蚯蚓粪复合基质在蔬菜育苗上的应用

张珂 王朝弼 王熊飞 祁君凤 刘存法 李光义

（1.海南省土壤肥料总站 海南海口 571100；2.中国热带农业科学院环境与植物保护研究所 海南海口 571101）

基质栽培作为无土栽培最重要的形式，在工厂化育苗中占据重要地位，基质的优劣直接决定着作物的产量和质量[1]。因此，基质的研究是工厂化产业技术的关键环节。草炭是世界上应用最广泛、效果较理想的一种栽培基质，但草炭是不可再生资源，且价格相对较高，故有必要开发新的基质物料[2-3]。蚯蚓粪具有养分全面、富含有机质、有益微生物菌群、腐殖酸等特点[4]，在改良土壤[5]、促根壮苗[6]、抑制土传病害[7]、抗重茬[8]、改善作物品质[9-10]等方面具有巨大的应用价值。本课题组研究发现，利用蚯蚓粪和腐熟菌渣复配可替代育苗基质中的草炭，在此基础上添加功能微生物，可进一步增加作物产量，改善作物品质。近几年，蚯蚓粪在海南瓜菜生产中应用效果显著，得到种植户的广泛认可，用量逐年加大。为充分发挥蚯蚓粪优势功能，提高市场竞争力，在前期研究基础上，开展蚯蚓粪育苗基质研发工作，为海南蚯蚓产业健康发展和高质量农产品生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2020年7—12月在中国热带农业科学院环境与植物保护研究所温室内进行；供试材料为腐熟菌渣（J）及蚯蚓粪（YF），取自中国热带农业科学院环境与植物保护研究所儋州生态农业基地；草炭（C）、珍珠岩（Z）及商品育苗基质（CK）均为市售商品；圣女果、辣椒及豇豆种子购于种子公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计按腐熟菌渣∶草炭∶珍珠岩=45∶45∶10（V/V）混合，混匀后即制成“菌渣-草炭-珍珠岩”复合基质（S0）；将蚯蚓粪（YF）与“菌渣-草炭-珍珠岩”复合基质（S0）分别按一定体积比混合，混匀后即分别制成处理基质S1（S0∶YF=5∶95，V/V）、S2（S0∶YF=10∶90，V/V）、S3（S0∶YF=20∶80，V/V）、S4（S0∶YF=30∶70，V/V）和 S5（S0∶YF=40∶60，V/V），并测定各基质理化指标。

1.2.2 育苗以商品基质（CK）和基质S0为参照，研究不同处理基质（S1、S2、S3、S4和S5）对圣女果、辣椒及豇豆育苗效果的影响。育苗方法：将各基质分别置入育苗盘中，用自来水（洒水壶）浇透后将经 0.5%次氯酸钠消毒、催芽 2 d的种子放入育苗盘穴中，每穴1粒，然后再用一薄层基质覆盖种子。每种种子 3次重复，每个重复100粒种子。在育苗过程中，适时浇水，保持基质湿润。21 d后统计出苗情况，测量株高、茎粗、生物量等生长指标，并计算壮苗指数[（壮苗指数= (茎粗/株高+地下干重/地上部干重)×全株干重）]。

1.2.3 育苗基质理化性质优化及育苗验证基质EC值过高会抑制幼苗生长，干容重过大会影响幼苗“提苗”效果。因此，在筛选到圣女果、辣椒及豇豆育苗基质最佳配方（J+C+Z+40%YF，S5）的基础上，进一步改善优化育苗基质的理化性质，并育苗验证。优化方法为：将复合基质配方（J+C+Z+40%YF，S5）中的蚯蚓粪添加体积降至10%、珍珠岩的添加体积增至 20%，即基质配方变为“菌渣∶草炭∶珍珠岩∶蚓粪=35∶35∶20∶10（V/V）”，以下记为“S6”。育苗方法及测定指标同“1.2.2”。

1.2.4 育苗基质磷养分优化及育苗验证为进一步提升基质S6的育苗质量，分别按0、1、2、3、4 g/L的量添加过磷酸钙（P2O5≥16%），分别配制成基质P0、P1、P2、P3、P4，研究过磷酸钙不同添加量对圣女果、辣椒及豇豆育苗效果的影响。育苗方法及测定指标同“1.2.2”。

1.2.5 指标测定种子发芽数和幼苗真叶数以计数法观测；幼苗株高用直尺测定；幼苗茎粗用数显卡尺测定；生物量用称重法测定；叶片spad值用植物营养测定仪（TYS-B）测定。

基质EC值用电导率仪（DDB-303A）测定；pH用 pH计（PHSJ-3F）测定；碱解氮用碱解扩散法测定；速效磷用 0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl法测定；速效钾用NH4OAc浸提，火焰光度法测定；样品经H2SO4-H2O2消煮后，用靛酚蓝比色法测定全氮，用钼锑抗比色法测定全磷，用火焰光度法测定全钾。

1.2.6 数据分析数据整理采用 Excel软件，统计分析采用SAS软件进行Duncan复全距测验法。

2 结果与分析

2.1 蚯蚓粪对圣女果、辣椒、豇豆育苗的影响

蚯蚓粪的添加对圣女果的发芽率、幼苗真叶数及地上干重无显著影响，对株高、茎粗、叶片spad值及壮苗指数有显著影响。由表1可见，基质配方 S1～S5所育圣女果的发芽率、幼苗真叶数及地上干重与S0无显著差异，但叶片spad值显著变小；基质配方S2显著提高了圣女果幼苗壮苗指数，S3显著提高了圣女果幼苗株高，S5显著提高了圣女果幼苗株高、茎粗、地下干重、根冠比和壮苗指数。可见，在蚯蚓粪不同添加量基质配方中，S5对圣女果的育苗效果最好。与商品基质（CK）相比，S5虽然显著降低了叶片spad值，但显著提高了圣女果幼苗株高，且其他指标与商品基质无显著差异（表1）。因此，基质配方S5所育圣女果生长指标与商品基质相当。

表1 不同配方基质对圣女果育苗的影响

蚯蚓粪的添加对辣椒的发芽率、幼苗真叶数、叶片spad值及地上干重无显著影响，对株高、地下干重、根冠比及壮苗指数有显著影响。由表2可见，基质配方S1～S5所育辣椒的发芽率、幼苗真叶数、叶片spad值及地上干重与S0无显著差异，但基质配方S5显著提高了辣椒幼苗株高、地下干重、根冠比及壮苗指数。可见，在蚯蚓粪不同添加量基质配方中，S5对辣椒的育苗效果最好。与商品基质（CK）相比，S5虽然显著提高了辣椒幼苗株高，但地下干重、根冠比及壮苗指数显著低于商品基质（表2），即S5所育辣椒生长指标不如商品基质。

表2 不同配方基质对辣椒育苗的影响

蚯蚓粪的添加对豇豆育苗效果的改善不明显。由表3可见，与S0相比，虽然基质配方S3、S5所育豇豆幼苗叶片 spad值显著升高，但基质配方S1～S5所育豇豆幼苗的地上干重、S1所育豇豆幼苗茎粗及 S2所育豇豆幼苗壮苗指数均显著降低。整体看来，基质配方S5对豇豆的育苗效果最好。与商品基质（CK）相比，S5虽然显著降低了豇豆地下干重，但提高了叶片spad值，且其他指标与商品基质无显著差异（表3）。因此，基质配方S5所育豇豆生长指标与商品基质相当。

表3 不同配方基质对豇豆育苗的影响

2.2 不同配方基质理化性质分析

蚯蚓粪（YF）具有干容重大、EC值和孔隙度较低及磷养分含量高的特点，添加蚯蚓粪能改善复合基质S0的化学性质。由表4可见，蚯蚓粪添加体积为10%即可将复合基质S0的EC值调节至理想基质范围内（＜ 3 000 μs/cm）[11]；蚯蚓粪添加体积大于30%，即可调节速效磷养分达到商品基质水平。与商品基质（CK）相比，虽然配方基质 S1～S5的pH均显著高于商品基质，但仍在理想基质要求（6.5～7.5）范围[12]；K、N 养分含量高于或与商品基质相当；配方基质干容重虽然显著高于商品基质，但符合理想基质要求范围内（0.2～0.8 g/cm3）[13]；总孔隙度虽然显著低于商品基质，但也符合理想基质要求范围（54%～96%)[14]；水气比值与商品基质无显著差差异。因此，“菌渣-草炭-珍珠岩（S0）”复合基质的性质可通过降低EC值和干容重、提高速效磷养分进行优化。

表4 不同配方基质的化学性质

2.3 育苗基质EC值、干容重优化及育苗验证

基质EC值过高会抑制幼苗生长，干容重过大会影响幼苗“提苗”效果。因此，将最佳复合基质配方S5（J+C+Z+40% YF）中的蚯蚓粪添加体积降至10%、珍珠岩的添加体积增至20%，即基质配方变为“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V，S6）”。由表5可见，优化后基质的EC值由 2 250 μs/cm 降至 1 030 μs/cm，干容重由0.595 g/cm3降至0.245 g/cm3，其他理化性质与商品基质（CK）有差异，但达到育苗基质要求。

表5 优化配方基质的化学性质

育苗结果（表6）表明，圣女果幼苗真叶数、总干重量、地上干重和地下干重显著优于商品基质，其他指标与商品基质无显著差异；辣椒幼苗株高、叶片spad值、真叶数、总干重、地上干重、地下干重、壮苗指数显著优于商品基质，其他指标与商品基质无显著差异，壮苗指数提高了43.9%；豇豆幼苗株高显著大于商品基质，其他指标与商品基质无显著差异。可见，基质配方 S5优化为S6改善了基质理化性质，育苗效果达到或优于商品基质。

表6 优化配方基质育苗效果

2.4 育苗基质速效磷养分优化及育苗验证

添加过磷酸钙对基质的物理性质影响不显著。过磷酸钙添加量分别为1（P1）、2（P2）、3（P3）和4 g/L时，基质的干容重、总孔隙度及水气比值与P0（0 g/L）无显著差异（表7）；添加过磷酸钙显著提高基质P含量，降低基质pH，其他性质差别不明显。育苗结果（表8～10）表明，在基质配方 S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）的基础上添加过磷酸钙2 g/L，圣女果幼苗生长指标最好，壮苗指数较商品基质提高26.0%；过磷酸钙的添加对辣椒幼苗指标的影响不明显，基质配方 S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）不添加过磷酸钙即可达到很好的育苗效果，壮苗指数较商品基质提高43.9%；在基质配方S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）的基础上添加过磷酸钙3 g/L，豇豆幼苗生长指标最好。

表7 种前不同量磷优化配方基质的理化性质

表8 不同配方速效磷基质对圣女果育苗的影响

表9 不同配方速效磷基质对辣椒育苗的影响

表10 不同配方速效磷基质对豇豆育苗的影响

3 讨论与结论

本研究以蚯蚓粪、菌渣、草炭和珍珠岩为材料，筛选出圣女果、辣椒和豇豆育苗基质最佳配方分别为“菌渣∶草炭∶珍珠岩∶蚯蚓粪=35∶35∶20∶10（V/V）+2 g/L过磷酸钙”、“菌渣∶草炭∶珍珠岩∶蚯蚓粪=35∶35∶20∶10（V/V）”和“菌渣∶草炭∶珍珠岩∶蚯蚓粪=35∶35∶20∶10（V/V）+3 g/L过磷酸钙”。在最佳配方下，圣女果和辣椒幼苗的壮苗指数较商品基质分别提高26.0%和43.9%，豇豆幼苗生长指标也优于商品基质。可见，在合适的配方下，蚯蚓粪和菌渣的添加可提高育苗质量，这为蚯蚓粪和菌渣基质化利用提供了参考依据；同时，菌渣在蔬菜育苗中的成功应用大大减少了草炭的用量，这对菌渣的高效利用和草炭资源的保护具有重要的现实意义。与商品基质相比，蚯蚓粪复合基质显著促进了圣女果、辣椒幼苗的生长发育，其作用效果与基质混合比例有一定关系，与尚庆茂等[15]研究一致。有研究表明，不同比例蚯蚓粪栽培基质对苗菜苗数的增加、产量的增高效果显著优于常规基质，其中，以低比例蚯蚓粪（含蚯蚓粪15%～30%）对苗菜苗数的增加和产量的增长效果最好[16]；蚯蚓粪在作物生长前期可有效增加植株生物量，起到健苗壮苗的作用，同时对后期果实品质的提高、产量的增加效果显著[17]。蚯蚓粪具有容重较大、孔隙度和持水力较小，高磷、钾含量的性质，能够有效改善基质结构，增加基质活性物质如矿物质营养、腐殖质、多种维生素、抗生素、生长素等，具有促进根系发育，刺激作物生长，增强抗病能力等特性，蚯蚓粪复合基质对穴盘育苗有优良的效果。研究表明，蚯蚓粪复合基质，对改善作物生长、增加果实产量、提高品质有明显效果[4]。

在本研究中，过磷酸钙添加对圣女果、辣椒和豇豆的生长指标的促进作用不同，可能是因为3种作物对磷养分的需求量不同。圣女果和豇豆为喜磷作物，整个生育期对磷肥的需求量较大，在一定范围内提高磷养分含量可以促进幼苗质量的提升，因此，圣女果和豇豆的壮苗指数随磷养分增加呈“先增后减”变化规律；辣椒苗期需磷较小，吸磷量仅占全生育期吸磷量的 6.4%～13.86%，因此，磷养分的添加对幼苗质量的促进作用不明显。另外，本研究虽然对比了蚯蚓粪不同配方基质的育苗效果，也对比了不同配方基质理化性质的差异，但对基质理化性质与作物生长指标的关系未进行深入研究，这对以不同农业废弃物制备蔬菜育苗基质的指导作用仍具有一定的局限性。