不同農(nóng)業(yè)廢棄物復(fù)配基質(zhì)對(duì)寧玉草莓高架育苗的影響

于紅梅,趙密珍,袁華招,蔡 忠,關(guān) 玲,夏 謹(jǐn)

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 果樹研究所,江蘇 南京 210014；2.江蘇省句容市白兔草莓研究院,江蘇 鎮(zhèn)江 212403；3.江蘇興農(nóng)基質(zhì)科技有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212006)

農(nóng)業(yè)廢棄物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品加工、畜禽養(yǎng)殖以及農(nóng)村居民生活垃圾物的總稱[1]。我國(guó)是世界上最大的農(nóng)業(yè)國(guó)家之一,隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展、技術(shù)裝備水平不斷提高,農(nóng)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)能得到了巨大提升,農(nóng)業(yè)廢棄物排放總量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)每年產(chǎn)生的畜禽糞便量達(dá)26億t,農(nóng)作物秸稈達(dá)7億t,蔬菜廢棄物達(dá)1.0億t,鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾和人糞便量達(dá)2.5億t,肉類加工廠和農(nóng)作物加工場(chǎng)廢棄物達(dá)1.5億t,林業(yè)廢棄物(不包括薪炭柴)達(dá)0.5億t,其它類有機(jī)廢棄物約有0.5億t,折合7億t的標(biāo)準(zhǔn)煤[2-3]。

農(nóng)業(yè)廢棄物具有量大面廣、種類繁雜、可再生、可利用、地域性顯著等特點(diǎn),這些數(shù)量巨大的農(nóng)業(yè)廢棄物如果得不到適當(dāng)?shù)奶幚?則不僅會(huì)造成農(nóng)業(yè)資源的浪費(fèi),還會(huì)造成環(huán)境污染。為此，國(guó)家出臺(tái)了一系列農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的政策和辦法,以促進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物的高效化、無(wú)害化和資源化利用。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)內(nèi),農(nóng)業(yè)廢棄物的合理資源化利用主要方向?yàn)榛|(zhì)化、肥料化、能源化、飼料化、材料化等,其中基質(zhì)化利用是指將農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)無(wú)害化處理后經(jīng)過(guò)特定的比例復(fù)配后用作栽培花卉、蔬菜、水果、食用菌等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基質(zhì)原料。

草莓色澤艷麗,風(fēng)味獨(dú)特,營(yíng)養(yǎng)豐富,而且生長(zhǎng)周期短、見效快、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高,是世界上重要的漿果果樹。近年來(lái),我國(guó)的草莓產(chǎn)業(yè)獲得了迅猛發(fā)展,其總面積和總產(chǎn)量均躍居世界第1位[4]。“寧玉”草莓是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹研究所于2005年以抗白粉病、耐低溫能力比‘豐香’強(qiáng),且果實(shí)品質(zhì)優(yōu)的‘幸香’為母本,以優(yōu)良草莓品種‘章姬’為父本雜交獲得的草莓新品種[5]。該品種株型適中,果實(shí)成熟早;果形美觀,風(fēng)味香甜,產(chǎn)量高,較耐貯運(yùn),商品性好;植株抗病蟲能力和適應(yīng)性強(qiáng),在江蘇、安徽、山東、河南等省(市、區(qū))廣泛栽培應(yīng)用,已成為我國(guó)草莓的主栽品種之一。

草莓種植生產(chǎn)技術(shù)要求高,屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)。近幾年,我國(guó)政府積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,促進(jìn)了設(shè)施農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展,園藝設(shè)施化、集約化生產(chǎn)水平大幅提升。同時(shí)伴隨著社會(huì)人口老齡化和從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的年輕勞力越來(lái)越少,草莓產(chǎn)業(yè)將面臨勞動(dòng)力缺乏和老齡化的問(wèn)題。省力化草莓栽培將是草莓生產(chǎn)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)[6-8],高架基質(zhì)育苗是實(shí)現(xiàn)草莓省力化栽培的主要技術(shù)和措施之一。高架育苗可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度,減少生產(chǎn)管理成本,提高單位面積育苗數(shù)量;草莓高架育苗所用栽培基質(zhì)的主要作用是固定植物,調(diào)節(jié)供氧、供水以及養(yǎng)分供應(yīng),其理化性質(zhì)將直接影響到草莓根系的生長(zhǎng)環(huán)境和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)；據(jù)相關(guān)報(bào)道,草莓高架育苗所用基質(zhì)會(huì)顯著影響育苗效果[9-11]。我們選擇經(jīng)無(wú)害化處理的菇渣、醋糟、木薯糟與草炭、珍珠巖、蛭石復(fù)配,以期篩選出適合草莓高架育苗的基質(zhì)，為培育優(yōu)質(zhì)健壯草莓苗、實(shí)現(xiàn)省力化草莓高架基質(zhì)育苗提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試草莓為生長(zhǎng)一致的‘寧玉’脫毒原種基質(zhì)苗和裸根苗;供試基質(zhì)是由江蘇興農(nóng)基質(zhì)科技有限公司提供的發(fā)酵完畢的菇渣、醋糟、木薯糟以及蛭石、珍珠巖、進(jìn)口草炭。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院聯(lián)棟大棚內(nèi)進(jìn)行,于2017年4月測(cè)定菇渣、醋糟、木薯糟、蛭石、珍珠巖、進(jìn)口草炭等單基質(zhì)的理化性質(zhì)，結(jié)果見表1；然后根據(jù)單基質(zhì)的理化指標(biāo),最大限量地利用廢棄物進(jìn)行不同的比例復(fù)配,共設(shè)4個(gè)配方,以草莓育苗常用體積比配方(草炭∶珍珠巖∶蛭石=4∶3∶1)為對(duì)照。

表1 草莓高架育苗的基質(zhì)配比(體積比)

1.3 栽培方式及管理

本試驗(yàn)均釆用高架無(wú)紡布栽培模式。栽培槽近似半圓形,直徑約為30 cm。種苗雙行定植,株距20 cm。定植后統(tǒng)一定量施肥,進(jìn)行常規(guī)管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 pH值、EC值的測(cè)定 將單基質(zhì)烘干，與去離子水以1∶5的體積比混合,充分浸泡后震蕩2 h，然后過(guò)濾,將濾液靜止5 min,用HANNA HI1282便攜式筆測(cè)定pH值和EC值。在復(fù)配基質(zhì)后,監(jiān)測(cè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的pH值、EC值以及產(chǎn)中復(fù)配基質(zhì)的耐高溫性。

1.4.2 容重、總孔隙度和氣水比的測(cè)定 測(cè)定基質(zhì)容重、孔隙度、吸水能力的方法:取一定體積(V)的烘干基質(zhì)，將其裝入塑料杯中(塑料杯重量為W，基質(zhì)+塑料杯總重為W1)，往塑料杯中加水至飽和狀態(tài)，稱重(W2)；然后將塑料杯上口用重量為W3的濕紗布包住；最后倒置瀝水至無(wú)水分流出,稱重(W4)。相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

容重=(W1-W)/V

總孔隙度=(W2-W3-W1)/V

氣水比=(W2-W3-W4)/(W4-2W3-W1)×100%

1.4.3 基質(zhì)溫度的測(cè)定 在7月份連續(xù)高溫期間,用土壤溫度計(jì)CT-414WR在14:00測(cè)定復(fù)配基質(zhì)的溫度,通過(guò)Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析。

1.4.4 草莓植株生理指標(biāo)的測(cè)定 調(diào)查草莓定植后15 d和80 d的存活率,每個(gè)配方處理隨機(jī)抽選10株草莓，統(tǒng)計(jì)匍匐莖抽生數(shù)量、有效子苗(根系長(zhǎng)度≥0.1 cm的子苗)數(shù)量。匍匐莖抽生系數(shù)=抽生的匍匐莖總數(shù)量/10。繁殖系數(shù)=有效子苗總數(shù)量/10。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同農(nóng)業(yè)廢棄物和常用基質(zhì)的基本理化性質(zhì)

不同基質(zhì)的容重、孔隙度、EC值、pH值等理化性質(zhì)各不相同,對(duì)草莓植株生長(zhǎng)和育苗也有顯著影響[12-13]。從表2可以看出：木薯糟的容重為0.33 g/cm3,基質(zhì)過(guò)于緊實(shí),通氣透水性差,不利于植株的生長(zhǎng);珍珠巖、蛭石、醋糟的容重低于0.08 g/cm3，過(guò)小,基質(zhì)疏松,通氣性好,有利于根系的伸展,但前期定植的根系不易固定,植株易倒伏,且持水保肥能力較差,也不利于植株的健康生長(zhǎng)。總孔隙度是指基質(zhì)中持水孔隙和通氣孔隙的總和,而氣水比反映基質(zhì)中通氣孔隙與持水孔隙的比例。蛭石的總孔隙度最高，達(dá)95.45%,但氣水比最低，只有1∶0.53;而木薯糟的總孔隙度只有33.34%,但氣水比最高，達(dá)1∶3.11。在生產(chǎn)中基質(zhì)的酸堿性、電導(dǎo)率對(duì)植物生長(zhǎng)的影響尤為突出。在草莓鮮果生產(chǎn)定植前期EC值要求穩(wěn)定在 0.4～0.6；在植株生長(zhǎng)健壯后,EC值可以在 0.8～1.0之間,而要求pH值偏酸性,應(yīng)穩(wěn)定在5.5～6.5之間[14-15]。表2中各基質(zhì)的pH值屬中性，EC值過(guò)大或過(guò)小,這就要求根據(jù)草莓的生長(zhǎng)特性,充分了解基質(zhì)的理化性質(zhì),合理配置基質(zhì)配比,篩選合適的復(fù)配基質(zhì),發(fā)揮基質(zhì)的資源優(yōu)勢(shì)。

2.2 不同農(nóng)業(yè)廢棄物復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表3可知，復(fù)配基質(zhì)的容重、總孔隙度、氣水比、EC值與單基質(zhì)的理化性質(zhì)基本一致,復(fù)配后可以提高單基質(zhì)的應(yīng)用效果。容重以處理T4最高,為0.71 g/cm3,以處理T1最低,為0.30 g/cm3;總孔隙度以對(duì)照CK最高,為58.02%,以處理T4最低,為39.43%;氣水比與總孔隙度相反,以對(duì)照CK最低,以處理T4最高;pH值穩(wěn)定在6.4～7.1之間,EC值穩(wěn)定在0.32～1.55 ms/cm之間。植物正常生長(zhǎng)的EC值應(yīng)在0.6～2.0 ms/cm； pH值中性或偏酸性適于作物根系的生長(zhǎng)。木薯糟、菇糟、醋糟的添加量不超過(guò)50%,通過(guò)合理復(fù)配后基質(zhì)的理化性質(zhì)均在理想范圍內(nèi),有利于草莓植株的生長(zhǎng)繁育。

表2 不同農(nóng)業(yè)廢棄物和常用基質(zhì)的基本理化性質(zhì)

表3 不同農(nóng)業(yè)廢棄物復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì)

2.3 育苗過(guò)程中復(fù)配基質(zhì)pH值、EC值的變化

在草莓育苗過(guò)程中, pH 值、EC值的變化也是判斷植株正常生長(zhǎng)的重要因素。由圖1可見：前期pH值呈中性偏酸,生產(chǎn)中pH值略升高至中性,后期下降至等于或低于前期pH值,各處理的pH值變化幅度在0.3～1.0之間,其中CK的變化最小，T3的變化最大。在圖2中，CK、T2、T3的EC 值變化與pH值的變化相似,先升高再降低,但產(chǎn)后的EC值高于產(chǎn)前的;而TI、T4的EC 值雖然也是先升高再降低,但產(chǎn)后的EC值低于產(chǎn)前的；各處理的EC值變化幅度為0.25～0.66 ms/cm,變化率為31.96%～43.86%。

圖1 育苗產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后復(fù)配基質(zhì)的pH值

2.4 育苗過(guò)程中復(fù)配基質(zhì)溫度的變化

草莓高架育苗一般在3月份定植,在7月底前結(jié)束；在育苗期間,草莓的根系主要分布在基質(zhì)表層20 cm。在夏季高溫期間,基質(zhì)溫度的變化會(huì)脅迫根系呼吸和其他生理活動(dòng),影響草莓母株的正常生長(zhǎng)和繁育子苗的質(zhì)量和數(shù)量。從圖3可以看出：復(fù)配基質(zhì)T1的溫度低于對(duì)照2 ℃；T2的溫度高于35 ℃，比對(duì)照高0.35 ℃；T1、T2的溫度與對(duì)照相比均有顯著差異；T3、T4的溫度雖然與對(duì)照間無(wú)顯著差異,但是均低于對(duì)照。

圖2 育苗產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后復(fù)配基質(zhì)的EC值

圖3 在育苗過(guò)程中復(fù)配基質(zhì)溫度的變化

2.5 復(fù)配基質(zhì)對(duì)寧玉草莓育苗質(zhì)量的影響

由表4可以看出,復(fù)配基質(zhì)T1～T4處理在定植15 d與80 d的過(guò)程中存活率發(fā)生了變化。在定植后15 d時(shí)，溫度低,基質(zhì)的理化性質(zhì)比較穩(wěn)定,草莓的存活率均在83.33%以上,其中T1、T2、T3的草莓存活率均達(dá)100%。在定植80 d后,基質(zhì)的pH值、EC 值等理化性質(zhì)隨溫度逐步升高而波動(dòng),草莓的存活率有所下降,其中T1的下降幅度最小，只有4.17%,而T3的下降幅度最大，達(dá)22.74%。表4同時(shí)說(shuō)明了各處理的草莓匍匐莖抽生系數(shù)均大于對(duì)照,而繁殖系數(shù)均小于對(duì)照,且匍匐莖抽生系數(shù)與繁殖系數(shù)也不成比例。T2處理的草莓匍匐莖抽生系數(shù)極顯著高于對(duì)照，T3顯著高于對(duì)照；而T2、T3、T4的草莓繁殖系數(shù)均顯著低于對(duì)照。

表4 復(fù)配基質(zhì)對(duì)寧玉草莓育苗質(zhì)量的影響

注:字母a表示與對(duì)照CK相比差異達(dá)顯著水平(P<0.05);字母A表示與對(duì)照CK相比差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)。

3 小結(jié)與討論

目前我國(guó)農(nóng)業(yè)廢棄物閑置狀況嚴(yán)重,資源化利用粗放低效、技術(shù)落后,產(chǎn)業(yè)化開發(fā)滯后,缺乏相關(guān)的政策引導(dǎo)和科技支撐。在草莓產(chǎn)業(yè)內(nèi),隨著省力化栽培的發(fā)展趨勢(shì),基質(zhì)化育苗、無(wú)土栽培對(duì)基質(zhì)的需求量愈來(lái)愈大,也迫切尋求草炭的代替物。2017年宗靜等[10]報(bào)道了農(nóng)業(yè)廢棄物對(duì)草莓繁育系數(shù)和子苗性狀的影響；孫軍利等[14]報(bào)道了農(nóng)業(yè)廢棄物復(fù)配的理化性質(zhì)及其對(duì)草莓生長(zhǎng)的影響。我們查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)廢棄物應(yīng)用于草莓生產(chǎn)都是直接復(fù)配,再篩選適合的基質(zhì)配方。本研究結(jié)果表明:處理T1(以醋糟為主的基質(zhì))的EC值、總孔隙度和氣水比較低,持水性差,但耐高溫性好,草莓的繁殖系數(shù)僅次于對(duì)照;處理T2和T3以菇糟為主的基質(zhì),前茬殘留營(yíng)養(yǎng)豐富,EC值偏高,草莓的匍匐莖抽生系數(shù)和繁殖系數(shù)與對(duì)照相比有顯著差異;處理T4以木薯糟為主的基質(zhì),其EC值高，總孔隙度低,氣水比較大,基質(zhì)易于板結(jié),不利于定植存活,草莓的繁殖系數(shù)稍低。在草莓育苗過(guò)程中,各基質(zhì)處理的pH值先升高再降低,變化幅度較小；而EC值在中期升高幅度較大,且在處理間也有一定的差異。分析其原因：菇渣、醋糟、木薯糟在前期發(fā)酵不充分,隨著基質(zhì)溫度的升高，可能產(chǎn)生二次發(fā)酵；在二次發(fā)酵過(guò)程中,菇渣、醋糟、木薯糟原料之間理化性質(zhì)有所差異,各處理之間反應(yīng)程度不同,引起基質(zhì)鹽分積累、微生物群落分布以及植株分泌自毒素等，從而對(duì)草莓母株產(chǎn)生脅迫作用,對(duì)寧玉草莓的匍匐莖抽生和子苗繁育系數(shù)有顯著影響。

綜上所述，農(nóng)業(yè)廢棄物菇渣、醋糟、木薯糟均能作為草莓育苗基質(zhì)的開發(fā)原料,用于替代草炭，但替代添加比例不宜超過(guò)50%。另外，在應(yīng)用醋糟作為草莓育苗基質(zhì)的原料時(shí),建議配套相應(yīng)設(shè)施,自動(dòng)精準(zhǔn)施用肥和水,少量多次,保水保肥。在應(yīng)用菇渣時(shí),建議前期少施肥,提高草莓的存活率；在中后期溫度升高后應(yīng)適當(dāng)控水,降低基質(zhì)的EC值。在應(yīng)用木薯糟時(shí)，建議減少其添加比例,以便增加基質(zhì)的透氣性,提高草莓的存活率,增大繁育系數(shù)。本研究結(jié)果不僅可為農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用提供科技支撐,還對(duì)草莓高架育苗基質(zhì)原料的擴(kuò)展及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有指導(dǎo)意義。