自制有机生态型无土栽培基质育苗效果

赵艳艳，李少鹏，刘晓强，吴亨祺，李 荣，杨 洋，滕 东

（1.青海大学农牧学院，青海 西宁 810016；2.北方爆破科技有限公司，北京 100097；3.青海玉树囊谦县农牧技术推广中心，青海囊谦 815299）

有机生态型无土栽培是我国在20世纪末开发的一项农业新技术，该技术改变了无土栽培必须使用营养液的传统手段，使作物达到了中国绿色食品行业的规范标准［1-2］。近几年，我国农业生产中氮肥过量使用、土壤结构破坏的问题越来越严重［3-4］。有机生态型无土栽培是解决设施蔬菜生产土壤次生盐渍化、连作障碍等问题的有效途径［5-6］。在设施内利用有机生态型基质栽培番茄，其产量和品质均显著优于常规栽培［7-8］。目前，青海省仍然存在很多沙荒地、盐碱地等非耕作区域，利用有机生态型无土栽培可以显著提高这些非耕地资源的利用率。我国农业生产每年产生大量的有机废弃物，其中最多的是作物秸秆，由于没有良好的开发途径，大部分被焚烧，既污染环境又造成资源浪费［9］。利用秸秆制作有机生态型无土栽培基质可以很好地解决这一问题［10］。大多秸秆木质素和纤维素含量较高，腐熟时间长，不易操作。研究者利用静态好氧堆肥技术控制堆肥过程，可以促进花卉秸秆和牛粪的腐熟［11］。柴小媛［12］利用菇渣、牛粪等混合制作复合基质，通过添加蛭石和珍珠岩提高复合基质的保水性。汪季涛［13］发现油菜秸秆粉碎成5 cm左右添加鸡粪做氮源在含水量70%时达到最佳发酵效果。越来越多的农业有机废弃物料通过混合发酵腐熟的方法被用作番茄［14］、黄瓜［15-16］、辣椒［17］等的育苗基质，均取得良好的效果。然而，在青海地区高海拔缺氧环境中利用牛粪和油菜秸秆腐熟制作复合基质进行蔬菜育苗是否可行，仍然缺乏研究。本试验结合青海省农牧产业发展优势，利用当地丰富的牛粪和油菜秸秆堆制腐熟无土栽培基质并研究其育苗效果，以期筛选出适宜的基质配比，为提高青海设施蔬菜种植效益和荒漠化土地利用率提供一定的技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试油菜秸秆由青海大学农林科学院油菜研究所提供，牛粪由青海大学畜牧兽医科学院提供，蔬菜品种为番茄（弗洛雷特），黄瓜（金绿八号），生菜（美国大速生菜）。

1.2 试验设计

试验于2018年7月在青海大学农林科学院园艺研究所温室内进行，采用5～7 cm的油菜秸秆+牛粪体积比1∶1混合，加入适量尿素控制C和N比值为25∶1～30∶1，然后堆制成1.5 m×1.5 m×5 m的方锥形发酵腐熟；期间每周倒堆一次，从外向内彻底混匀，同时加水保持含水量在60% ～70%，将物格温室环境仪的探头放在方堆的1/2处，检测温度。混合基质堆腐90 d，温度最高达到49.1℃，持续在45℃以上超过18 d，达到国家禽畜粪便处理无害化处理的相关规定［13］，腐熟发酵45 d后堆肥温度维持在30℃左右，不再升高，堆腐的温度变化趋势与张相锋等［11］研究结果一致，有机质分解接近完全，可以认定为堆肥腐熟。

将腐熟好的基质与菜园土或草炭混合均匀，作为穴盘育苗的复合基质，试验共设5个处理，T1为草炭（对照），T2为腐熟基质，T3为腐熟基质与草炭的体积比为1∶1，T4为腐熟基质与土的体积比为1∶1，T5为菜园土。播种后50 d测量黄瓜和生菜幼苗的生长指标；播种后70 d测量番茄幼苗生长指标；取自上向下第2片完全展开叶片，测定维生素C及叶绿素含量，每处理重复3次。

1.3 测定方法

（1）复合基质理化性状测定。各处理复合基质物理性状（容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度）的测定，参考汪季涛［13］的研究方法；复合基质养分含量的测定由青海大学农林科学院土肥研究所完成；全氮的测定（重铬酸钾-硫酸消化法）；水解性氮的测定（碱解扩散法）；全磷的测定（碳酸钠熔融法）；速效磷的测定（碳酸氢钠法）；全钾的测定（氢氧化钠熔融法）；速效钾的测定（醋酸铵-火焰光度法）；有机质的测定（重铬酸钾法）。

（2）幼苗生长指标测定。株高（植株基部至生长点之间的距离）；茎粗（茎基部纵向和横向测量，数值取两值平均值）；叶长、叶宽（测量生长点下第一片完全展开真叶的长度和宽度）；叶片数（完全展开真叶数量）；地上地下部干鲜重（以植株基部为分界点，将地上地下部分开，分别测定鲜重，105℃杀青30 min，75℃烘干至恒重测定干重）。

（3）幼苗生理指标测定。叶绿素含量的测定采用80%丙酮浸提法［18］；维生素C含量测定采用钼蓝比色法［19］。

1.4 数据处理

利用Microsoft Excel进行数据处理和图表制作，DPS统计软件对数据进行方差分析。

2 结果分析

2.1 不同配比复合基质的物理性状及养分含量

从表1 可以看出，T5 的容重最大（1.448 g/cm3），其次为 T4，T1 最小（0.817 g/cm3），T1、T2、T3 三种复合基质的容重最接近优质基质阈值范围（0.1～0.8）［20］，三者差异不显著（P＜0.05）。各基质中T5的总空隙度最小（45.11%），其次为 T2（57.32%），最大为 T1（67.55%），但是 T1、T2、T3、T4 四种配比复合基质的总孔隙度差异没有达到显著性，均在理想基质总孔隙度的标准范围内（54% ～96%）。从各个复合基质的物理性状来看，T3的容重、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度与T1最接近，表明其吸水能力和通气能力均较好，可以作为草炭的代替基质进行穴盘育苗。

表1 不同配比复合基质的物理性状Tab.1 Physical properties of composite substrate with different ratios

不同配比复合基质的速效养分含量不同，因此对育苗效果有一定的影响。从表2可以得知，T1和T3的全氮、全磷、速效氮及有机质的含量均较高，显著高于其他复合基质，T3的全钾、速效磷和速效钾含量均显著高于T1（P＜0.05）。可见，添加了腐熟材料的复合基质（T3）养分含量较单纯的草炭（T1）更加均衡，更有利于蔬菜幼苗的生长。

表2 不同配比复合基质的养分含量Tab.2 Nutrient contents of composite substrate with different ratios

2.2 不同复合基质对蔬菜幼苗植株生长量的影响

2.2.1 不同复合基质对蔬菜出苗率的影响

不同配比的复合基质对番茄、生菜、黄瓜种子出苗率的影响见表3。对番茄出苗率的影响，T1最高，T3、T5次之，各处理间无显著差异，出苗率均在94%以上；对生菜出苗率的影响，T1最低，各处理间无明显差异，出苗率均在94%以上；对黄瓜出苗率的影响，T1最低，T4次之，其余各处理出苗率均在86%以上，说明腐熟发酵后的复合基质作为育苗基质，能满足番茄、生菜和黄瓜幼苗的生长需求。

表3 不同复合基质对蔬菜出苗率的影响Tab.3 Effect of compound substrate on germination rate of vegetables

2.2.2 不同复合基质对番茄幼苗生长的影响

复合基质配比不同，植株的生长情况略有差异。由图1及表4可以看出，番茄幼苗在T1和T3处理中长势最好，显著高于T2、T4、T5；T3处理番茄幼苗的株高、茎粗及叶片数均与T1处理的株高、茎粗及叶片数没有显著差异，而地下部鲜重、干重和根冠比则显著高于T1（P＜0.05），分别增加了33.33%、46.15%和33.33%。可见，T3处理的复合基质配比最有利于番茄幼苗生长。

表4 不同复合基质对番茄幼苗生长的影响Tab.4 Effects of different compound substrates on growth of tomato seedlings

表4 （续）

2.2.3 不同复合基质对生菜幼苗生长的影响

表5数据显示，T3处理的生菜生长量最大，其叶片数、叶长、叶宽以及地上地下干鲜重、根冠比与T1均没有显著差异，而株高、茎粗与T1相比分别增加了34.25%和26.81%，差异显著（P＜0.05）。T2处理的生菜幼苗生长量最小，显著低于其他几组处理。可见，完全用腐熟基质育苗不利于生菜幼苗生长，而适宜配比的复合基质可以显著促进幼苗生长。

表5 不同复合基质对生菜幼苗生长的影响Tab.5 Effects of different compound substrates on growth of lettuce seedlings

2.2.4 不同复合基质对黄瓜幼苗生长的影响

由表6可以看出，T3处理的黄瓜幼苗株高、茎粗及叶片数显著高于T2、T4和T5处理，与T1基本没有差异，仅地下部鲜重略低于T1；T2和T5的黄瓜幼苗生长状况最差，其株高、茎粗与对照T1相比分别降低了38.27%、43.64%和20.33%、24.12%。可见，完全用腐熟基质或土壤育苗不利于黄瓜幼苗生长，而适宜配比的复合基质T3对黄瓜幼苗生长最有利。

表6 不同复合基质对黄瓜幼苗生长量的影响Tab.6 Effects of different compound substrates on growth of cucumber seedlings

2.3 不同复合基质对蔬菜幼苗叶绿素及生菜维生素C含量的影响

如表7所示，T2、T3、T4、T5处理的番茄幼苗叶绿素a和总叶绿素含量显著低于T1（P＜0.05），叶绿素b含量各处理间差异不显著。腐熟基质T2的生菜叶绿素含量最高，T3、T4、T5相对于T1没有显著性差异。T2、T4、T5处理的黄瓜幼苗叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量显著低于T1（P＜0.05），T3处理的黄瓜幼苗叶绿素含量最高，与T1差异不显著。

在维生素C含量上，T3处理生菜的维生素C含量最高，达到84.83 mg/100 g，相对于T1显著增加，T2、T4、T5相对于T1差异不显著。表明T3处理适合生菜幼苗生长，可有效提高其维生素C含量。

表7 不同复合基质育苗对蔬菜幼苗叶绿素含量及生菜维生素C含量的影响Tab.7 Effects of different compound substrates on chlorophyll content in vegetable seedlings and vitamin C content in lettuce

3 讨论与结论

本试验通过每周进行一次翻堆以及加长腐熟时间，保证堆肥腐熟过程中的氧气流通，完成基质腐熟。试验中腐熟高温达到49.1℃，高温腐熟时间持续18 d以上，这与李玉红等［21］提出的堆肥温度应该控制在50～60℃的结论相差不大，与胡天觉等［22］的试验堆腐温度在40～50℃最佳的结论一致。

许多研究表明，幼苗生长过程中的生长特性都与栽培基质配方密切相关［12，14-15］。本试验中，当育苗基质为T3处理（腐熟基质与草炭的体积比为1∶1）时，番茄、生菜、黄瓜的幼苗均表现为株高增加、茎粗加粗、叶面积增加、叶片数增多等，植株的综合生长特性显著优于其他处理，与成品基质T1无显著差异。这与前人的研究结果相符，表明复合基质T3为幼苗生长提供了有利的环境。

幼苗的叶绿素含量与植株的生长潜能相关，本试验中T2处理的生菜幼苗叶绿素含量显著高于T3处理，分析原因可能与T2处理的生菜幼苗生长较慢叶片变厚含水量降低叶绿素浓缩有关；但T2处理维生素C含量最低，显著低于T3处理，幼苗地上地下部的生长量也显著低于T3处理，可见单纯用牛粪与油菜秸秆的腐熟基质育苗不利于幼苗生长，而适宜的复合基质配比则可以促进幼苗的生长，提高其产量和品质，这也与汪季涛［13］的研究结果一致。复合基质T3处理的黄瓜幼苗叶绿素含量最高，与对照T1没有差异，但显著高于其他各组处理，而T3处理的番茄幼苗叶绿素含量显著低于T1，可见同一种复合基质对不同蔬菜幼苗的生长影响效果不完全相同。综合考虑3种蔬菜幼苗地上地下部的生长量，认为腐熟基质与草炭1∶1混合的复合基质是比较理想的育苗基质。