瓜果类蔬菜木薯渣育苗基质配方筛选研究

姬宇飞张 霞徐永忠夏应平郭世荣*

（1南京农业大学园艺学院，江苏南京 210095；2兴化市新土源基质肥料有限公司，江苏兴化 225700）

20世纪80年代以来，我国陆续引进欧盟和美国的先进育苗生产线进行蔬菜育苗。近些年，随着蔬菜产业的快速发展，对于规模化和工厂化育苗生产的需求也越来越强烈，传统的土壤育苗方式已不能满足生产的快速需求。培育健壮的幼苗是蔬菜生产的关键环节，而培育壮苗最关键的环节之一就是育苗基质的选择。长期以来一直以草炭作为主要的育苗基质，但草炭的过量开采使用会给生态环境带来一定的破坏。因此，如何利用农业固体废弃物生产出理化性质理想、稳定性高、低成本、环保的优质育苗基质已经成为目前研究的热点。

为了获得优质的草炭替代原料，前人结合椰糠（任志雨和范夕玲，2017）、蚓粪（吴盼盼和杨丽娟，2017）、菇渣（马海林 等，2010）、玉米芯处理物（张云 等，2014）、沼渣（朱春云 等，2009）、棉花杆（赵龙涛和李入林，2002）、秸秆（李超和李红，2017）、草木灰（纪力 等，2017）、园林废弃物（方伟成 等，2016）、稻壳（焦娟 等，2018）、花生壳（孙燕 等，2014）、棉籽壳（程斐 等，2016）、山核桃壳（邵泱峰 等，2018）、豆粕（柯丽娜 等，2016）、芦苇末（贾永霞 等，2006）等农业固体废弃物进行了大量的试验研究，取得了很好的应用效果。余宏军等（2015）利用造纸污泥、猪牛粪、秸秆等为主要原料按体积比复配黄瓜育苗基质，发现污泥发酵物∶蚯蚓粪∶田园土=1∶1∶1的处理显著优于对照草炭土∶蛭石=3∶1。浩折霞等（2017）利用酒糟－牛粪堆肥复配瓜果类蔬菜育苗基质，发现复配基质达到了很好的育苗效果，可作为穴盘育苗推荐基质。章江丽等（2012）利用炭化稻壳进行果菜类穴盘育苗的研究，发现炭化稻壳具有低密度和质量轻的特性，使得育苗中的装盘、运输等操作变得更加轻松，可以很大程度地降低育苗成本，而且育苗效果也较好。耿凤展等（2016）利用番茄秸秆高温堆肥进行番茄育苗，发现堆肥∶蛭石=1∶1处理的幼苗壮苗指数达到了对照的2.57倍。

木薯渣是木薯生产加工成淀粉或酒精后产生的副产品，我国每年产生150万t木薯渣（刘平，2009），而且目前木薯加工业的废物处理还处于较低的水平，除了少数木薯渣用于动物饲料外，大多数都是未经处理就直接排放到环境中，不仅造成资源的浪费，而且还带来很大的环境问题。木薯渣利用价值很高，富含高达78.7%的非氮化合物（郭维烈和郭庆华，1996），淀粉含量达40%～50%（冀风杰 等，2016），因此可以转化为无污染、营养含量丰富的基质原料。另外，木薯渣还含有生长素等重要的植物激素，可促进作物种子的萌发，并促进幼苗根、茎、叶的生长发育。近年来，有利用木薯渣作为蔬菜栽培基质的研究（徐刚 等，2015），也有将其作为辣椒（王林闯 等，2017）、茄子（郑子松 等，2016）育苗基质主要原料的研究，并且取得了较好的效果。目前以木薯渣为主要原料，以草炭、蛭石、珍珠岩为辅料进行瓜果类蔬菜育苗基质的研究却较少。

本文以腐熟的木薯渣为主要原料，以草炭、蛭石、珍珠岩为辅料进行不同的基质配比组合，以期筛选出适合瓜果类蔬菜（黄瓜、番茄、西瓜）育苗的基质配方。通过对不同配比基质理化性状的测定，并依据幼苗生长状况，筛选出适合3种蔬菜育苗的最佳配方，从而达到减少草炭使用、降低育苗成本、提高经济效益的目标。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用木薯渣、草炭、蛭石、珍珠岩由江苏省兴化市新土源基质肥料有限公司提供，基本理化性质见表1。试验所用黄瓜品种为亚美6号，番茄品种为大禹，西瓜品种为新疆联创。

表1 主要基质原材料的理化性质

1.2 试验设计

试验于2017年3～7月在江苏省兴化市新土源基质肥料有限公司进行。试验共设置12个处理（T1～T12），以腐熟的木薯渣、草炭、蛭石、珍珠岩为原料，混配成不同的基质配比组合（表2）。以市场上成品蔬菜育苗基质（镇江蓓蕾和山东鲁青两家公司生产）作为对照（CK1和CK2）。试验所用的蔬菜种子经浸种催芽后播于不同基质配方的72孔育苗穴盘内，每个处理播3盘（每1盘即为1次重复，共3个重复，每个重复72株幼苗）。

1.3 测定方法

1.3.1 基质理化性状 取各处理基质样品，按照郭世荣（2011）的方法测定容重、孔隙度等指标。将风干基质（质量）与去离子水（体积）以1∶5比例相混合，2 h后取滤液，分别用pH计和电导率仪测定pH值和电导率（EC）。将基质风干并过0.5 mm筛，用于元素含量的测定：采用H2SO4-H2O2消煮法对风干基质进行消煮，制备待测液，用凯氏定氮法测定全氮；使用Perkin Elmer Optima 2100DV电感耦合等离子体发射光谱仪测定钾、钙、镁、钠、磷等元素含量。有机质含量采用重铬酸钾容量法测定（吴才武 等，2015）。

表2 木薯渣育苗基质配方处理（体积比）

1.3.2 幼苗生长指标 随机取两叶一心期的黄瓜、30 d苗龄的番茄和西瓜幼苗测定全株鲜质量（用吸水纸吸干多余水分后，置于精度为0.001 g的分析天平上称量），按照李合生（2002）的方法测定干质量，按公式〔（地下部干质量/地上部干质量+茎粗/株高）×全株干质量〕计算壮苗指数。从播种后的第2天开始统计黄瓜的出苗数，从播种后的第3天开始统计番茄和西瓜的出苗数。

1.3.3 幼苗生理指标 采用TTC法测定幼苗的根系活力；丙酮－乙醇－水混合液浸提测定叶绿素含量（王学奎，2006）；使用根系扫描分析仪（EPSON EXPERSSION 1680）扫描新鲜幼苗的叶片和根系，再用图像分析软件WinRHIZO获得总根体积、根尖数等指标。

1.4 数据处理与分析

使用Excel 2007和SPSS 21.0软件进行数据处理和统计分析。处理间的差异显著性采用单因素方差分析来衡量。

2 结果与分析

2.1 育苗基质配方的理化性质

对于育苗基质而言，其物理性质在作物苗期生长过程中起着非常重要的作用，对其影响最大的物理性状有持水量、容重、总孔隙度、大小孔隙（水气比）和粒径等。Klock和Fitzpatrick（1997）认为，育苗基质的容重应在0.30～0.75 g·cm-3范围内为宜，总孔隙度为60%～90%，通气孔隙度应在15%～30%范围内，持水孔隙度为40%～75%，水气比则应在1～4范围内（李晓强 等，2006）。由表3可知，所有处理的容重都在适宜范围内，其中T9处理的容重最大，为0.60 g·cm-3，最小的是CK1处理，只有0.31 g·cm-3，且T9处理的容重显著高于其他处理（P＜0.05），而且随着木薯渣占比的提高，不同处理的容重有上升的趋势。在总孔隙度方面，最高的是T8处理，最低的是T1处理，只有46.25%，这与其木薯渣占比较高有较大关系。T1、T2、T3、T11处理的通气孔隙度偏低，T9处理的通气孔隙度最低，其他处理都在适宜范围内。T1、T7和T10处理的持水孔隙度较低，而其他处理的持水孔隙度都在适宜范围内。水气比方面，除了T9处理以外，其他处理的水气比基本都在合适范围内，这对于幼苗生长有较好作用。综合考虑各方面指标可以得出，T6、T8和T12处理的各项物理性状基本都在适宜范围内。

基质的化学性质主要表现在其供应养分的能力，而其发生化学变化的难易程度反映了其化学性质的稳定性。刘帅成等（2014）认为理想基质的pH应在5.5～7.0范围内，当pH在7.0以上时，植株易出现缺铁症状，当pH在8～10时，容易出现缺磷、锰的症状；而随着pH值降低，有效磷含量提高，K、Ca、Mg等元素的浓度却有所下降，而且还容易发生K、Ca、Mg沉淀。郭世荣（2005）认为育苗基质的EC值最好不要超过2.6 mS·cm-1，当EC值过高时需要进行洗盐，过低时需要进行养分补充。本试验中所使用的木薯渣本身EC值较高，达9.82 mS·cm-1（表1），通过和其他3种材料复配后各处理的EC值都有所降低。由表4可知，各处理的pH基本都在适宜范围内，而在电导率方面，EC值最高的为T9处理，最低的为T10处理，结合表2和表4可知，随着木薯渣占比的提高，EC值有升高的趋势，且各处理之间的EC值差异显著（P＜0.05）。在各元素含量方面，各处理的锌元素含量相差不大，基本都在0.10 g·kg-1左右；T10处理的铁元素含量最高；各处理的锰元素含量都高于对照CK1和CK2，且T4处理含量最高；CK2处理的镁元素含量最高，且显著高于其他处理；T12处理的钠元素含量最高且显著高于其他处理，T6处理的钠元素含量次之，显著高于其他处理（T12处理除外）和对照。全氮含量最高的是T1处理。由表4可知，T1～T8处理中，随着木薯渣占比的提高，全磷含量有逐渐上升的趋势，其中含量最高的是T1处理并显著高于其他处理。CK2处理的全钾含量最高并显著高于其他处理，而含量最低的为T10处理（无木薯渣）。有机质含量最高的是T10处理并显著高于其他处理。

表3 育苗基质配方的物理性质

表4 育苗基质配方的化学性质

T5、T6和T8处理的基质理化性状均在理想基质范围内，大多数指标均优于其他处理与对照。

2.2 育苗基质配方对黄瓜、番茄、西瓜幼苗生长和生理指标的影响

由表5、6、7可知，T1～T12不同基质配方处理对3种蔬菜的出苗情况有一定影响。T7处理的黄瓜第3天出苗率最高，T6处理的番茄第3天出苗率最高，T10处理的西瓜第3天出苗率最高。对于黄瓜幼苗，T6、T7和T10处理在第4天均已完成出苗，T5处理在第5天完成出苗，出苗率均达到99%以上。T6、T7 、T8和T10处理的番茄幼苗第6天出苗率基本达到了对照水平，明显比其他处理出苗率高，但T10处理在第11天的出苗率却明显低于T6、T7 、T8处理。T6、T8和T10处理的西瓜幼苗出苗速度明显优于2个对照，并在出苗第9天均达到了98%以上的出苗率。对于3种蔬菜，T9、T11和T12处理均未出苗，因此，其他指标也都未做讨论。综合来看，T5、T6、T7和T10处理的黄瓜出苗较好，T6、T7和T8处理的番茄出苗较好，T6、T8和T10处理的西瓜出苗较好。

表5 育苗基质配方对黄瓜幼苗出苗率的影响 %

表6 育苗基质配方对番茄幼苗出苗率的影响 %

表7 育苗基质配方对西瓜幼苗出苗率的影响 %

结合表8、9、10可知，在单株鲜质量和壮苗指数方面，T6处理培育的蔬菜幼苗表现较好，T5处理的黄瓜幼苗多项指标与T6处理相当。综合来看，T6处理的番茄和西瓜幼苗在全株鲜质量和壮苗指数表现较好，T5处理的黄瓜幼苗综合表现较好。

T5处理的黄瓜根体积最高，达到1.55 cm3，并显著高于对照，且T5处理的黄瓜根尖数仅次于T3处理并且显著高于2个对照。T6处理的番茄根体积和根尖数都是最高的，分别为1.97 cm3和588根，并且T6处理的番茄根尖数显著高于对照。T5和T6处理的西瓜根体积略高于对照并与处理T2（最高）之间无显著差异。T6处理的西瓜单株根尖数最高且显著高于对照。综合来看，T5处理的黄瓜幼苗根系生长较好，T6处理的番茄和西瓜幼苗根系生长较好。

表8 育苗基质配方对黄瓜幼苗生长和生理指标的影响

表9 育苗基质配方对番茄幼苗生长和生理指标的影响

表10 育苗基质配方对西瓜幼苗生长和生理指标的影响

T6处理的黄瓜根系活力最高并显著高于对照和其他处理，而T5处理的黄瓜根系活力次之，仅低于T6并显著高于对照。T6处理的番茄和西瓜根系活力均与CK2（最高）水平相当，并显著高于CK1处理。T5处理的黄瓜叶绿素总量虽不是最高，但仍显著高于对照。T5和T6处理的番茄叶绿素总量达到了CK1（最高）水平并显著高于CK2。T6处理的西瓜叶绿素总量略低于CK1（最高）但显著高于CK2。

综合以上生长和生理指标可以看出，T5处理较为适合黄瓜幼苗生长，T6处理较为适合番茄和西瓜幼苗生长。

3 结论与讨论

木薯渣作为一种可再生利用的农业有机废弃物，其富含的多种营养成分和良好的物理结构性质赋予了其作为优质育苗基质原材料的潜质（覃晓娟等，2010）。然而，仅用木薯渣作为育苗基质，EC值过高，达到9.82 mS·cm-1。而EC值的高低是影响作物生长，特别是影响出苗的重要指标（Garcia-Gomez et al.，2006），过高可能会对幼苗产生盐害，既会影响出苗，又会对作物后期生长产生抑制作用。因此，在本试验中，通过加入电导率较低的蛭石和草炭进行混配，显著降低了基质的EC值，尽管T5、T6处理EC值未在理想基质范围内（小于2.6 mS·cm-1），但所培育幼苗的多项指标均优于对照，达到了较好的育苗效果，因此，根据木薯渣的特点，建议混配处理的木薯渣占比不宜超过40%。另外，本试验中大多数处理的pH均在理想育苗基质范围内（5.5～7.0），有利于作物对基质中有效养分的吸收，从各处理来看，T5、T6和T8处理略低于这个范围，但对于幼苗的生长发育并未造成显著影响，仍可作为优质配方处理。基质的养分含量同样影响着幼苗的生长发育，基质除了应具备充足的有机质外，还应在N、P、K等大量元素方面有一定的优势。N作为植物的生命元素，直接影响到幼苗的壮苗指数、叶绿素合成以及光合作用；有研究表明，P能在一定程度上提高作物的抗性；K可通过促进碳水化合物转化来提高作物光合作用强度（赵青松，2012）。孙军利（2003）认为N元素最大利用率只有在其他元素不缺乏的条件下才能凸显出来，当N元素达到一定较高含量时，基质中P、K含量越高越有利于N的利用。所以，当N、P、K同时存在且在一定范围内时，才能促进作物的生长发育。从各处理的N、P、K比例来看，基本都维持在一定比例范围内。另外，由于木薯渣本身通气孔隙度较低，不利于作物根系的生长，可通过加入珍珠岩提高其通气孔隙度，而且随着珍珠岩比例的提高，基质的通气孔隙度也在提高，然而珍珠岩本身养分含量很低，为了保证幼苗的养分供应，建议珍珠岩占比不宜超过20%（体积分数）。当木薯渣占比过高时（≥50%），蔬菜作物的出苗会受到抑制，如T9、T11和T12处理完全未出苗，T1和T2处理尽管会有出苗但出苗速度较慢，这在各处理的EC值方面也得到反映，随着木薯渣占比的提高，各处理的EC值有升高的趋势。因此，建议木薯渣的占比不要超过40%，这样既能保证较好的育苗效果，又能最大程度地利用木薯渣，提高其经济价值。

基质的理化性质会直接影响幼苗的长势，基质不仅需要有较高的养分含量，如有机质、全氮、全磷和全钾，还应具备较好的物理性状，如总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度等。在本试验中，尽管T1、T2、T3和T4在养分含量方面表现较好，但并没有达到很好的育苗效果，这与其EC值过高以及物理性状不佳有很大关系，在一定程度上影响了出苗和后期幼苗根系的生长发育，进而影响到地上部的生长。T5、T6和T8处理的基质理化性状均在理想基质范围内，大多数指标均优于其他处理与对照。综合以上分析，通过比较各处理之间的理化性状以及各处理幼苗的生长指标得出，木薯渣、草炭、蛭石、珍珠岩体积比为40∶40∶10∶10（T5处理）和20∶40∶20∶20（T6处理）的复配基质在瓜果类蔬菜幼苗生长方面表现较好。

综合考虑环境和经济因素，认为木薯渣占比稍高的T5处理较为适合作为黄瓜育苗专用基质配方；T6处理的西瓜和番茄育苗效果较好，但在黄瓜育苗上也有不错的表现，因此将T6处理作为瓜果类蔬菜通用育苗基质配方。