茄子穴盘育苗基质适宜理化性状研究

季 托,焦 娟,吴金娟,王秀峰,2,魏 珉,2,史庆华,2,杨凤娟,2*

1.山东农业大学园艺科学与工程学院,山东 泰安 271018

2.作物生物学国家重点实验室,山东 泰安 271018

3.泰安市农业科学研究院,山东 泰安 271000

4.山东商道生物科技股份有限公司,山东 济南 250100

集约化穴盘育苗是在多孔穴盘中以草炭、蛭石、珍珠岩等为基质，进行机械化播种、工厂化育苗的一种现代化育苗生产体系[1]。穴盘育苗所用的基质应具有重量轻、富含营养和保水保肥性强等特点[2]，因而多采用草炭、蛭石、珍珠岩、废菌糠、锯木屑、玉米芯、细煤渣、草塘泥、粗砂等混合配制[3]。其中，草炭由于具有容重小、有机质含量高、阳离子交换量大和保水保肥力强等特点，是国内外育苗基质的常见组分[4]；而蛭石资源相对丰富，具有良好的阳离子交换性和吸附性，储水保墒，可提高基质的透气性和含水性，同时还可起到缓冲作用[5]；珍珠岩因其颗粒表面的许多空洞为保持水分和营养成分提供了丰富的表面积，同时也形成最适合的导液及通风条件，也是生产上常用的育苗基质重要组分[6]。

目前对蔬菜穴盘育苗基质的研究，大部分是对替代型基质的筛选及配方的研究等[7,8]方面。近年来，蔬菜育苗基质的国家和地方标准亦先后出台[9,10]，但针对特定蔬菜的育苗基质标准研究却一直缺乏完善。为此，本文以茄子为试材，以草炭、蛭石和珍珠岩为育苗基质，研究适宜茄子穴盘育苗的基质理化性状指标，为茄子育苗基质的应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料与处理

供试茄子品种为‘大龙’，采用塑料穴盘（50孔，单孔穴容积约60 cm3）进行育苗。草炭、蛭石、珍珠岩均购自黑龙江桦美基质有限公司，基础理化性状如表1。

表1 不同基质的理化性状Table 1 Physical and chemical properties of different substrate

1.2 试验设计

基质适宜理化性状研究试验和验证试验分别于2015年6～7月和8～9月在山东农业大学园艺实验站日光温室内进行。

1.2.1 基质适宜理化性状研究 试验采用{3,2}单形重心设计，共设7个处理，详见表2。

表2 {3,2}单形重心设计试验方案Table 2{3,2}simplex center of gravity design test scheme

1.2.2 验证试验 在试验1.2.1结果基础上，以试验所得最优基质配比和计算机模拟所得最优基质配比为处理，用以验证基质适宜理化性状研究结果的准确性。

1.3 试验处理

按常规方法浸种催芽，选取发芽整齐的种子播于装有不同基质配方的穴盘中。待子叶展平后，用1/2的营养液代替自来水浇灌，待第一片真叶展平后，用全营养液浇灌。营养液参照Hoagland和Arnon配方[11]。待幼苗长至4～5片真叶时，育苗结束，测定相关指标。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 基质理化性状测定 按基质:蒸馏水=1:5（W/V）浸提[12]，振荡后静置并过滤，过滤液用雷磁DDB-303便携式电导率仪测定EC值，安莱立思pH400基础性台式pH计测定pH值。

取容积为100 cm3环刀，称重W0；装满风干基质，称重W1；然后浸泡水中24 h，称重W2；将容器中的水分自然沥干后，再称重W3。按以下公式计算：容重（g·cm-3）=（W1-W0）/V；总孔隙度（%）=[（W2-W1）/V]×100%；通气孔隙（%）=[（W2-W3）/V]×100%；持水孔隙（%）=总孔隙度－通气孔隙[13]。

1.4.2 基质营养元素含量测定 先将基质晾晒风干，然后用打样机将其打碎，并过0.25～0.5 mm筛，速效扩散滴定法测速效氮，碳酸氢钠浸提比色法测定速效磷，醋酸铵浸提-火焰光度计法测速效钾，内稀释热法测有机质[14]。

1.4.3 幼苗生长指标测定 育苗结束后，用直尺和游标卡尺分别测定株高和茎粗；将幼苗地上部和根系分开，先用清水洗净，再用蒸馏水冲洗3次，分别称鲜重；105℃杀青，75℃烘至恒重，称干重。壮苗指数=（茎粗/株高＋根干重/地上干重）×全株干重（g）。

1.5 数据统计与分析

采用DPS14.10软件对试验数据进行统计分析和差异显著性检验（P﹤0.05），同时进行回归方程分析，LINGO11.0软件进行回归方程方程寻优求解，Excel绘制图表，Metlab绘制等值线图。

2 结果与分析

2.1 不同配比基质的理化性状

表3 不同配比基质的理化性状Table 3 Physical and chemical properties of different proportion substrates

由表3可知，不同配比基质处理的容重差距较大，T7处理最高，T1和T5次之，与T7差异不显著，T3处理最低，与T2和T6差异不显著。不同处理基质的总孔隙度亦不同，其中T7、T2和T4差异不显著，其他处理间亦差异不显著；通气孔隙以T3最大，其次为T6，显著高于其他处理，其他处理间差异不显著；T2、T7和T4处理间持水孔隙度较大，三者无显著差异，但T3显著低于其他处理。基质pH均在6.5～7.2范围内，适宜茄子幼苗生长。各处理间EC值亦不同，以T1处理最高，显著高于其他处理，T6最低。

2.2 不同配比基质的主要养分含量

由表4可以看出，不同处理间的速效养分和有机质含量差异显著。其中，T1处理的速效氮、速效磷和有机质含量均高于其他处理，T4和T5处理次之，T2和T6的速效氮和速效磷含量较低，有机质含量以T3最低；速效钾含量以处理T2最高，显著高于其他处理，其次为T7和T3，T4含量最低。综上可知，T1处理的养分含量较高，其次为T4，T5和T7除速效钾含量稍低外，其他含量亦较高。

表4 不同配比基质的营养元素含量Table 4 Main nutrition element contents of different proportion substrates

2.3 不同配比基质对茄子幼苗生长的影响

表5 不同配比基质对茄子幼苗生长的影响Table 5 Effects of different proportion substrates on growth of eggplant seedlings

表5所示，株高、茎粗、地上部和根干重均以T5处理最高。T3的株高次之，显著高于其他处理，T7和T4处理差异不显著，T2处理最低；T1、T2和T6的茎粗次之，T4和T7较低；幼苗地上部和根干重以T1和T6较低。因此，壮苗指数以T5处理最大，显著高于其他处理，其他处理间差异不显著。

2.4 基质最佳配比的寻优分析

以壮苗指数为观测值，建立如下回归模型：

Y=0.21556X1+0.229769X2+0.215226X3-0.10183X1X2+0.062743X1X3+0.004687X2X3，式中，X1-草炭体积比，X2-蛭石体积比，X3-珍珠岩体积比。

对上述方程进行显著性检验，R=0.9999，F=5227.6[F拟合0.05（5,1）=230]，P＜0.0001，说明回归方程显著，该模型可以很好反映壮苗指数与不同基质体积配比的关系。对回归方程进一步分析，可得出随草炭和珍珠岩用量增加，壮苗指数呈先升高后降低趋势；随蛭石体积比增加，壮苗指数先降低后升高。

图1 茄子幼苗壮苗指数等值线图Fig.1 Eggplant seedling index contour map

由图1可以看出，当壮苗指数达到较高值（＞0.31）时，获得各因素编码值的最佳取值范围为草炭0.142～0.821、蛭石0～0.169、珍珠岩0.362～0.830，相对应的各因素实际用量比例分别为草炭36%～62%、蛭石20%～27%、珍珠岩24%～43%。

2.5 茄子穴盘育苗基质的适宜理化性状指标确定

根据不同配比基质的理化性状，建立各理化性状指标与基质体积构成的回归模型如下：

其中，X1-草炭体积比，X2-蛭石体积比，X3-珍珠岩体积比，R均大于0.95，表明建立的模型能较好拟合各理化性状指标与基质体积组成。将基质优化配比草炭36%～62%、蛭石20%～27%、珍珠岩24%～43%带入上述方程并用LINGO11.0求解，可得茄子育苗基质的适宜理化性状指标为容重0.25～0.41 g·cm-3，总孔隙度 73%～89%，pH5.8～6.8，EC 0.59～0.93 ms·cm-1，速效氮 612.9～830.1 mg·kg-1，速效磷 61.6～103.4 mg·kg-1，速效钾 184.6～299.3 mg·kg-1，有机质 30.5%～52.6%。

2.6 茄子穴盘育苗基质适宜理化性状指标的验证

采用试验所得最优基质配比（5:2:3）为V1，计算机模拟所得最优基质配比（4:2:4）为V2，两处理的基质理化性状如表6、7所示。其中，V1和V2处理的容重、总孔隙度、持水孔隙、pH均差异不显著，通气孔隙和EC差异显著，但均在适宜理化性状范围内。V1处理的营养元素含量均显著高于V2处理。

表6 两处理基质的理化性状Table 6 Physical and chemical properties of two treatments substrate

表7 两处理基质的营养元素含量Table 7 Main nutrition element content of two treatments substrate

表8 不同处理对茄子幼苗生长的影响Table 8 Effects of different treatments on growth of eggplant seedlings

从表8可以看出，V2处理的茎粗和根干重显著高于V1，其他指标差异不显著，均有利于培育壮苗。

3 讨 论

与传统育苗方式相比，蔬菜穴盘育苗作为现代化育苗方式，有成苗快、不伤根系、操作快捷、适宜远距离运输等优点，专业化、集约化的穴盘育苗是蔬菜产业现代化的必然发展趋势[15]。基质作为穴盘育苗的主要因素，其理化性状，包括矿质营养含量、容重、孔隙度、EC、pH等，直接影响幼苗的生长发育和成苗质量，并与后期的长势和产量密切相关[16]。有研究[17]曾对全球100多种能够替代草炭的有机废弃物的理化性状进行了检测，并给出了理想的基质理化性状，容重为＜0.4 g·cm-3，总孔隙度＞85%，pH 5.3～6.5，EC≤0.5 ms·cm-1；尚庆茂[18]研究表明，适宜蔬菜育苗的基质容重0.2～0.6 g·cm-3，总孔隙度＞60%，pH 5.5～7.5，EC 0.1～0.2 ms·cm-1，水解性氮 50～500 mg·kg-1，速效磷 10～100 mg·kg-1，速效钾 50～600 mg·kg-1。也有研究发现，适宜栽培的基质容重范围为 0.1～0.8 g·cm-1，总孔隙度在60%～90%之间，通气孔隙在15%～30%，持水孔隙40%～75%，pH在6.5～7.0之间[19～21]。崔秀敏等[22]提出的蔬菜育苗基质适宜容重为0.2～0.8 g·cm-1，总孔隙度54%以上，通气孔隙与持水孔隙比值1:3～4。而本试验结果表明，适宜茄子穴盘育苗基质的主要理化性状指标为：容重0.25～0.41 g·cm-3，总孔隙度73%～89%，pH 5.8～6.8，EC 0.59～0.93 ms·cm-1，速效氮612.9～830.1 mg·kg-1，速效磷61.6～103.4 mg·kg-1，速效钾184.6～299.3 mg·kg-1，有机质30.5%～52.6%，尚庆茂研究结果[18]与本试验的容重、总孔隙度及pH方面相一致；与黄瓜育苗基质适宜理化性状的研究对比发现[23]，适宜黄瓜育苗的基质理化性状与本试验所得结果也有一定的相似性，只有本研究结果中的EC相对较高；与Abad[17]的结论比较发现，本试验所得适宜理化性状范围与其相近，但同样是EC值相对较高；本试验结果也同样和其他研究结果拥有较高的吻合度[19-22]。对于本试验中的EC相对较高问题，其原因可能是本试验所用基质的基础EC偏高，其速效氮磷钾及其他养分的含量要相对其他类型的基质、草炭、蛭石或者珍珠岩的含量高而造成的。也有试验表明，在育苗前混入适量的肥料[24]，此时育苗基质中的EC同样相对较高，但其也能促进茄子穴盘育苗的成苗质量提升。而验证试验表明，相对较大EC值范围不影响茄子幼苗的生长，因此无论采用EC为0.1～0.2 ms·cm-1的基质来培育茄子穴盘育苗，还是采用本试验模拟结果EC为0.59～0.93 ms·cm-1的基质配方来培育茄子穴盘育苗，都能使茄子达到壮苗的标准。

因此，通过验证试验，不仅进一步说明了试验结果的可靠性，而且表明本试验中所得茄子穴盘育苗的基质适宜理化性状标准，即容重0.25～0.41 g·cm-3，总孔隙度73%～89%，pH5.8～6.8，EC 0.59～0.93 ms·cm-1，速效氮 612.9～830.1 mg·kg-1，速效磷 61.6～103.4 mg·kg-1，速效钾 184.6～299.3 mg·kg-1，有机质30.5%～52.6%，适合在当前茄子集约化穴盘育苗的生产实践中推广应用。