瓜果類蔬菜木薯渣育苗基質配方篩選研究

姬宇飛張 霞徐永忠夏應平郭世榮*

（1南京農業大學園藝學院，江蘇南京 210095；2興化市新土源基質肥料有限公司，江蘇興化 225700）

20世紀80年代以來，我國陸續引進歐盟和美國的先進育苗生產線進行蔬菜育苗。近些年，隨著蔬菜產業的快速發展，對于規?；凸S化育苗生產的需求也越來越強烈，傳統的土壤育苗方式已不能滿足生產的快速需求。培育健壯的幼苗是蔬菜生產的關鍵環節，而培育壯苗最關鍵的環節之一就是育苗基質的選擇。長期以來一直以草炭作為主要的育苗基質，但草炭的過量開采使用會給生態環境帶來一定的破壞。因此，如何利用農業固體廢棄物生產出理化性質理想、穩定性高、低成本、環保的優質育苗基質已經成為目前研究的熱點。

為了獲得優質的草炭替代原料，前人結合椰糠（任志雨和范夕玲，2017）、蚓糞（吳盼盼和楊麗娟，2017）、菇渣（馬海林 等，2010）、玉米芯處理物（張云 等，2014）、沼渣（朱春云 等，2009）、棉花桿（趙龍濤和李入林，2002）、秸稈（李超和李紅，2017）、草木灰（紀力 等，2017）、園林廢棄物（方偉成 等，2016）、稻殼（焦娟 等，2018）、花生殼（孫燕 等，2014）、棉籽殼（程斐 等，2016）、山核桃殼（邵泱峰 等，2018）、豆粕（柯麗娜 等，2016）、蘆葦末（賈永霞 等，2006）等農業固體廢棄物進行了大量的試驗研究，取得了很好的應用效果。余宏軍等（2015）利用造紙污泥、豬牛糞、秸稈等為主要原料按體積比復配黃瓜育苗基質，發現污泥發酵物∶蚯蚓糞∶田園土=1∶1∶1的處理顯著優于對照草炭土∶蛭石=3∶1。浩折霞等（2017）利用酒糟－牛糞堆肥復配瓜果類蔬菜育苗基質，發現復配基質達到了很好的育苗效果，可作為穴盤育苗推薦基質。章江麗等（2012）利用炭化稻殼進行果菜類穴盤育苗的研究，發現炭化稻殼具有低密度和質量輕的特性，使得育苗中的裝盤、運輸等操作變得更加輕松，可以很大程度地降低育苗成本，而且育苗效果也較好。耿鳳展等（2016）利用番茄秸稈高溫堆肥進行番茄育苗，發現堆肥∶蛭石=1∶1處理的幼苗壯苗指數達到了對照的2.57倍。

木薯渣是木薯生產加工成淀粉或酒精后產生的副產品，我國每年產生150萬t木薯渣（劉平，2009），而且目前木薯加工業的廢物處理還處于較低的水平，除了少數木薯渣用于動物飼料外，大多數都是未經處理就直接排放到環境中，不僅造成資源的浪費，而且還帶來很大的環境問題。木薯渣利用價值很高，富含高達78.7%的非氮化合物（郭維烈和郭慶華，1996），淀粉含量達40%～50%（冀風杰 等，2016），因此可以轉化為無污染、營養含量豐富的基質原料。另外，木薯渣還含有生長素等重要的植物激素，可促進作物種子的萌發，并促進幼苗根、莖、葉的生長發育。近年來，有利用木薯渣作為蔬菜栽培基質的研究（徐剛 等，2015），也有將其作為辣椒（王林闖 等，2017）、茄子（鄭子松 等，2016）育苗基質主要原料的研究，并且取得了較好的效果。目前以木薯渣為主要原料，以草炭、蛭石、珍珠巖為輔料進行瓜果類蔬菜育苗基質的研究卻較少。

本文以腐熟的木薯渣為主要原料，以草炭、蛭石、珍珠巖為輔料進行不同的基質配比組合，以期篩選出適合瓜果類蔬菜（黃瓜、番茄、西瓜）育苗的基質配方。通過對不同配比基質理化性狀的測定，并依據幼苗生長狀況，篩選出適合3種蔬菜育苗的最佳配方，從而達到減少草炭使用、降低育苗成本、提高經濟效益的目標。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用木薯渣、草炭、蛭石、珍珠巖由江蘇省興化市新土源基質肥料有限公司提供，基本理化性質見表1。試驗所用黃瓜品種為亞美6號，番茄品種為大禹，西瓜品種為新疆聯創。

表1 主要基質原材料的理化性質

1.2 試驗設計

試驗于2017年3～7月在江蘇省興化市新土源基質肥料有限公司進行。試驗共設置12個處理（T1～T12），以腐熟的木薯渣、草炭、蛭石、珍珠巖為原料，混配成不同的基質配比組合（表2）。以市場上成品蔬菜育苗基質（鎮江蓓蕾和山東魯青兩家公司生產）作為對照（CK1和CK2）。試驗所用的蔬菜種子經浸種催芽后播于不同基質配方的72孔育苗穴盤內，每個處理播3盤（每1盤即為1次重復，共3個重復，每個重復72株幼苗）。

1.3 測定方法

1.3.1 基質理化性狀 取各處理基質樣品，按照郭世榮（2011）的方法測定容重、孔隙度等指標。將風干基質（質量）與去離子水（體積）以1∶5比例相混合，2 h后取濾液，分別用pH計和電導率儀測定pH值和電導率（EC）。將基質風干并過0.5 mm篩，用于元素含量的測定：采用H2SO4-H2O2消煮法對風干基質進行消煮，制備待測液，用凱氏定氮法測定全氮；使用Perkin Elmer Optima 2100DV電感耦合等離子體發射光譜儀測定鉀、鈣、鎂、鈉、磷等元素含量。有機質含量采用重鉻酸鉀容量法測定（吳才武 等，2015）。

表2 木薯渣育苗基質配方處理（體積比）

1.3.2 幼苗生長指標 隨機取兩葉一心期的黃瓜、30 d苗齡的番茄和西瓜幼苗測定全株鮮質量（用吸水紙吸干多余水分后，置于精度為0.001 g的分析天平上稱量），按照李合生（2002）的方法測定干質量，按公式〔（地下部干質量/地上部干質量+莖粗/株高）×全株干質量〕計算壯苗指數。從播種后的第2天開始統計黃瓜的出苗數，從播種后的第3天開始統計番茄和西瓜的出苗數。

1.3.3 幼苗生理指標 采用TTC法測定幼苗的根系活力；丙酮－乙醇－水混合液浸提測定葉綠素含量（王學奎，2006）；使用根系掃描分析儀（EPSON EXPERSSION 1680）掃描新鮮幼苗的葉片和根系，再用圖像分析軟件WinRHIZO獲得總根體積、根尖數等指標。

1.4 數據處理與分析

使用Excel 2007和SPSS 21.0軟件進行數據處理和統計分析。處理間的差異顯著性采用單因素方差分析來衡量。

2 結果與分析

2.1 育苗基質配方的理化性質

對于育苗基質而言，其物理性質在作物苗期生長過程中起著非常重要的作用，對其影響最大的物理性狀有持水量、容重、總孔隙度、大小孔隙（水氣比）和粒徑等。Klock和Fitzpatrick（1997）認為，育苗基質的容重應在0.30～0.75 g·cm-3范圍內為宜，總孔隙度為60%～90%，通氣孔隙度應在15%～30%范圍內，持水孔隙度為40%～75%，水氣比則應在1～4范圍內（李曉強 等，2006）。由表3可知，所有處理的容重都在適宜范圍內，其中T9處理的容重最大，為0.60 g·cm-3，最小的是CK1處理，只有0.31 g·cm-3，且T9處理的容重顯著高于其他處理（P＜0.05），而且隨著木薯渣占比的提高，不同處理的容重有上升的趨勢。在總孔隙度方面，最高的是T8處理，最低的是T1處理，只有46.25%，這與其木薯渣占比較高有較大關系。T1、T2、T3、T11處理的通氣孔隙度偏低，T9處理的通氣孔隙度最低，其他處理都在適宜范圍內。T1、T7和T10處理的持水孔隙度較低，而其他處理的持水孔隙度都在適宜范圍內。水氣比方面，除了T9處理以外，其他處理的水氣比基本都在合適范圍內，這對于幼苗生長有較好作用。綜合考慮各方面指標可以得出，T6、T8和T12處理的各項物理性狀基本都在適宜范圍內。

基質的化學性質主要表現在其供應養分的能力，而其發生化學變化的難易程度反映了其化學性質的穩定性。劉帥成等（2014）認為理想基質的pH應在5.5～7.0范圍內，當pH在7.0以上時，植株易出現缺鐵癥狀，當pH在8～10時，容易出現缺磷、錳的癥狀；而隨著pH值降低，有效磷含量提高，K、Ca、Mg等元素的濃度卻有所下降，而且還容易發生K、Ca、Mg沉淀。郭世榮（2005）認為育苗基質的EC值最好不要超過2.6 mS·cm-1，當EC值過高時需要進行洗鹽，過低時需要進行養分補充。本試驗中所使用的木薯渣本身EC值較高，達9.82 mS·cm-1（表1），通過和其他3種材料復配后各處理的EC值都有所降低。由表4可知，各處理的pH基本都在適宜范圍內，而在電導率方面，EC值最高的為T9處理，最低的為T10處理，結合表2和表4可知，隨著木薯渣占比的提高，EC值有升高的趨勢，且各處理之間的EC值差異顯著（P＜0.05）。在各元素含量方面，各處理的鋅元素含量相差不大，基本都在0.10 g·kg-1左右；T10處理的鐵元素含量最高；各處理的錳元素含量都高于對照CK1和CK2，且T4處理含量最高；CK2處理的鎂元素含量最高，且顯著高于其他處理；T12處理的鈉元素含量最高且顯著高于其他處理，T6處理的鈉元素含量次之，顯著高于其他處理（T12處理除外）和對照。全氮含量最高的是T1處理。由表4可知，T1～T8處理中，隨著木薯渣占比的提高，全磷含量有逐漸上升的趨勢，其中含量最高的是T1處理并顯著高于其他處理。CK2處理的全鉀含量最高并顯著高于其他處理，而含量最低的為T10處理（無木薯渣）。有機質含量最高的是T10處理并顯著高于其他處理。

表3 育苗基質配方的物理性質

表4 育苗基質配方的化學性質

T5、T6和T8處理的基質理化性狀均在理想基質范圍內，大多數指標均優于其他處理與對照。

2.2 育苗基質配方對黃瓜、番茄、西瓜幼苗生長和生理指標的影響

由表5、6、7可知，T1～T12不同基質配方處理對3種蔬菜的出苗情況有一定影響。T7處理的黃瓜第3天出苗率最高，T6處理的番茄第3天出苗率最高，T10處理的西瓜第3天出苗率最高。對于黃瓜幼苗，T6、T7和T10處理在第4天均已完成出苗，T5處理在第5天完成出苗，出苗率均達到99%以上。T6、T7 、T8和T10處理的番茄幼苗第6天出苗率基本達到了對照水平，明顯比其他處理出苗率高，但T10處理在第11天的出苗率卻明顯低于T6、T7 、T8處理。T6、T8和T10處理的西瓜幼苗出苗速度明顯優于2個對照，并在出苗第9天均達到了98%以上的出苗率。對于3種蔬菜，T9、T11和T12處理均未出苗，因此，其他指標也都未做討論。綜合來看，T5、T6、T7和T10處理的黃瓜出苗較好，T6、T7和T8處理的番茄出苗較好，T6、T8和T10處理的西瓜出苗較好。

表5 育苗基質配方對黃瓜幼苗出苗率的影響 %

表6 育苗基質配方對番茄幼苗出苗率的影響 %

表7 育苗基質配方對西瓜幼苗出苗率的影響 %

結合表8、9、10可知，在單株鮮質量和壯苗指數方面，T6處理培育的蔬菜幼苗表現較好，T5處理的黃瓜幼苗多項指標與T6處理相當。綜合來看，T6處理的番茄和西瓜幼苗在全株鮮質量和壯苗指數表現較好，T5處理的黃瓜幼苗綜合表現較好。

T5處理的黃瓜根體積最高，達到1.55 cm3，并顯著高于對照，且T5處理的黃瓜根尖數僅次于T3處理并且顯著高于2個對照。T6處理的番茄根體積和根尖數都是最高的，分別為1.97 cm3和588根，并且T6處理的番茄根尖數顯著高于對照。T5和T6處理的西瓜根體積略高于對照并與處理T2（最高）之間無顯著差異。T6處理的西瓜單株根尖數最高且顯著高于對照。綜合來看，T5處理的黃瓜幼苗根系生長較好，T6處理的番茄和西瓜幼苗根系生長較好。

表8 育苗基質配方對黃瓜幼苗生長和生理指標的影響

表9 育苗基質配方對番茄幼苗生長和生理指標的影響

表10 育苗基質配方對西瓜幼苗生長和生理指標的影響

T6處理的黃瓜根系活力最高并顯著高于對照和其他處理，而T5處理的黃瓜根系活力次之，僅低于T6并顯著高于對照。T6處理的番茄和西瓜根系活力均與CK2（最高）水平相當，并顯著高于CK1處理。T5處理的黃瓜葉綠素總量雖不是最高，但仍顯著高于對照。T5和T6處理的番茄葉綠素總量達到了CK1（最高）水平并顯著高于CK2。T6處理的西瓜葉綠素總量略低于CK1（最高）但顯著高于CK2。

綜合以上生長和生理指標可以看出，T5處理較為適合黃瓜幼苗生長，T6處理較為適合番茄和西瓜幼苗生長。

3 結論與討論

木薯渣作為一種可再生利用的農業有機廢棄物，其富含的多種營養成分和良好的物理結構性質賦予了其作為優質育苗基質原材料的潛質（覃曉娟等，2010）。然而，僅用木薯渣作為育苗基質，EC值過高，達到9.82 mS·cm-1。而EC值的高低是影響作物生長，特別是影響出苗的重要指標（Garcia-Gomez et al.，2006），過高可能會對幼苗產生鹽害，既會影響出苗，又會對作物后期生長產生抑制作用。因此，在本試驗中，通過加入電導率較低的蛭石和草炭進行混配，顯著降低了基質的EC值，盡管T5、T6處理EC值未在理想基質范圍內（小于2.6 mS·cm-1），但所培育幼苗的多項指標均優于對照，達到了較好的育苗效果，因此，根據木薯渣的特點，建議混配處理的木薯渣占比不宜超過40%。另外，本試驗中大多數處理的pH均在理想育苗基質范圍內（5.5～7.0），有利于作物對基質中有效養分的吸收，從各處理來看，T5、T6和T8處理略低于這個范圍，但對于幼苗的生長發育并未造成顯著影響，仍可作為優質配方處理?；|的養分含量同樣影響著幼苗的生長發育，基質除了應具備充足的有機質外，還應在N、P、K等大量元素方面有一定的優勢。N作為植物的生命元素，直接影響到幼苗的壯苗指數、葉綠素合成以及光合作用；有研究表明，P能在一定程度上提高作物的抗性；K可通過促進碳水化合物轉化來提高作物光合作用強度（趙青松，2012）。孫軍利（2003）認為N元素最大利用率只有在其他元素不缺乏的條件下才能凸顯出來，當N元素達到一定較高含量時，基質中P、K含量越高越有利于N的利用。所以，當N、P、K同時存在且在一定范圍內時，才能促進作物的生長發育。從各處理的N、P、K比例來看，基本都維持在一定比例范圍內。另外，由于木薯渣本身通氣孔隙度較低，不利于作物根系的生長，可通過加入珍珠巖提高其通氣孔隙度，而且隨著珍珠巖比例的提高，基質的通氣孔隙度也在提高，然而珍珠巖本身養分含量很低，為了保證幼苗的養分供應，建議珍珠巖占比不宜超過20%（體積分數）。當木薯渣占比過高時（≥50%），蔬菜作物的出苗會受到抑制，如T9、T11和T12處理完全未出苗，T1和T2處理盡管會有出苗但出苗速度較慢，這在各處理的EC值方面也得到反映，隨著木薯渣占比的提高，各處理的EC值有升高的趨勢。因此，建議木薯渣的占比不要超過40%，這樣既能保證較好的育苗效果，又能最大程度地利用木薯渣，提高其經濟價值。

基質的理化性質會直接影響幼苗的長勢，基質不僅需要有較高的養分含量，如有機質、全氮、全磷和全鉀，還應具備較好的物理性狀，如總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度等。在本試驗中，盡管T1、T2、T3和T4在養分含量方面表現較好，但并沒有達到很好的育苗效果，這與其EC值過高以及物理性狀不佳有很大關系，在一定程度上影響了出苗和后期幼苗根系的生長發育，進而影響到地上部的生長。T5、T6和T8處理的基質理化性狀均在理想基質范圍內，大多數指標均優于其他處理與對照。綜合以上分析，通過比較各處理之間的理化性狀以及各處理幼苗的生長指標得出，木薯渣、草炭、蛭石、珍珠巖體積比為40∶40∶10∶10（T5處理）和20∶40∶20∶20（T6處理）的復配基質在瓜果類蔬菜幼苗生長方面表現較好。

綜合考慮環境和經濟因素，認為木薯渣占比稍高的T5處理較為適合作為黃瓜育苗專用基質配方；T6處理的西瓜和番茄育苗效果較好，但在黃瓜育苗上也有不錯的表現，因此將T6處理作為瓜果類蔬菜通用育苗基質配方。