桃枝废弃物基质栽培对盆栽桃苗生长的影响

韩德峰，高程达，杨海清，张宏伟，刘悦萍*

(1.北京农学院 a. 植物科学技术学院，b. 文法与城乡发展学院，c. 生物与资源环境学院/农业农村部 华北都市农业重点实验室，北京102206；2. 北京市平谷区人民政府果品办公室，北京101200)

北京市平谷区是全国著名的大桃之乡，桃园面积约1.29万公顷，2019年全区大桃总产量约为19.97万吨[1]。每年大桃成熟后，平谷区桃枝的剪枝量多达8～10万t[2]，但桃枝资源化利用率低，枝条乱堆乱放，随意丢弃、焚烧，严重污染大气及农村环境。目前的研究报告中，相对于其他有机物料如畜禽粪便、农作物秸秆和绿肥等，用桃枝作为基质和有机肥料的研究较少。因此，开发桃枝基质或有机肥，应用于农业生产，对实现桃枝废弃物的循环利用和桃产业的发展具有重要的实践意义。

目前，农业生产中常用的有机基质材料主要有泥炭、锯末、菇渣和秸秆等[3]。桃苗的栽培基质主要有珍珠岩、蛭石、泥炭[4-5]、秸杆、菇渣和锯末[6]等多种材料。基质的选择是影响有机基质栽培的核心问题[7]。目前应用和研究最多的是秸秆基质。秸秆开发有机栽培基质的应用较早，也较广泛。菊芋秸秆的栽培基质可增加辣椒生物量、提升果实品质和增产[8]。油菜秸秆有机基质中的幼苗株高、茎粗等生长指标显著优于对照[9]。此外，在麦麸草炭泥炭等方面的研究也较多，麦麸可作为蘑菇等的生长基质。基质麦麸含量对黑木耳产量和子实体营养成分含量有影响[10]。当前，有机栽培基质的应用已较为广泛，展示出较好的应用前景，并带来可观的经济效益。

有机栽培基质可有效增加土壤有机质含量[11]，改善栽培基质的C/N、pH值、养分含量、土壤空隙等性状[7]。桃枝中含有大量的糖、有机酸和黄酮等有机物质[12]，将桃枝废弃物加工成基质可提高生物质资源利用水平，实现资源的循环化利用。为探讨桃枝基质对桃苗生长发育的影响，本研究将桃枝废弃物经过初步粉碎，加入合适的生物菌剂发酵，经高温腐熟杀菌后加工成细颗粒的基质，与其他物料复配，创制盆栽桃苗基质配方，分析不同基质的理化性质及盆栽桃苗的生长发育情况。试验结果可为桃枝基质的进一步优化和推广奠定基础，进而促进桃枝废弃物的循环利用和桃产业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在北京市平谷区大化肥料厂试验田进行，试验桃苗品种为秋彤(AmygdaluspersicaL. var.scleronucipersica(Schiibler & Martens) Yu et Lu)，砧木品种为毛桃(Amygdaluspersica(L.) Batsch)，为二年生苗。将园土、桃枝废弃物基质(桃枝废弃物经过初步粉碎，加入生物菌剂发酵，经过高温腐熟杀菌，加工而成)、进口基质和蛭石按照不同的比例进行混合，分装入1 m×1 m×1 m的编织袋作为盆栽桃苗基质。不同基质配方见表1。每个处理10盆，盆与盆间距为2 m。试验于2019年3月进行，选取长势较为一致的桃苗品种‘秋彤’定植于编织袋中，常规管理。2020年8月进行桃苗叶片光合作用指标的测定；2020年3月取土，进行土壤养分指标的测定；2020年3月和9月分别测定盆栽桃苗地上部和地下部的生物量。

表1 不同基质配方Tab.1 Different substrate formulations

1.2 测定内容及方法

1.2.1 不同配方基质营养成分的分析 土壤有机质含量用重铬酸钾容量法—稀释热法测定。全氮含量用凯氏定氮法测定，碱解氮含量用碱解扩散法测定。有效磷的含量用碳酸氢钠浸提—钼锑抗分光光度法测定，速效钾含量用乙酸铵溶液浸提—火焰光度法测定。电微波消解，用电感耦合等离子体光谱仪测定Ca、Cu、Fe、Mn、Mg和Zn营养元素的含量，离子色谱法测定土壤中氯离子含量。

1.2.2 桃苗生物量的测定 每个处理选取桃苗3株，测量树体地上部的分枝数、主干的茎粗(用游标卡尺在接口上下各10 cm处测量)、地上部的干重和湿重。在距离主干30 cm处挖出土壤剖面，统计50 cm×50 cm面积内土壤中的2 mm以上根系总量，计算单位面积的根密度，统计不同直径根的干湿重。

1.2.3 树体光合作用相关指标的测定 叶片光合作用相关指标的测定选取晴天8：00—11：00进行，随机选取树体向阳枝条中部的功能叶片，使用Ciras-3便携式光合测定系统(PP-Systems公司，美国)测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(gs)、水分气压亏缺(VPD)和水分利用效率(WUE)，每个处理随机测5片叶子数据记录其平均值，重复3次。随机选取新梢中部无病虫害的10片叶子测定叶绿素含量(SPAD)，记录其平均值，每个处理重复3次，采用手持式叶绿素仪SPAD-502(日本)。

1.3 数据分析

试验使用Excel 2010进行数据整理，使用SPSS 25进行差异显著性分析(LSD，P<0.05)，使用Graphpad Prism进行图片处理。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质营养成分的分析

表2是不同复配基质的营养成分情况，对于有机质含量，桃枝废弃物占比高的基质Ⅱ中有机质含量高于基质Ⅰ，但桃枝废弃物占比低而进口基质占比高的基质Ⅲ，有机质含量是最高的，说明桃枝废弃物和进口基质物料含有较多的有机质。桃枝废弃物占比高的基质Ⅱ的全氮、碱解氮与速效钾的含量是最高的，并含有较高的有效磷。

对于微量元素，桃枝废弃物占比高的基质Ⅱ中氯离子以及钙、铜、镁、锌四种元素含量最高，与基质Ⅰ和Ⅲ间存在显著性差异。不同基质配方中铁和锰元素的含量差异不显著。总体而言，含有60 %桃枝废弃物的复配基质中，全氮、速效钾、碱解氮、氯离子以及钙、铜、镁、锌等微量元素的含量最高，该复配基质有利于桃苗的生长。

表2 不同基质配方土壤营养成分测定Tab.2 Determination of soil nutrient composition in different substrate formula

2.2 不同配方基质对桃苗生长的影响

不同处理桃苗地上部和地下部的生长情况见表3。在2020年的生长季中，基质Ⅲ桃苗茎粗生长量及枝条的含水量显著高于基质Ⅰ和Ⅱ，可见，添加进口基质的处理Ⅲ促进了桃苗主干的生长，提高了枝条内的含水量，间接说明枝条内的代谢活动旺盛，生长能力强。

对桃苗地下根系的测量统计结果如表3所示，桃枝废弃物含量较高的基质Ⅰ和Ⅱ的总根系密度与基质Ⅲ间存在显著性差异，分别比基质Ⅲ高1.28和1.22倍，根密度越大，植物根系的吸收能力越强，这表明桃枝废弃物促进了根系的生长，基质养分充足。添加进口基质处理Ⅲ中桃苗根扎入土壤的长度显著高于基质Ⅰ和Ⅱ，分别是2.06和1.5倍，并且基质处理桃苗的总根干质量和湿质量最高，表明进口基质对有机物的积累有促进作用。

2.3 不同基质对盆栽桃苗叶片光合作用相关指标的影响

叶片通过光合作用制造氧气并且积累有机物，是植物获得营养的重要途径。通过比较不同基质中盆栽桃苗的光合测定结果，能在一定程度上反映不同基质中桃苗叶片有机物的制造和积累能力(图1)。在测定的不同基质桃苗叶片的净光合速率中，含桃枝废弃物较高的基质Ⅱ桃苗叶片的净光合速率高于其他两种基质，但是差异不显著。基质Ⅱ桃苗的胞间CO2浓度高于基质Ⅲ，且有显著差异性，相差33.04%，与基质Ⅰ相比无显著差异。基质Ⅱ桃苗叶片的气孔导度与基质Ⅲ相比差异有显著性，相差28.45%，与基质Ⅰ无显著差异性。基质Ⅱ中桃枝废弃物含量最高，有利于增大叶片气孔张开程度，使得进入细胞的二氧化碳增多，细胞间的二氧化碳减少，参与光合作用消耗掉的二氧化碳越多，更有利于增大叶片的净光合速率，进而影响植株有机物的积累。

3 讨论和结论

枝条的堆放、焚烧对环境和大气造成污染，也可能会造成桃树疾病的传播。本试验对平谷区粉碎桃枝用于桃苗栽培基质进行了研究，对基质营养及树体生长的相关指标进行测定。

有报告指出，养分能促使叶片气孔导度和蒸腾速率变化，提高叶片的净光合速率，增加植株的果实产量, 提高水分利用效率[13]。养分含量较高可以提高植物叶片气体交换参数、叶绿素含量和酶活性。其中，氮素可改善叶片气孔运动状况，提高了叶片光合色素含量[14]。因此，营养元素含量越高，越有利于植物叶片光合作用，有利于有机物的积累，促进植物生长[15]。本试验基质Ⅱ中桃枝废弃物含量最高，基质Ⅱ中全氮、速效钾、有效磷、碱解氮和钙、铜、镁、锌等微量元素方面与其余两种基质相比差异有显著性。进口基质则提高了基质Ⅲ中有机质含量。

进口基质可促进桃苗的地上部分获得了更多的营养物质，使得桃苗积累更多的水和有机物，促进了主干枝条的生长。此研究结果与其他研究结论相一致。杨鑫等的研究表明，植物生长的状况可以通过生物量的变化来衡量[16]。农业废弃物能促进植被盖度、生物量的增加，使得基质养分、酶活性显著增加，促进植物生长[17]。含水量高、更长的根系使桃苗具有更强的根系活力，提高了吸收水分和营养物质的能力。桃枝废弃物含量高的基质Ⅱ中，根系总密度显著增大，表明桃枝废弃物有利于桃苗根系侧根的生长，从而增大了单位面积的根系数量，同样提高了吸收水分和营养物质的能力。王高飞等研究发现稻杆炭处理辣椒幼苗株高、茎粗、叶绿素含量、根生物量、地上部生物量与对照相比显著增长[18]。生物炭和腐熟秸秆组配基质水稻秧苗的株高、茎粗、根长、地上部、地下部干物质，以及整株干物质积累量均高于对照组[19]。

研究表明，基质栽培对葡萄植株的叶面积和叶片叶绿素含量有一定影响[20]。农业废弃物可明显提高冬小麦生育后期叶片的光合特性、SPAD值及产量[21]。本试验测定了桃苗叶片光合指标，净光合速率能直观反映植物的光合作用。气孔导度能反映叶片光合作用的强弱，水分过少时植物会关闭气孔避免大量失水[13]。在测定的不同基质桃苗叶片的净光合速率中，基质Ⅱ中桃苗叶片的净光合速率与Ⅰ、Ⅲ相比差异不显著，但桃枝废弃物含量高的基质对桃苗叶片的净光合速率有一定的效果，叶片能制造、积累更多的有机物，更有利于植株的生长。基质Ⅰ、基质Ⅱ中桃枝废弃物含量不同，但均可增加桃苗叶片的气孔导度，且基质Ⅱ桃苗叶片的气孔导度与基质Ⅲ相比差异显著。含量高的桃枝废弃物复配基质增大桃苗的气孔导度效果显著，使得叶片消耗更多的的二氧化碳，增强植株的光合速率，促进有机物的积累。苏兰茜等[22]研究表明气孔限制是导致光合速率降低的重要因素，当叶片光合速率下降，胞间CO2浓度降低。

本试验对比分析了添加不同比例的桃枝废弃物基质对盆栽桃苗生长量及桃苗叶片光合作用指标的影响，一定比例的桃枝废弃物增加了复配基质的营养元素含量，促进了桃苗地上部和根系的生长。本试验结果初步说明桃枝废弃物可作为培育桃苗复配基质的物料，试验结果为平谷地区桃枝废弃物的应用提供了重要参考。