柠条与蘑菇渣堆肥复配基质改善黄瓜育苗效果研究

原 硕 田永强，2 曲 梅 陈 乔 王一然 姚凯骞 高丽红*

（1中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193；2中国农业大学资源与环境学院，北京100193）

草炭系复合基质是目前我国蔬菜工厂化育苗的主要基质。草炭作为最主要的工厂化育苗基质，以其较稳定的物理化学性质、丰富的养分含量、较好的吸水性和保肥能力等优点，在育苗和生产中得到了广泛的应用（赵玉成，1992；张轶婷 等，2011）。草炭的广泛应用和巨大的市场需求造成了对草炭资源的大规模开发，但草炭资源的不可再生性和其作为重要的湿地类型之一，对草炭的大量开采势必造成开采地生态环境的破坏和大量耕地不可恢复的损失（Albareda et al.，2008；Bustamante et al.，2008；程丽丽，2009；Colauto et al.，2010）。此外，随着开采量的日益增大，草炭产品质量也在逐渐下降（尚庆茂和张志刚，2006；常冬梅 等，2010）。因此，寻找完全或部分草炭替代物就成为了众多研究者的目标。但是，草炭完全替代型基质在蔬菜育苗中常常具有较大的局限性，例如，多数完全替代草炭基质往往需要补充外源营养液（孙婧 等，2011）。因此，在蔬菜生产中，部分替代草炭改善育苗效果的研究更具有可行性。

堆肥含有氮素、磷素以及其他植物生长所需的大量和微量元素，且能够有效改善基质理化性状（Chen et al.，2010），如基质孔隙度，对作物生长非常有利（Lima et al.，2004）。利用堆肥部分替代草炭作为育苗基质不需要补充外源营养液。长期以来经过大量研究者的不懈研究已经积累了数量众多的草炭替代物，但单一替代基质在实际生产过程中都存在诸多的问题（Albareda et al.，2008；Bustamante et al.，2008；Colauto et al.，2010）。本试验针对单一草炭替代基质育苗效果不佳的问题，采用柠条与蘑菇渣堆肥按不同配比配制的复合基质与蛭石配合，替代不同比例草炭进行育苗试验，以期寻找到合适的柠条、蘑菇渣堆肥配比来替代草炭。

1 材料与方法

1.1 试验设计与供试材料

试验在中国农业大学科学园日光温室内进行。供试基质材料为柠条堆肥、蘑菇渣堆肥、草炭和蛭石。柠条堆肥和蘑菇渣堆肥分别由中国农业大学蔬菜系、北京金土地有机肥有限公司提供，草炭和蛭石从北京农垦大地植物医院有限公司购得。试验以传统草炭∶蛭石=3V∶1V育苗基质为对照（CK），育苗基质共设16个处理，即柠条堆肥与蘑菇渣堆肥分别以4V∶1V、3V∶2V、2V∶3V、1V∶4V比例混合后，再将草炭与堆肥复配基质分别以1V∶4V、2V∶3V、3V∶2V、4V∶1V混合（表1）。每个处理均含30%蛭石。每个处理3次重复，每个重复8株苗，以中农26号黄瓜（Cucumis sativusL.）为试材，采用32孔穴盘进行育苗。2012年3月5日播种。

供试柠条堆肥容重为0.25 g·cm-3，总孔隙度为79.2%，有机质475 g·kg-1，全氮、磷、钾分别为17.1、6.2、4.5 g·kg-1，pH值为6.29，EC值为4.05 mS·cm-1。供试蘑菇渣堆肥容重为0.51 g·cm-3，总孔隙度为68.5%，有机质368 g·kg-1，全氮、磷、钾分别为15.5、4.8、1.8 g·kg-1，pH值为8.40，EC值为4.10 mS·cm-1。供试草炭容重为0.35 g·cm-3，总孔隙度为81.3%，有机质352 g·kg-1，全氮、磷、钾分别为12.5、6.9、7.9 g·kg-1，pH 值为4.45，EC 值为2.47 mS·cm-1。

表1 柠条与蘑菇渣堆肥复配育苗基质处理

表2 柠条与蘑菇渣堆肥复配育苗基质理化性状

表3 柠条与蘑菇渣堆肥复配育苗基质粒径分级 %

1.2 观测项目测定

育苗前对基质理化性质进行测定，包括：pH值、EC值、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度（表2）和基质粒径分级（表3）。将基质与水按1∶10混合后，用DELTA 320 pH计测定基质溶液的pH值，用FE30电导率仪测定EC值，其他指标测定参见Colauto等（2010）的方法。播种后第3天开始，每隔1 d统计1次出苗率。播种 21 d后，每处理随机选取 6株幼苗测量株高、茎粗、最大真叶面积。同时对各处理随机取样，称量幼苗地上部、地下部鲜质量。将植株于70 ℃烘72 h至恒质量后测定干质量。根据张菊平和张兴志（1999）的方法计算壮苗指数，壮苗指数=（茎粗/株高）×单株干质量。

1.3 数据分析

采用Excel 2007和SPSS13.0软件进行数据处理，采用LSD法进行差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 不同堆肥复配基质对黄瓜出苗率的影响

不同基质配方对黄瓜出苗率的影响不同（图 1）。出苗率从高到低依次为 D2＞A1＞A2＞D1＞B2＞C4＞D3＞D4＞B1＞C3＞CK＞B3＞C2＞C1＞B4＞A3＞A4。处理 A1、A2、B1、B2、C3、C4、D1、D2、D3、D4 的黄瓜出苗率高于CK，其中D2、A1和A2处理的黄瓜出苗率均超过92%，说明这10个堆肥复配基质的综合理化性状（表 2、3）更有利于提高黄瓜出苗率。基质吸水性、孔隙度、pH值和EC值的改善，均可在一定程度上提高出苗率（Albareda et al.，2008；Colauto et al.，2010）。相较于CK，处理A3、A4极显著降低了黄瓜出苗率，可能是由于这两个处理基质EC值（＞4.2 mS·cm-1）较高（表2），抑制了黄瓜种子出苗（Martin & Bratheaite，2012）。C组基质整体出苗率较低，可能与这组基质最大持水量大（表2），使得黄瓜种子缺氧，阻碍发芽有关。

2.2 不同堆肥复配基质对黄瓜幼苗质量的影响

2.2.1 优化堆肥复配基质的筛选 不同基质配方对黄瓜幼苗质量的影响如图2所示。试验结果表明，处理B2、C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4明显改善了各测试指标，如株高、根长、最大真叶面积、干物质、壮苗指数等。这些处理改善幼苗质量的主要原因可能是堆肥丰富的养分含量和适宜的理化性状（表2、3）有利于植株生长发育。但是，与对照相比，其他处理抑制黄瓜生长发育的主要原因可能是基质中EC值较高（表2），产生肥害（Martin ＆Bratheaite，2012）。综合考虑出苗率（图1）和幼苗性状（图2），共筛选出7个优于对照且能明显改善黄瓜育苗效果的优化堆肥复配基质，即B2、C3、C4、D1、D2、D3、D4，进行进一步统计分析。

图1 不同堆肥复配基质对黄瓜出苗率的影响

图2 不同堆肥复配基质对黄瓜幼苗质量的影响

2.2.2 优化堆肥复配基质对黄瓜幼苗质量的影响 优化堆肥复配基质对株高、根长、茎粗和最大真叶面积的影响如表 4所示。与对照相比，筛选出的优化堆肥复配基质均显著提高了黄瓜幼苗株高和根长。但是，优化堆肥复配基质对黄瓜幼苗茎粗的影响不如株高和根长两个指标明显，其中，C3和D1两个处理显著降低了黄瓜幼苗茎粗。除C3和D3两个处理外，其余优化堆肥复配基质显著提高了黄瓜幼苗最大真叶面积。虽然株高、根长、茎粗和最大真叶面积在一定程度上可分别反映黄瓜幼苗质量，但是，这些指标也有各自的局限性（张振贤，2003）。因此，在生产与研究中，需将这些指标与其他指标综合考虑来评价幼苗质量。

表4 优化堆肥复配基质对黄瓜幼苗质量的影响

生物量能够客观地反映基质的育苗效果，植株干质量根冠比和壮苗指数等指标为衡量育苗效果的主要指标。优化堆肥复配基质对黄瓜幼苗生物量和壮苗指数的影响如表 4所示。尽管部分优化堆肥复配基质相较于对照并没有提高甚至降低了（D2根鲜质量）黄瓜幼苗地上部鲜质量与根鲜质量，但所有优化堆肥复配基质均显著提高了黄瓜幼苗地上部干质量与根干质量。这些结果表明，从生物量角度讲，筛选出的柠条和蘑菇渣堆肥复配基质的育苗效果优于草炭，可作为黄瓜集约化育苗的参考。在优化堆肥复配基质中，处理B2和D4对黄瓜幼苗生物量的提高明显高于其他处理。所有优化堆肥复配基质均显著提高了干质量根冠比和壮苗指数（表4）。其中，处理B2和D4对黄瓜幼苗壮苗指数的提高显著高于其他处理。

综合考虑上述试验结果，从优化堆肥复配基质（B2、C3、C4、D1、D2、D3、D4）中，最终筛选出可明显改善黄瓜幼苗质量的堆肥复配基质，即B2和D4。

3 结论与讨论

在基质中添加堆肥，除了增加有机质之外，还可以增加基质有益的微生物，促进基质-作物系统养分循环，进而改善基质质量（Borrero et al.，2009；Colauto et al.，2010）。由于堆肥富含植物生长所需的养分和植物有益微生物，因此被越来越多的研究者作为草炭替代基质生产（Lima et al.，2004；Chen et al.，2010；Lopez-Mondejar et al.，2010）。此外，堆肥可提高基质含水量，并提高作物水分利用效率，进而提高植物存活率，有利于作物增产（Stuckey ＆ Hudak，2001）。

在蔬菜育苗中，柠条堆肥质地、粒径和性质等均可影响育苗效果（孙婧 等，2011）。蘑菇渣堆肥则因其腐熟程度不同，在电导率、有机质含量和基质养分上都存在差异（田锁霞 等，2011）。本试验前期预备试验结果表明，在黄瓜育苗时，柠条与蘑菇渣堆肥复配基质对黄瓜幼苗质量的改善效果明显优于单一堆肥基质。因此，在相同环境条件下，试验将柠条堆肥与蘑菇渣堆肥按不同比例组合后制成梯度堆肥复配基质，再将草炭与梯度堆肥复配基质分别按不同比例混合，以期筛选出能明显改善黄瓜幼苗质量的育苗基质。综合考虑，当草炭含量介于40%与80%时，黄瓜种子发芽率与幼苗质量在柠条与蘑菇渣堆肥配比为3V∶2V和2V∶3V时，均优于传统草炭基质。试验最终筛选出B2（柠条堆肥∶蘑菇渣堆肥=3V∶2V，草炭40%）和D4（柠条堆肥∶蘑菇渣堆肥=1V∶4V，草炭80%）两个能大幅度改善育苗质量的堆肥复配基质。但是，由于D4基质草炭替代量少，建议仅在草炭资源丰富或距离草炭产区较近的地区使用。在草炭资源匮乏或距离草炭产区较远的地区，建议按B2基质配方提高草炭育苗效率。

综上所述，经过合理配比的柠条与蘑菇渣堆肥复配基质在容重、孔隙度、pH值、EC值等理化性质方面基本符合育苗要求，并能明显改善黄瓜幼苗质量。因此，柠条和蘑菇渣堆肥合理配比后的混合物，不但可以部分替代（大于 60%）传统草炭基质，而且能够明显提高黄瓜幼苗的质量。

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