以醋糟為主要成分的無土栽培基質篩選及其對甜瓜生長和果實品質的影響

李智琪，李晴，董相潔，乜蘭春，趙文圣，趙麗平，王磊，劉淑芹

(1. 河北農業大學園藝學院/河北省蔬菜種質創新與利用重點實驗室/河北省蔬菜產業協同創新中心，河北保定 071000；2. 定州市農業農村局，河北定州 073000)

隨著設施果蔬栽培面積迅速擴大，長期大量施用化肥和單一品種連作使得設施栽培土壤次生鹽漬化和連作障礙日益嚴重，制約著設施農業的可持續發展[1]。 有機基質栽培則能有效克服此類問題，并且兼具省工省水省肥等優勢，這讓有機基質栽培越來越多地應用到設施農業生產中[2]。目前，生產中所用基質大多以草炭為主要成分，但其不可再生且價格昂貴，因此，開發價格低、栽培效果好的其它基質具有重要意義[3]。

醋糟是釀醋過程中所產生的廢棄物，每年產量巨大[4-5]，直接排放會造成潛在的環境污染，其資源化利用一直是釀醋企業及當地政府關注的問題。 醋糟纖維含量高且營養豐富，具有一定的肥力，能為植物生長發育提供營養[4，6]，施入土壤可改善土壤理化性質[7]，也有作為蔬菜育苗基質組分[8-9]以及花卉苗木[10-11]、蔬菜[12-13]栽培基質組分的報道。 醋糟粒徑較大，在5 ～10 mm 之間，更適合用作栽培基質組分。 李蒙等[12]利用醋糟∶草炭∶蛭石＝5∶3∶2(體積比)的基質栽培櫻桃番茄，發現其能促進植株生長，提高葉片葉綠素含量和凈光合速率，增加產量，改善果實風味品質。 吳清等[13]報道，在保證植株生長所需水分的前提下，用純醋糟和醋糟＋土(4∶1，體積比)的基質栽培黃瓜，其株高、莖粗、葉片數及果實產量均顯著優于草炭和土壤對照。 但醋糟大規模資源化利用仍需在更多植物上做更多的研究積累。

甜瓜(Cucumis meloL.)為設施栽培中的高附加值作物，連作障礙嚴重。 隨著市場對甜瓜品質的要求越來越高，其標準化生產成為產業發展的必然。 在這種背景下，基質無土栽培模式越來越多地應用于設施甜瓜生產，但以醋糟為主要成分的基質應用于甜瓜栽培的研究卻鮮有報道。 本試驗以發酵醋糟為主要成分，與有機肥、蛭石、菌肥等原料組合成24 種不同配方基質，分析理化性質并初選出適于甜瓜無土栽培的基質繼而研究其對生產上主栽薄皮甜瓜博洋61 和厚皮甜瓜西州蜜25 號植株生長、單株產量和果實品質的影響，篩選出以醋糟為主要成分并適于甜瓜無土栽培的基質配方，以期為甜瓜基質栽培以及醋糟資源化利用提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試甜瓜品種為薄皮甜瓜博洋61 和厚皮甜瓜西州蜜25 號。 供試醋糟由定州富元調味品有限公司提供，經二次發酵制成。 有機肥購于河北桂花有機肥有限公司，有機質≥45%。 生物菌有機肥購于雷邦斯生物技術有限公司，其有效活菌數≥10 億個/g、腐植酸≥40%、海藻≥1%、有機質總量≥55%。 復合微生物菌劑購于滄州旺發生物技術研究所有限公司，有效活菌數≥2 億個/g，主要含有枯草芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍芽孢桿菌等。 沸石購于國投盛世承德科技股份有限公司。蛭石為粒徑2～4 mm 的園藝蛭石。 對照商品基質購于莘縣育鑫豐基質有限公司，成分為草炭∶珍珠巖∶蛭石(體積比)＝3∶1∶1。

1.2 試驗設計

試驗于2021 年2—7 月在河北農業大學創新實驗園進行。 將各種基質原料按不同比例配不同配方基質(表1)，根據基質理化性質國家標準篩選出良好配方用于栽培試驗。

表1 不同配方基質處理設計

在準備移栽的塑料大棚內配制好各處理基質，再分別裝入直徑25 cm、高20 cm 的無紡布栽培袋內。 在種植畦內挖寬25 cm、深20 cm 的溝，底部墊碎瓦片以利排水，每個栽培袋間隔20 cm放入溝中，四周用土填平。 溝間距為90 cm。 每處理(基質)10 包，行數為2 行，小區面積6 m2(長4 m，寬1.5 m)，以生產中常用的以草炭為主成分的商品基質為對照。 隨機區組設計，重復3 次。

2 月19 日于溫室內進行常規穴盤育苗，3 月21 日甜瓜苗長至三葉一心時，選大小和長勢一致的幼苗定植于栽培包內，每包2 株。 種植包表面用地膜覆蓋，以減少水分蒸發。 吊蔓栽培，單干整枝，于主蔓第12～15 節位留果，博洋61 每株留果3 個，西州蜜25 號每株留果1 個。 試驗期間視基質含水量情況澆水，使基質含水量保持在60%左右，其它管理按照常規統一進行。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 基質理化性質測定 基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度等指標測定參照河北省地方標準DB13/T 2880—2018[14]進行；按1∶10固液比浸提[15-16]，利用上海奧豪斯儀器有限公司生產的STARTER 3100-F 型酸度計測定pH 值，利用上海佑科儀器儀表公司生產的雷磁牌DDS-11A 型電導率儀測定EC 值。

1.3.2 甜瓜植株生長指標測定 定植后35 天，每小區選取5 株生長健壯、無病蟲害的植株進行株高、莖粗、葉片數、葉長、葉寬等指標測定。 葉長為葉基到葉尖的距離，葉寬為葉片最寬處的寬度。

1.3.3 果實產量及品質指標測定 薄皮甜瓜花后35 天、厚皮甜瓜花后40 天，果實達到商品成熟期，全小區單株計產。 每小區內每個處理選取生長正常植株5 株，每株再選取正常發育的商品果實1 個縱切，測量縱徑、橫徑和中部果肉厚度，計算果形指數和肉厚率。 果形指數＝果實縱徑/果實橫徑，肉厚率(%)＝(果肉厚×2/果實橫徑)×100。 在近果臍1/3 處取果肉中部測定可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸含量，其中可溶性固形物含量使用ATAGO 數顯折光儀測定，可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測定，可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法測定[17]。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2019 對數據進行統計整理和圖表繪制，采用DPS 軟件進行數據差異顯著性分析(Duncan’s 新復極差法)。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質的理化性質

由表2 可知，發酵醋糟容重(0.12 g/cm3)、持水孔隙度(30.45%)低于作為栽培基質的要求，不適合單獨用作栽培基質。 參考蔬菜栽培基質通用技術標準DB13/T 2880—2018[14]和醋糟基質質量標準DB32/T 1813—2011[18]的要求，T4 ～T5-3基質的理化性質基本符合要求，其容重為0.26 ～0.28 g/cm3，總孔隙度為70.78%～74.15%，通氣孔隙度為18.17%～23.83%，持水孔隙度為50.32%～52.61%，pH 值為7.02 ～7.51，EC 值為1.00 ～1.59 mS/cm。 T1～T3-3 基質的通氣孔隙度偏低，均在15%以下，EC 值和pH 值偏高。 T6～T6-3 基質持水孔隙度偏低，均低于50%，不利于保水保肥。 因此將T4～T5-3 間共8 種基質用于進一步的栽培試驗。

表2 不同配方基質的理化性質

2.2 不同配方基質對甜瓜植株生長的影響

由表3 可知，從株高看，T5 和T5-1 基質栽培的博洋61 株高顯著高于CK，比CK 分別高7.12%和6.38%，其它處理則顯著低于CK。 從莖粗來看，T4-2、T5、T5-1、T5-2 和T5-3 基質栽培的博洋61 莖粗與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。 從葉片數來看，8 種基質栽培的博洋61葉片數均與CK 差異不顯著。 從葉長來看，T4-1、T5 和T5-1 基質栽培的博洋61 葉長與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。 從葉寬來看，T5 和T5-1 基質栽培的博洋61 葉寬與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。

表3 不同配方基質對博洋61 植株生長的影響

由表4 可知，T5 基質栽培的西州蜜25 號株高和葉寬均與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。 從莖粗來看，T4、T4-3、T5 和T5-1 基質栽培的西州蜜25 號莖粗與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。 從葉片數來看，僅T4-3顯著低于CK，其它處理均與CK 差異不顯著。 從葉長來看，T4-1、T4-2、T5、T5-1、T5-2 和T5-3基質栽培的西州蜜25 號葉長與CK 差異不顯著，T4 和T4-3 顯著低于CK。

表4 不同配方基質對西州蜜25 號植株生長的影響

可見，T5 和T5-1 基質栽培的博洋61 植株長勢優于CK；T5 基質栽培的西州蜜25 號植株長勢與CK 差異不顯著。

2.3 不同配方基質對甜瓜單株產量的影響

由圖1 可知，T4-3、T5 和T5-3 基質栽培的博洋61 單株產量顯著高于CK，比CK 分別增產12.35%、13.13%和10.02%；T4-1 和T5-1 與CK差異不顯著，而T4、T4-2 和T5-2 則顯著低于CK。

圖1 不同配方基質對博洋61 單株產量的影響

由圖2 可知，T5 和T5-2 基質栽培的西州蜜25 號單株產量顯著高于CK，比CK 分別增產6.23%和6.19%；T4-2 與CK 差異不顯著，其它處理的則顯著低于CK。

圖2 不同配方基質對西州蜜25 號單株產量的影響

2.4 不同配方基質對甜瓜果實品質的影響

由表5 可以看出，T4-2、T5、T5-1 和T5-2 基質栽培的博洋61 果形指數顯著高于CK，比CK分別高8.09%、15.81%、10.29%和6.62%，T4-3 和T5-3 與CK 差異不顯著，T4 和T4-1 顯著低于CK。 從肉厚率來看，8 種基質栽培的博洋61 果實肉厚率與CK 差異均不顯著。 從果實可溶性固形物來看，T4、T5、T5-1 和T5-2 基質栽培的博洋61果實可溶性固形物含量顯著高于CK，比CK 分別高5.64%、17.78%、10.35%和10.07%，其它處理與CK 差異不顯著。 從果實可溶性糖來看，T4、T5、T5-1 和T5-2 基質栽培的博洋61 果實可溶性糖含量顯著高于CK，比CK 分別高6.81%、19.12%、16.26%和10.99%，T4-2、T4-3 和T5-3 與CK 差異不顯著，T4-1 顯著低于CK。 從果實有機酸來看，T5 基質栽培的博洋61 果實有機酸含量顯著低于CK，比CK 低12.56%，其它處理與CK 差異不顯著。

表5 不同配方基質對博洋61 果實品質的影響

從表6 中可以看出，8 種基質栽培的西州蜜25號果形指數和肉厚率均與CK 差異不顯著。 從果實可溶性固形物來看，T4-1 和T5 基質栽培的西州蜜25 號果實可溶性固形物含量顯著高于CK，比CK 分別高5.10%和13.41%，T4 和T5-1 與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。 從果實可溶性糖來看，T4-1、T5、T5-1 和T5-3 基質栽培的西州蜜25 號果實可溶性糖含量與CK 差異不顯著，其它處理則顯著低于CK。 從果實有機酸來看，T5、T5-2 和T5-3 基質栽培的西州蜜25 號果實有機酸含量顯著低于CK，比CK 分別低34.54%、31.02%和13.86%，其它處理與CK 差異不顯著。

表6 不同配方基質對西州蜜25 號果實品質的影響

綜合植株長勢、產量和品質表現可以看出，T5 基質栽培的兩種甜瓜表現最好，可促進植株長勢，增加果實產量，提高果實糖含量。

3 討論與結論

隨著現代農業的發展，無土栽培廣泛應用于農業生產中。 有機基質無土栽培較營養液無土栽培省工節本，易被生產主體所接受[19]。 特別是利用農業或釀造業廢棄物作為基質主成分既減少對草炭的消耗，又為農業廢棄物資源化再利用提供方向[6]。 醋糟作為釀醋過程中所產生的廢棄物，僅2021 年產量就有至少320 萬t[4-5]，若不能妥善處理，就會對環境造成污染。 宋夏夏[20]報道，60%醋糟＋10%蛭石＋30%草炭(體積比)混配的基質可替代常規草炭基質作為水果型黃瓜的無土栽培基質。 張鈺[21]研究表明，醋糟可以作為番茄育苗基質的主成分。

甜瓜是高附加值的園藝作物，基質無土栽培是高品質甜瓜生產的重要栽培方式之一[2，19]，但醋糟作為基質主成分應用于甜瓜無土栽培效果如何，相關研究報道較少。 本研究比較了8 種以醋糟為主成分的基質對甜瓜生長、產量和品質的影響，結果表明，T5 基質(醋糟∶有機肥∶蛭石∶菌肥＝3∶1∶1∶0.2)栽培的甜瓜表現最優，既可促進植株長勢、增加果實產量(6.23%～13.13%)，又可提高果實可溶性固形物含量(13.41%～17.78%)、降低果實有機酸含量(12.56%～34.54%)。

研究發現，醋糟基質相較于其它資源節約型基質還有一定的防病效果[22]，可以抑制病害發生，減少農藥的使用，降低產品中農藥殘留。 林英[23]研究表明，醋糟基質單獨使用或者與蛭石、草炭配合使用，對黃瓜枯萎病均有一定的抑制效果，且基質中醋糟含量越高，對病菌的抑制效果越好。 相關研究表明，醋糟栽培基質防病促長效果較好，可能與醋糟中的微生物菌群有很大關系。Shi 等[24]研究表明，從醋糟基質中分離出來的細菌NSY50 應用在黃瓜栽培中，可降低枯萎病菌的豐富度，并激活有益菌群，從而促進黃瓜生長。 本試驗中，兩種甜瓜栽培試驗過程中均未發生枯萎病，這與上述研究報道一致。 本研究配方基質成本為220 元/m3，而商品草炭基質成本為500 元/m3，因此可大幅降低無土栽培生產成本，同時也可為甜瓜高產優質栽培提供新的模式。

在有機基質中添加菌劑、沸石等功能組分具有一定的促長防病效果。 侯樂梅等[25]研究表明，在雞糞和牛糞配方基質中添加菌劑對番茄有增產提質作用。 宋秀華[26]報道，在草炭基質中添加沸石，顯著增強黃瓜和番茄的長勢，開花提前，品質提高。 本研究中，添加沸石可使醋糟基質偏高的pH 值有所降低，這與Hasbullah 等[27]的研究結果一致。 T4-1(T4 配方添加沸石)、T4-2(T4 配方添加菌劑)基質應用于薄皮甜瓜和厚皮甜瓜栽培均比T4(未添加)產量顯著提高，這與上述研究報道一致。 在薄皮甜瓜栽培中，T4-3(T4 配方添加沸石＋菌劑)產量顯著高于單獨添加，但在厚皮甜瓜栽培中未見此效果。 未添加沸石和菌劑的T5基質栽培的兩種甜瓜在產量和品質等方面表現最優，其原因尚有待進一步研究。

因此，綜合兩品種甜瓜的植株長勢、產量、果實品質及成本等方面考慮，T5 基質即醋糟∶有機肥∶蛭石∶菌肥＝3∶1∶1∶0.2(體積比)為甜瓜栽培最適的以醋糟為主要成分的配方基質。