以猪发酵床废弃垫料为主要原料的无土栽培基质理化性状分析

王 欣， 高文瑞， 徐 刚， 李德翠， 段传龙

(江苏省农业科学院蔬菜研究所/江苏省高效园艺作物遗传改良重点实验室，江苏南京 210014)

常规基质栽培使用的泥炭是一种不可再生资源，由于过度开采会对湿地生态环境造成严重破坏，许多国家已禁止对泥炭进行开采应用，并转而寻找其他可替代资源[1-2]。近年来有研究表明，城市污泥、蘑菇渣、牛粪、秸秆等有机固体废弃物经过合适的堆肥处理可用作栽培基质，替代泥炭[3]。发酵床养殖是目前广泛应用于畜禽养殖过程中的一种养殖技术，而发酵床垫料是将微生物菌剂依循一定的比例与锯木屑、秸秆等必要的辅料混合经过堆积发酵而成[4-5]。近年来，发酵床养猪规模呈上升趋势，而国家对养殖业污染物排放对环境的影响越来越重视，如何使发酵床废弃垫料变废为宝成为当前需要解决的新课题[6]。江苏农业科学院资源与环境保护所利用发酵床废弃垫料制成的第1代栽培基质由发酵床废弃垫料、蛭石、珍珠岩、泥炭组成，该栽培基质总孔隙度和通气孔隙偏小，电导率偏高，易板结。因此，本研究旨在改良第1代猪发酵床废弃垫料栽培基质，为畜禽养殖业废弃垫料在无土栽培中的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

第1代猪发酵床废弃垫料基质，由江苏农业科学院资源与环境保护所提供；蛭石、醋糟、草炭、菌糠、木薯渣、中药渣，均为商业产品。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验共设17个处理，以第1代猪发酵床废弃垫料基质(对照)为基础材料，通过添加不同比例的蛭石、醋糟、草炭、菌糠、木薯渣、中药渣制成16种复配基质(表1)。

1.2.2 测定方法 参照郭世荣的方法测定基质的容重、孔隙度[7]。将风干基质与去离子水以1 g ∶5 mL比例混合，静置 2 h，取滤液，测定pH值和EC值；分别采用凯氏定氮法、H2SO4-H2O2消煮比色法、原子吸收光谱法、碱扩散法、HCl-H2SO4、钼酸铵浸提-火焰光度计法、重铬酸钾容量法测定基质的全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、有机质含量[8]。

1.3 数据分析

采用Excel软件绘图；采用DPS 7.05软件进行显著性测验；采用Tukey法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 试验基质的理化性质分析

基质理化性质是反映基质特性的基本指标，决定基质水分、养分的吸附性能和空气含量，影响基质水分、养分的供应吸收、运输及植物根系的生长。一般而言，理想的栽培基质容重应在0.2～0.6 g/cm3之间、总孔隙大于75%、通气孔隙大于15%、持水孔隙大于60%、水气比在1.2～4.0之间、pH值在6.0～7.5之间[9]。由表2可见，第1代猪发酵床废弃垫料基质的容重、总孔隙、通气孔隙、持水孔隙分别为0.30 g/cm3、71.81%、10.87%、60.94%，水气比5.61，pH值为6.29，电导率EC值为4.7 mS/cm，容重、持水空隙、pH值隙符合理想基质的要求，但其EC值偏高，总孔隙、通气孔隙、水气比均未达到理想基质的要求，须与总孔隙、通气孔隙或pH值较高，而EC值较小或容重适中的蛭石、醋糟、草炭、木薯渣等进行复配，以改良现有的猪发酵床废弃垫料基质。

2.2 复配基质的物理性状分析

土壤容重是反映土壤紧密程度的一个重要指标，直接影响土壤的孔隙状况，同一质地的土壤，随着容重增大，孔隙度会减小，持水能力减弱[10]。由表3可见，复配基质容重在 0.23～0.35 g/cm3之间，符合理想基质要求；T9、T11、T13处理的容重大于CK，其他处理的容重小于CK；T4、T5、T6、T7、T8、T11、T14、T15、T16处理的总孔隙度大于75%，显著高于CK(P<0.05)，符合理想基质要求，其中T16处理的总孔隙度相对最大，为78.61%；16个复配基质的通气孔隙均显著高于CK(P<0.05)，除T1、T2、T3、T7、T9、T12处理外，其他处理的通气孔隙均大于15%，其中T16处理的通气孔隙相对最大，24.37%；T1、T2、T3、T7、T8、T11、T14处理的持水孔隙大于60%，符合理想基质要求；T4、T5、T6、T8、T10、T11、T13、T14、T15、T16处理的水气比在1.2～4.0之间，显著低于CK(P<0.05)，符合理想基质要求。综合复配基质的物理性状发现，T8、T11、T14即第1代猪发酵床废弃垫料基质 ∶醋糟 ∶蛭石=9 ∶2 ∶6、第1代猪发酵床废弃垫料基质 ∶醋糟 ∶蛭石=6 ∶1 ∶3、第1代猪发酵床废弃垫料基质 ∶木薯渣 ∶草炭=3 ∶1 ∶1是较为理想的基质。

2.3 复配基质的化学性状分析

2.3.1 全氮和碱解氮含量 由图1可见，T5、T6处理的全氮含量相对较高，显著高于CK(P<0.05)；T8、T9处理的全氮含量相对较低，显著低于其他处理(P<0.05)，T1、T7、T10、T16处理的全氮含量与CK差异不显著(P>0.05)；T10处理的碱解氮含量相对最高，且显著高于其他处理(P<0.05)，T9处理的碱解氮含量相对最低，且显著低于其他处理(P<0.05)；T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T10、T12、T13、T15处理的碱解氮含量显著高于CK(P<0.05)，T8、T9、T11、T14处理的碱解氮含量显著低于CK(P<0.05)。

2.3.2 不同基质配比的全磷和速效磷含量 由图2可见，16个复配基质的全磷、速效磷含量均显著高于CK(P<0.05)，其中T7处理的全磷含量相对最高，T8处理次之，T2、T10、T11、T13处理的全磷含量相对较低且差异不显著；T11处理的速效磷含量相对最高，T13处理的速效磷含量次之，与T11处理差异不显著(P>0.05)；T8处理的速效磷含量相对较低，与T11处理差异显著(P<0.05)。

2.3.3 不同基质配比的全钾和速效钾含量 由图3可见，T9处理的全钾含量相对最低，显著低于T1、T3、T7、T8、T10、T11、T12、T16(P<0.05)；T8处理的全钾含量显著高于CK(P<0.05)，T1、T7、T10、T11、T12、T16处理的全钾含量与CK差异不显著(P>0.05)；T5、T6处理的速效钾含量相对最高，显著高于CK (P<0.05)； 处理T8的速效钾含量显著低于其他处理(P<0.05)；T2、T3、T4、T5、T6处理的速效钾含量显著高于CK(P<0.05)，T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13、T14、T15处理的速效钾含量显著低于CK(P<0.05)。

表3 不同复配基质的物理性状

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。表4同。

2.3.4 不同复配基质的有机质含量、pH值、EC值 有机质含量多的基质，其肥力水平相对较高，不仅能为作物生长提供较丰富的营养，而且基质保水、保肥能力强，能减少养分的流失，节约化肥用量，提高肥料利用率。基质的pH值影响植物对必需元素的吸收，pH值过高将造成微量元素的缺乏和钙的过量，pH值过低则会造成微量元素过剩和大量元素缺乏[11]。EC值可反映基质中带有的可溶性盐分含量高低[12]。由表4可见，16个复配基质中，T9、T11处理的有机质含量显著高于CK(P<0.05)，其中T11处理的有机质含量相对最高，为 44.52%，其次为T9处理，2个处理之间差异不显著(P>0.05)，其他处理的有机质含量均明显低于CK；16个复配基质的pH值处于6.0～7.5之间，符合理想基质要求；T1处理的EC值与CK差异不显著(P>0.05)， T4、T5、T6处理的EC值显著高于CK(P<0.05)，其可溶性盐分含量相对较高；T7、T8、T9、T10、T11、T12、T14、T15、T16处理的EC值显著低于CK(P<0.05)，其可溶性盐分含量相对较低；T6处理的EC值相对最高，为5.2 mS/cm，T8、T10处理的EC值相对最低，为 3.3 mS/cm。

表4 不同复配基质有机质含量、pH值、EC值

3 结论与讨论

基质的容重、总孔隙度、水气比、pH值、EC值及有机质、各种营养元素的含量直接影响植物栽培的效果。容重可反映基质的疏松、紧实程度，容重过大，基质过于紧实，通气透水性能相对较差，对作物生长不利，而容重过小，则基质过于疏松，通气透水性能较好，有利于植物根系伸展，更有利于降低运输费用，但不易植物固定。总孔隙度是基质中通气孔隙和持水孔隙的总和，总孔隙度大的基质容纳空气和水的量大，有利于植物根系生长，但固定和支撑植物的效果相对较差，容易造成植物倒伏；反之，则水分和空气的容纳量小，不利于根系伸展[13]。水气孔隙比是指基质中水、气间的相对比值，是衡量基质优劣的重要指标。pH值表明基质的酸碱度，一般以呈中性或者弱酸性为宜。通过研究发现，蛭石、醋糟、草炭、木薯渣的理化性质适于江苏农业科学院资源与环境保护所制成的第1代栽培基质的改良；16个复配基质中，第1代猪发酵床废弃垫料基质 ∶醋糟 ∶蛭石=9 ∶2 ∶6、第1代猪发酵床废弃垫料基质 ∶醋糟 ∶蛭石=6 ∶1 ∶3、第1代猪发酵床废弃垫料 基质 ∶木薯渣 ∶草炭=3 ∶1 ∶1这3种是较为理想的基质，适宜设施蔬菜的生长。

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