以醋糟为主要成分的无土栽培基质筛选及其对甜瓜生长和果实品质的影响

李智琪，李晴，董相洁，乜兰春，赵文圣，赵丽平，王磊，刘淑芹

(1. 河北农业大学园艺学院/河北省蔬菜种质创新与利用重点实验室/河北省蔬菜产业协同创新中心，河北保定 071000；2. 定州市农业农村局，河北定州 073000)

随着设施果蔬栽培面积迅速扩大，长期大量施用化肥和单一品种连作使得设施栽培土壤次生盐渍化和连作障碍日益严重，制约着设施农业的可持续发展[1]。 有机基质栽培则能有效克服此类问题，并且兼具省工省水省肥等优势，这让有机基质栽培越来越多地应用到设施农业生产中[2]。目前，生产中所用基质大多以草炭为主要成分，但其不可再生且价格昂贵，因此，开发价格低、栽培效果好的其它基质具有重要意义[3]。

醋糟是酿醋过程中所产生的废弃物，每年产量巨大[4-5]，直接排放会造成潜在的环境污染，其资源化利用一直是酿醋企业及当地政府关注的问题。 醋糟纤维含量高且营养丰富，具有一定的肥力，能为植物生长发育提供营养[4，6]，施入土壤可改善土壤理化性质[7]，也有作为蔬菜育苗基质组分[8-9]以及花卉苗木[10-11]、蔬菜[12-13]栽培基质组分的报道。 醋糟粒径较大，在5 ～10 mm 之间，更适合用作栽培基质组分。 李蒙等[12]利用醋糟∶草炭∶蛭石＝5∶3∶2(体积比)的基质栽培樱桃番茄，发现其能促进植株生长，提高叶片叶绿素含量和净光合速率，增加产量，改善果实风味品质。 吴清等[13]报道，在保证植株生长所需水分的前提下，用纯醋糟和醋糟＋土(4∶1，体积比)的基质栽培黄瓜，其株高、茎粗、叶片数及果实产量均显著优于草炭和土壤对照。 但醋糟大规模资源化利用仍需在更多植物上做更多的研究积累。

甜瓜(Cucumis meloL.)为设施栽培中的高附加值作物，连作障碍严重。 随着市场对甜瓜品质的要求越来越高，其标准化生产成为产业发展的必然。 在这种背景下，基质无土栽培模式越来越多地应用于设施甜瓜生产，但以醋糟为主要成分的基质应用于甜瓜栽培的研究却鲜有报道。 本试验以发酵醋糟为主要成分，与有机肥、蛭石、菌肥等原料组合成24 种不同配方基质，分析理化性质并初选出适于甜瓜无土栽培的基质继而研究其对生产上主栽薄皮甜瓜博洋61 和厚皮甜瓜西州蜜25 号植株生长、单株产量和果实品质的影响，筛选出以醋糟为主要成分并适于甜瓜无土栽培的基质配方，以期为甜瓜基质栽培以及醋糟资源化利用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试甜瓜品种为薄皮甜瓜博洋61 和厚皮甜瓜西州蜜25 号。 供试醋糟由定州富元调味品有限公司提供，经二次发酵制成。 有机肥购于河北桂花有机肥有限公司，有机质≥45%。 生物菌有机肥购于雷邦斯生物技术有限公司，其有效活菌数≥10 亿个/g、腐植酸≥40%、海藻≥1%、有机质总量≥55%。 复合微生物菌剂购于沧州旺发生物技术研究所有限公司，有效活菌数≥2 亿个/g，主要含有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻芽孢杆菌等。 沸石购于国投盛世承德科技股份有限公司。蛭石为粒径2～4 mm 的园艺蛭石。 对照商品基质购于莘县育鑫丰基质有限公司，成分为草炭∶珍珠岩∶蛭石(体积比)＝3∶1∶1。

1.2 试验设计

试验于2021 年2—7 月在河北农业大学创新实验园进行。 将各种基质原料按不同比例配不同配方基质(表1)，根据基质理化性质国家标准筛选出良好配方用于栽培试验。

表1 不同配方基质处理设计

在准备移栽的塑料大棚内配制好各处理基质，再分别装入直径25 cm、高20 cm 的无纺布栽培袋内。 在种植畦内挖宽25 cm、深20 cm 的沟，底部垫碎瓦片以利排水，每个栽培袋间隔20 cm放入沟中，四周用土填平。 沟间距为90 cm。 每处理(基质)10 包，行数为2 行，小区面积6 m2(长4 m，宽1.5 m)，以生产中常用的以草炭为主成分的商品基质为对照。 随机区组设计，重复3 次。

2 月19 日于温室内进行常规穴盘育苗，3 月21 日甜瓜苗长至三叶一心时，选大小和长势一致的幼苗定植于栽培包内，每包2 株。 种植包表面用地膜覆盖，以减少水分蒸发。 吊蔓栽培，单干整枝，于主蔓第12～15 节位留果，博洋61 每株留果3 个，西州蜜25 号每株留果1 个。 试验期间视基质含水量情况浇水，使基质含水量保持在60%左右，其它管理按照常规统一进行。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 基质理化性质测定 基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度等指标测定参照河北省地方标准DB13/T 2880—2018[14]进行；按1∶10固液比浸提[15-16]，利用上海奥豪斯仪器有限公司生产的STARTER 3100-F 型酸度计测定pH 值，利用上海佑科仪器仪表公司生产的雷磁牌DDS-11A 型电导率仪测定EC 值。

1.3.2 甜瓜植株生长指标测定 定植后35 天，每小区选取5 株生长健壮、无病虫害的植株进行株高、茎粗、叶片数、叶长、叶宽等指标测定。 叶长为叶基到叶尖的距离，叶宽为叶片最宽处的宽度。

1.3.3 果实产量及品质指标测定 薄皮甜瓜花后35 天、厚皮甜瓜花后40 天，果实达到商品成熟期，全小区单株计产。 每小区内每个处理选取生长正常植株5 株，每株再选取正常发育的商品果实1 个纵切，测量纵径、横径和中部果肉厚度，计算果形指数和肉厚率。 果形指数＝果实纵径/果实横径，肉厚率(%)＝(果肉厚×2/果实横径)×100。 在近果脐1/3 处取果肉中部测定可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸含量，其中可溶性固形物含量使用ATAGO 数显折光仪测定，可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定，可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定[17]。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2019 对数据进行统计整理和图表绘制，采用DPS 软件进行数据差异显著性分析(Duncan’s 新复极差法)。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质的理化性质

由表2 可知，发酵醋糟容重(0.12 g/cm3)、持水孔隙度(30.45%)低于作为栽培基质的要求，不适合单独用作栽培基质。 参考蔬菜栽培基质通用技术标准DB13/T 2880—2018[14]和醋糟基质质量标准DB32/T 1813—2011[18]的要求，T4 ～T5-3基质的理化性质基本符合要求，其容重为0.26 ～0.28 g/cm3，总孔隙度为70.78%～74.15%，通气孔隙度为18.17%～23.83%，持水孔隙度为50.32%～52.61%，pH 值为7.02 ～7.51，EC 值为1.00 ～1.59 mS/cm。 T1～T3-3 基质的通气孔隙度偏低，均在15%以下，EC 值和pH 值偏高。 T6～T6-3 基质持水孔隙度偏低，均低于50%，不利于保水保肥。 因此将T4～T5-3 间共8 种基质用于进一步的栽培试验。

表2 不同配方基质的理化性质

2.2 不同配方基质对甜瓜植株生长的影响

由表3 可知，从株高看，T5 和T5-1 基质栽培的博洋61 株高显著高于CK，比CK 分别高7.12%和6.38%，其它处理则显著低于CK。 从茎粗来看，T4-2、T5、T5-1、T5-2 和T5-3 基质栽培的博洋61 茎粗与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。 从叶片数来看，8 种基质栽培的博洋61叶片数均与CK 差异不显著。 从叶长来看，T4-1、T5 和T5-1 基质栽培的博洋61 叶长与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。 从叶宽来看，T5 和T5-1 基质栽培的博洋61 叶宽与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。

表3 不同配方基质对博洋61 植株生长的影响

由表4 可知，T5 基质栽培的西州蜜25 号株高和叶宽均与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。 从茎粗来看，T4、T4-3、T5 和T5-1 基质栽培的西州蜜25 号茎粗与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。 从叶片数来看，仅T4-3显著低于CK，其它处理均与CK 差异不显著。 从叶长来看，T4-1、T4-2、T5、T5-1、T5-2 和T5-3基质栽培的西州蜜25 号叶长与CK 差异不显著，T4 和T4-3 显著低于CK。

表4 不同配方基质对西州蜜25 号植株生长的影响

可见，T5 和T5-1 基质栽培的博洋61 植株长势优于CK；T5 基质栽培的西州蜜25 号植株长势与CK 差异不显著。

2.3 不同配方基质对甜瓜单株产量的影响

由图1 可知，T4-3、T5 和T5-3 基质栽培的博洋61 单株产量显著高于CK，比CK 分别增产12.35%、13.13%和10.02%；T4-1 和T5-1 与CK差异不显著，而T4、T4-2 和T5-2 则显著低于CK。

图1 不同配方基质对博洋61 单株产量的影响

由图2 可知，T5 和T5-2 基质栽培的西州蜜25 号单株产量显著高于CK，比CK 分别增产6.23%和6.19%；T4-2 与CK 差异不显著，其它处理的则显著低于CK。

图2 不同配方基质对西州蜜25 号单株产量的影响

2.4 不同配方基质对甜瓜果实品质的影响

由表5 可以看出，T4-2、T5、T5-1 和T5-2 基质栽培的博洋61 果形指数显著高于CK，比CK分别高8.09%、15.81%、10.29%和6.62%，T4-3 和T5-3 与CK 差异不显著，T4 和T4-1 显著低于CK。 从肉厚率来看，8 种基质栽培的博洋61 果实肉厚率与CK 差异均不显著。 从果实可溶性固形物来看，T4、T5、T5-1 和T5-2 基质栽培的博洋61果实可溶性固形物含量显著高于CK，比CK 分别高5.64%、17.78%、10.35%和10.07%，其它处理与CK 差异不显著。 从果实可溶性糖来看，T4、T5、T5-1 和T5-2 基质栽培的博洋61 果实可溶性糖含量显著高于CK，比CK 分别高6.81%、19.12%、16.26%和10.99%，T4-2、T4-3 和T5-3 与CK 差异不显著，T4-1 显著低于CK。 从果实有机酸来看，T5 基质栽培的博洋61 果实有机酸含量显著低于CK，比CK 低12.56%，其它处理与CK 差异不显著。

表5 不同配方基质对博洋61 果实品质的影响

从表6 中可以看出，8 种基质栽培的西州蜜25号果形指数和肉厚率均与CK 差异不显著。 从果实可溶性固形物来看，T4-1 和T5 基质栽培的西州蜜25 号果实可溶性固形物含量显著高于CK，比CK 分别高5.10%和13.41%，T4 和T5-1 与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。 从果实可溶性糖来看，T4-1、T5、T5-1 和T5-3 基质栽培的西州蜜25 号果实可溶性糖含量与CK 差异不显著，其它处理则显著低于CK。 从果实有机酸来看，T5、T5-2 和T5-3 基质栽培的西州蜜25 号果实有机酸含量显著低于CK，比CK 分别低34.54%、31.02%和13.86%，其它处理与CK 差异不显著。

表6 不同配方基质对西州蜜25 号果实品质的影响

综合植株长势、产量和品质表现可以看出，T5 基质栽培的两种甜瓜表现最好，可促进植株长势，增加果实产量，提高果实糖含量。

3 讨论与结论

随着现代农业的发展，无土栽培广泛应用于农业生产中。 有机基质无土栽培较营养液无土栽培省工节本，易被生产主体所接受[19]。 特别是利用农业或酿造业废弃物作为基质主成分既减少对草炭的消耗，又为农业废弃物资源化再利用提供方向[6]。 醋糟作为酿醋过程中所产生的废弃物，仅2021 年产量就有至少320 万t[4-5]，若不能妥善处理，就会对环境造成污染。 宋夏夏[20]报道，60%醋糟＋10%蛭石＋30%草炭(体积比)混配的基质可替代常规草炭基质作为水果型黄瓜的无土栽培基质。 张钰[21]研究表明，醋糟可以作为番茄育苗基质的主成分。

甜瓜是高附加值的园艺作物，基质无土栽培是高品质甜瓜生产的重要栽培方式之一[2，19]，但醋糟作为基质主成分应用于甜瓜无土栽培效果如何，相关研究报道较少。 本研究比较了8 种以醋糟为主成分的基质对甜瓜生长、产量和品质的影响，结果表明，T5 基质(醋糟∶有机肥∶蛭石∶菌肥＝3∶1∶1∶0.2)栽培的甜瓜表现最优，既可促进植株长势、增加果实产量(6.23%～13.13%)，又可提高果实可溶性固形物含量(13.41%～17.78%)、降低果实有机酸含量(12.56%～34.54%)。

研究发现，醋糟基质相较于其它资源节约型基质还有一定的防病效果[22]，可以抑制病害发生，减少农药的使用，降低产品中农药残留。 林英[23]研究表明，醋糟基质单独使用或者与蛭石、草炭配合使用，对黄瓜枯萎病均有一定的抑制效果，且基质中醋糟含量越高，对病菌的抑制效果越好。 相关研究表明，醋糟栽培基质防病促长效果较好，可能与醋糟中的微生物菌群有很大关系。Shi 等[24]研究表明，从醋糟基质中分离出来的细菌NSY50 应用在黄瓜栽培中，可降低枯萎病菌的丰富度，并激活有益菌群，从而促进黄瓜生长。 本试验中，两种甜瓜栽培试验过程中均未发生枯萎病，这与上述研究报道一致。 本研究配方基质成本为220 元/m3，而商品草炭基质成本为500 元/m3，因此可大幅降低无土栽培生产成本，同时也可为甜瓜高产优质栽培提供新的模式。

在有机基质中添加菌剂、沸石等功能组分具有一定的促长防病效果。 侯乐梅等[25]研究表明，在鸡粪和牛粪配方基质中添加菌剂对番茄有增产提质作用。 宋秀华[26]报道，在草炭基质中添加沸石，显著增强黄瓜和番茄的长势，开花提前，品质提高。 本研究中，添加沸石可使醋糟基质偏高的pH 值有所降低，这与Hasbullah 等[27]的研究结果一致。 T4-1(T4 配方添加沸石)、T4-2(T4 配方添加菌剂)基质应用于薄皮甜瓜和厚皮甜瓜栽培均比T4(未添加)产量显著提高，这与上述研究报道一致。 在薄皮甜瓜栽培中，T4-3(T4 配方添加沸石＋菌剂)产量显著高于单独添加，但在厚皮甜瓜栽培中未见此效果。 未添加沸石和菌剂的T5基质栽培的两种甜瓜在产量和品质等方面表现最优，其原因尚有待进一步研究。

因此，综合两品种甜瓜的植株长势、产量、果实品质及成本等方面考虑，T5 基质即醋糟∶有机肥∶蛭石∶菌肥＝3∶1∶1∶0.2(体积比)为甜瓜栽培最适的以醋糟为主要成分的配方基质。