基于木耳菌渣番茄育苗基质筛选研究

贺殊敏, 周佩华, 辛贵民, 赵清竹, 杨 浩, 傅民杰

(延边大学农学院，延吉 吉林 133002)

番茄(lycopersicumesculenturn)又名西红柿，茄科番茄属，被誉为“菜中之果[1-2]。因其营养丰富、易培育、市场需求大等优点，目前在我国大面积栽培[3]。番茄幼苗的培育是生产番茄的首要工作，幼苗的优劣将决定今后植株的品质，因此，育苗基质就成为生产高质量产品的关键因素[4-5]。目前常采用草炭作为番茄育苗物料，但因大量开采草炭会造成生态环境不可逆性的破坏，因此利用农业废弃物取代草炭已成为今后基质育苗的发展方向[6]。黑木耳菌渣是木耳采摘后废弃的固体培养基，其不仅含有大量的有机物质(15.66%)，还含有Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素[7]。目前，菌渣除部分被用作畜禽饲料[8-10]、有机肥料[11-12]、花土外[13]，绝大部分被丢弃，造成大量浪费。因此,尽快开发菌渣是发展循环经济,建设节约型社会和节约型企业的需要[14]。近年来，一些学者将处理后的黑木耳菌渣用于基质育苗[15-16]、栽培蘑菇[17-18]以及利用黑木耳菌渣代替木屑栽培黑木耳[19]等，取得了较好的研究成果。但是，目前采用处理的黑木耳菌渣进行番茄育苗的研究报道几乎没有。为此，该研究以黑木耳菌渣作为主要原料，结合蛭石、珍珠岩和有机肥料制成不同配方基质，并研究了各配方基质对番茄育苗效果的影响，以期为今后菌渣资源化再利用和番茄基质化育苗提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

育苗基质材料主要包括菌渣、蛭石、珍珠岩、有机肥。其中，菌渣取自延边朝鲜族自治州图们市天桥岭黑木耳生产基地，为黑木耳采摘后经自然堆放2年的发酵料，粒径≤5 mm。蛭石来自于灵寿县思博矿产品加工厂，粒径为1～3 mm。有机肥为商品腐熟鸡粪，鞍山市农皇生态农业有限公司生产，粒径≤2 mm，其有机质≥450 g/kg，N+P2O5+K2O≥50 g/kg。上述4种材料均以自然状态加入基质中。育苗采用塑料育苗杯，规格为12 cm×10 cm，供试番茄品种为“改良中疏四号”。

1.2 方法

试验于2019年4—6月在延边大学试验基地温室大棚内进行。试验以黑木耳腐熟菌渣作为基质主料，以蛭石、珍珠岩为辅料，并根据不同配方(干质量)的2%加入有机肥，以此制备11种配方基质。番茄育苗基质物料的配方见表1。试验时以当地生产中常用的农田土作为对照(CK)。播前对种子浸种消毒，并随即播种；每个处理设3个重复，每个重复20杯。

表1 番茄育苗的基质物料配比

1.3 项目测定

1.3.1 基质理化性质的测定

速效磷的测定采用碳酸氢钠浸提—钼锑抗比色法[20]；速效钾的测定采用乙酸铵浸提—火焰光度计法[20]；碱解氮的测定采用还原碱解扩散法[21]；有机质的测定采用重铬酸法容量法[22]；土壤全氮、全磷和全钾的测定方法参照文献[20-23]中的方法进行，即样品处理采用HClO4—H2O2消煮，后取上清液测定；pH值测定参照文献[24]的方法进行；容重、孔隙度等的测定参照文献[25]的方法。

取体积为Vcm3的空烧杯称重，质量记为W0。取风干基质装满烧杯，放置烘箱105 ℃烘干至恒重，然后取出称重记为W1。另取体积为V1 cm3的烧杯，取风干基质装满烧杯质量记为W2，用纱布包住烧杯口，将烧杯倒置浸泡水中24 h后迅速取出，去掉纱布称重，质量记为W3。倒置烧杯，待烧杯中重力水自由沥干后再称重，记为W4。分别按以下公式进行计算。

容重/g·cm-3=(W1W0)/V100%

1.3.2 秧苗素质的测定

在番茄第2片真叶出现时，采用随机取样，定点定株，每7 d观测1次。每个重复选取5株秧苗，并测定秧苗生长性状。育苗结束后，测定番茄苗的最大根长及地上、地下的鲜、干重，并计算根冠比、壮苗指数、G(干物质累积速率)等。根冠比、壮苗指数、干物质累积速率计算公式[26-28]如下。

根冠比=地下干重/地上干重

壮苗指数=(茎粗/株高+地下干重/地上干重)×植株总干重

G值(干物质累积速率/%)=植株总干重/育苗天数×100

1.4 数据分析

试验数据处理与绘图采用Excel 2010软件，图表中数据以均值和标准差形式表示。数据统计分析采用SPSS21软件包，各指标在基质处理间差异显著性分析采用单因素方差分析法，多重比较采用Duncan法。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质的养分特性

2.1.1 不同配方基质的物理特性

由表2可知，栽培基质和物料配比不同，其物理性状差异明显。11种菌渣基质的处理其pH值为7.28～7.51，电导率为0.90～1.53 mS/cm。各处理间的电导率存在显著差异，同时均显著高于CK(P<0.05，是传统育苗土壤(CK)的2～3倍)，其中，以T10处理的电导率值最高(1.53 mS/cm)。所有处理的通气孔隙度为7.9%～25.7%，且各处理间存在显著差异；同时，除T10处理外，其它处理均显著高于CK。所有配比的基质容重为0.32～0.57 g/cm3，均显著低于CK(0.89 g/cm3，P<0.05)。12个处理的持水孔隙度为30.7%～53.5%，其中，T10处理显著高于CK，T1、T3和T6处理与CK相近，T2、T4、T5、T7、T8、和T9处理均显著低于CK。各基质处理的总孔隙度为52.8%～62.8%，其中，T1和T10的总孔隙度较高，且与CK呈显著性差异。各处理的气水比较大，均显著高于CK(P<0.05)，表明各处理比CK具备更好的水气调控能力。

表2 不同配方基质的物理性质

2.1.2 不同配方基质的化学成分

由表3可知，在全氮、全磷和全钾方面，各基质处理间存在显著性差异。在有效态养分方面，各处理的速效磷含量为223.3～566.9 mg/kg，均显著高于CK。各处理的碱解氮含量为364.7～1 299.0 mg/kg，其中，除T1、T3、T4、T6和T11处理外，其它各处理的碱解氮含量均显著高于CK(T10的处理碱解氮含量最高)。各处理的速效钾含量为511.3～1 269.5 mg/kg，其中，在T4～T11 8个处理中，除T6处理与CK速效钾含量相近外，其它处理均显著高于CK，且T11处理速效钾含量最高(1 269.5 mg/kg)。菌渣的加入，使各配比有机质含量均显著高于CK。

表3 不同配方基质的化学成分

2.2 不同配方基质对番茄生长发育的影响

2.2.1 不同配方基质对番茄株高的影响

由图1可知，各处理在番茄育苗期的株高其增长趋势基本相似，但增长速率不同。在育苗15 d时，T1、T4、T7和T11处理的番茄其株高均显著高于CK的番茄株高(P<0.05)，其中T11最高，T4次之。在育苗22 d时，除T3、T4、T5和T8外，其它处理的番茄其株高均与CK的番茄株高无显著性差异(P>0.05)，其中T4与T5较高。在育苗第29 d时，T2、T7和T11处理的番茄其株高与CK的番茄株高呈显著性差异(P<0.05)。其中，T11处理的番茄株高显著高于CK，T2和T7处理的番茄株高显著低于CK(P<0.05)，其它处理的番茄其株高与CK的番茄株高无显著差异。在育苗36 d时，各处理与CK表现出不同的显著性差异，其中T2和T7处理的番茄其株高显著低于CK，而T5、T8、T10和T11处理的番茄其株高均显著高于CK(P<0.05)，且T5、T8、T10和T11处理的番茄其株高比CK的分别增加了26%、26%、26%和25%。

图1 不同配方基质对番茄株高的影响

2.2.2 不同配方基质对番茄茎粗的影响

由图2可知，随着育苗时间的延长，各处理的番茄其茎粗差异逐渐明显。在育苗15 d时，仅T1处理的番茄其茎粗显著高于CK(P<0.05)，其它各处理间均无显著性差异。育苗29 d时，T2和T4处理的番茄其茎粗与CK的番茄茎粗存在显著性差异(P<0.05)，其中，茎粗增加最快的是T4，达到4.30 mm，显著高于CK(P<0.05)。育苗36 d时，T1、T2和T7处理的番茄其茎粗均显著低于CK(P<0.05)，其它处理与CK均无显著性差异。综合图2，T1、T2和T7处理所育的番茄秧苗较细弱，而T4处理所育的番茄苗较为粗壮，表现出良好的壮苗优势。

图2 不同配方基质对番茄茎粗的影响

2.2.3 不同配方基质对番茄展叶数的影响

由图3可知，各处理的番茄秧苗其叶片的增长速度在试验时间内呈现出不同的变化。育苗至15 d时，除T2处理的叶片数较低外，其它各处理的出叶速度与CK的相近。育苗至29 d时，T1和T2处理的叶片数量显著低于CK(P<0.05)，而其它处理的叶片数与CK的相近，此时多数处理的叶片数>20叶。育苗36 d时(育苗结束)，T1、T2和T7处理的叶片数显著低于CK的叶片数，其中，T8处理的叶片数最多，达到26叶，比CK平均增加2叶，表现出良好的育苗效果。

图3 不同配方基质对番茄叶片数的影响

2.2.4 不同配方基质对番茄分枝数的影响

由图4可知，育苗至15 d时，仅T2处理的番茄其分枝较低，其它各处理间分枝数与CK相近，无显著差异。育苗至22 d时，T1、T2、T4和T5处理的番茄其分叉能力下降，且其分枝数量显著低于CK(P<0.05)。其它各处理间的分枝数与CK的相近，未达差异显著性水平。育苗至29 d时，各处理得分枝能力进一步分化，其中，T3、T8、T10和T11处理的分枝数与CK的分枝数相近，而其它处理的分枝数显著低于CK(P<0.05)。育苗至36 d时(结束时)，各处理的分枝数均达到7个以上，且T3和T11处理分枝数显著高于CK(P<0.05)，而其它处理与CK相近。

图4 不同配方基质对番茄分枝数的影响

2.2.5 不同配方基质对番茄幼苗质量的影响

由表4可知，在苗期结束时，T4处理的番茄秧苗指标在植株总鲜(干)重、地上(下)鲜重、地上(下)干重等6种秧苗综合指标中均为最大值，其中，除地下干重外，其它指标均显著高于CK(P<0.05)，表现出良好育苗效果；T3、T5、T8、T9和T10等5个处理的指标也优于或接近于CK，同样表现出较好的秧苗物质积累能力；T2处理在地上鲜重和总鲜重几个秧苗指标，均显著低于CK，其它处理与CK无显著性差异。

由表5可知，T3、T4和T8处理的根毛数量显著高于CK的根毛数量(P<0.05)，表现出良好的水肥吸收潜能，而其它处理的根毛数量与CK无显著性差异。在最大根长方面，除T7、T10和T11处理与CK无显著性差异外，其它处理的最大根长均显著高于CK(P<0.05)，表明各处理(基质)有利于根系发育。在叶绿素含量方面，除T4处理的叶绿素含量与CK的接近外，其它处理的均显著低于CK(P<0.05)，但各处理叶片颜色正常，均未表现出营养缺乏症状。在根冠比方面，除T5处理的根冠比外，其它各处理的根冠比与CK相近(无显著差异)，表明各处理的地上与地下营养物质的分配比例与CK相近。在壮苗指数方面，T3、T4、T5、T8、T9和T10等6个处理的壮苗指数均大于0.23，其中，T5、T8和T9处理的壮苗指数与CK相近，T3、T4和T10处理的壮苗指数明显优于CK。在干物质累积速率方面，T3、T4、T5、T8、T9和T10等6种处理的干物质累积速率与CK相近，其中，T4处理显著高于CK。且T4处理的壮苗指数(0.34)和干物质累积速率(2.31%)在所有处理中均为最高，比CK分别提高了48%和60%。

表5 不同配方基质对番茄幼苗综合生长质量的影响

3 讨论

育苗基质的理化性质(pH值、容重和孔隙度等)决定于材料的选择和配比[29]。研究表明，番茄育苗基质的pH值呈中性或微酸较好[30]，而在该研究中各处理的pH值均处于中性或弱碱性，但育苗过程中并未出现因pH值而导致的营养不良或植株生长不良等现象，表明各处理(以菌渣为主料)的pH值适合番茄生长。不同的电导率会影响作物的生长，EC值太高会使作物根系失水，EC值太低会使植株的矿质元素流失[31]。该试验中除CK和T2处理外，其它各处理的电导率均为1～4 mS/cm，试验表明该电导率适合植株的生长发育。研究表明，容重为0.1～0.8 g/cm3的基质有利于番茄幼苗的生长[32-33]。该试验中各处理均在其范围内，其中，T4、T5、T8和T10条件下秧苗长势良好。研究认为，基质的总孔隙度为54%～96%有利于番茄植株的生长，该试验中各处理均接近或在该范围内，T4、T5、T8和T10分别为53.5%、55.2%、57.7%和61.4%，与文献[34-35]提出的总孔隙度范围相符，并表现出良好的生长优势。

番茄植株的生长性状是比较直观的形态指标，从不同程度上可以反映其生长状况。从形态特征来看，该试验中的T4、T5、T8和T10这4种配方基质在番茄植株的生长特性方面均接近或高于CK的。幼苗干鲜重、叶绿素含量、壮苗指数和G值等是反映苗期幼苗素质的重要指标。该试验中的T4、T5、T8和T10处理的番茄幼苗其地上(下)鲜干重均显著优于CK。而叶绿素含量，除T4处理与CK接近外，其他处理(T1-T11)均显著低于CK(P<0.05)，但各处理的叶片颜色正常，未表现出营养缺乏症状，即各处理(T1-T11)能够满足幼苗进行光合作用与干物质积累。壮苗指数不仅可以反映育苗基质的优劣[36]，还能预测番茄的产量[37]。该研究中，T4、T5、T8和T10处理的壮苗指数和干物质累计速率均高于CK(表3、4)，这说明以上处理的配方基质对促进幼苗生长的效果较好。T4在各指标方面均表现突出。从各基质物料的结构与配比来看，T4配方中菌渣所占比例较大，说明菌渣对植株的生长具有一定的作用。

4 结论

在这11个配方中，T4、T5、T8和T10配方对番茄秧苗的生长发育有明显的促进作用。其中，T4最优，培育的番茄秧苗的株高、茎粗、壮苗指数、干物质累积速率分别比CK提高了12%、7%、48%和60%，达到了壮苗要求，且对木耳菌渣在番茄育苗上的应用提供参考依据，同时为合理利用木耳菌渣资源，减少资源浪费具有重要意义，今后将对黑木耳菌渣用于番茄栽培做进一步研究，以更好地利用木耳菌渣，促进番茄的生产效益。