蚯蚓糞復合基質在蔬菜育苗上的應用

張珂 王朝弼 王熊飛 祁君鳳 劉存法 李光義

（1.海南省土壤肥料總站 海南海口 571100；2.中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所 海南海口 571101）

基質栽培作為無土栽培最重要的形式，在工廠化育苗中占據重要地位，基質的優劣直接決定著作物的產量和質量[1]。因此，基質的研究是工廠化產業技術的關鍵環節。草炭是世界上應用最廣泛、效果較理想的一種栽培基質，但草炭是不可再生資源，且價格相對較高，故有必要開發新的基質物料[2-3]。蚯蚓糞具有養分全面、富含有機質、有益微生物菌群、腐殖酸等特點[4]，在改良土壤[5]、促根壯苗[6]、抑制土傳病害[7]、抗重茬[8]、改善作物品質[9-10]等方面具有巨大的應用價值。本課題組研究發現，利用蚯蚓糞和腐熟菌渣復配可替代育苗基質中的草炭，在此基礎上添加功能微生物，可進一步增加作物產量，改善作物品質。近幾年，蚯蚓糞在海南瓜菜生產中應用效果顯著，得到種植戶的廣泛認可，用量逐年加大。為充分發揮蚯蚓糞優勢功能，提高市場競爭力，在前期研究基礎上，開展蚯蚓糞育苗基質研發工作，為海南蚯蚓產業健康發展和高質量農產品生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2020年7—12月在中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所溫室內進行；供試材料為腐熟菌渣（J）及蚯蚓糞（YF），取自中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所儋州生態農業基地；草炭（C）、珍珠巖（Z）及商品育苗基質（CK）均為市售商品；圣女果、辣椒及豇豆種子購于種子公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計按腐熟菌渣∶草炭∶珍珠巖=45∶45∶10（V/V）混合，混勻后即制成“菌渣-草炭-珍珠巖”復合基質（S0）；將蚯蚓糞（YF）與“菌渣-草炭-珍珠巖”復合基質（S0）分別按一定體積比混合，混勻后即分別制成處理基質S1（S0∶YF=5∶95，V/V）、S2（S0∶YF=10∶90，V/V）、S3（S0∶YF=20∶80，V/V）、S4（S0∶YF=30∶70，V/V）和 S5（S0∶YF=40∶60，V/V），并測定各基質理化指標。

1.2.2 育苗以商品基質（CK）和基質S0為參照，研究不同處理基質（S1、S2、S3、S4和S5）對圣女果、辣椒及豇豆育苗效果的影響。育苗方法：將各基質分別置入育苗盤中，用自來水（灑水壺）澆透后將經 0.5%次氯酸鈉消毒、催芽 2 d的種子放入育苗盤穴中，每穴1粒，然后再用一薄層基質覆蓋種子。每種種子 3次重復，每個重復100粒種子。在育苗過程中，適時澆水，保持基質濕潤。21 d后統計出苗情況，測量株高、莖粗、生物量等生長指標，并計算壯苗指數[（壯苗指數= (莖粗/株高+地下干重/地上部干重)×全株干重）]。

1.2.3 育苗基質理化性質優化及育苗驗證基質EC值過高會抑制幼苗生長，干容重過大會影響幼苗“提苗”效果。因此，在篩選到圣女果、辣椒及豇豆育苗基質最佳配方（J+C+Z+40%YF，S5）的基礎上，進一步改善優化育苗基質的理化性質，并育苗驗證。優化方法為：將復合基質配方（J+C+Z+40%YF，S5）中的蚯蚓糞添加體積降至10%、珍珠巖的添加體積增至 20%，即基質配方變為“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）”，以下記為“S6”。育苗方法及測定指標同“1.2.2”。

1.2.4 育苗基質磷養分優化及育苗驗證為進一步提升基質S6的育苗質量，分別按0、1、2、3、4 g/L的量添加過磷酸鈣（P2O5≥16%），分別配制成基質P0、P1、P2、P3、P4，研究過磷酸鈣不同添加量對圣女果、辣椒及豇豆育苗效果的影響。育苗方法及測定指標同“1.2.2”。

1.2.5 指標測定種子發芽數和幼苗真葉數以計數法觀測；幼苗株高用直尺測定；幼苗莖粗用數顯卡尺測定；生物量用稱重法測定；葉片spad值用植物營養測定儀（TYS-B）測定。

基質EC值用電導率儀（DDB-303A）測定；pH用 pH計（PHSJ-3F）測定；堿解氮用堿解擴散法測定；速效磷用 0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl法測定；速效鉀用NH4OAc浸提，火焰光度法測定；樣品經H2SO4-H2O2消煮后，用靛酚藍比色法測定全氮，用鉬銻抗比色法測定全磷，用火焰光度法測定全鉀。

1.2.6 數據分析數據整理采用 Excel軟件，統計分析采用SAS軟件進行Duncan復全距測驗法。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓糞對圣女果、辣椒、豇豆育苗的影響

蚯蚓糞的添加對圣女果的發芽率、幼苗真葉數及地上干重無顯著影響，對株高、莖粗、葉片spad值及壯苗指數有顯著影響。由表1可見，基質配方 S1～S5所育圣女果的發芽率、幼苗真葉數及地上干重與S0無顯著差異，但葉片spad值顯著變小；基質配方S2顯著提高了圣女果幼苗壯苗指數，S3顯著提高了圣女果幼苗株高，S5顯著提高了圣女果幼苗株高、莖粗、地下干重、根冠比和壯苗指數。可見，在蚯蚓糞不同添加量基質配方中，S5對圣女果的育苗效果最好。與商品基質（CK）相比，S5雖然顯著降低了葉片spad值，但顯著提高了圣女果幼苗株高，且其他指標與商品基質無顯著差異（表1）。因此，基質配方S5所育圣女果生長指標與商品基質相當。

表1 不同配方基質對圣女果育苗的影響

蚯蚓糞的添加對辣椒的發芽率、幼苗真葉數、葉片spad值及地上干重無顯著影響，對株高、地下干重、根冠比及壯苗指數有顯著影響。由表2可見，基質配方S1～S5所育辣椒的發芽率、幼苗真葉數、葉片spad值及地上干重與S0無顯著差異，但基質配方S5顯著提高了辣椒幼苗株高、地下干重、根冠比及壯苗指數。可見，在蚯蚓糞不同添加量基質配方中，S5對辣椒的育苗效果最好。與商品基質（CK）相比，S5雖然顯著提高了辣椒幼苗株高，但地下干重、根冠比及壯苗指數顯著低于商品基質（表2），即S5所育辣椒生長指標不如商品基質。

表2 不同配方基質對辣椒育苗的影響

蚯蚓糞的添加對豇豆育苗效果的改善不明顯。由表3可見，與S0相比，雖然基質配方S3、S5所育豇豆幼苗葉片 spad值顯著升高，但基質配方S1～S5所育豇豆幼苗的地上干重、S1所育豇豆幼苗莖粗及 S2所育豇豆幼苗壯苗指數均顯著降低。整體看來，基質配方S5對豇豆的育苗效果最好。與商品基質（CK）相比，S5雖然顯著降低了豇豆地下干重，但提高了葉片spad值，且其他指標與商品基質無顯著差異（表3）。因此，基質配方S5所育豇豆生長指標與商品基質相當。

表3 不同配方基質對豇豆育苗的影響

2.2 不同配方基質理化性質分析

蚯蚓糞（YF）具有干容重大、EC值和孔隙度較低及磷養分含量高的特點，添加蚯蚓糞能改善復合基質S0的化學性質。由表4可見，蚯蚓糞添加體積為10%即可將復合基質S0的EC值調節至理想基質范圍內（＜ 3 000 μs/cm）[11]；蚯蚓糞添加體積大于30%，即可調節速效磷養分達到商品基質水平。與商品基質（CK）相比，雖然配方基質 S1～S5的pH均顯著高于商品基質，但仍在理想基質要求（6.5～7.5）范圍[12]；K、N 養分含量高于或與商品基質相當；配方基質干容重雖然顯著高于商品基質，但符合理想基質要求范圍內（0.2～0.8 g/cm3）[13]；總孔隙度雖然顯著低于商品基質，但也符合理想基質要求范圍（54%～96%)[14]；水氣比值與商品基質無顯著差差異。因此，“菌渣-草炭-珍珠巖（S0）”復合基質的性質可通過降低EC值和干容重、提高速效磷養分進行優化。

表4 不同配方基質的化學性質

2.3 育苗基質EC值、干容重優化及育苗驗證

基質EC值過高會抑制幼苗生長，干容重過大會影響幼苗“提苗”效果。因此，將最佳復合基質配方S5（J+C+Z+40% YF）中的蚯蚓糞添加體積降至10%、珍珠巖的添加體積增至20%，即基質配方變為“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V，S6）”。由表5可見，優化后基質的EC值由 2 250 μs/cm 降至 1 030 μs/cm，干容重由0.595 g/cm3降至0.245 g/cm3，其他理化性質與商品基質（CK）有差異，但達到育苗基質要求。

表5 優化配方基質的化學性質

育苗結果（表6）表明，圣女果幼苗真葉數、總干重量、地上干重和地下干重顯著優于商品基質，其他指標與商品基質無顯著差異；辣椒幼苗株高、葉片spad值、真葉數、總干重、地上干重、地下干重、壯苗指數顯著優于商品基質，其他指標與商品基質無顯著差異，壯苗指數提高了43.9%；豇豆幼苗株高顯著大于商品基質，其他指標與商品基質無顯著差異。可見，基質配方 S5優化為S6改善了基質理化性質，育苗效果達到或優于商品基質。

表6 優化配方基質育苗效果

2.4 育苗基質速效磷養分優化及育苗驗證

添加過磷酸鈣對基質的物理性質影響不顯著。過磷酸鈣添加量分別為1（P1）、2（P2）、3（P3）和4 g/L時，基質的干容重、總孔隙度及水氣比值與P0（0 g/L）無顯著差異（表7）；添加過磷酸鈣顯著提高基質P含量，降低基質pH，其他性質差別不明顯。育苗結果（表8～10）表明，在基質配方 S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）的基礎上添加過磷酸鈣2 g/L，圣女果幼苗生長指標最好，壯苗指數較商品基質提高26.0%；過磷酸鈣的添加對辣椒幼苗指標的影響不明顯，基質配方 S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）不添加過磷酸鈣即可達到很好的育苗效果，壯苗指數較商品基質提高43.9%；在基質配方S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）的基礎上添加過磷酸鈣3 g/L，豇豆幼苗生長指標最好。

表7 種前不同量磷優化配方基質的理化性質

表8 不同配方速效磷基質對圣女果育苗的影響

表9 不同配方速效磷基質對辣椒育苗的影響

表10 不同配方速效磷基質對豇豆育苗的影響

3 討論與結論

本研究以蚯蚓糞、菌渣、草炭和珍珠巖為材料，篩選出圣女果、辣椒和豇豆育苗基質最佳配方分別為“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚯蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）+2 g/L過磷酸鈣”、“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚯蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）”和“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚯蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）+3 g/L過磷酸鈣”。在最佳配方下，圣女果和辣椒幼苗的壯苗指數較商品基質分別提高26.0%和43.9%，豇豆幼苗生長指標也優于商品基質。可見，在合適的配方下，蚯蚓糞和菌渣的添加可提高育苗質量，這為蚯蚓糞和菌渣基質化利用提供了參考依據；同時，菌渣在蔬菜育苗中的成功應用大大減少了草炭的用量，這對菌渣的高效利用和草炭資源的保護具有重要的現實意義。與商品基質相比，蚯蚓糞復合基質顯著促進了圣女果、辣椒幼苗的生長發育，其作用效果與基質混合比例有一定關系，與尚慶茂等[15]研究一致。有研究表明，不同比例蚯蚓糞栽培基質對苗菜苗數的增加、產量的增高效果顯著優于常規基質，其中，以低比例蚯蚓糞（含蚯蚓糞15%～30%）對苗菜苗數的增加和產量的增長效果最好[16]；蚯蚓糞在作物生長前期可有效增加植株生物量，起到健苗壯苗的作用，同時對后期果實品質的提高、產量的增加效果顯著[17]。蚯蚓糞具有容重較大、孔隙度和持水力較小，高磷、鉀含量的性質，能夠有效改善基質結構，增加基質活性物質如礦物質營養、腐殖質、多種維生素、抗生素、生長素等，具有促進根系發育，刺激作物生長，增強抗病能力等特性，蚯蚓糞復合基質對穴盤育苗有優良的效果。研究表明，蚯蚓糞復合基質，對改善作物生長、增加果實產量、提高品質有明顯效果[4]。

在本研究中，過磷酸鈣添加對圣女果、辣椒和豇豆的生長指標的促進作用不同，可能是因為3種作物對磷養分的需求量不同。圣女果和豇豆為喜磷作物，整個生育期對磷肥的需求量較大，在一定范圍內提高磷養分含量可以促進幼苗質量的提升，因此，圣女果和豇豆的壯苗指數隨磷養分增加呈“先增后減”變化規律；辣椒苗期需磷較小，吸磷量僅占全生育期吸磷量的 6.4%～13.86%，因此，磷養分的添加對幼苗質量的促進作用不明顯。另外，本研究雖然對比了蚯蚓糞不同配方基質的育苗效果，也對比了不同配方基質理化性質的差異，但對基質理化性質與作物生長指標的關系未進行深入研究，這對以不同農業廢棄物制備蔬菜育苗基質的指導作用仍具有一定的局限性。