桃枝廢棄物基質栽培對盆栽桃苗生長的影響

韓德峰，高程達，楊海清，張宏偉，劉悅萍*

(1.北京農學院 a. 植物科學技術學院，b. 文法與城鄉發展學院，c. 生物與資源環境學院/農業農村部 華北都市農業重點實驗室，北京102206；2. 北京市平谷區人民政府果品辦公室，北京101200)

北京市平谷區是全國著名的大桃之鄉，桃園面積約1.29萬公頃，2019年全區大桃總產量約為19.97萬噸[1]。每年大桃成熟后，平谷區桃枝的剪枝量多達8～10萬t[2]，但桃枝資源化利用率低，枝條亂堆亂放，隨意丟棄、焚燒，嚴重污染大氣及農村環境。目前的研究報告中，相對于其他有機物料如畜禽糞便、農作物秸稈和綠肥等，用桃枝作為基質和有機肥料的研究較少。因此，開發桃枝基質或有機肥，應用于農業生產，對實現桃枝廢棄物的循環利用和桃產業的發展具有重要的實踐意義。

目前，農業生產中常用的有機基質材料主要有泥炭、鋸末、菇渣和秸稈等[3]。桃苗的栽培基質主要有珍珠巖、蛭石、泥炭[4-5]、秸桿、菇渣和鋸末[6]等多種材料。基質的選擇是影響有機基質栽培的核心問題[7]。目前應用和研究最多的是秸稈基質。秸稈開發有機栽培基質的應用較早，也較廣泛。菊芋秸稈的栽培基質可增加辣椒生物量、提升果實品質和增產[8]。油菜秸稈有機基質中的幼苗株高、莖粗等生長指標顯著優于對照[9]。此外，在麥麩草炭泥炭等方面的研究也較多，麥麩可作為蘑菇等的生長基質。基質麥麩含量對黑木耳產量和子實體營養成分含量有影響[10]。當前，有機栽培基質的應用已較為廣泛，展示出較好的應用前景，并帶來可觀的經濟效益。

有機栽培基質可有效增加土壤有機質含量[11]，改善栽培基質的C/N、pH值、養分含量、土壤空隙等性狀[7]。桃枝中含有大量的糖、有機酸和黃酮等有機物質[12]，將桃枝廢棄物加工成基質可提高生物質資源利用水平，實現資源的循環化利用。為探討桃枝基質對桃苗生長發育的影響，本研究將桃枝廢棄物經過初步粉碎，加入合適的生物菌劑發酵，經高溫腐熟殺菌后加工成細顆粒的基質，與其他物料復配，創制盆栽桃苗基質配方，分析不同基質的理化性質及盆栽桃苗的生長發育情況。試驗結果可為桃枝基質的進一步優化和推廣奠定基礎，進而促進桃枝廢棄物的循環利用和桃產業的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在北京市平谷區大化肥料廠試驗田進行，試驗桃苗品種為秋彤(AmygdaluspersicaL. var.scleronucipersica(Schiibler & Martens) Yu et Lu)，砧木品種為毛桃(Amygdaluspersica(L.) Batsch)，為二年生苗。將園土、桃枝廢棄物基質(桃枝廢棄物經過初步粉碎，加入生物菌劑發酵，經過高溫腐熟殺菌，加工而成)、進口基質和蛭石按照不同的比例進行混合，分裝入1 m×1 m×1 m的編織袋作為盆栽桃苗基質。不同基質配方見表1。每個處理10盆，盆與盆間距為2 m。試驗于2019年3月進行，選取長勢較為一致的桃苗品種‘秋彤’定植于編織袋中，常規管理。2020年8月進行桃苗葉片光合作用指標的測定；2020年3月取土，進行土壤養分指標的測定；2020年3月和9月分別測定盆栽桃苗地上部和地下部的生物量。

表1 不同基質配方Tab.1 Different substrate formulations

1.2 測定內容及方法

1.2.1 不同配方基質營養成分的分析 土壤有機質含量用重鉻酸鉀容量法—稀釋熱法測定。全氮含量用凱氏定氮法測定，堿解氮含量用堿解擴散法測定。有效磷的含量用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗分光光度法測定，速效鉀含量用乙酸銨溶液浸提—火焰光度法測定。電微波消解，用電感耦合等離子體光譜儀測定Ca、Cu、Fe、Mn、Mg和Zn營養元素的含量，離子色譜法測定土壤中氯離子含量。

1.2.2 桃苗生物量的測定 每個處理選取桃苗3株，測量樹體地上部的分枝數、主干的莖粗(用游標卡尺在接口上下各10 cm處測量)、地上部的干重和濕重。在距離主干30 cm處挖出土壤剖面，統計50 cm×50 cm面積內土壤中的2 mm以上根系總量，計算單位面積的根密度，統計不同直徑根的干濕重。

1.2.3 樹體光合作用相關指標的測定 葉片光合作用相關指標的測定選取晴天8：00—11：00進行，隨機選取樹體向陽枝條中部的功能葉片，使用Ciras-3便攜式光合測定系統(PP-Systems公司，美國)測定凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、胞間CO2濃度(Ci)、氣孔導度(gs)、水分氣壓虧缺(VPD)和水分利用效率(WUE)，每個處理隨機測5片葉子數據記錄其平均值，重復3次。隨機選取新梢中部無病蟲害的10片葉子測定葉綠素含量(SPAD)，記錄其平均值，每個處理重復3次，采用手持式葉綠素儀SPAD-502(日本)。

1.3 數據分析

試驗使用Excel 2010進行數據整理，使用SPSS 25進行差異顯著性分析(LSD，P<0.05)，使用Graphpad Prism進行圖片處理。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質營養成分的分析

表2是不同復配基質的營養成分情況，對于有機質含量，桃枝廢棄物占比高的基質Ⅱ中有機質含量高于基質Ⅰ，但桃枝廢棄物占比低而進口基質占比高的基質Ⅲ，有機質含量是最高的，說明桃枝廢棄物和進口基質物料含有較多的有機質。桃枝廢棄物占比高的基質Ⅱ的全氮、堿解氮與速效鉀的含量是最高的，并含有較高的有效磷。

對于微量元素，桃枝廢棄物占比高的基質Ⅱ中氯離子以及鈣、銅、鎂、鋅四種元素含量最高，與基質Ⅰ和Ⅲ間存在顯著性差異。不同基質配方中鐵和錳元素的含量差異不顯著。總體而言，含有60 %桃枝廢棄物的復配基質中，全氮、速效鉀、堿解氮、氯離子以及鈣、銅、鎂、鋅等微量元素的含量最高，該復配基質有利于桃苗的生長。

表2 不同基質配方土壤營養成分測定Tab.2 Determination of soil nutrient composition in different substrate formula

2.2 不同配方基質對桃苗生長的影響

不同處理桃苗地上部和地下部的生長情況見表3。在2020年的生長季中，基質Ⅲ桃苗莖粗生長量及枝條的含水量顯著高于基質Ⅰ和Ⅱ，可見，添加進口基質的處理Ⅲ促進了桃苗主干的生長，提高了枝條內的含水量，間接說明枝條內的代謝活動旺盛，生長能力強。

對桃苗地下根系的測量統計結果如表3所示，桃枝廢棄物含量較高的基質Ⅰ和Ⅱ的總根系密度與基質Ⅲ間存在顯著性差異，分別比基質Ⅲ高1.28和1.22倍，根密度越大，植物根系的吸收能力越強，這表明桃枝廢棄物促進了根系的生長，基質養分充足。添加進口基質處理Ⅲ中桃苗根扎入土壤的長度顯著高于基質Ⅰ和Ⅱ，分別是2.06和1.5倍，并且基質處理桃苗的總根干質量和濕質量最高，表明進口基質對有機物的積累有促進作用。

2.3 不同基質對盆栽桃苗葉片光合作用相關指標的影響

葉片通過光合作用制造氧氣并且積累有機物，是植物獲得營養的重要途徑。通過比較不同基質中盆栽桃苗的光合測定結果，能在一定程度上反映不同基質中桃苗葉片有機物的制造和積累能力(圖1)。在測定的不同基質桃苗葉片的凈光合速率中，含桃枝廢棄物較高的基質Ⅱ桃苗葉片的凈光合速率高于其他兩種基質，但是差異不顯著。基質Ⅱ桃苗的胞間CO2濃度高于基質Ⅲ，且有顯著差異性，相差33.04%，與基質Ⅰ相比無顯著差異。基質Ⅱ桃苗葉片的氣孔導度與基質Ⅲ相比差異有顯著性，相差28.45%，與基質Ⅰ無顯著差異性。基質Ⅱ中桃枝廢棄物含量最高，有利于增大葉片氣孔張開程度，使得進入細胞的二氧化碳增多，細胞間的二氧化碳減少，參與光合作用消耗掉的二氧化碳越多，更有利于增大葉片的凈光合速率，進而影響植株有機物的積累。

3 討論和結論

枝條的堆放、焚燒對環境和大氣造成污染，也可能會造成桃樹疾病的傳播。本試驗對平谷區粉碎桃枝用于桃苗栽培基質進行了研究，對基質營養及樹體生長的相關指標進行測定。

有報告指出，養分能促使葉片氣孔導度和蒸騰速率變化，提高葉片的凈光合速率，增加植株的果實產量, 提高水分利用效率[13]。養分含量較高可以提高植物葉片氣體交換參數、葉綠素含量和酶活性。其中，氮素可改善葉片氣孔運動狀況，提高了葉片光合色素含量[14]。因此，營養元素含量越高，越有利于植物葉片光合作用，有利于有機物的積累，促進植物生長[15]。本試驗基質Ⅱ中桃枝廢棄物含量最高，基質Ⅱ中全氮、速效鉀、有效磷、堿解氮和鈣、銅、鎂、鋅等微量元素方面與其余兩種基質相比差異有顯著性。進口基質則提高了基質Ⅲ中有機質含量。

進口基質可促進桃苗的地上部分獲得了更多的營養物質，使得桃苗積累更多的水和有機物，促進了主干枝條的生長。此研究結果與其他研究結論相一致。楊鑫等的研究表明，植物生長的狀況可以通過生物量的變化來衡量[16]。農業廢棄物能促進植被蓋度、生物量的增加，使得基質養分、酶活性顯著增加，促進植物生長[17]。含水量高、更長的根系使桃苗具有更強的根系活力，提高了吸收水分和營養物質的能力。桃枝廢棄物含量高的基質Ⅱ中，根系總密度顯著增大，表明桃枝廢棄物有利于桃苗根系側根的生長，從而增大了單位面積的根系數量，同樣提高了吸收水分和營養物質的能力。王高飛等研究發現稻桿炭處理辣椒幼苗株高、莖粗、葉綠素含量、根生物量、地上部生物量與對照相比顯著增長[18]。生物炭和腐熟秸稈組配基質水稻秧苗的株高、莖粗、根長、地上部、地下部干物質，以及整株干物質積累量均高于對照組[19]。

研究表明，基質栽培對葡萄植株的葉面積和葉片葉綠素含量有一定影響[20]。農業廢棄物可明顯提高冬小麥生育后期葉片的光合特性、SPAD值及產量[21]。本試驗測定了桃苗葉片光合指標，凈光合速率能直觀反映植物的光合作用。氣孔導度能反映葉片光合作用的強弱，水分過少時植物會關閉氣孔避免大量失水[13]。在測定的不同基質桃苗葉片的凈光合速率中，基質Ⅱ中桃苗葉片的凈光合速率與Ⅰ、Ⅲ相比差異不顯著，但桃枝廢棄物含量高的基質對桃苗葉片的凈光合速率有一定的效果，葉片能制造、積累更多的有機物，更有利于植株的生長。基質Ⅰ、基質Ⅱ中桃枝廢棄物含量不同，但均可增加桃苗葉片的氣孔導度，且基質Ⅱ桃苗葉片的氣孔導度與基質Ⅲ相比差異顯著。含量高的桃枝廢棄物復配基質增大桃苗的氣孔導度效果顯著，使得葉片消耗更多的的二氧化碳，增強植株的光合速率，促進有機物的積累。蘇蘭茜等[22]研究表明氣孔限制是導致光合速率降低的重要因素，當葉片光合速率下降，胞間CO2濃度降低。

本試驗對比分析了添加不同比例的桃枝廢棄物基質對盆栽桃苗生長量及桃苗葉片光合作用指標的影響，一定比例的桃枝廢棄物增加了復配基質的營養元素含量，促進了桃苗地上部和根系的生長。本試驗結果初步說明桃枝廢棄物可作為培育桃苗復配基質的物料，試驗結果為平谷地區桃枝廢棄物的應用提供了重要參考。