南京农业大学学报  2017, Vol. 40 Issue (3): 457-463   PDF    
http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201605024
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浩折霞, 黄大鹏, 顾少华, 韦中, 徐阳春, 沈其荣
HAO Zhexia, HUANG Dapeng, GU Shaohua, WEI Zhong, XU Yangchun, SHEN Qirong
酒糟-牛粪堆肥复配瓜果类蔬菜育苗基质配方筛选
Screening of melon and fruit of vegetables grown substrate from different vinasse and cow dung composts mixtures
南京农业大学学报, 2017, 40(3): 457-463
Journal of Nanjing Agricultural University, 2017, 40(3): 457-463.
http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201605024

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收稿日期: 2016-05-16
引用本文
浩折霞, 黄大鹏, 顾少华, 等. 酒糟-牛粪堆肥复配瓜果类蔬菜育苗基质配方筛选[J]. 南京农业大学学报, 2017, 40(3): 457-463.
HAO Zhexia, HUANG Dapeng, GU Shaohua, et al. Screening of melon and fruit of vegetables grown substrate from different vinasse and cow dung composts mixtures[J]. Journal of Nanjing Agricultural University, 2017, 40(3): 457-463.  DOI: 10.7685/jnau.201605024
酒糟-牛粪堆肥复配瓜果类蔬菜育苗基质配方筛选
浩折霞, 黄大鹏, 顾少华, 韦中, 徐阳春 , 沈其荣    
南京农业大学资源与环境科学学院/国家有机类肥料工程技术研究中心/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心, 江苏 南京 210095
收稿日期：2016-05-16
基金项目：国家自然科学青年基金项目（41301262）；产学研协同创新研究项目（HAC2014020）；江苏省自然科学青年基金项目（BK20130677）；国家公益性行业（农业）科研专项（201203001）；国家科技支撑计划项目（2013BAD20B05）；淮安市产学研协同创新计划项目（HAC2014020）
作者简介：浩折霞, 硕士研究生
通信作者：徐阳春, 教授, 研究方向为固体废弃物资源化, E-mail:ycxu@njau.edu.cn
摘要：[目的]通过比较不同配比酒糟-牛粪堆肥基质对不同类瓜果类蔬菜幼苗生长的影响，筛选适合西瓜、黄瓜、番茄生长的育苗基质。[方法]以腐熟的牛粪堆肥、酒糟、蛭石为原料复配不同基质配方，研究不同配比基质的理化性质，及其在蔬菜育苗中的应用效果。[结果]复配基质的EC、pH值和通气孔隙要比单纯堆肥、酒糟低；酒糟、牛粪堆肥、蛭石的体积比为65:15:20（T5处理）与70:10:20（T6处理）的复配基质各项理化性质均在瓜果类蔬菜幼苗生长的适宜范围内，该基质配方培育的瓜果类蔬菜幼苗根茎体积、百株鲜质量、根系活力、叶绿素总量均高于其他配方。西瓜、黄瓜、番茄幼苗生长指标与基质EC值、碱解氮、速效钾的相关性达到显著或极显著水平，且与基质中碱解氮含量相关性最高。[结论]根据不同瓜果类蔬菜幼苗的生长状况，T6处理作为西瓜育苗基质的效果较好，T5处理作为黄瓜、番茄育苗基质的效果较好，可作为其穴盘育苗的推荐配方。
关键词：基质配比   穴盘育苗   西瓜   黄瓜   番茄   幼苗   
Screening of melon and fruit of vegetables grown substrate from different vinasse and cow dung composts mixtures
HAO Zhexia, HUANG Dapeng, GU Shaohua, WEI Zhong, XU Yangchun , SHEN Qirong    
College of Resources and Environmental Sciences/National Enginnering Research Center for Organic-Based Fertilizers/Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: [Objectives] In order to choose the proper substrate ratio for the watermelon, cucumber and tomato, we compared the effect of different vinasse and cow dung composts mixtures on the fruits and vegetable seedlings growth. [Methods] Decomposed cow dung composts, vinasse and vermiculite were choosen as raw materials for different substrate compositions, physical and chemical properties of the different ratio substrates were determined and the application effect of those substrates on seedling growth was studied. [Results] The results showed that adding a certain amount of vermiculite into vinasse and cow dung composts decreased pH, electrical conductivity (EC)and aeration porosity of substrate. The formulas were made by vinasse, cow dung composts, and vermiculite in the volume ratio of 65:15:25 (T5), and vinasse, cow dung composts, vermiculite in the volume ratio of 70:10:20 (T6). T5 and T6 treatments showed advantage in the physical and chemical properties. The growth indexes of watermelon, cucumber and tomato seedlings were significantly correlated with the available N, electrical conductivity (EC)and available K in the substrate, and the correlation with available N was highest. In addition, seedlings grown in T5 and T6 were better than other eight treatments in the physiological index of seedlings, such as root and stem volume, hundreds strains fresh weight, the root activity, and chlorophyll content. [Conclusions] For different kinds of fruits and vegetable seedling, T6 was the best formula for watermelon, and T5 was more suitable for cucumber and tomato.
Key words: substrate composition    plug seedling    watermelon    cucumber    tomato    seedling   

随着穴盘育苗技术的大面积应用, 育苗基质的市场需求量迅速增加。草炭是国内外应用较好的基质材料, 但过量开采导致生态环境破坏, 且其属于非可再生资源, 价格昂贵[1], 因此, 如何就地取材、选择价格低廉的材料替代草炭, 成为基质研究的重要任务。利用农业固体有机废弃物生产理化性质稳定、价格低廉、低污染的复合功能性基质已成为研究的热点。Hardreck等[2]和Noguera等[3]研究了椰糠的理化性质及其在育苗栽培中替代草炭的效果, 发现使用椰糠栽培番茄等蔬菜作物以及月季、万年青、金盏花等观赏作物, 其效果不亚于泥炭; Medina等[4]认为用不同种类的菇渣与草炭复配, 可以满足园艺作物的生长需求, 其中双孢蘑菇渣与草炭混合物育苗中, 菇渣用量可以高达75%;Marianthi[5]的研究表明, 用30%稻壳和70%草炭栽培地中海白松, 其效果比用100%的草炭更好; Gariglio等[6]发现将添加了N素的锯末与珍珠岩混配, 其对金盏菊和万寿菊的栽培效果良好, 可以直接替代草炭, 但锯末的体积比不能超过50%。我国学者也开展了这方面的工作, 发现蚯蚓粪[7]、甘蔗渣、木薯皮、花生壳和火炭灰等农林废弃物[8]、椰糠[9]、醋糟[10]、花生壳[11]、玉米与小麦秸秆[12]、锯木屑[13]、芦苇末等[14]经过一定的发酵处理, 可用于作物的育苗及栽培。

牛粪是重要有机肥源, 经发酵腐熟后虽然含有较多的养分, 但因其电导率高, 并不能单独用于育苗[15-16]。酒糟是酿酒业的副产物, 近几年我国年产鲜酒糟高达2 100万t[17]。酒糟富含粗蛋白、粗纤维、氨基酸以及作物生长必需的养分元素[18]。一直以来, 酒糟较广泛的用途是生产饲料、培养食用菌和生产沼气[19]。近年来逐渐被应用于棉花[20]、高羊茅、甜菜、苜宿等作物, 作为栽培基质, 其栽培效果较好[21]。目前, 以酒糟和牛粪堆肥为主要原料, 以蛭石作为辅料生产瓜果类蔬菜育苗基质的研究较少, 亟需探究最佳的基质配方。

本研究主要以牛粪堆肥和酒糟两大废弃物为主要原料, 辅以蛭石进行不同配比组合, 筛选适合不同瓜果类、蔬菜(西瓜、黄瓜、番茄)育苗的基质配方。通过测定不同配比基质的理化性质, 并根据西瓜、黄瓜、番茄的生长状况, 筛选出适合不同类蔬菜生长的最佳基质配方, 实现利用酒糟、牛粪堆肥替代草炭、蛭石, 降低育苗成本, 提高蔬菜生产效益的目标。

1 材料与方法 1.1 试验材料

供试酒糟、牛粪堆肥、蛭石、菜园土均由江阴市联业生物科技有限公司提供, 其基本理化性质见表 1。供试西瓜品种为‘西农八号’, 黄瓜品种为‘超级绿王F1’, 番茄品种为‘合作903’, 均购自江苏省农业科学院。

表 1 复配原料的理化性质 Table 1 Physical and chemical properties of the materials
原料
Material		 容重/(g·cm-3)
BD		 总孔隙度/%
TP		 通气孔隙/%
AP		 持水孔隙/%
WHP		 水气比
WHP/AP		 pH值
pH value		 电导率/(ms·cm-1)
EC
酒糟Vinasse 0.645 69.50 36.50 33.20 0.91 7.23 2.920
牛粪堆肥Cow dung composts 0.650 65.20 36.40 28.80 0.79 8.83 6.530
蛭石Vermiculite 0.361 83.80 17.50 60.30 0.27 7.25 0.110
菜园土Soil in vegetable garden 1.621 0.73 0.22 0.51 2.31 5.92 0.152
Note:BD:bulk density; TP:Total porosity; AP:Aeration porosity; WHP:Water-holding porosity; EC:Electrical conductivity.
表选项
1.2 试验设计

试验于2015年5—10月在江阴市联业生物科技有限公司温室进行。以酒糟、牛粪堆肥和蛭石为基本原料, 复合基质配方见表 2。试验共设9个处理(T1~T9), 以当地菜园土为对照。供试的3种蔬菜种子浸种催芽后播于装有不同配方基质的72孔穴盘内, 上面覆盖1 cm厚的基质, 每个处理3盘(即每处理有3次重复, 每重复有72株幼苗)。为了保证每个处理pH值一样, 用农用氨基酸(由江阴市联业生物科技有限公司提供)进行调节, 使每个处理的pH值为6.0左右。

表 2 不同处理基质配方 Table 2 Proportion of substrates in different treatments
%
处理Treatment 酒糟Vinasse 牛粪堆肥Cow dung composts 蛭石Vermiculite 菜园土Soil in vegetable garden
T1 80 10 10 0
T2 85 5 10 0
T3 70 15 15 0
T4 75 10 15 0
T5 65 15 20 0
T6 70 10 20 0
T7 55 20 25 0
T8 60 15 25 0
T9 65 10 25 0
CK 0 0 0 100
表选项
1.3 测定项目与方法 1.3.1 基质理化性质的测定

取各处理复配基质样品, 参照文献[22]测定容重、通气孔隙等指标。取风干基质5 g, 浸泡在25 mL去离子水中, 震荡30 min, 再静止30 min后测定pH值和电导率(EC)。分别测定有机质、碱解氮、速效磷、速效钾的含量, 方法采用重铬酸钾容量法、碱解扩散法、碳酸氢钠浸提-比色法、醋酸铵浸提-火焰光度计法[23]。

1.3.2 幼苗生长指标测定

随机选取9株30 d苗龄的番茄、26 d苗龄的西瓜和黄瓜幼苗进行试验, 测定苗高(从茎基部至芯)和茎粗(子叶下1 cm处), 换算出幼苗茎体积(等同于圆锥体积的计算); 离体选取30株测全株鲜质量(制图时换算成百株鲜质量)。

1.3.3 生理指标测定

采用TTC法测定幼苗根系活力; 采用乙醇-丙酮-水混合液浸提测定叶绿素含量[24]; 釆用根系扫描分析仪(Epson Perfection V700) 测定根系形态特征, 经专用数字化软件(WinRhizo Pro 2008a)分析根系体积, 与茎体积相加, 得到植株根茎体积。

1.4 数据处理与分析

所得结果采用Excel 2007和SPSS 21.0软件进行处理和统计分析。处理之间的差异显著性采用单因素方差分析评价, 采用最小显著差异法(LSD)进行多重比较。

2 结果与分析 2.1 复配基质的理化性质

基质的物理性质在作物苗期生长发育过程中起着关键性的作用, 尤其对水分、养分[25]、吸附性[26]能等指标, 一般育苗基质的容重为0.2~0.8 g·cm-3、总孔隙度为60%~90%、通气孔隙为15%~30%、持水孔隙为40%~75%、水气比为1~4范围内为宜[27]。由表 3可知:容重最大的是CK, 为1.62 g·cm-3, 最低的是T4处理, 仅为0.56 g·cm-3, CK处理的容重与其他各处理间差异均显著(P < 0.05)。除T3处理外, 其他处理总孔隙度均在适宜范围内, 其中CK的总孔隙度最大, 为73%;T3和T4处理的通气孔隙偏低, 持水孔隙除T1、T2、T7稍低于其适宜值, 其他处理均在适宜范围内, 其中CK处理持水孔隙最大, 为51%。各处理中的水气比均在1~4范围内, 适宜幼苗生长, 其中T3显著高于其他处理(P < 0.05)。可以看出, T5、T6、T8和T9处理的各项物理性质均在适宜范围内。

表 3 不同处理基质的理化性质 Table 3 Physical and chemical characteristics of substrates with different compositions
基质
Substrats		 pH值
pHvalue		 容重/
(g·cm-3)
BD		 总孔隙度/%
TP		 通气孔隙/%
AP		 持水空隙/%
WHP		 水气比
WHP/AP		 电导率/
(ms·cm-1)
EC		 速效钾/
(g·kg-1)
Available K		 碱解氮/
(g·kg-1)
Available N		 速效磷/
(g·kg-1)
Available P		 有机质/
(g·kg-1)
Organic matter
T1 7.66bc 0.63b 63bcd 28a 35d 1.26e 3.04ab 1.02b 0.23g 0.14b 283.0a
T2 7.51c 0.61b 60cd 21bc 39cd 1.80cde 2.85b 1.22ab 0.44d 0.12cd 273.0a
T3 7.87ab 0.65b 57d 14d 43bc 3.11a 3.13a 1.26ab 0.22g 0.14b 277.0a
T4 7.76b 0.56b 67ab 19cd 48ab 2.56ab 2.93b 1.13ab 0.41de 0.14b 214.0bc
T5 7.95ab 0.59b 63bcd 22abc 41cd 1.90cd 3.05ab 1.33ab 0.77a 0.19a 238.0b
T6 7.74b 0.62b 62bcd 22bc 40cd 1.86cde 2.69bc 1.11ab 0.49c 0.11de 189.0cd
T7 8.08a 0.57b 64bc 26ab 39cd 1.53de 3.15a 1.27ab 0.58b 0.18a 181.0d
T8 7.93ab 0.60b 62bcd 22abc 40cd 1.78cde 2.93b 1.39a 0.37ef 0.18a 185.0cd
T9 7.71b 0.63b 63bcd 23abc 40cd 1.74cde 2.69bc 1.34a 0.31f 0.13bc 179.0d
CK 5.92d 1.62a 73a 22bc 51a 2.31bc 1.15d 0.29c 0.03h 0.09e 36.2e
注:每个值均为3个重复的平均值±标准误差; 不同字母表示显著差异达5%水平。
Note: Each value is the mean±SE of 3 independent experiments. Different letters indicate significant differences at 0.05 level between treatments. The same as follows.
表选项

基质的电导率是评价育苗基质的重要参数, 蔬菜栽培基质的EC值最好小于2.6 ms·cm-1[22]。本试验中采用的牛粪堆肥EC值比较大, 为6.53 ms·cm-1(表 1), 通过与酒糟、蛭石的复配, 可以降低牛粪堆肥的EC值; 除CK处理外, 其他处理的EC值均为2.5~3 ms·cm-1, 其中T7处理的EC值最大, 为3.15 ms·cm-1; T6和T9处理较低, 为2.69 ms·cm-1, 与CK差异显著。T2~T9各处理间速效钾含量差异不显著, 但显著高于CK处理。T5处理的碱解氮含量和速效磷含量均高于其他处理, 与CK相比差异显著。各处理有机质含量均高于其他养分含量, 其中T1~T3处理有机质含量差异不显著, T1~T3处理均与其他处理差异显著, CK有机质含量最低, 为36.23 g·kg-1。

2.2 复配基质对3种蔬菜幼苗生长的影响

由图 1可见:各处理间蔬菜幼苗生长存在一定的差异。T6处理西瓜幼苗的根茎体积和百株鲜质量均为最高, 分别是91.3 mm3和295 g, 与CK差异显著; 其次是T5处理, 其根茎体积和百株鲜质量分别是80.8 mm3和283 g, 与T6处理间差异不明显。T5处理黄瓜和番茄幼苗的各指标均大于其他处理。T5处理黄瓜根茎体积和百株鲜质量是T2处理的3.5和2.2倍。T1、T9和CK处理番茄幼苗各项指标均较低, T5处理的百株鲜质量是CK的4.2倍。综上结果, T6基质配方较适合西瓜幼苗的生长, T5基质配方较适合黄瓜和番茄幼苗生长。

图 1 不同基质配比对3种蔬菜幼苗生长的影响 Figure 1 Effect of different substrate on the growth of vegetable seedlings
图选项
2.3 不同基质配比对3种蔬菜生理指标的影响

由图 2可知:T5处理西瓜与黄瓜中叶绿素总量、根系活力等指标均高于其他处理, 但与T6处理差异不显著; T6处理番茄的叶绿素总量显著高于其他处理, 是T9处理的1.35倍。T8处理番茄根系活力最高, 是T2处理的15.1倍, 除T5和T6处理外, 与其他处理差异显著。综合分析, T5和T6处理的幼苗叶绿素含量高, 根系生长状况较好。

图 2 不同基质配比对3种蔬菜幼苗叶绿素总量及根系活力的影响 Figure 2 Effect of different substrates on the leaf chlorophyll content and root activity of vegetable seedlings
图选项
2.4 基质特性与蔬菜生长指标的关系

由表 4可知:西瓜百株鲜质量均与基质EC、速效钾、碱解氮之间极显著正相关, 叶绿素总量与基质EC、速效磷, 根茎体积与碱解氮之间极显著正相关; 根茎体积与基质EC、速效钾, 叶绿素总量与基质速效钾、碱解氮之间显著正相关。黄瓜根茎体积、叶绿素总量、根系活力与基质碱解氮均呈正相关关系, 其中叶绿素总量、根系活力与基质EC之间显著之正相关。番茄百株鲜质量与基质EC、碱解氮, 根茎体积与基质碱解氮间均呈极显著的正相关关系; 根茎体积与基质EC、速效钾、速效磷之间显著正相关; 百株鲜质量与速效钾之间呈显著正相关关系。由此可以看出, 西瓜、黄瓜、番茄生长指标与基质EC、碱解氮、速效钾相关性达到显著或极显著水平, 从3种蔬菜的生长状况来看, 其作物生长指标均与基质中碱解氮含量相关性最高。

表 4 蔬菜幼苗生长指标与基质理化性质相关性分析 Table 4 Correlationship between vegetables seedling growth index and physical and chemical properties of substrates
蔬菜种类
Vegetablespecies		 指标
Index		 电导率
EC		 总孔隙度
TP		 通气孔隙
AP		 持水空隙
WRP		 速效钾
Available
K		 碱解氮
Available
N		 速效磷
Available
P		 有机质
Organicmatter
西瓜Watermelon 根茎体积Root and stem volume 0.648* -0.485 0.003 -0.432 0.731* 0.845** 0.398 0.323
百株鲜质量Fresh weight 0.791** -0.665* 0.112 -0.688* 0.834** 0.807** 0.413 0.593
叶绿素总量Total chlorophyll 0.781** -0.522 0.289 -0.688* 0.764* 0.757* 0.789** 0.505
根系活力Root activity 0.024 0.038 0.433 -0.292 0.160 0.673* 0.137 -0.225
黄瓜Cucumber 根茎体积Root and stem volume 0.277 -0.110 0.421 -0.412 0.355 0.647* 0.563 -0.029
百株鲜质量Fresh weight -0.028 0.054 0.203 -0.112 0.120 0.250 0.264 -0.201
叶绿素总量Total chlorophyll 0.643* -0.213 -0.088 -0.130 0.401 0.722* 0.237 0.449
根系活力Root activity 0.647* -0.426 0.141 -0.481 0.439 0.731* 0.098 0.267
番茄Tomato 根茎体积Root and stem volume 0.749* -0.471 -0.171 -0.275 0.757* 0.862** 0.724* 0.491
百株鲜质量Fresh weight 0.814** -0.63 -0.301 -0.319 0.757* 0.787** 0.558 0.630
叶绿素总量Total chlorophyll 0.016 -0.198 -0.199 -0.01 0.115 0.456 -0.247 -0.105
根系活力Root activity 0.189 -0.044 0.185 -0.213 0.318 0.345 0.244 -0.038
Note:*P < 0.05, * *P < 0.01.
表选项
3 讨论

酒糟是一种很好的有机物料, 有供肥、改土、刺激、拮抗、灭草等作用[28]。牛粪堆肥不仅能提供作物生长所需要的养分, 而且符合发展可持续农业的要求[29]。单纯的酒糟和牛粪堆肥EC值大, 尤其是牛粪堆肥, EC值达6.53 ms·cm-1。基质EC值的大小是限制基质应用于作物育苗的主要因素[30]。本试验中的育苗基质, 因添加电导率较低的蛭石, 降低了基质的EC值, 从而消除对作物苗期生长的抑制作用。酒糟与牛粪堆肥颗粒大, 通气孔隙大, 保水、保肥性差, 不宜单独作为基质使用。为了改善单一基质性状的不足, 本试验将性质不同的基质原料进行了复配, 用以改善酒糟、牛粪堆肥理化性状。将牛粪堆肥、酒糟、蛭石复配后, 混配基质的通气孔隙降低。籍秀梅等[31]利用锯末腐熟基质培育辣椒幼苗时, 随着锯末的加入, 可以降低复配基质的通气孔隙; 且随着蛭石添加量的增加, 混配基质的持水孔隙增大。改善过的混配基质中, T5、T6、T8和T9处理的各项物理指标均在适宜范围内。为了保证蔬菜作物苗期的正常生长, 配比基质时, 建议蛭石用量不要少于10%(体积分数), 牛粪堆肥用量不要超过25%(体积分数)。

基质中的养分含量同样影响幼苗的健壮程度, 有机质、N、P、K只有同时存在且在一定的比例范围内, 对幼苗的生长才有促进作用[32]。T5处理的碱解氮含量和速效磷含量均高于其他处理, 与CK差异极显著。T2~T9处理速效钾含量差异不显著, 但均高于T1处理和CK。T1~T5处理的有机质含量高于214.2 g·kg-1。从作物生长指标与基质理化性质相关性分析结果可以看出, 西瓜、黄瓜、番茄生长指标与基质EC、碱解氮含量呈显著或极显著相关, 且与基质中碱解氮含量相关性最高, 其次是基质EC、速效钾含量。通过比较各项生理和生长指标可以得出, 酒糟、有机肥、蛭石的体积比为65:15:20(T5) 和70:10:20(T6) 的2个复配基质配方的各项理化性质均在适宜幼苗生长的范围内。该基质上生长的3种蔬菜幼苗根茎体积、百株鲜质量、根系活力、叶绿素总量均高于其他8个处理, 其中T6处理对西瓜幼苗的效果较好, T5处理对黄瓜和番茄幼苗的效果较好, 可作上述蔬菜穴盘育苗的推荐配方。

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