以猪粪和椰糠为基质原料不同配比下对番茄幼苗的影响

2024-03-03蒋辉倩丁勇王杰吴凤莲王正文

天津农业科学 2024年1期

蒋辉倩丁勇王杰吴凤莲王正文

摘要：为了探究猪粪和椰糠作为原料配置育苗基质的可行性，以红珍珠番茄品种为试材，通过选择猪粪、椰糠、蚯蚓粪和蛭石4种材料复配成育苗基质，研究不同配比下基质的理化特性及番茄苗期的生理指标，并运用灰色关联度对不同配比基质处理下的幼苗进行综合分析。结果表明：T4处理（猪粪 ∶ 椰糠 ∶ 蚯蚓粪 ∶ 蛭石=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1）下的番茄幼苗在播种50 d后，其株高和茎粗表现最佳，T4处理下的番茄幼苗可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和根系活力均显著优于其他基质。灰色关联度分析结果为T4评价最高。猪粪和椰糠可以作为原料配置育苗基质，且猪粪 ∶ 椰糠 ∶ 蚯蚓粪 ∶ 蛭石=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1为最佳配方，本研究进一步扩宽了蔬菜育苗基质配方的思路。

关键词：猪粪；椰糠；育苗基质；灰色关联法

中图分类号： S641.2 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2024.01.005

Effects of Different Ratios of Pig Manure and Coconut Coir as Substrate Materials on Tomato Seedlings

JIANG Huiqian， DING Yong， WANG Jie， WU Fenglian， WANG Zhengwen

（Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture Academy of Agricultural Sciences， Qiandongnan Prefecture， Guizhou 556000， China）

Abstract：This study aimed to investigate the feasibility of using pig manure and coconut coir as raw materials to configure seedling substrates. Red Pearl tomato variety was selected as the test material. Four materials， including pig manure， coconut coir， earthworm castings， and vermiculite， were selected and combined to form seedling substrates. The physical and chemical properties of the substrates and the physiological indicators of tomato seedlings were studied under different ratios. The grey relation analysis was used to comprehensively analyze the seedlings under different substrate treatments. The results showed that the tomato seedlings under the T4 treatment （pig manure： coconut coir ∶ earthworm castings ∶ vermiculite=4 ∶ 3 ∶ 1∶ 1） had the best plant height and stem diameter 50 days after sowing. The soluble sugar content， soluble protein content， and root activity of the tomato seedlings under the T4 treatment were significantly higher than those of the other substrates. The grey relation analysis results indicated that T4 had the highest evaluation.Pig manure and coconut coir can be used as raw materials to configure seedling substrates， and the optimal ratio is pig manure： coconut coir ∶ earthworm castings ∶ vermiculite=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1. This study further broadens the ideas for formulating vegetable seedling substrate recipes.

Key words：pig manure; coconut coir; seedling substrate; grey correlation method

育苗基質是能否培育优质壮苗的关键因素之一。目前，育苗基质的材料主要有草炭、椰糠、蛭石、珍珠岩等，其中草炭育苗效果较好^[1]。草炭富含有机质，具有较好的渗透性和持水性，但其价格较高，且属于不可再生资源，为实现农业规模化生产，世界各地的科学家们积极寻找替代物。椰糠是椰壳经过加工、降解、腐熟等技术得到的产品，具有价格低廉、可循环、可降解、排水性好、便于压缩运输等优点^[2]。通过前人的大量研究，验证了椰糠作为草炭的替代物配比组成的基质在培育幼苗环节表现较佳，将椰糠作为基质原料，缓解了草炭的使用压力和椰子果实外壳污染环境问题^[3-8]。当前，椰糠已经在育苗、栽培等农业环节得到了广泛应用。

目前，我国规模化、集约化养猪业迅速发展，由于养猪业对于猪粪等废弃资源的利用水平不高，养猪业与资源和环境之间的矛盾日益凸显，不仅造成了资源的浪费，也给环境造成了严重的负担。根据全国畜牧总站以及国家统计局最新畜禽存栏数据测算，2021年我国畜禽粪便总排放量约39亿t，其中生猪粪污年排放量约19亿t，占畜禽粪污总量的49%。据统计，我国每年畜禽粪污产生量高达38亿t，综合利用率却不足60%^[9]。猪粪垫料作为农业废弃物，其收购成本低、养分含量高，是制作蔬菜育苗、栽培基质的优秀原料^[10]。目前，研究者们的研究主要集中在将猪粪作为农作物田间栽培肥料^[11-12]，对于将畜禽粪便作为育苗基质原料的研究较少，其主要原因是虽然猪粪垫料中的养分含量远高于草炭，但畜禽粪污类沼渣含盐量较高^[13]，因此用畜禽粪便替代草炭后，育苗基质的可溶性盐总量及电导率将显著性上升，而基质的电导率过高会对种子萌发及幼苗生长产生盐分胁迫^[14]，这成为制约畜禽粪污基质化利用瓶颈问题。因此，使用猪粪作为原料之一時，可加入原土、蛭石等物质来调整基质的理化性质，从而使其适合植物的生长。将蚯蚓粪作为一种成熟的基质添加料，可以调节基质中的养分比例，进而提升基质的使用效率^[10]。

鉴于此，本试验以椰糠和猪粪作为基质的主要原料，以蛭石和蚯蚓粪为辅料，按照不同比例配比为育苗基质，研究不同基质配比处理下的基质理化特性及番茄苗期生理生化指标的影响，并运用灰色关联综合分析，选择适合番茄育苗的基质配方，以期验证猪粪基质化利用，降低农业污染，提高经济效益，并且为番茄工厂化育苗的可持续发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2023年4月在黔东南州凯里市云谷田园基地温室内进行（26°30'19.37″N，107°56'4.65″E ），以黔东南州农科院提供的红珍珠番茄品种为试验材料。

1.2 试验设计

试验共计设5个处理，每个处理重复3次。育苗基质由猪粪、椰糠、蛭石和蚯蚓粪按照一定体积比例配置，具体育苗配方见表1。育苗选用72孔穴盘，将番茄种子提前催芽后，每穴播种1粒。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 基质理化性质分析基质理化性质分析按照贺满桥等^[15]的方法进行。容重、孔隙度、吸水能力等测定方法如下：记烧杯体积为V，记烧杯的质量为W，烧杯装满烘干或者自然风干的基质称质量记为W1；准备一张润湿的纱布称质量记W2，将装满基质的烧杯用润湿的纱布封口，在水中浸泡24 h，取出称质量记W3；把塑料杯倒置，让杯中的水分流出，直至容器中没有水分沥出为止，称质量记W4。

计算公式为：

容重（g·cm^-3）=（W1-W）/V（1）

总孔隙度=（W₃-W₂-W₁）/V×100%（2）

通气孔隙度=（W₃-W₄）/V×100%（3）

持水孔隙度=总孔隙度-通气孔隙度（4）

气水比=通气孔隙度/持水孔隙度（5）

1.3.2 番茄幼苗生长指标的测定播种30 d后，随机选择5株生长正常的幼苗，每10 d测定其株高、茎粗，30 d、40 d和50 d各记录1次。

1.3.3 番茄幼苗生理指标的测定播种50 d后，每个处理随机选择5株，采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量、95%乙醇浸泡法测定叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量、考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白含量、采用TTC法测定根系活力^[16]。

1.3.4 灰色系统的建立灰色关联度是对事物或系统因素间描述其关系强弱、大小和次序的一种度量方法。若表征这些因素的时间序列曲线形状彼此相似，则关联程度大；反之，则关联程度小^[17-18]。近年来，灰色关联度分析已经在农业上广泛应用。本文采用灰色关联法，将对照基质和5种配比基质整体看作一个灰色系统，把每一种配比都当作一个因素来计算关联度，对各基质的理化特性及育苗效果进行综合分析，

灰色关联系数的计算公式为：

式中，ε_i（k）为第i处理的第k个性状的灰色关联系数； ρ为分辨系数，常规取0.5。

1.4 数据处理

本研究采用Microsoft Excel 2007软件进行数据的处理，利用DPS 7.05软件对番茄幼苗的生长情况绘图说明，利用SPSS 22.0软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同基质配比的理化性质分析

由表2可知，在5种不同基质原料配比中，随着猪粪比例的增加，育苗基质的容重、pH和EC值呈现增加趋势，总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度总体呈现递减趋势。各配比基质的容重为0.16～0.34 g·cm^-3，T5容重最大，T2容重最小，其中T3、T4和T5之间容重存在显著性差异；各处理的总孔隙度为61.68%～69.52%，其中T1的总孔隙度最大，T4的总孔隙度最小，T4与其他4个处理的总孔隙度值存在显著性差异；各处理的通气孔隙度为5.91%～9.46%，T1的通气孔隙度最高，T5最低，T2和T4之间不存在显著性差异；各处理的持水孔隙度为55.03%～60.07%，T1的持水孔隙度最大，T4的持水孔隙度最小，T4的持水孔隙度与其他4个处理存在显著性差异；各处理的气水比为0.1～0.16，T1最大，T5最小；各处理的pH值整体中性偏碱，以T5的pH值最大，T1和T5的pH值与其他3个处理存在显著性差异，彼此之间也存在显著性差异；各处理的EC值为0.25～0.44 ms·cm^-1，其中T1的EC值最小，T5的EC值最大，各处理之间存在显著性差异。

2.2 不同配比基质对番茄幼苗生长的影响

图1反映了番茄幼苗株高和茎粗在播种30～50 d后的变化趋势。根据图1显示，育苗30～50 d，各基质幼苗株高和茎粗呈现上升趋势，其中育苗30 d后，T5处理下的番茄苗株高最高，育苗50 d后，其株高为5个处理中最矮。T4处理的株高一直呈现上升趋势，育苗50 d后，该处理下番茄苗株高为5个处理最高。育苗40～50 d，T1处理的株高增长速度最快，播种50 d后，其株高较40 d增加了84.13%，其次是T3处理，较40 d增加了80.78%；育苗30 d后，T5处理的番茄苗茎粗最粗，但随着时间的推移，育苗50 d后，T5处理下的番茄苗茎粗在5个处理中表现仅优于T1；育苗50 d后，茎粗表现最好的是T4处理，最差为T1处理。

2.3 不同基质配比下对番茄幼苗生理指标的影响

从表3可以看出，播种50 d后各处理的株高表现为T4处理最高，但T4处理与T2、T3、T5处理无显著性差异；播种50 d后，茎粗表现为T4处理最粗，且与其余4种处理间差异均有统计学意义；T4处理的可溶性糖含量最高，与其他各处理间有显著差异；T3处理的叶绿素a含量最高，T4处理次之，T3与T4处理之间不存在显著性差异，但2个处理与其他3个处理存在显著性差异；叶绿素b含量为T4处理最高，T3处理与之接近，2个处理间不存在显著性差异，2个处理与其他3个处理存在显著性差异；叶绿素总含量最高为T3处理，其次是T4处理，最低为T5处理；可溶性蛋白含量各基质间无显著差异，T4处理的含量最高，T3处理次之，T1处理最低；根系活力为T4处理最高，T3处理次之，T5处理最低。

2.4 不同配比基质的灰色关联分析

本试验中，灰色关联分析指标共有8项，根据灰色关联系统的需要，以各项指标的最大值构建参考基质T（即母序列）。如表4所示，如5种基质与母序列T相关性最大者，则该配比为最佳选择。由于各项指标单位不一致，需要利用SPSS软件对原始数据进行无量纲处理，再计算出不同指标与最优质之间的关联系数。表4为指标选取及参考处理的构建，表5为数据无量纲化处理结果。

笔者将上述关联系数的结果进行加权处理，得出关联度值，使用关联度值针对5个处理进行排序；关联度值为0～1，该值越大代表其与“参考值”（母序列T）之间的相关性越强，即其评价越高。从表5可知，针对本试验5个处理，T4处理的关联度为0.99，其关联性最强，评价最高。以上得出，在本试验中，T4处理的基质配比对于番茄幼苗的生长是最佳的。

3 讨论与结论

3.1 不同比例配置下基质理化性质的变化

基质的容重理想范围为0.1～0.8 g·cm^-3，总孔隙度为54%～90%，气水比为0.25～0.67，pH值为5.8～8.0^[19-21]。本试验中，各配比基质的容重为0.16～0.34 g·cm^-3，均处于理想范围之内；总孔隙度为61.68%～69.52%，属于理想范围之内；气水比为0.1～0.16，略小于理想值；pH值为7.16～8.45，除T5处理外，其余4个处理属于理想值范围；本试验中各处理的EC范围为0.25～0.44 ms·cm^-1，國家标准《蔬菜育苗基质》（NY/T 2118—2012）对EC的规定范围是0.1～0.2 ms·cm^-1，各处理均超出行业标准范围，EC值的升高与猪粪比例增加成正相关。EC值偏高会导致根尖损伤，进而影响作物根系吸收水分的能力。但行业标准是以草炭作为原料进行规定的，对EC值的限制较高，以畜禽排泄物为原料制备的基质难以达到。对于各处理可以进行淋洗处理，以此来降低EC值，满足植株的健康生长需求。本研究中，T4处理（猪粪 ∶ 椰糠 ∶ 蚯蚓粪 ∶ 蛭石=4 ∶ 3 ∶ 1 ∶ 1）为最佳配比，该配比的基质理化性状表现最好，且在该配比下的番茄幼苗各项生理指标表现最佳。本试验证明了猪粪可以作为育苗基质的原料，为养殖业排泄污染物的利用提供了理论依据。

3.2 不同配比基质对番茄幼苗生长和生理影响

本试验中，随着猪粪比例的增加，T1～T4处理下的番茄幼苗叶片的各项生理指标均呈增加趋势，说明猪粪的增加提高了基质的养分，可以作为无土栽培基质的原料。但是，本试验中猪粪比例添加最多的T5处理表现较差，该处理下的番茄幼苗仅可溶性糖和可溶性蛋白的数值略高于猪粪比例添加最少的T1处理。结合本试验基质理化性质的情况来看，随着猪粪添加比例的增加，基质的电导率随之增加，说明当猪粪添加到达一定比例时，由于电导率过大，对植物产生了抑制作用，这与陈博阳^[10]、伍梦起^[22]等关于“基质配比中随着猪粪添加量的增大，基质的电导率也会升高，导致抑制番茄幼苗的生长”的研究结果一致。因此，在进行基质配比应用中，应根据不同植物的养分需求、栽培方式等具体的情况进行猪粪的添加，并配比椰糠、蛭石和蚯蚓粪等材料，以调节基质的各项理化性状，更好地满足作物苗期的需求。在本试验中，运用灰色关联法，对各基质的育苗效果展开了综合评价和分析，结果显示，T4处理关联度最高，说明T4处理下的番茄幼苗表现是最符合育苗需求的。本试验只研究了不同猪粪、椰糠等材料下基质的理化性状和番茄幼苗的生理生化指标，对番茄果实品质和产量等方面尚需深入研究。

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