桃番茄（var.A.Gray）為茄科番茄屬的栽培變種，原產于南美洲的秘魯、厄瓜多爾、玻利維亞等地。作為聯合國糧農組織優先推廣的四大水果之一，其色澤鮮艷、酸甜適口，并且富含胡蘿卜素、維生素A、維生素C 及其他人體必需的微量元素，營養價值較高。近年來，櫻桃番茄栽培面積逐年增大，主要集中在山東、江蘇、廣西、廣東和海南等地。櫻桃番茄屬于喜溫蔬菜，適宜設施栽培，周年生產，但栽培品種、栽培基質及管理措施等不同易造成生長發育及產量等方面的差異。

國際葡萄與葡萄酒組織（OIV）報告顯示，2016年我國葡萄的種植面積達到83.7 萬hm，占世界總種植面積的11.16%。2018 年全球釀酒葡萄產量約為4940 萬t，以平均每千克釀酒葡萄產生的皮渣量占總質量的20%計算，葡萄皮渣年產量高達988 萬t。寧夏葡萄及葡萄酒產業經過幾十年的發展，現今已經形成了沿賀蘭山東麓具有寧夏特色的葡萄及葡萄酒產業帶，逐漸成為中國乃至世界優質的葡萄酒產區。據統計，2016 年寧夏葡萄種植面積達到4.13 萬hm，其中釀酒葡萄3.6 萬hm；截至2019 年底，全區葡萄種植面積達到3.8 萬hm，占全國的1/4，是全國最大的釀酒葡萄集中連片產區，經過計算，僅寧夏地區每年產生的皮渣量約為6 萬t。相關研究表明，在葡萄酒釀造過程中，產生的葡萄皮渣約占使用的鮮葡萄總質量的20%～30%。目前關于葡萄皮渣的利用方式主要包括提取原花青素、白藜蘆醇和葡萄籽油等物質，但分離提取功能性物質后仍產生大量廢渣，有研究表明利用剩余廢渣配制飼料因有異味、色深、蛋白質含量低和不易消化等缺點而效果不佳，利用率較低。因此葡萄皮渣的綜合利用問題尚未完全解決，大部分葡萄皮渣或提取分離物質后的殘渣仍作廢物扔掉，造成環境污染和資源的巨大浪費。隨著世界葡萄及葡萄酒產業的快速發展，產生的葡萄皮渣量也逐年劇增，因此迫切需要探索新的、可持續的葡萄皮渣綜合利用方法。目前，國內關于釀酒葡萄皮渣在基質栽培利用方面的研究報道甚少。

筆者以玉米秸稈作為有機碳源，尿素作為氮源，加入釀酒葡萄皮渣進行發酵處理后作為基礎基質，再加入一定比例的蛭石、珍珠巖組成復配基質用于櫻桃番茄的栽培，并對其各復配基質的理化性質、酶活性及其對櫻桃番茄幼苗生長發育的影響進行探討，測定分析櫻桃番茄的發芽率、發芽勢、發芽指數及幼苗的株高、主莖粗等生物學特征，以期探索出釀酒葡萄皮渣在基質開發利用方面的新途徑，為后續的試驗研究做鋪墊，為廢棄葡萄皮渣的創新及充分利用提供一定的借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

櫻桃番茄品種為甜美粉果櫻桃番茄，購于寧夏巨豐種苗有限責任公司。釀酒葡萄皮渣購自寧夏銀川長城云漠酒莊。玉米秸稈為銀川能源學院校內實訓基地自產，物料基本性質見表1。

表1 物料基本性質

1.2 方法

試驗地位于寧夏回族自治區銀川市永寧縣王太堡銀川能源學院校內實訓基地。試驗時間為2018 年7 月10 日至2019 年7 月30 日。

釀酒葡萄皮渣經自然風干后，加入玉米秸稈（長度為0.5～2.5 cm）和尿素，調整碳氮比為30∶1［計算公式：補充N 量=（主材料總碳量/目標C/N－主材料總氮量）/補充物質含氮量］，水分調節至60%左右，覆蓋塑料薄膜發酵后備用。以發酵后的葡萄皮渣作為基礎基質加入一定比例的蛭石和珍珠巖制成復配基質，作為櫻桃番茄的栽培基質使用。采用隨機區組設計（表2），設5 種復配基質處理，以寧夏地區目前應用較為廣泛的草炭基質為對照（CK，∶∶=3∶1∶1），每處理隨機選擇3 株測定相關指標，3次重復。育苗穴盤采用72 穴標準穴盤。

表2 試驗處理（按體積比計量）

1.3 測定項目及方法

1.3.1 基質理化性質的測定 參照郭世榮的方法測定基質容重與孔隙度，具體方法為：取一已知體積的燒杯，稱質量（），加滿自然風干的待測基質稱質量（），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，取出稱質量（），并將封口用的濕紗布稱質量（），用濕紗布包住塑料燒杯后倒置，燒杯內的水分自由瀝干至沒有水滲出后稱質量（）。按以下公式計算容重和孔隙度：

容重/（g·cm）=（-）/；

總孔隙度/%=（-）/×100；

通氣孔隙/%=（+-）/×100；

持水孔隙/%=總孔隙度-通氣孔隙；

大小孔隙比=通氣孔隙/持水孔隙。

參照程斐等的方法測定EC 和pH。取風干基質10 g，加入蒸餾水50 mL，劇烈震蕩2～3 min，靜止30 min，過濾得到澄清液用DDS-307A 電導率儀測定EC 值，用PHS-3C 型pH 計測定pH 值。

1.3.2 基質酶活性的測定 參照關松蔭的方法測定基質各處理脲酶、蔗糖酶、纖維素酶、過氧化氫酶的活性。

1.3.3 櫻桃番茄生物學指標的測定 發芽率/%=發芽7 d 時發芽的種子數/總供試種子總數×100；

發芽勢/%=發芽3 d 時發芽的種子數/總供試種子總數×100。

參照李季等的方法測定種子發芽指數（GI）：取各處理基質樣品10.0 g，按固液比（/）1∶10 加入去離子水，振蕩離心后取上清液備用。培養皿中鋪2 層濾紙，均勻放入30 粒大小基本一致、飽滿的櫻桃番茄種子，加入浸提液5 mL，25 ℃避光培養48 h，統計發芽率和根長，以去離子水作為對照。

計算公式為GI/%=（×）/（G×L）×100。

其中，GI 為種子發芽指數，為浸提液種子發芽率（%），為浸提液培養種子的平均根長（mm），為去離子水的種子發芽率（%），為去離子水培養種子的平均根長（mm）。

株高：用直尺測量植物根頸到主莖頂部之間的距離，單位：cm。

主莖粗：用數顯游標卡尺測量主莖基部直徑，單位：cm。

主莖長：用直尺測量植株主莖基部到莖尖的距離，單位：cm。

葉綠素含量：于2019 年7 月30 日09：00—11：00，選擇無病蟲害、無生理斑點、無機械損傷的番茄植株，分別在上、中、下部位取3 片葉子，擦凈表面污物，使用95%乙醇提取法，測定各處理番茄植株幼苗葉綠素含量，。

1.4 數據處理

采用SPSS 17.0 和Microsoft Office 2007 對數據進行處理和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同葡萄皮渣復合基質的理化性質分析

由表3 可知，各復合基質容重以T1 處理最低，T5 處理最高，除T4 處理外，其余處理與對照相比差異顯著；孔隙度方面，T5 處理基質總孔隙度、通氣孔隙及持水孔隙均高于CK，T4 基質總孔隙度、通氣孔隙及持水孔隙與CK 無顯著差異，其他處理孔隙度均低于CK，說明T5 處理的保水性和通氣性優于草炭基質，基質中添加相對高比例的釀酒葡萄皮渣有利于增加復配基質的孔隙度。T4、T5 處理的pH 值分別為6.45、6.68，與CK 差異不顯著，其酸堿環境對櫻桃番茄的生長較為有利，其他處理基質pH 值均顯著低于對照處理。各復合基質處理的EC 值均高于CK，在0.75～2.00 mS·cm的范圍內，符合理想栽培基質的條件，表明各復合基質中可溶性鹽濃度適中，可以為櫻桃番茄提供適宜的礦質營養環境。

表3 不同葡萄皮渣復合基質理化性質分析

綜合考慮栽培基質疏松緊實程度、基質的保水性、通氣性等因素，T4、T5 處理的復合基質較為符合理想栽培基質的要求，可以作為園藝植物的栽培基質進一步試驗研究。

2.2 不同葡萄皮渣復合基質的酶活性分析

由圖1 可知，T4 處理脲酶和蔗糖酶活性高于其他處理；T1 處理纖維素酶活性最高；過氧化氫酶活性方面，5 種復配基質均顯著高于CK，T1、T3、T4處理間差異不顯著。綜合分析表明，釀酒葡萄皮渣的添加有利于各復合基質處理酶活性的提高，表明釀酒葡萄皮渣在植物生長的肥力供應方面具有一定的應用前景。

圖1 不同葡萄皮渣復合基質對櫻桃番茄酶活性的影響

2.3 不同葡萄皮渣復合基質對櫻桃番茄萌發期的影響

由圖2 可以看出，各基質處理櫻桃番茄種子發芽率表現為：T5＞CK＞T3＞T4＞T2＞T1。與CK 相比，T5 發芽率較高，達到了96.00%，T1 發芽率較低，為72.00%。表明T5 基質處理較適宜番茄種子萌發，T1 復配基質對櫻桃番茄種子萌發具有一定的抑制作用。T3、T5 處理櫻桃番茄種子發芽勢較高，幼苗較為整齊健壯。

圖2 不同葡萄皮渣復合基質發芽率、發芽勢分析

發芽指數GI 綜合反映了發芽率和胚根的伸長效應，為減小種子純度造成的誤差，該指標采用處理和對照間的比值。數據分析表明，CK 基質穩定程度高，對種子發芽毒害程度小，發芽指數較高。與CK 相比，T5 處理發芽指數較高，為0.68，T3 處理次之，為0.64，T1 處理較低，為0.27。綜合分析表明，T5 處理和T3 處理較適宜櫻桃番茄種子萌發，對種子萌發的抑制作用較小。

2.4 不同葡萄皮渣復合基質對櫻桃番茄幼苗生長發育的影響

由圖3 可以看出，6 月18 日，不同葡萄皮渣復合基質處理番茄幼苗株高均在3.00 cm 以上，且高于CK；6 月25 日至7 月23 日，各處理株高增加趨勢較為平緩。7 月23—30 日，各處理株高增長迅速，其中T5 處理株高最高，T4 處理株高最低。總的來說，T2、T5 處理株高表現優于其他處理，說明這2 種復合基質配比有利于櫻桃番茄幼苗的生長。

圖3 不同基質處理對櫻桃番茄幼苗株高的影響

由圖4 可知，6 月18 日至7 月23 日期間，與CK 相比，其他處理的主莖長均大于對照，7 月23—30 日，對照主莖長增加迅速，達到最大。其中，T3和T5 處理的主莖長優于其他葡萄皮渣復合基質處理，分別為20.97、20.03 cm，表明這2 個處理組合有利于櫻桃番茄幼苗主莖長的增加。由圖5 可知，T3和T5 處理的番茄幼苗主莖粗明顯優于其他處理，由此表明，這兩種葡萄皮渣復合基質處理有利于櫻桃番茄幼苗主莖的增粗。

圖4 不同基質處理對櫻桃番茄幼苗主莖長的影響

圖5 不同基質處理對櫻桃番茄幼苗主莖粗的影響

如圖6 所示，T5 處理和CK 幼苗葉綠素含量均顯著高于其他處理，分別為2.17、2.07 mg·g，T4 處理葉綠素含量最低，表明此配比基質對葉綠素的合成與積累有一定的抑制作用。數據分析說明，T5 處理有利于櫻桃番茄幼苗葉綠素的積累，其他葡萄皮渣復合基質處理葉綠素含量相對較低，顯著低于對照。

圖6 不同基質處理對櫻桃番茄幼苗葉綠素含量的影響

3 討論與結論

基質的物理性質決定了基質養分與水分的協調供給能力，影響植物的生理活力。研究指出，理想基質的各項指標適宜范圍：容重0.15～0.80 g·cm，總孔隙度70%～90%，同時保證15%～30%通氣孔隙，大于40%持水孔隙，電導率為0.75～3.59 mS·cm，pH值范圍在5.8～7.0。本試驗中，T5 處理各項指標均符合理想基質的要求且優于其他處理，對各處理基質的理化性質分析說明葡萄皮渣復合基質作為櫻桃番茄的無土栽培基質是可行的。

對基質酶活性和肥力的研究表明，基質中可供植物利用的營養元素的多少與基質酶活性的高低相關，其活性大小直接影響養分代謝過程。脲酶是一種酰胺酶，其活性與基質中的微生物量、有機質含量、氮含量呈正相關。纖維素酶可以用來表征土壤的碳素循環速率，纖維素酶活性越高，對基質中纖維素的分解效應越大。過氧化氫酶是一種參與許多生物化學過程中重要的生物酶，在土壤中分布廣泛，可以防止過氧化氫積累對植物產生毒害作用，其活性的高低對表征土壤呼吸強度具有重要的作用。蔗糖酶對土壤肥力有一定的影響，且能夠改善和提高肥力。一般情況下，基質的蔗糖酶活性隨著相應的營養成分的增加而增加。李現偉等研究不同物料有機營養土理化性狀動態變化發現，添加基質的營養土中，其脲酶、轉化酶、纖維素酶活性升高，堿解氮、速效P、速效K 含量增加。程立巧等研究不同基質對番茄根際微生物、酶活性及幼苗生長的影響，結果表明，育苗基質（∶∶=1∶1∶1）的根際微生物數量和土壤酶活性水平較高，能夠為番茄幼苗生長提供良好的生長環境，有益于番茄幼苗的生長。本試驗不同葡萄皮渣復合基質中，纖維素酶、脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶的活性均較高，表明各復合基質處理有利于基質的養分代謝，可以為櫻桃番茄的生長提供適宜的生長環境。

發芽率和發芽勢是檢驗種子質量的重要指標，發芽率高，發芽勢強，表示出苗快而整齊，苗壯。發芽指數可以直觀全面地預估基質處理的營養成分及其相關樣品包含的有毒物質，并且預估基質中有毒物質的改變。因此，發芽指數是能夠有效評估基質無公害、平穩的關鍵性標準。相關研究表明，如果發芽指數大于0.5，表明基質處理較適宜作為育苗基質使用。當發芽指數達到0.85 時，可以認為已經完全腐熟，毒性基本消失。本試驗中，與對照相比，各復合基質處理的發芽率、發芽勢中，T3、T5處理較高，發芽指數均高于CK，且大于0.5，其他處理的發芽指數均低于CK，表明T3、T5 處理較適宜作為櫻桃番茄的育苗基質進一步試驗研究。

株高、主莖粗和主莖長是植株長勢強弱的重要指標，在一定程度上可以反映幼苗的健壯程度。綜合植株的株高、主莖長和主莖粗來看，各復合基質處理中T2、T3、T5 的櫻桃番茄幼苗地上部分長勢優于其他處理，可以合成較多的光合產物，供給櫻桃番茄幼苗的生長發育所需。分析各復合基質處理中葉綠素含量的數據，表明T5 處理的葉綠素含量較高，說明T5 處理的基質配比更有利于櫻桃番茄葉綠素的合成。

釀酒葡萄皮渣基礎∶∶=5∶3∶2 為較適于櫻桃番茄栽培的基質配比，表明葡萄皮渣復合基質可以作為櫻桃番茄的幼苗期的栽培基質，但是對于櫻桃番茄后期植株生長及營養品質方面有何影響，有待于進一步驗證。另外，考慮釀酒葡萄皮渣的產地及其來源，需要在具體試驗過程分析測定后再進行深入探究。