以豬糞和椰糠為基質(zhì)原料不同配比下對番茄幼苗的影響

蔣輝倩 丁勇 王杰 吳鳳蓮 王正文

摘? ? 要：為了探究豬糞和椰糠作為原料配置育苗基質(zhì)的可行性，以紅珍珠番茄品種為試材，通過選擇豬糞、椰糠、蚯蚓糞和蛭石4種材料復(fù)配成育苗基質(zhì)，研究不同配比下基質(zhì)的理化特性及番茄苗期的生理指標(biāo)，并運用灰色關(guān)聯(lián)度對不同配比基質(zhì)處理下的幼苗進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明：T4處理（豬糞 ∶ 椰糠 ∶ 蚯蚓糞 ∶ 蛭石=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1）下的番茄幼苗在播種50 d后，其株高和莖粗表現(xiàn)最佳，T4處理下的番茄幼苗可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和根系活力均顯著優(yōu)于其他基質(zhì)?；疑P(guān)聯(lián)度分析結(jié)果為T4評價最高。豬糞和椰糠可以作為原料配置育苗基質(zhì)，且豬糞 ∶ 椰糠 ∶ 蚯蚓糞 ∶ 蛭石=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1為最佳配方，本研究進(jìn)一步擴寬了蔬菜育苗基質(zhì)配方的思路。

關(guān)鍵詞：豬糞；椰糠；育苗基質(zhì)；灰色關(guān)聯(lián)法

中圖分類號： S641.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.01.005

Effects of Different Ratios of Pig Manure and Coconut Coir as Substrate Materials on Tomato Seedlings

JIANG Huiqian， DING Yong， WANG Jie， WU Fenglian， WANG Zhengwen

（Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences，? Qiandongnan Prefecture， Guizhou 556000， China）

Abstract：This study aimed to investigate the feasibility of using pig manure and coconut coir as raw materials to configure seedling substrates. Red Pearl tomato variety was selected as the test material. Four materials， including pig manure， coconut coir， earthworm castings， and vermiculite， were selected and combined to form seedling substrates. The physical and chemical properties of the substrates and the physiological indicators of tomato seedlings were studied under different ratios. The grey relation analysis was used to comprehensively analyze the seedlings under different substrate treatments. The results showed that the tomato seedlings under the T4 treatment （pig manure： coconut coir ∶ earthworm castings ∶ vermiculite=4 ∶ 3 ∶ 1∶ 1） had the best plant height and stem diameter 50 days after sowing. The soluble sugar content， soluble protein content， and root activity of the tomato seedlings under the T4 treatment were significantly higher than those of the other substrates. The grey relation analysis results indicated that T4 had the highest evaluation.Pig manure and coconut coir can be used as raw materials to configure seedling substrates， and the optimal ratio is pig manure： coconut coir ∶ earthworm castings ∶ vermiculite=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1. This study further broadens the ideas for formulating vegetable seedling substrate recipes.

Key words：pig manure; coconut coir; seedling substrate; grey correlation method

育苗基質(zhì)是能否培育優(yōu)質(zhì)壯苗的關(guān)鍵因素之一。目前，育苗基質(zhì)的材料主要有草炭、椰糠、蛭石、珍珠巖等，其中草炭育苗效果較好^[1]。草炭富含有機質(zhì)，具有較好的滲透性和持水性，但其價格較高，且屬于不可再生資源，為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，世界各地的科學(xué)家們積極尋找替代物。椰糠是椰殼經(jīng)過加工、降解、腐熟等技術(shù)得到的產(chǎn)品，具有價格低廉、可循環(huán)、可降解、排水性好、便于壓縮運輸?shù)葍?yōu)點^[2]。通過前人的大量研究，驗證了椰糠作為草炭的替代物配比組成的基質(zhì)在培育幼苗環(huán)節(jié)表現(xiàn)較佳，將椰糠作為基質(zhì)原料，緩解了草炭的使用壓力和椰子果實外殼污染環(huán)境問題^[3-8]。當(dāng)前，椰糠已經(jīng)在育苗、栽培等農(nóng)業(yè)環(huán)節(jié)得到了廣泛應(yīng)用。

目前，我國規(guī)?；?、集約化養(yǎng)豬業(yè)迅速發(fā)展，由于養(yǎng)豬業(yè)對于豬糞等廢棄資源的利用水平不高，養(yǎng)豬業(yè)與資源和環(huán)境之間的矛盾日益凸顯，不僅造成了資源的浪費，也給環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。根據(jù)全國畜牧總站以及國家統(tǒng)計局最新畜禽存欄數(shù)據(jù)測算，2021年我國畜禽糞便總排放量約39億t，其中生豬糞污年排放量約19億t，占畜禽糞污總量的49%。據(jù)統(tǒng)計，我國每年畜禽糞污產(chǎn)生量高達(dá)38億t，綜合利用率卻不足60%^[9]。豬糞墊料作為農(nóng)業(yè)廢棄物，其收購成本低、養(yǎng)分含量高，是制作蔬菜育苗、栽培基質(zhì)的優(yōu)秀原料^[10]。目前，研究者們的研究主要集中在將豬糞作為農(nóng)作物田間栽培肥料^[11-12]，對于將畜禽糞便作為育苗基質(zhì)原料的研究較少，其主要原因是雖然豬糞墊料中的養(yǎng)分含量遠(yuǎn)高于草炭，但畜禽糞污類沼渣含鹽量較高^[13]，因此用畜禽糞便替代草炭后，育苗基質(zhì)的可溶性鹽總量及電導(dǎo)率將顯著性上升，而基質(zhì)的電導(dǎo)率過高會對種子萌發(fā)及幼苗生長產(chǎn)生鹽分脅迫^[14]，這成為制約畜禽糞污基質(zhì)化利用瓶頸問題。因此，使用豬糞作為原料之一時，可加入原土、蛭石等物質(zhì)來調(diào)整基質(zhì)的理化性質(zhì)，從而使其適合植物的生長。將蚯蚓糞作為一種成熟的基質(zhì)添加料，可以調(diào)節(jié)基質(zhì)中的養(yǎng)分比例，進(jìn)而提升基質(zhì)的使用效率^[10]。

鑒于此，本試驗以椰糠和豬糞作為基質(zhì)的主要原料，以蛭石和蚯蚓糞為輔料，按照不同比例配比為育苗基質(zhì)，研究不同基質(zhì)配比處理下的基質(zhì)理化特性及番茄苗期生理生化指標(biāo)的影響，并運用灰色關(guān)聯(lián)綜合分析，選擇適合番茄育苗的基質(zhì)配方，以期驗證豬糞基質(zhì)化利用，降低農(nóng)業(yè)污染，提高經(jīng)濟(jì)效益，并且為番茄工廠化育苗的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2023年4月在黔東南州凱里市云谷田園基地溫室內(nèi)進(jìn)行（26°30'19.37″N，107°56'4.65″E ），以黔東南州農(nóng)科院提供的紅珍珠番茄品種為試驗材料。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共計設(shè)5個處理，每個處理重復(fù)3次。育苗基質(zhì)由豬糞、椰糠、蛭石和蚯蚓糞按照一定體積比例配置，具體育苗配方見表1。育苗選用72孔穴盤，將番茄種子提前催芽后，每穴播種1粒。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)分析 基質(zhì)理化性質(zhì)分析按照賀滿橋等^[15]的方法進(jìn)行。容重、孔隙度、吸水能力等測定方法如下：記燒杯體積為V，記燒杯的質(zhì)量為W，燒杯裝滿烘干或者自然風(fēng)干的基質(zhì)稱質(zhì)量記為W1；準(zhǔn)備一張潤濕的紗布稱質(zhì)量記W2，將裝滿基質(zhì)的燒杯用潤濕的紗布封口，在水中浸泡24 h，取出稱質(zhì)量記W3；把塑料杯倒置，讓杯中的水分流出，直至容器中沒有水分瀝出為止，稱質(zhì)量記W4。

計算公式為：

容重（g·cm^-3）=（W1-W）/V（1）

總孔隙度=（W₃-W₂-W₁）/V×100%（2）

通氣孔隙度=（W₃-W₄）/V×100%（3）

持水孔隙度=總孔隙度-通氣孔隙度（4）

氣水比=通氣孔隙度/持水孔隙度（5）

1.3.2 番茄幼苗生長指標(biāo)的測定 播種30 d后，隨機選擇5株生長正常的幼苗，每10 d測定其株高、莖粗，30 d、40 d和50 d各記錄1次。

1.3.3 番茄幼苗生理指標(biāo)的測定 播種50 d后，每個處理隨機選擇5株，采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量、95%乙醇浸泡法測定葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總含量、考馬斯亮藍(lán)比色法測定可溶性蛋白含量、采用TTC法測定根系活力^[16]。

1.3.4 灰色系統(tǒng)的建立 灰色關(guān)聯(lián)度是對事物或系統(tǒng)因素間描述其關(guān)系強弱、大小和次序的一種度量方法。若表征這些因素的時間序列曲線形狀彼此相似，則關(guān)聯(lián)程度大；反之，則關(guān)聯(lián)程度小^[17-18]。近年來，灰色關(guān)聯(lián)度分析已經(jīng)在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用。本文采用灰色關(guān)聯(lián)法，將對照基質(zhì)和5種配比基質(zhì)整體看作一個灰色系統(tǒng)，把每一種配比都當(dāng)作一個因素來計算關(guān)聯(lián)度，對各基質(zhì)的理化特性及育苗效果進(jìn)行綜合分析，

灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)的計算公式為：

式中，ε_i（k）為第i處理的第k個性狀的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)； ρ為分辨系數(shù)，常規(guī)取0.5。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究采用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，利用DPS 7.05軟件對番茄幼苗的生長情況繪圖說明，利用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)配比的理化性質(zhì)分析

由表2可知，在5種不同基質(zhì)原料配比中，隨著豬糞比例的增加，育苗基質(zhì)的容重、pH和EC值呈現(xiàn)增加趨勢，總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度總體呈現(xiàn)遞減趨勢。各配比基質(zhì)的容重為0.16～0.34 g·cm^-3，T5容重最大，T2容重最小，其中T3、T4和T5之間容重存在顯著性差異；各處理的總孔隙度為61.68%～69.52%，其中T1的總孔隙度最大，T4的總孔隙度最小，T4與其他4個處理的總孔隙度值存在顯著性差異；各處理的通氣孔隙度為5.91%～9.46%，T1的通氣孔隙度最高，T5最低，T2和T4之間不存在顯著性差異；各處理的持水孔隙度為55.03%～60.07%，T1的持水孔隙度最大，T4的持水孔隙度最小，T4的持水孔隙度與其他4個處理存在顯著性差異；各處理的氣水比為0.1～0.16，T1最大，T5最小；各處理的pH值整體中性偏堿，以T5的pH值最大，T1和T5的pH值與其他3個處理存在顯著性差異，彼此之間也存在顯著性差異；各處理的EC值為0.25～0.44 ms·cm^-1，其中T1的EC值最小，T5的EC值最大，各處理之間存在顯著性差異。

2.2 不同配比基質(zhì)對番茄幼苗生長的影響

圖1反映了番茄幼苗株高和莖粗在播種30～50 d后的變化趨勢。根據(jù)圖1顯示，育苗30～50 d，各基質(zhì)幼苗株高和莖粗呈現(xiàn)上升趨勢，其中育苗30 d后，T5處理下的番茄苗株高最高，育苗50 d后，其株高為5個處理中最矮。T4處理的株高一直呈現(xiàn)上升趨勢，育苗50 d后，該處理下番茄苗株高為5個處理最高。 育苗40～50 d，T1處理的株高增長速度最快，播種50 d后，其株高較40 d增加了84.13%，其次是T3處理，較40 d增加了80.78%；育苗30 d后，T5處理的番茄苗莖粗最粗，但隨著時間的推移，育苗50 d后，T5處理下的番茄苗莖粗在5個處理中表現(xiàn)僅優(yōu)于T1；育苗50 d后，莖粗表現(xiàn)最好的是T4處理，最差為T1處理。

2.3 不同基質(zhì)配比下對番茄幼苗生理指標(biāo)的影響

從表3可以看出，播種50 d后各處理的株高表現(xiàn)為T4處理最高，但T4處理與T2、T3、T5處理無顯著性差異；播種50 d后，莖粗表現(xiàn)為T4處理最粗，且與其余4種處理間差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；T4處理的可溶性糖含量最高，與其他各處理間有顯著差異；T3處理的葉綠素a含量最高，T4處理次之，T3與T4處理之間不存在顯著性差異，但2個處理與其他3個處理存在顯著性差異；葉綠素b含量為T4處理最高，T3處理與之接近，2個處理間不存在顯著性差異，2個處理與其他3個處理存在顯著性差異；葉綠素總含量最高為T3處理，其次是T4處理，最低為T5處理；可溶性蛋白含量各基質(zhì)間無顯著差異，T4處理的含量最高，T3處理次之，T1處理最低；根系活力為T4處理最高，T3處理次之，T5處理最低。

2.4 不同配比基質(zhì)的灰色關(guān)聯(lián)分析

本試驗中，灰色關(guān)聯(lián)分析指標(biāo)共有8項，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的需要，以各項指標(biāo)的最大值構(gòu)建參考基質(zhì)T（即母序列）。如表4所示，如5種基質(zhì)與母序列T相關(guān)性最大者，則該配比為最佳選擇。由于各項指標(biāo)單位不一致，需要利用SPSS軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱處理，再計算出不同指標(biāo)與最優(yōu)質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。表4為指標(biāo)選取及參考處理的構(gòu)建，表5為數(shù)據(jù)無量綱化處理結(jié)果。

筆者將上述關(guān)聯(lián)系數(shù)的結(jié)果進(jìn)行加權(quán)處理，得出關(guān)聯(lián)度值，使用關(guān)聯(lián)度值針對5個處理進(jìn)行排序；關(guān)聯(lián)度值為0～1，該值越大代表其與“參考值”（母序列T）之間的相關(guān)性越強，即其評價越高。從表5可知，針對本試驗5個處理，T4處理的關(guān)聯(lián)度為0.99，其關(guān)聯(lián)性最強，評價最高。以上得出，在本試驗中，T4處理的基質(zhì)配比對于番茄幼苗的生長是最佳的。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同比例配置下基質(zhì)理化性質(zhì)的變化

基質(zhì)的容重理想范圍為0.1～0.8 g·cm^-3，總孔隙度為54%～90%，氣水比為0.25～0.67，pH值為5.8～8.0^[19-21]。本試驗中，各配比基質(zhì)的容重為0.16～0.34 g·cm^-3，均處于理想范圍之內(nèi)；總孔隙度為61.68%～69.52%，屬于理想范圍之內(nèi)；氣水比為0.1～0.16，略小于理想值；pH值為7.16～8.45，除T5處理外，其余4個處理屬于理想值范圍；本試驗中各處理的EC范圍為0.25～0.44 ms·cm^-1，國家標(biāo)準(zhǔn)《蔬菜育苗基質(zhì)》（NY/T 2118—2012）對EC的規(guī)定范圍是0.1～0.2 ms·cm^-1，各處理均超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍，EC值的升高與豬糞比例增加成正相關(guān)。EC值偏高會導(dǎo)致根尖損傷，進(jìn)而影響作物根系吸收水分的能力。但行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是以草炭作為原料進(jìn)行規(guī)定的，對EC值的限制較高，以畜禽排泄物為原料制備的基質(zhì)難以達(dá)到。對于各處理可以進(jìn)行淋洗處理，以此來降低EC值，滿足植株的健康生長需求。本研究中，T4處理（豬糞 ∶ 椰糠 ∶ 蚯蚓糞 ∶ 蛭石=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1）為最佳配比，該配比的基質(zhì)理化性狀表現(xiàn)最好，且在該配比下的番茄幼苗各項生理指標(biāo)表現(xiàn)最佳。本試驗證明了豬糞可以作為育苗基質(zhì)的原料，為養(yǎng)殖業(yè)排泄污染物的利用提供了理論依據(jù)。

3.2 不同配比基質(zhì)對番茄幼苗生長和生理影響

本試驗中，隨著豬糞比例的增加，T1～T4處理下的番茄幼苗葉片的各項生理指標(biāo)均呈增加趨勢，說明豬糞的增加提高了基質(zhì)的養(yǎng)分，可以作為無土栽培基質(zhì)的原料。但是，本試驗中豬糞比例添加最多的T5處理表現(xiàn)較差，該處理下的番茄幼苗僅可溶性糖和可溶性蛋白的數(shù)值略高于豬糞比例添加最少的T1處理。結(jié)合本試驗基質(zhì)理化性質(zhì)的情況來看，隨著豬糞添加比例的增加，基質(zhì)的電導(dǎo)率隨之增加，說明當(dāng)豬糞添加到達(dá)一定比例時，由于電導(dǎo)率過大，對植物產(chǎn)生了抑制作用，這與陳博陽^[10]、伍夢起^[22]等關(guān)于“基質(zhì)配比中隨著豬糞添加量的增大，基質(zhì)的電導(dǎo)率也會升高，導(dǎo)致抑制番茄幼苗的生長”的研究結(jié)果一致。因此，在進(jìn)行基質(zhì)配比應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)不同植物的養(yǎng)分需求、栽培方式等具體的情況進(jìn)行豬糞的添加，并配比椰糠、蛭石和蚯蚓糞等材料，以調(diào)節(jié)基質(zhì)的各項理化性狀，更好地滿足作物苗期的需求。在本試驗中，運用灰色關(guān)聯(lián)法，對各基質(zhì)的育苗效果展開了綜合評價和分析，結(jié)果顯示，T4處理關(guān)聯(lián)度最高，說明T4處理下的番茄幼苗表現(xiàn)是最符合育苗需求的。本試驗只研究了不同豬糞、椰糠等材料下基質(zhì)的理化性狀和番茄幼苗的生理生化指標(biāo)，對番茄果實品質(zhì)和產(chǎn)量等方面尚需深入研究。

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收稿日期：2023-09-12

基金項目：黔科合支撐[2023]一般078

作者簡介：蔣輝倩（1992—），貴州鎮(zhèn)遠(yuǎn)人，助理農(nóng)藝師，碩士，主要從事蔬菜育種栽培、作物種質(zhì)資源保護(hù)及創(chuàng)新利用研究。

通訊作者簡介：王杰（1985—），貴州天柱人，農(nóng)藝師，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)研究與推廣研究。