不同轻型可再生基质对盆栽菊花生长的影响

岳莉然，刘铭宇，陈胜艳，刘曙光，陈 斌，薄 杉，徐守斌，周蕴薇

（1.东北林业大学园林学院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江省林业科学院，黑龙江 哈尔滨 150081；3.吉林农业大学园艺学院，吉林 长春 130118）

菊花（Chrysanthemum morifolium）是世界四大切花之一，具有极高的观赏与经济价值。据中国海关统计，2021 年我国菊花出口额约2.5 亿元[1⁃2]，菊花的市场需求量呈逐年上升趋势，进而对于其栽培基质的需求也日益增加。盆栽菊花生产过程中主要依赖泥炭作为栽培基质，但泥炭短期内不可再生，多年来的开采导致其资源迅速减少，价格也急剧上涨，同时引发了湿地生态系统失衡、温室效应加剧等环境问题[3⁃6]。因此，寻找一种来源广泛、环保、利于规模化生产的栽培基质替代泥炭成为促进盆栽菊花产业可持续发展的当务之急。

据统计，我国每年产生近20亿t农林废弃物，其种类多、产量大，具有巨大的资源开发潜力[7]。然而由于缺乏大规模高值利用技术，大量富含有机质的农林废弃物被随意填埋、焚烧，不仅浪费了资源，还严重污染了环境[8⁃10]。因此，其资源化、无害化的合理处置引起了人们的关注，针对农林废弃物资源化利用的研究和应用不断增多。学者们利用腐叶土、椰糠、稻壳、玉米秸秆、牛粪等农林废弃物代替泥炭在二苞黄精、三七、草莓、西瓜、刺槐等植物的栽培研究中取得了良好的效果[11⁃15]。其中，腐叶和椰糠作为新型的轻便基质，降低了运输成本，收获了更多的经济效益，具有替代泥炭作为栽培基质的应用潜力。因此，以腐叶和椰糠为材料，代替泥炭，添加珍珠岩制备成复合基质，旨在筛选出适宜菊花生产、质轻价廉的基质配方，同时也为农林废弃物的资源化利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

以菊花品种糖果粉（Chrysanthemum×grandiflorum‘Tangguofen’）为植物材料。基质材料为泥炭、珍珠岩、腐叶和椰糠，其中泥炭、珍珠岩和椰糠购自哈尔滨花卉市场，腐叶为阔叶林下落叶，经腐熟并粉碎后过筛备用。

1.2 试验方法

试验共设6 个处理，用泥炭、珍珠岩、腐叶与椰糠按不同体积比配制成复合基质（表1），以常规基质[V（泥炭）∶V（珍珠岩）=4∶1]为对照（CK）。基质容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、气水比等测定参照郝丹等[16]的方法；pH 值和EC 值测定采用马海龙等[17]的方法；碱解氮、有效磷和速效钾含量参考鲍士旦[18]的方法测定。

表1 各基质配比Tab.1 Different substrate ratios

将混合后的基质装入花盆，选择长势一致且生长良好的菊花幼苗分别定植在各处理基质中，每个处理4盆，3个重复。菊花幼苗定植3个月后测定成活率，每10 d 测定一次株高、茎粗、冠幅[19⁃21]。菊花进入生殖生长阶段后，增测盛花历时、盛花期、着花量、花直径[22⁃24]。试验结束后，测定鲜质量、干质量[25]；采用如下公式计算根冠比、壮苗指数和干物质积累速率（G 值）：根冠比=地下部干质量/地上部干质量，壮苗指数=（茎粗/株高+地下部干质量/地上部干质量）×全株干质量，G 值=全株干质量/育苗天数[21]。

生长旺盛期取样[26]测定生理指标：叶绿素含量采用乙醇浸提法测定[27]，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250 比色法测定[27]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[28]。

用Excel 2012 整理并计算数据，用SPSS 26.0 对数据进行方差分析。采用菊花综合评价体系[16]评估各处理基质下菊花的生长状况，进而比较各配方基质的优劣，依下式求得各指标隶属函数值，进而求得植株形态综合评价系数，综合评价系数越高，则植株长势越好。

其中，X为某一基质条件下某一指标测定值，Xmax、Xmin分别为该指标测定的最大值与最小值。与生长表现正相关的指标采用（1）式计算隶属函数值，反之用（2）式。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质理化性质比较

2.1.1 物理性质 由表2 可知，4 种原材料容重差异显著，腐叶、椰糠的容重比泥炭降低64.9%、59.5%。由表3可知，腐叶和椰糠代替泥炭显著降低了基质的容重（P<0.05）。各处理容重在0.13～0.34 g/cm3，以T5 处理最低，为0.13 g/cm3，比CK 降低61.8%，T4 处理次之，比CK 降低50.0%；各处理总孔隙度在64.33%～68.67%，均高于CK；除T6 处理外，通气孔隙度均高于CK，持水孔隙度均低于CK，且T5处理与CK相差最大，2项指标分别为CK的3.1倍和68.5%；T6 处理气水比较CK 降低25.0%，其余各处理组气水比均高于CK，其中T3、T4、T5 处理气水比与CK 均差异显著，气水比最高的为T5 处理，为CK 的4.3 倍，其次为T4 处理，为CK 的2.4 倍，T3 处理气水比为CK的1.85倍。

表2 不同基质原材料的物理性质Tab.2 Physical properties of different substrate raw materials

表3 不同配方基质的物理性质Tab.3 Physical properties of different formulated substrates

2.1.2 化学性质 由表4可知，除珍珠岩外，其余基质pH 值均低于7；椰糠的EC 值在原材料中最高，为2.48 mS/cm，其余基质EC值低于1；腐叶与椰糠的碱解氮含量显著低于泥炭，但有效磷与速效钾含量显著高于泥炭。由表5 可知，随着腐叶和椰糠代替泥炭的比例增加，基质的pH 值和EC 值都呈上升趋势，且与CK 差异显著。各组基质的pH 值在5.39～6.92，均呈酸性，其中T6 处理pH 值最大。基质的电导率可以反映可溶性盐的含量，过高或过低的EC值都会影响植物的正常生长，T1—T6 处理组的EC值均高于CK，且差异显著，其中以T6 处理最高，为CK 的12.3 倍，其后依次为T4、T3、T2、T1、T5 处理，分别为CK 的8.4 倍、5.0 倍、3.3 倍、2.0 倍、1.4 倍。氮、磷、钾是植物生长十分重要的营养元素，本试验中腐叶与椰糠代替泥炭后，显著降低碱解氮含量，增加有效磷与速效钾含量，与CK 差异最大的T6 处理中，碱解氮含量降低56.4%，有效磷与速效钾含量分别为CK的6.0倍、51.9倍。

表4 不同基质原材料的化学性质Tab.4 Chemical properties of different substrate raw materials

表5 不同配方基质的化学性质Tab.5 Chemical properties of different formulated substrates

2.2 不同配方基质对盆栽菊花成活率的影响

由表6 可知，糖果粉在各基质中的成活情况及生长状态有很大差异，仅有CK、T1、T2 处理成活率为100.00%，T5处理成活率为91.67%，T3、T4处理成活率均为83.33%，与CK 差异均不显著，T6 处理最低，仅为41.67%，与CK差异显著。

表6 不同配方基质对盆栽菊花成活率的影响Tab.6 Effects of different formulated substrates on the survival rate of potted chrysanthemum%

2.3 不同配方基质对盆栽菊花形态指标的影响

2.3.1 株高 由图1 可知，糖果粉在不同处理基质下的株高变化各不相同，定植90 d 时各处理株高在9.4～20.8 cm，定植180 d 时，各处理株高在13.3～32.8 cm。定植90 d 时，各处理以T3、T5 处理较高，T4、T6 处理最低；定植100 d 时，CK 为19.8 cm，株高最高的为T5 处理，为22.8 cm，比CK 升高15.2%；最低的为T6处理，为9.9 cm，比CK降低50.0%，差异显著；随着时间的推移，CK 与T1处理株高增长十分明显，其他处理变化不明显；定植120 d 时，T1—T6 处理株高均低于CK；定植180 d 时，株高较高的T1 与T5 处理比CK 降低16.2%和19.5%，最低的T6 处理比CK降低59.5%。

图1 不同配方基质对盆栽菊花株高的影响Fig.1 Effects of different formulated substrates on plant height of potted chrysanthemum

2.3.2 茎粗 由图2 可知，随时间推移，CK 茎粗明显升高。定植90 d 时，T3、T5、T1 处理茎粗分别为3.26、3.33、3.29 mm，比CK 升高2.2%、4.4%、3.1%；T2、T4、T6 处理分别为3.04、2.64、2.06 mm，比CK 降低4.7%、17.2%、35.4%。定植180 d 时，CK 茎粗最高，为4.96 mm，与其他处理组差异显著，其次为T1、T3、T5、T2 处理，茎粗分别为4.11、4.09、4.06、4.03 mm，最低的为T6处理，仅有2.51 mm，与其他处理组差异显著，比CK降低49.4%。

2.3.3 冠幅 由图3可知，糖果粉定植90 d时，冠幅从高至低依次为T5、T1、CK、T3、T2、T4、T6 处理，分别为13.5、13.0、13.0、12.5、11.1、9.7、4.2 cm，T5 处理比CK 升高3.8%，T6 处理比CK 降低67.7%；定植120 d 后，T1—T6 处理组均低于CK；定植150 d 后，从CK 至T4处理逐渐呈下降趋势，但T5处理总体保持较大的冠幅；定植180 d 时，CK 最高，为17.0 cm，冠幅最低的是T6处理，比CK降低76.5%。

图3 不同配方基质对盆栽菊花冠幅的影响Fig.3 Effects of different formulated substrates on crown width of potted chrysanthemum

2.3.4 叶面积及开花 由表7 可知，CK 叶面积最大；T6 处理叶面积最小，比CK 降低74.0%，且均与其他处理组差异显著，说明T6处理下盆栽菊花的长势极弱。参考陆思宇等[22]的方法，记录糖果粉从上盆至盛花所经历的时间，为盛花历时。糖果粉在T4处理中进入盛花期最早，为129.67 d，比CK 提前23.33 d，差异显著。此外，T2、T5、T3、T1处理糖果粉的盛花期分别比CK 提前19.00、18.00、15.33、6.33 d，T6处理糖果粉进入盛花期则比CK晚3.00 d，差异不显著。T1 处理糖果粉盛花期最长，为41.67 d，比CK 长21.67 d，其次为T2 处理，为37.33 d，比CK 长17.33 d，T6 处理则比CK 短11.00 d。T1、T2、T5 处理着花量高于CK，分别升高17.0%、16.1%、13.7%。CK 花径最大，T2 和T5 处理次之，但与CK 差异不显著，T6 处理花径最小，仅为2.4 cm，比CK降低27.3%。

表7 不同配方基质对盆栽菊花叶面积及开花的影响Tab.7 Effects of different formulated substrates on leaf area and flowering of potted chrysanthemum

2.4 不同配方基质对盆栽菊花鲜干质量、根冠比和壮苗指数的影响

由表8 可知，T1、T5 处理盆栽菊花的地上部、地下部鲜质量均与CK 差异不显著；全株干质量CK 最高，其次为T1、T5 处理，与CK 差异均不显著；T6 处理根冠比最高，为CK 的2.27 倍，T1 与T2 处理根冠比分别比CK 升高37.3%、9.0%；T1 处理壮苗指数最高，比CK 升高21.7%；G 值为干物质积累速率，CK积累速率最高，其后依次为T1、T5、T2、T3、T4 处理，最低的为T6处理，比CK降低95.9%。

表8 不同配方基质对盆栽菊花鲜干质量、根冠比、壮苗指数和G值的影响Tab.8 Effects of different formulated substrates on dry and fresh mass，root-shoot ratio，healthy index and G-value of potted chrysanthemum

2.5 不同配方基质对盆栽菊花生理指标的影响

由表9 可知，T1—T6 处理叶绿素a+b 含量均与CK 差异显著，从高至低依次为CK、T1、T5、T4、T2、T3、T6 处理，含量最低的T6 处理比CK 降低62.4%。T1—T6 处理组类胡萝卜素含量均低于CK，其中，最高的T5处理与CK差异不显著，其他处理均与CK差异显著，T6 处理最低，比CK 降低61.1%。T1—T6 处理组的可溶性蛋白含量均低于CK，T6 处理最低，比CK 降低55.3%。T1—T6 处理组可溶性糖含量均低于CK，且差异显著，T6处理最低，比CK降低31.9%。

表9 不同配方基质对盆栽菊花生理指标的影响Tab.9 Effects of different formulated substrates on physiological index of potted chrysanthemum

2.6 不同配方基质下盆栽菊花生长效果的综合评价

用隶属函数法对各栽培基质下糖果粉的生长效果进行评价，综合评价系数越高，说明菊花长势越好。由表10可知，各基质综合评价系数从高至低依次为T1、CK、T5、T2、T3、T4、T6 处理。CK 基质中株高、茎粗、冠幅、花径、总干质量隶属函数值均为1.000，但盛花历时与盛花期系数值很低；T1 处理盛花期、着花量与壮苗指数隶属函数值均为1.000，除盛花历时外其余指标均超过0.500，综合评价系数最高；T5 处理指标系数虽没有为1.000，但各系数值均高于0.600。综上，CK、T1、T2、T5 处理均能获得较好的栽培效果；排名最低的为T6 处理，各项指标系数均为0，说明其生长势极差，不适宜作为糖果粉的栽培基质。

表10 不同基质盆栽菊花生长效果的综合评价Tab.10 Comprehensive evaluation of growth effects of potted chrysanthemum under different substrates

3 结论与讨论

作为影响植物生长的重要因素之一，栽培基质的性质直接影响植物的生长状态。容重可以反映基质的紧实度，总孔隙度、通气孔隙度及持水孔隙度则可以反映基质中空气与水的贮存情况[29⁃30]。一般认为，基质容重在0.1～0.8 g/cm3、总孔隙度在54%～96%、气水比在1∶（2～4）的基质较为理想[29]。本研究中，各组基质容重与总孔隙度均在理想范围之内，气水比除CK和T6处理外均在理想范围之内，因此本研究的各组基质能较好地固定植物及提供水气条件。本研究所使用的基质原材料中珍珠岩、腐叶与椰糠容重均很低，复配后混合基质的容重显著低于CK。冯冰等[30]用麦秆、玉米杆、椰糠、菇渣和豆荚5 种园林废弃物作为基质原料，探究废弃物代替泥炭作为东方百合西伯利亚栽培基质的效果，含废弃物的混合基质容重、总孔隙度、气水比基本处于理想范围。郝丹等[16]利用园林废弃物堆肥和牛粪代替泥炭进行其作为金盏菊栽培基质的研究，含泥炭在内，各混合基质容重及总孔隙度指标数据均理想。常晓晓等[31]以菇渣和玉米秸秆代替泥炭分析其作为黄瓜育苗基质的应用效果，混合基质容重等各项物理指标同样基本理想。本研究中各配方基质物理性质与前人研究结果一致。在国家林业局发布的花木栽培基质行业标准（LY/T 2700—2016）中规定基质的pH 值应在5.0～8.5[32]。菊花喜微酸性至中性条件的基质，本研究中除珍珠岩碱性稍强外，其余基质材料pH 值均适宜，珍珠岩用量极少，因此对混合基质的pH 值影响较小。随着泥炭的减少，腐叶与椰糠含量的增多，pH值逐渐升高。关于合理的EC 值，目前看法不一，程斐等[33]提到作物生长的安全值为不高于2.6 mS/cm，而周新伟等[34]提到基质的EC值应低于1.25 mS/cm。本研究中泥炭、珍珠岩与腐叶的EC 值均较小，在0.03～0.21 mS/cm，但椰糠EC值极高，复配后椰糠占比较多的T4与T6处理EC值显著升高，分别达到1.42、2.09 mS/cm，在T4 及T6处理基质中盆栽菊花长势较差，这与周新伟等[34]EC值应低于1.25 mS/cm 的结论一致。氮、磷、钾为植物生长所必需的元素，本研究测定了各基质原料与混合基质的碱解氮、有效磷与速效钾含量，其中珍珠岩各指标均极低，表明其缺乏营养，与王飞等[35]及王闯等[36]的测定结果相似。泥炭中碱解氮含量最高，腐叶和椰糠中的有效磷与速效钾含量很高，按一定比例复配为混合基质后，能为盆栽菊花提供养分供其生长。

植物生育过程中，氮、磷、钾等重要的营养元素起着重要的作用，影响植物营养生长及开花状态[37⁃39]。有研究表明，过量氮元素会影响花芽分化，适当增加磷、钾元素则能促进开花[40]。本试验中除T6处理外，其他处理组植株进入盛花期的时间不仅比CK 早，还延长了盛花期，尤其是T4 处理，提早了23.33 d，其原因可能是栽培基质中加入的腐叶和椰糠提供了足量的有效磷和速效钾，促进了开花。但钾元素过量会对植物造成不良影响[41]。张婧等[42]用椰糠、草炭、蛭石与珍珠岩4 种材料栽培番茄，发现在含有泥炭的混合基质中加入椰糠后，番茄的株高、茎粗等形态特征有所下降。任志雨等[40]发现，100%椰糠栽培甜椒幼苗的生长效果在所有基质中最差，说明纯椰糠不适宜作为甜椒的栽培基质。本研究发现，T6 处理[V（椰糠）∶V（珍珠岩）=4∶1]的盆栽菊花成活率和叶片可溶性糖含量最低，长势最差，推测可能是由于椰糠的大量使用使得速效钾等元素含量大幅升高，导致基质的EC 值升高，对盆栽菊花造成了胁迫，致使其不能正常生长，表明了盆栽菊花的栽培过程中加入一定量的腐叶和椰糠可以促进开花，但是椰糠不宜过多。

植物中的叶绿素含量能反映植物光合作用的强弱以及植物的健康状况，可溶性蛋白含量能反映植物体内总代谢水平，可溶性糖是植物生长发育的能量来源，对于保证植物成活、维持生长代谢有着重要作用，且可溶性糖的积累也有利于植物抗逆[31，35，43⁃44]。本研究中，CK 的总叶绿素含量最高，此外，T1 与T5 处理的总叶绿素含量相比于其他处理较高，说明这3 组的植物光合作用较强，长势较好，其他各组叶绿素含量较低，可能是因为氮元素是叶绿素的主要组分[45]，但基质中氮元素含量较低。T1—T6处理组中植株可溶性蛋白含量较低，可能也与基质中氮含量较低有关，由于基质中氮含量较低导致植物氮代谢受阻，影响了蛋白质的合成[46]。隶属函数结果也表明，T1 配比的综合评价系数最优，栽培效果最好，其次是T5 和T2 处理，虽然综合评价系数低于CK 但差异不大，也可作理想基质。综上所述，腐叶和椰糠可在一定程度上代替泥炭作为菊花栽培基质。同时腐叶和椰糠的加入显著降低了基质质量，极大地方便花卉产品的长距离运输。