微生物发酵床养猪垫料研制番茄育苗基质的效果分析

摘要：为了实现废弃资源的资源化利用，使用微生物发酵床养猪垫料研制番茄育苗基质，选取使用1年的微生物发酵床养猪垫料，提取其浸提液并稀释成不同浓度，以番茄种子萌发情况为指标，筛选基质中垫料适宜添加量，并通过穴盘育苗试验确定基础基质配方，进一步优化 N 、P、 K 用量，最终确定番茄育苗基质配方。结果表明：利用微生物发酵床养猪垫料研制番茄育苗基质的配方为垫料︰椰糠=3︰7（体积比），N 用量0.3 kg·m−3、P 用量0.2 kg·m−3、K 用量0.1 kg·m−3；用该基质进行番茄育苗，出苗率达98%，幼苗的株高、茎粗、根长均显著优于市售草炭基质（对照）；所繁育的幼苗移栽田间种植，其田间番茄苗的株高和挂果数均显著优于对照。番茄育苗基质的研制可实现微生物发酵床养猪垫料的资源化利用。

关键词：番茄；微生物发酵床养猪垫料；育苗基质

中图分类号：S641.2文献标志码：A文章编号：0253−2301（2024）04−0025−05

DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.04.004

Effect Analysis of the Prepartion of Tomato Seedling Substrates by Using the Pig-breeding Litters from the Microbial Fermentation Bed

CHEN Yan-ping，ZHENG Xue-fang，CHEN Mei-chun，LIU Bo，WANG Jie-ping *

（Institute of Resources， Environment and Soil Fertilizer， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou， Fujian 350003， China）

Abstract： In order to realize the resource utilization of waste resources， the pig-breeding litters from the microbialfermentation bed were used to develop the tomato seedling substrate. By selecting the pig-breeding litters used in the microbial fermentation bed for one year， its leaching liquor was extracted and diluted into different concentrations. The germination of tomato seeds was used as an indicator to screen the appropriate amount of litter in the substrate. Then， the basic substrate formula was determined by the plug seedling experiment， and the usage of N， P and K was further optimized. Finally， the tomato seedling substrate formula was determined. The results showed that the formula for the preparation of tomato seedling substrate by using the pig-breeding litters from the microbial fermentation bed was as follows： the ratio of litter to coconut husk was 3∶7（volume ratio）， the dosage of N was 0.3 kg·m−3， the dosage of P was 0.2 kg·m−3， and the dosage of K was 0.1 kg·m−3. By using the prepared substrates for the tomato seedling， the emergence rate of seedlings could reach up to 98%， and the plant height， stem diameter and root length of the seedlings were all significantly better than those of the commercial peat substrate （the control group）. After these seedlings were transplanted in the field， the plant height and bearing fruit number of tomato seedlings in the field were significantly betterthanthoseofthecontrolgroup. Thepreparationoftomatoseedlingsubstratecouldrealizetheresource utilization of pig-breeding litters from the microbial fermentation bed.

Key words： Tomato；Pig-breeding litters from a microbial fermentation bed ；Seedling substrates

我国番茄种植面积大，在很多地区番茄产业已成为带动当地农业经济发展的产业之一。工厂化育苗成为当前设施农业发展趋势，目前常用的育苗基质原料包括珍珠岩、蛭石、草炭等，随着国家对草炭不可再生资源的保护，使得基质生产成本不断升高，因此开发来源丰富且成本低廉的新材料作为育苗基质亟待解决[1−3]。前人研究表明，农业废弃物如沼渣、秸秆、菌渣、椰糠等均可替代传统育苗基质原材料草炭，用于研制农作物育苗基质[4−6]，如椰糠因其持水性良好，pH 值和电导率适宜，且使用后期理化性质改变小等优点，在果蔬育苗上被广泛应用[7−9]。随着微生物发酵床养猪技术的兴起，产生的大量垫料废弃物亟待处理。微生物发酵床养猪垫料（以下简称垫料）是由木屑、椰糠以及猪粪、猪尿混合发酵而成的人工腐殖质[10]，目前在堆肥应用、菌剂生产、育苗基质方面均有应用[11−14]。本实验室前期已建立了一套通过提取垫料浸提液检测种子萌发情况，判断垫料研制育苗基质其适宜添加量的方法[15]。因此，本研究拟选取使用1年的垫料，提取其浸提液并稀释成不同浓度，以番茄种子萌发情况为指标，筛选基质中垫料适宜添加量，并通过穴盘育苗试验确定基础基质配方，进一步优化 N 、P 、K 用量，最终确定垫料研制番茄育苗基质的配方，研究可实现微生物发酵床养猪垫料的资源化利用。

1材料与方法

1.1试验材料

番茄种子品种为番茄180，购自福建农科农业良种开发有限公司。供试基质材料来源于福清试验猪场使用1年的发酵床养猪垫料，草炭、椰糠均购于福州市农贸市场。

1.2试验方法

1.2.1垫料研制番茄育苗基质配方其适宜添加量的筛选选取使用1年的发酵床养猪垫料，用蒸馏水进行浸泡润湿，以无水滴下为准，24 h 后用纱布挤压过滤的方式提取浸提液。用蒸馏水分别按100%、90%、70%、50%、30%、10%浓度进行稀释，4℃保存备用。选饱满且无病虫害的番茄种子，用温开水（50～60℃）浸泡10 min 后捞出沥干，分别用以上制备的浸提液浸种1 h ，以蒸馏水为对照。浸种1h 后将种子分别置于铺有两层滤纸的培养皿上，每个培养皿30粒种子，设3个重复，置28℃恒温箱内催芽，期间分别用各处理组所对应的浓度梯度浸提液进行补液。每天跟踪观察并记录种子发芽数，直到无新增发芽数时，计算种子发芽率、种子发芽指数；测量种子发芽胚根长度，计算种子活力指数[15]。

发芽率=（发芽种子粒数=供试种子粒数）根100%；

发芽指数（GI）=∑（Gt=Dt）

其中，Gt 为第 t 天的发芽种子数，Dt 为相应发芽天数；

种子活力指数（VI）=种子发芽指数根胚根长（cm）1.2.2垫料研制番茄育苗基质的配方筛选在1.2.1试验结果基础上，选取垫料分别与椰糠、草炭按3∶7体积比复配成育苗基质，进行番茄穴盘育苗，以市售的草炭土和稻壳为主、草炭土和秸秆为主的2种草炭基质作为对照。播种15 d 后观察记录出苗数，计算出苗率；从各处理中随机选取6株幼苗，进行株高、茎粗、根长的测量。株高、根长用直尺测量，株高起点自茎底部，终点到心叶叶尖，根长为最长根长；茎粗用游标卡尺测量，均取子叶下端位置。

出苗率=（出苗植株数=播种植株数）根100%

1.2.3垫料研制番茄育苗基质配方的 N 、P 、K 优化

在上述筛选的垫料育苗基质配方基础上，以N（尿素）、P [Ca（H2PO4）2]、K（KCl）为影响因素，设置3个水平（表1），采用 L9（34）正交表配制基质，进行番茄穴盘育苗试验，设3次重复，每重复为1盘。自播种25 d 后，从各处理组随机挑选6株测量株高、茎粗，根长，方法同1.2.2；幼苗整株拔起后，清洗干净烘干，称量全株干重；将植株根上部和根下部分别分开并称重，记录根干重和地上部干重，计算壮苗指数[16]。

壮苗指数=（茎粗=株高+根干重=地上部干重）根全株干重；

统计株高、茎粗、根长、全株干重、根干重、地上部干重、壮苗指数。通过分析正交试验 K 值和极差 R 值，优化筛选育苗基质中 N 、P 、K 最适用量。1.2.4垫料研制的番茄育苗基质的田间应用采用上述筛选获得的垫料育苗基质配方进行番茄穴盘育苗，两种市售草炭基质作为对照。所繁育的番茄幼苗移栽至莆田东阳村田间。开花结果期，每个处理组随机挑取30株，对植株的株高、茎粗、挂果数进行测定[14]，观察育苗基质配方所繁育出的番茄种苗移栽田间种植的情况。

1.2.5数据处理数据统计采用 Excel 处理，差异性分析采用 DPS 19.05软件处理。

2结果与分析

2.1垫料研制番茄育苗基质配方其适宜添加量的筛选

由表2可知，发芽率指标上，垫料浸提液浓度稀释在50%以内，对番茄种子发芽率无显著影响，发芽率均在85%以上；其他处理组则显著低于清水对照，尤其垫料浸提液100%（原液）处理组则完全不发芽。发芽指数指标上，浸提液浓度稀释至10%、30%处理对番茄种子发芽指数无显著影响，发芽指数均在22.28以上；其他处理组则显著低于清水对照。种子活力指数和胚根长指标上，浸提液浓度稀释至10%处理组，均显著高于清水对照；浸提液浓度稀释至30%和50%处理组与清水对照无显著差异；其他处理组则显著低于清水对照。综合分析，垫料用于配制番茄育苗基质其适宜添加量应控制在30%以内。

2.2垫料研制番茄育苗基质的配方筛选

由表3可知，播种15 d 后，各处理组在番茄幼苗的出苗率上均无显著性差异；培育25 d 后，垫料︰椰糠=3︰7处理组的番茄幼苗其根长、株高和茎粗分别为14.1、18.87和2.80 cm ，均显著优于垫料︰草炭=3︰7组和两种市售草炭基质对照组；垫料︰草炭=3︰7处理组的番茄幼苗其根长、株高和茎粗则与两对照组均无显著性差异。因此，确定利用垫料研制番茄育苗基质的适宜配方为垫料︰椰糠=3︰7（体积比）。

2.3垫料研制番茄育苗基质配方的 N 、P 、K 优化

由表4可知，在番茄基质配方确定的基础上，进一步进行 N 、P 、K 优化，各指标的 k 值分析显示，尿素和钾肥因素在根长、株高、茎粗、壮苗指数、全株干重、根干重及根上部分重指标上，均显示为第一水平最佳；而磷肥因素则各指标均显示以第二水平最佳。各因子的极差值 R 显示，对番茄穴盘育苗的根长、茎粗、壮苗指数、全株干重、根干重和根上部分重影响最大的因素是尿素；对根长、茎粗、壮苗指数、根干重影响仅次于尿素的因素为钾肥，磷肥影响最低；对全株干重、根上部分重影响仅次于尿素的因素为磷肥，钾肥影响最低；对株高影响最大的因素是磷肥，其次是尿素，钾肥影响最低。综合分析，N 对番茄育苗影响最大，其次依次是 K 、P 元素；确定利用垫料研制的番茄育苗基质配方中 N、P、K 配比分别为0.3、0.2、0.1 kg·m−3。

2.4垫料研制的番茄育苗基质的田间应用

由表5可知，所繁育的幼苗移栽至田间，开花结果期测量的植株生物性状结果显示，其株高和挂果数两个指标均显著优于 CK2，与 CK1无显著性差异；而植株的茎粗指标方面，处理组和两组对照组均无显著差异。

3结论与讨论

近几年，利用微生物发酵床养猪垫料研制基质产品的报道越来越多。陈博阳等[17]利用养猪垫料制备小白菜栽培基质，含量控制在50%时可明显促进小白菜出苗和幼苗生长。高文瑞等[16]按垫料∶醋糟∶蛭石=9∶2∶6配比基质，进行辣椒基质栽培，可显著提高其产量。魏宾斌等[18]将养猪垫料替代泥炭30%～50%用于金花茶栽培，能有效促进金花茶生长。实验室前期也曾将养猪垫料替代草炭30%研制成育苗基质，应用于黄瓜和辣椒育苗，均取得良好成效[14，19]，本研究配方与之相吻合。可见利用养猪垫料废弃物研制基质具有科学的可行性和良好应用前景。

蔬菜育苗基质的理化性质是影响蔬菜种子萌发及幼苗生长的关键。本实验室前期将养猪垫料与椰糠按不同比例配置成育苗基质进行理化性质测定显示，基质中垫料含量小于70%时，容重在0.20～0.26 g·cm−3，pH 值在6.55～6.90，孔隙度在67.00%～73.10%，持水孔隙度在47.90%～63.40%，均符合国家蔬菜育苗基质标准 NY/T2118-2012《蔬菜育苗基质》[15]。本研究筛选垫料作为番茄育苗基质最适用量为30%，所配制的基质配方（垫料∶椰壳=3∶7）其理化性质按文献分析，符合国家蔬菜育苗基质标准；同时，该配方所育的番茄幼苗其根长、株高和茎粗均显著高于市售草炭基质，试验结果与预期相符[15]。试验中垫料与椰糠复配的效果优于垫料与草炭复配，其原因可能是垫料本身富含有机质，但在发酵过程中粗纤维被慢慢降解，持水性不够大了，而椰糠总孔隙度为73%～86%，最大持水量为70%左右，能有效改善基质的持水性[20−21]。

基质中施适量 N 、P 、K 能显著促进番茄幼苗的生长和提高幼苗质量。本研究中 N 、P 、K 优化结果显示，对株高影响最大的因素为磷肥，与赵明等[22]报道的增施磷肥可使幼苗株高和干物重增加的文献相吻合。研究筛选获得 N 、P 、K 最优搭配分别为0.3、0.2、0.1 kg·m−3，与刘吉刚等[23]和费素娥等[24]文献中报道的以草炭∶蛭石=2∶1的番茄育苗基质配方中 N 、P 、K 用量分别为0.5、l.0、1.0 kg·m−3偏低很多。据纪玉琨等[25]报道，使用1年的垫料营养成分丰富，全氮含量在1.23%，其中速效氮含量为548.00～604.14 mg·kg−1，全磷含量在0.52%、速效磷含量710.55 mg·kg−1，全钾含量在0.83%、速效钾含量为4.677 mg·kg−1，推测与利用垫料配置育苗基质 N 、P 、K 用量需求偏低有直接关系。

参考文献：

[1] HAZARIKA M ， SAIKIA J ， GOGOI S ， et al. Effect of DifferentSeedling Growing Media on Tomato and CabbageSeedling［J］. InternationalJournalof PlantSoilScience ，2023，35（22）：359−372.

[2] MENG X Y ，WANG Q P ，LV Z ，et al. Novel seedling substrate madebydifferenttypesofbiogasresidues： Feasibility ， carbon emission reduction and economic benefit potential［J］. Industrial Crops Products，2022，10（184）：1−16.

[3] ZHENGS ， WANGC ， JUJ ， etal. IsRockwoolPotentially HarmfultotheSoilEnvironmentasaNurserySubstrate？ Taking EiseniafetidaasanExampleforToxicologicalAnalysis［J］. Agriculture，2023，13（10）：1964−1983.

[4] ZHAOLJ ， CHENHT ， CAIXH ， etal. Researchonmatrix formulaofsubstrateforseedlinginriceclosedstereoseedlingsystem［J］. Transactionsof theChineseSocietyof Agricultural Engineering，2017，33（9）：204−210.

[5]崔盼，陈一卓，范幸超，等.椰糠复合基质对口感番茄果实品质的影响及评价［J］.江苏农业科学，2023，51（18）：128−133.

[6]韩新奇，周景忠，解笑宇，等.新型菌渣复合基质对黄瓜幼苗生长的影响［J］.蔬菜，2023（9）：9−13.

[7]王冰华，李蔚，曹冬松，等.不同育苗基质对浅液流水培莴苣生长的影响［J］.蔬菜，2023（10）：26−29.

[8]彭丹丹，陈大刚，徐开未，等.椰糠复合基质对猕猴桃砧木幼苗生长及根系特征的影响［J］.浙江农业学报，2023，35（10）：2364−2377.

[9] ABBEY L ，YOUNG C ，TEITEL-PAYNE R ，et al. Evaluation of Proportions of Vermicompostand Coir in a Medium for Container- GrownSwissChard［J］. InternationalJournalofVegetable Science，2012，18（2）：109−120.

[10]蓝江林，刘波，宋泽琼，等.微生物发酵床养猪技术研究进展［J］.生物技术进展，2012，2（6）：411−416.

[11]张晶，罗佳，马艳.发酵床垫料栽培基质重复利用对辣椒生长和基质性状的影响［J］.土壤，2017，49（6）：1108−1114.

[12]刘海琴，张志勇，罗佳，等.养猪发酵床废弃垫料高温堆制肥料的研究［J］.江西农业学报，2015（8）：44−48.

[13]陈燕萍，肖荣凤，刘波，等.基于发酵床养猪垫料的地衣芽胞杆菌 FJAT-4固态发酵培养条件的优化［J］.中国生物防治学报，2017，33（1）：128−133.

[14]陈燕萍，朱育菁，肖荣凤，等.微生物发酵床养猪垫料配制黄瓜育苗基质研究［J］.福建农业科技，2017（6）：1−4.

[15]陈燕萍，肖荣凤，刘波，等.利用微生物发酵床养猪垫料制备蔬菜育苗基质的研究［J］.福建农业学报，2015，30（8）：802−809.

[16]高文瑞，王欣，徐刚，等.猪发酵床废弃垫料不同配比基质对辣椒生长及品质的影响［J］.土壤，2017，49（6）：1100−1107.

[17]陈博阳，余彬彬，杨静，等.以猪粪垫料和泥炭为原料的栽培基质研究［J］.安徽农业科学，2016，44（28）：26−29.

[18]魏宾斌，李章汀，张燕青，等.发酵床废弃垫料基质化处理对金花茶生长的影响［J］.安徽农学通报，2018，24（21）：66−68.

[19]夏江平，陈燕萍，刘波，等.微生物发酵床养猪垫料配制辣椒育苗基质的研究［J］.中国农学通报，2019，35（21）：70−74.

[20]王彬，丁雁鑫，林仙军，等.生物发酵床腐熟垫料的资源化利用及安全性评价［J］.家畜生态学报，2020，41（3）：71−75.

[21]宋君涛，李艳梅.植物栽培基质——泥炭与椰糠［J］.中国花卉园艺，2013（4）：54−55.

[22]赵明，李祥云，高峻岭，等.育苗基质不同施肥量对茄果类蔬菜幼苗生长的影响［J］.土壤肥料，2002（5）：11−14.

[23]刘吉刚，费素娥，刘冬梅，等.育苗基质中氮磷比及其含量对番茄穴盘苗生长及营养状况的影响［J］.西南农业学报，2007（1）：84−86.

[24]费素娥，王秀峰，刘吉刚.育苗基质中氮磷钾配比对番茄穴盘苗质量的影响［J］.山东农业科学，2006（1）：50−53.

[25]纪玉琨，何洪，杨博琼.养猪场发酵床垫料营养物质及毒性研究［J］.甘肃农业大学学报，2014，49（6）：25−28，34.

（责任编辑：柯文辉）