不同基质配比对番茄幼苗生长的影响

石玉，曹森，刘嘉兴，陈志杰，张毅

(山西农业大学园艺学院 山西省设施蔬菜提质增效协同创新中心，山西 太谷 030801)

随着设施农业的迅速发展，蔬菜育苗的需求量不断上升[1]，番茄(Lycopersicumesculentum)为重要的蔬菜，原产于南美洲厄瓜多尔至智利北部安第斯山脉西麓的太平洋沿岸地区，公元17至18世纪传入我国，目前在我国设施温室中广泛栽培，而育苗的关键是良好的基质，目前我国基质使用草炭较多，但是由于其价格昂贵且不可再生，持续开采致使生态破坏严重，加之其育苗成本高[2]。因此，寻求较为廉价且可再生商品基质原料，为减少商品育苗基质(主要成分为草炭)的使用量，甚至作为其替代品已成为育苗研究的重要趋势[3-4]。

在我国内蒙古以及西部地区，人们通过养殖和放牧产生了大量废弃的羊粪得不到妥善处理，而羊粪中富含植物生长所需的氮、磷、钾等营养物质，经过发酵腐熟后可作为农作物生长的有机肥，加之其经济有效、可循环再生等特点，故可作为基质配比中的优选原料。本试验以商品育苗基质、优质园土、腐熟羊粪、沙、蛭石、珍珠岩为主要原料，其中园土和沙经过筛子精筛并通过紫外灯光照射，羊粪经过发酵腐熟，以达到对不同基质原料杀菌消毒的效果。将主要原料按不同配比对番茄进行育苗，研究其对番茄幼苗生长的影响，挑选出与商品育苗基质育苗效果较为相近的、育苗成本低且适宜番茄幼苗生长的育苗基质适宜配比，以期达到减少使用甚至替代草炭的基质配比，为充分利用农业废弃物并降低育苗成本提供相应的理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试作物为番茄品种中杂9号。供试基质原料为商品育苗基质(主要成分为草炭)、优质园土、腐熟羊粪、沙、蛭石、珍珠岩。

1.2 处理设计

本试验从2017年10月至2018年4月。以商品育苗基质、优质园土、腐熟羊粪、沙、蛭石、珍珠岩为主要原料，按不同体积配比，设7个处理。其中，设2组对照，CK1为基质100%，CK2为园土100%。另设5个处理：处理1为园土∶羊粪∶沙5∶3∶2；处理2为羊粪∶沙∶蛭石7∶2∶1；处理3为羊粪∶蛭石∶珍珠岩4∶3∶3；处理4为羊粪∶珍珠岩∶沙5∶3∶2；处理5为园土∶基质1∶1。每组对照和处理皆重复3次。

育苗试验选用72孔穴盘，番茄种子选择颗粒饱满、大小均匀、无破损的种子，于55 ℃水浴锅中温汤消毒30 min，28 ℃下无菌水浸种6 h，然后在直径9 cm的培养皿中置两层滤纸，将番茄种子间隔一定距离摆放在滤纸上，置于28 ℃黑暗条件下的恒温培养箱中催芽，在发芽率达到80%以上时播于72孔穴盘，1穴1粒，重复3次。整个育苗期间只浇清水，第一次播种时浇透水，以保证其正常出苗。

1.3 测定指标

定植前测定基质的容重、比重、总孔隙度、大小孔隙、pH和EC值。基质容重是测定单位体积干燥基质的质量；总孔隙度采用浸泡法[5]；pH值测定将基质稀释10倍后用METTLER TOLEDO 320型pH计测定；EC值测定将基质稀释10倍后用METTLER TOLEDO 320型EC计测定；待播种50 d后开始测量株高、茎粗，从各基质处理中随机选取10株生长一致的番茄幼苗，株高可用细绳测量，从子叶至上方生长点的距离即为株高。茎粗采用可读游标卡尺测量、读数，测量点选至幼苗子叶上方0.5 cm处，测量并记录；用蒸馏水清洗3次后用滤纸吸干，分别测定地上部、地下部鲜重后，装入纸袋放入烘箱105 ℃杀青15 min，杀青后置于75 ℃烘干至恒重，分别测定地上部和地下部干重，测定时每处理分别重复3次；根系活力采用氯化三苯基四氮唑法[6]；叶绿素采用乙醇提取法[7]；相对含水量采用快速称重法[8]；水势采用压力室法[9]；丙二醛(MDA)含量测定参照Bailly的方法[10]；渗透势测定参照Yin的方法[11]。

1.4 数据处理

采用Excel 2010及SPSS 20.0进行数据整理及分析。

2 结果与分析

2.1 不同基质配比的理化性质

由表1可知，除CK2与处理2基质容重稍微偏大外，其余处理基质容重均符合要求，基质容重在0.1～0.8 g·cm-3范围内时栽培效果较好[7]。除处理5基质总孔隙度偏小外，其余处理基质总孔隙度均符合要求，总孔隙度在54%～96%[7]适宜作物生长。各处理基质pH值都略偏大，但均符合作物生长要求。各处理EC值均符合作物生长要求，且以处理3基质EC值为最优。

表1 不同基质配比的理化性质

2.2 不同基质配比对番茄幼苗生物量的影响

由图1可以看出，CK1的总鲜重和总干重最高，处理3仅次于CK1，且分别是CK2的5.31和3.54倍。相比其余各处理，处理3的总鲜重和总干重明显升高，表明处理3基质配比能显著提高番茄幼苗的干鲜重。

图1 不同基质配比对番茄幼苗生物量的影响

2.3 不同基质配比对番茄幼苗株高茎粗的影响

从表2可得，通过对植株株高、茎粗指标的对比，各处理的株高和茎粗均表现为处理3>处理4>处理2>处理5>处理1，且均高于CK2。处理3的株高仅次于CK1，茎粗略高于CK1。处理4与处理3间差异不显著。表明处理3基质配比优于其余各处理，对番茄幼苗的长势有良好的促进作用。

表2 不同基质配比对番茄幼苗株高茎粗的影响

2.4 不同基质配比对番茄幼苗根系形态指标的影响

由表3可知，从根长和根表面积看，处理3高于CK1，其他处理均显著低于CK1。从根体积看，处理3相比CK1上升103.33%，且显著高于除处理4外的其余处理；从根直径看，处理3与4显著高于其余处理，且同比CK1上升25.71%和28.57%。总之，通过根的形态指标综合对比可知，处理3基质配比下的番茄幼苗根系长势最好，且在根体积和根直径方面均显著高于CK1，表明处理3最适宜番茄根系的生长。

表3 不同基质配比对番茄幼苗根系形态指标的影响

2.5 不同基质配比对番茄幼苗根系活力的影响

从图2可以看出，CK1的根系活力最高，CK2的根系活力最低。处理3、4均低于CK1，但差异不显著。处理3、4相比CK2分别上升154.67%、168.84%，差异显著。结果表明，在处理3、4的基质环境下，番茄幼苗根系活力较强，利于幼苗生长。

图2 不同基质配比对番茄幼苗根系活力的影响

2.6 不同基质配比对番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响

由图3可知，叶绿素a和叶绿素b含量均表现出CK1>处理4>处理3>处理2>处理5>处理1>CK2，其中，处理3、4的叶绿素a和叶绿素b含量均略低于CK1，却显著高于CK2。处理2、3、4幼苗叶片的类胡萝卜素含量相比CK1均略有上升，相比CK2则分别上升84.02%、82.77%和94.47%，差异显著，表明三处理下的基质配比对幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量的增加有促进作用。

图3 不同基质配比对番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响

各处理幼苗叶片的总叶绿素含量相较CK1均有所下降，其中处理3、4的总叶绿素含量下降最少，与CK1最为接近。各处理总叶绿素含量相较于CK2均有所上升，其中处理3、4的叶绿素含量升幅最大，分别较之上升104.18%、110.74%，差异显著。

2.7 不同基质配比对番茄幼苗丙二醛含量的影响

由图4和5可以得出，处理2番茄幼苗叶片中MDA含量最低，相比CK1下降32.05%。从根系方面看，MDA含量表现出CK2>处理5>处理1>CK1>处理2>处理3>处理4，处理3、4分别较CK1下降39.32%、54.1%，降幅显著。结果表明，处理3、4基质配比下能显著降低根系MDA含量。

图4 不同基质配比对番茄幼苗叶片MDA含量的影响

图5 不同基质配比对番茄幼苗根系MDA含量的影响

2.8 不同基质配比对番茄幼苗叶片水势的影响

从图6可以看出，处理1、5的叶片水势显著高于CK2；处理3、4的叶片水势相比CK1分别提高25.39%、30.98%，相比CK2分别提高49.86%、53.62%，且均表现出显著差异，说明处理3、4的基质配比在一定程度上可保持番茄幼苗叶片相对较高的叶片水势，使幼苗生长过程中叶片水分充足。

图6 不同基质配比对番茄幼苗叶片水势的影响

2.9 不同基质配比对番茄幼苗叶片相对含水量的影响

由图7可知，相比对照，各处理叶片相对含水量均有所下降，但降幅小，差异不显著，说明不同基质配比对番茄幼苗叶片相对含水量的影响作用不大。

图7 不同基质配比对番茄幼苗叶片相对含水量的影响

2.10 不同基质配比对番茄幼苗渗透势的影响

由图8可知，相比CK1，处理1～5番茄幼苗叶片渗透势均有所降低，其中处理3番茄幼苗叶片渗透势降幅最小，相比CK1下降22.15%。相比CK2，各处理番茄幼苗叶片渗透势均有所上升，其中处理3番茄幼苗叶片渗透势上升幅度最大，上升39.16%。

图8 不同基质配比对番茄幼苗叶片渗透势的影

由图9可知，相比CK1，处理1～5番茄幼苗根系渗透势均有所降低，其中处理3番茄幼苗根系渗透势降幅最小，同比下降20.32%。相比CK2，番茄幼苗根系渗透势均有所上升，其中处理3番茄幼苗根系渗透势增幅最大，同比上升24.86%。结果表明，处理3的基质配比对番茄幼苗渗透势的影响最小。

图9 不同基质配比对番茄幼苗根系渗透势的影响

3 小结与讨论

植物生物量是植物生长状态的反映，植物的生长状态越好，其生物量也越高[12]。干鲜重、株高茎粗是最能直观反映植株生长状况的指标。在本试验中，通过测量植株的干、鲜重及株高、茎粗，综合分析得出，CK1(100%基质)的长势最好，处理3(羊粪∶蛭石∶珍珠岩4∶3∶3)次之，且处理3>处理4(羊粪∶珍珠岩∶沙5∶3∶2)>处理2(羊粪∶沙∶蛭石7∶2∶1)，说明处理3的基质配比可满足番茄幼苗生物量的需求，提供适宜于番茄幼苗生长的环境，保证育苗期间养分供应。处理2相对较差，可能是其中的羊粪比例过高，对植株幼苗的生长有抑制作用，这与任杰等[13]的研究结果一致。

叶绿素含量的高低直接影响植株幼苗的生长和发育[14]。叶绿素含量越高，越有助于光合作用的进行[15]。本试验对叶绿素含量的测定表明，处理3、4基质配比下，幼苗叶片总的叶绿素含量较高，究其原因可能是处理3、4中羊粪与其他基质原料比例适宜，故生长状态好；另外，处理3基质通气性、吸水性和持水能力均较强，能提供较好的根际环境和矿质养分，促进叶片对基质中养分的吸收，从而使其叶绿素含量明显增高，提高了植株叶片的同化量和叶绿素含量[16]。研究结果说明，处理3可为番茄幼苗提供良好的生长环境，适宜作为番茄幼苗的育苗基质。

植株根系是植株吸收水分和养分的重要媒介，对植株生长发育至关重要[17]。通过测定分析根系形态指标和根系活力，反映不同基质对幼苗根系的影响。根系的形态(根长、根表面积、根体积和根直径)可以直观反映植株根系生长状态。本试验通过对根系形态指标综合对比，在处理3、4配比下的番茄幼苗根系长势较好，略高于CK1。据此推测，可能是因为处理3基质电导率高，促进根系生长，而处理4的孔隙度较大，从而促进根直径的生长。而对植株根系活力的分析也出现相似的结果，处理3、4相比CK1根系活力差异性不大，且根系活力较强。有关研究表明，根系活力可以反映幼苗根系的吸收能力，根形态指标表现优良的，吸收能力强的，说明根系发育好，幼苗健壮[13]。总之，在处理3、4基质配比下番茄幼苗根系活力较强，根系发达，利于番茄幼苗的生长，适宜作番茄幼苗的育苗基质。

在植物体内，成熟细胞的水势主要为渗透势和压力势之和[18]。植物组织水势越低，则吸水能力越强，反之水势越高，则吸水能力越弱[19]。植物叶片水势的变化能灵敏的反映叶片水分的状况[20]，从而获知植株对水分需求的信息。随着土壤水分的降低或干旱程度的增加，植株叶片水势和渗透势呈降低趋势；当水分严重亏缺或干旱时，植物叶片水势和渗透势降到最低点，叶片萎蔫[18]。本试验结果表明，CK2的叶片水势和渗透势最低，处理3的叶片水势与渗透势处在较高水平，番茄幼苗生长旺盛。说明在处理3基质配比下，植株叶片水分较充足，且该处理下幼苗叶片不需要太高的吸水能力即可满足叶片对水分的吸收。由此推测，处理3基质含水量高、保水能力强，可长时间供应番茄幼苗对水分的需求，这也从侧面印证了珍珠岩优良的吸水能力和持水能力，是良好的育苗基质原料。因此，从植株叶片的水分状况和基质的保水能力等方面可得出，处理3的基质配比保水能力强且利于叶片对水分的吸收。

MDA含量反映植物受到逆境胁迫时，细胞膜受伤害程度的重要指标[21]。本试验结果表明，CK2的MDA含量最高，说明CK2配比下植株细胞膜受损严重。可能是因为CK2基质配比的成分为园土，其保水性差，根系长期吸水不足，使幼苗根系处于较为干旱的环境。有关研究表明，MDA含量的显著提高表明植株的生长会受到较强的胁迫[22]。作为育苗基质不能为秧苗的正常生长提供良好环境，使秧苗长期处于逆境的条件下[23]。处理3、4下叶片的MDA含量与CK1差异性不大，根系MDA含量处于较低水平，表明二者基质配比对番茄幼苗生长的抑制作用小，且提供的环境有利于幼苗的生长。

综上所述，处理3(羊粪∶蛭石∶珍珠岩4∶3∶3)的基质配比可满足番茄幼苗生长的基本需要，表现出良好的保水性，且幼苗根系活力强，叶片含水量充足，MDA含量等各项指标优于除基质以外的其他处理；加之其经济有效、育苗成本低，且充分利用了农业废弃物，故可替代以草炭为主的商品育苗基质来进行番茄育苗。