蚯蚓粪复合基质对番茄穴盘育苗影响的试验研究

刘忠华，赵帅翔，刘会芳，郑成娟，王敬霞，李 伟，付增海，张卫峰*

（1．中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2．滦南县农牧局，河北 唐山 063500；3．唐山海奥有机肥有限公司，河北 唐山 063500）

育苗基质是蔬菜穴盘育苗的重要组成部分，可分为无机基质、有机基质和有机-无机混合基质。它不仅为幼苗生长提供场所，也为其生长提供所需的水分、养分和温度等，具有支撑和营养作物的基本功能［1］。良好的育苗基质要具有重量轻、根系缠绕性好、富含营养物质和保水保肥性能强等特点［2］。目前，国内工厂化蔬菜育苗多采用草炭与蛭石或者珍珠岩混合配制的轻基质［3］。但是因为草炭来源有限、价格昂贵，更为重要的是大量开采会对生态环境造成负面影响，因此寻找草炭替代型育苗基质，成为当前蔬菜工厂化穴盘育苗的重要研究课题。

蚯蚓粪是一种良好的育苗基质材料。它疏松多孔，具有很好的通气性和排水性，具有较大的表面积，使得许多有益微生物得以生存并具有良好的吸收和保持营养物质的能力［4］。蚯蚓粪不仅含有丰富的营养物质、多种微量元素和氨基酸［5］，也含有较高含量的促进生根的GA、IAA等多种植物激素［6］以及植物生长调节物质［7-8］。除此之外，还含有磷酸酶、蛋白酶、脲酶和蔗糖酶等各种酶类物质。而且其来源广泛，城市垃圾与生活垃圾、农作物秸秆、禽畜粪便和有机污泥均可以作为蚯蚓消解对象［9］。

尚庆茂等［10-15］研究表明，蚯蚓粪用于番茄、甘蓝、辣椒、西瓜工厂化育苗以蚯蚓粪和蛭石以3∶1（V∶V）比例混合较好，明显优于草炭、蛭石混合基质2∶1（V∶V），而蚯蚓粪用于黄瓜、茄子工厂化育苗以蚯蚓粪和蛭石以2∶1（V∶V）混合较好，明显优于草炭、蛭石混合基质2∶1（V∶V）。但其蚯蚓粪复合基质中的养分含量并没有根据作物幼苗期最适宜的氮、磷、钾养分吸收量所添加，并不是优质穴盘苗的育苗基质。

本研究以蚯蚓消解半腐熟后的牛粪和蘑菇渣所得的蚯蚓粪为主要原料，与蛭石按照不同比例混合作为番茄的育苗基质，研究蚯蚓粪复合基质对番茄幼苗生长发育的影响，以利于蔬菜穴盘育苗新型基质的开发，为蔬菜工厂化育苗提供性能可靠、廉价、取材广泛的育苗基质。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试番茄品种为沃纳斯F1（粉果番茄），购于山东恒大化工（集团）有限公司。

育苗穴盘为72孔（12×6孔）黑色塑料穴盘，规格为28 cm×54 cm，穴孔体积为40 mL。

供试肥料为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O515%）、硫酸钾（K2O 50%）。

育苗基质为蚯蚓粪和蛭石。蚯蚓粪为牛粪和蘑菇渣先进行堆肥预处理25 d再经过蚯蚓处理45 d所得；草炭和蛭石购于北京广达恒益有限公司，草炭粒度4.0～8.0 mm。蚯蚓粪、草炭和蛭石的物理、化学性质见表1和表2。

表1 育苗基质的物理性状

表2 蚯蚓粪、草炭的化学特性

1.2 试验方法

育苗试验在河北省唐山市滦南县扒齿港镇米官营村农户大棚里进行，试验共设5个处理，分别是（1）CK，对照处理，育苗过程中将草炭和蛭石按体积比2∶1混合。（2）T1，蚯蚓粪替代处理，将草炭用蚯蚓粪进行替换，同时蚯蚓粪与蛭石按体积比1∶1混合。（3）T2，蚯蚓粪替代处理，将草炭用蚯蚓粪进行替换，同时蚯蚓粪与蛭石按体积比2∶1混合。（4）T3，蚯蚓粪替代处理，将草炭用蚯蚓粪进行替换，同时蚯蚓粪与蛭石按体积比3∶1混合。（5）T4，纯蚯蚓粪处理，只用蚯蚓粪进行蔬菜育苗（表3）。

表3 试验处理方案

试验前按不同处理进行基质混配，然后将混配好的基质装填到72孔穴盘中，每处理1盘，3次重复，共15盘。为保证各个基质中所含养分数量满足番茄幼苗期间的生长，根据表2中不同基质原料的速效养分含量，分别向各处理喷洒溶解肥料，最终使各处理中所含氮、磷、钾养分含量分别均为0.5、1.0、1.0kg/m3。试验于2017年10月18日开始，将番茄种子分别直播于72孔穴盘中。播后第10 d逐步统计出苗数，2017年12月17日一次性随机取苗，调查各生长发育指标。苗期其他管理同常规。

1.3 测定方法

1.3.1 容重与孔隙度

基质容重与孔隙度参照郭世荣［16］的方法测定，具体方法为:取一已知体积（V，不少于500 mL）的塑料烧杯，称重（W1），加满自然风干的待测基质称重（W2），然后将装有基质的塑料烧杯用两层纱布封口，浸泡水中24 h后，取出称重（W3），并将封口用的湿纱布称重（W4），然后用湿纱布包住塑料烧杯后倒置，让烧杯内的水分自由沥干至没有水渗出后称重（W5）。按以下公式计算容重和孔隙度:

容重（g/cm3）=（W2-W1）/V

总孔隙度（%）=（W3-W2）/V ×100

通气孔隙度（%）=（W3+W4-W5）/V×100持水孔隙度（%）=总孔隙度-通气孔隙度；气水比=通气孔隙度/持水孔隙度。

1.3.2 pH值与EC值测定

将新鲜样品与去离子水按 1∶10（W∶V）的比例混合，室温下用振荡器连续振荡混合液30 min，再静置30 min，将上清液过滤后分别用pH计和电导率仪测定上清液的pH值和EC值。

1.3.3 番茄幼苗生长与生理指标的测定株高:用直尺测量根茎到茎生长点之间的长度。茎粗:用数显游标卡尺测量第1节位下偏上部的粗度。

叶绿素含量:用SPAD仪测量。

叶片数:展开叶片的数量。

地上部干质量和地下部干质量:将植株鲜样放置于105℃烘箱中杀青15 min，继续80℃恒温烘干24 h，然后称重。

根长:只测量最大根长。

壮苗指数:壮苗指数 =（茎粗/株高+地下部干重/地上部干重）×全株干重。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2016、SPSS 22.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 各个基质的物理、化学性质

有关育苗基质性状对作物生长的影响，国内外已有大量研究。苏淑钗［17］指出，基质理想容重范围在0.1～0.8 g/cm3，最好容重为0.5 g/cm3。高丽红［18］认为，育苗基质的总孔隙度一般在60%～90%比较适合，基质大小孔隙比（气水比）在1∶1.5～1∶4范围内有利于作物良好生长。刘方春等［19］认为，理想基质的电导率应小于2.6 mS/cm，过高的电导率对植物生长有一定的抑制作用。李谦盛［20］在参考国内外大量文献后，提出园艺基质的质量标准建议:理想基质容重0.15～0.8 g/cm3，总孔隙度70%～90%，同时保证15%～30%的通气孔隙度，超过40%的持水孔隙度，0.75～3.59 mS/cm的电导率，5.8～7.0的pH值。

本试验各个处理（表4）容重在0.43～0.79 g/cm3之间，总孔隙度在65.32%～72.95%之间，气水比在1∶1.53～1∶2.02之间，pH值在5.45～8.75之间，EC值在0.91～1.38之间，除了pH值以外其他理化特性都在较适宜的范围。且随着蚯蚓粪添加比例的增加，基质容重、总孔隙度、通气孔隙度、pH值逐渐增加，这是因为蚯蚓粪的上述物理或化学指标较蛭石大（表4）。

表4 各个基质的物理、化学性质

2.2 蚯蚓粪复合基质对番茄出苗率的影响

由表5可知，不同处理间的番茄最终出苗率没有显著性差异，15 d后均达到90%以上。这表明把育苗基质中的草炭替换成蚯蚓粪不会对番茄最终出苗情况产生影响，这与尚庆茂等［10-15］的研究结果一致。不过纯蚯蚓粪处理对番茄出苗时间有一定影响。在番茄出苗初期其出苗率要显著小于传统对照。这可能与纯蚯蚓粪处理较高的pH值有关。

表5 各个基质对番茄出苗率的影响 （%）

2.3 蚯蚓粪复合基质对番茄幼苗生长发育的影响

如表6所示，蚯蚓粪复合基质番茄幼苗的SPAD、叶片数、主根长、地上部干重与对照之间没有显著性差异；但在株高上，蚯蚓粪复合基质各个处理都显著高于对照，而在茎粗、地下部干重、全株干重、壮苗指数，只有T2处理显著高于对照（P＜0.05）。在育苗过程中，壮苗指数是评价幼苗生育质量的综合指标，与蔬菜产量和抗逆性的相关性显著。因此，从总体上看，蚯蚓粪∶蛭石=2∶1（V∶V）对番茄幼苗生长发育的促进作用较大，与对照相比，株高、茎粗、地下部干重、全株干重、壮苗指数分别显著增加23.12%、11.76%、57.14%、38.24%、60.34%（P＜0.05）。说明适当体积比的蚯蚓粪、蛭石复合基质对番茄幼苗地上部和地下部生长发育都有很好的促进作用。

表6 各个基质对番茄幼苗生长发育的影响

3 结论与讨论

本研究发现蚯蚓粪替代草炭与蛭石混合形成的蚯蚓粪复合基质，其容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、气水比、EC值都在较适宜的范围内。然而由于蚯蚓粪基质材料的碱性较大，从而使得复合基质的pH值呈中性偏碱。蚯蚓粪基质材料的高碱性可能与两方面因素有关，一是生产蚯蚓粪的原材料牛粪的碱性较大，例如本试验中的牛粪pH值高达9.2，二是本试验蚯蚓处理牛粪的时间比较短，为45 d。前人研究发现，随着蚯蚓消解处理有机废弃物的时间增加，蚯蚓粪pH值逐渐降低［21］。尽管相较对照，蚯蚓粪复合基质有高的pH值，却没有对番茄最终出苗情况产生影响。反而促进了番茄幼苗的生长发育，且其作用效果与基质混合比例有一定关系。

本研究发现蚯蚓粪∶蛭石=2∶1（V∶V）番茄育苗效果较佳，在株高、茎粗、地下部干重、全株干重、壮苗指数上均显著大于草炭∶蛭石=2∶1（V∶V）混合处理（P＜0.05）。然而本研究结果仅适应于番茄育苗的情况，至于是否适用于其他蔬菜种类还需进一步研究。