果膠污泥發酵基質對辣椒育苗素質的影響

葉楠， 王翹楚， 徐世豪， 于建興， 席加華， 李加友*

(1.嘉興學院 生物與化學工程學院，浙江 嘉興 314001； 2.嘉興市歸源農業技術開發有限公司，浙江 嘉興 314001)

柑橘及其加工產品國際年貿易額達232億美元[1]，我國是柑橘罐頭生產與加工的第一大國[2]，占國際市場80%以上[3-4]；其中，柑橘罐頭是最主要的加工產品，在一定程度上緩解了鮮售的壓力，促進了柑橘行業可持續發展。但是，柑橘罐頭加工過程中產生的果膠廢水高達1 200萬t[5]，由于果膠的黏度高，需要用混凝吸附法或復合絮凝劑處理法[6-7]等將污水中的果膠絮凝沉降出來。但是，由于果膠的持水能力強，絮凝出來的果膠污泥呈漿狀或糊狀，處理難度極大。現有果膠污泥的處理方式為厭氧生物法[8]，但該方法存在處理時間長、占地面積大、產生惡臭等問題，因此，果膠污泥的處理已成制約行業可持續發展的共同難題。

基于“綠色循環”理念，利用果膠泥與秸稈混合發酵生產出養分充足的基質，實現“農業廢棄物-工業廢棄物-生產應用”的產業價值，為解決柑橘罐頭加工廢水的關鍵問題建立新的技術路線，實現廢棄物的資源化再利用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2021—2022年在嘉興學院生化實驗室進行。所用基質材料包括寧波象山華宇食品有限公司提供的果膠污泥、水稻秸稈和粉碎處理后的天然菜園土。

1.2 果膠含量測定

將果膠污泥與水稻秸稈按體積比3∶1混合，此時pH 6.7，接入康寧木霉(Trichodermakoningii)LZ51(接種量為5%)，放置在溫度為28 ℃的通風環境中進行發酵。發酵過程中定期檢測體系的果膠含量，當果膠含量不再下降時發酵結束，烘干后制得果膠基質。利用咔唑比色法測定果膠含量[9]。

1.3 設計處理

設4個處理。將果膠基質和蛭石混合，T1、T2、T3、T4分別為果膠基質占比50%、60%、70%和80%，以天然菜園土為對照(CK)。選取飽滿、整齊一致的辣椒種子，在55 ℃溫水下浸泡7～8 h，25～30 ℃催芽后播種到育苗盤中，育苗盤為72孔，每孔播1粒種子，各播種3盤進行平行對照。播種4 d后出苗；在苗齡20 d時，每個處理隨機抽取10株，移栽入直徑為15 cm的盆中。育苗階段，前7 d每天澆水1次，8～14 d每天澆水2次。澆水用噴壺均勻噴澆，澆透為止。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 基質理化性能

將發酵完全的混合基質與天然菜園土分別取樣干燥，進行性能檢測。

利用一定的器具分別盛裝混合基質和天然菜園土，稱重后，計算單位體積烘干質量，記為M1；將混合基質與天然菜園土放入水中浸泡，吸水達到飽和狀態后稱重，記為M2；將上述浸泡的水自然流出，24 h后測量其質量，記為M3。根據公式，計算其容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度及水氣比[10]。有機質含量采用高錳酸鉀氧化法[11]，氮含量測定采用凱氏定氮法[12]，鉀、磷含量測定采用ICP測定法[13]。

1.4.2 生長指標

播種后每天統計出苗情況，計算出苗率；辣椒苗齡10 d起，每隔10 d從每組處理中隨機抽取幼苗25株，測定株高、莖粗、地上部干重等指標，共取4次樣。其中，株高為根莖部到生長點間的長度，用直尺測量；莖粗為子葉下部2/3處的粗度，用游標卡尺測量；85 ℃烘干至恒重測定其干重[14-15]。

2 結果與分析

2.1 基質理化性質比較分析

基質持水性能、通氣性能是由基質的自身物理性質決定，并在一定程度上影響基質養分轉化能力。基質容重是否適宜不僅關系到幼苗地上部生長茂盛程度和根系扎實程度，也關系到運輸、操作等問題。基質孔隙大小和分布情況對水分的維持、運動狀況以及幼苗吸水有重要影響。試驗中，經調配后的復合基質容重為0.23～0.28 g·cm-3，總孔隙度為69.31%～72.11%，均在理想基質的要求范圍內。果膠復合基質的通氣孔隙度與持水孔隙度保持在適宜水平，氣水比和天然菜園土相近，使得辣椒幼苗生長時水分與空氣含量較為適宜(表1)。

有機質和氮、磷、鉀是辣椒生長健壯不可缺少的營養物質。有機質是土壤肥力的物質基礎，與作物產量之間存在顯著的相關關系。碳氮比(C/N)是基質物理、化學、生物穩定性能體現的重要指標。果膠復合基質的速效氮、速效磷和速效鉀含量分別是菜園土的3.4、4.7和4.5倍，能有效促進辣椒幼苗的根莖葉生長(表2)。

表2 混合基質與天然菜園土的化學性能

2.2 不同基質配比對辣椒幼苗的影響

2.2.1 不同基質配比對辣椒出苗率的影響

由圖1可知，T3的辣椒出苗率始終高于CK。在試驗組的4個處理中，試驗組T1、T2能促進辣椒種子的后期出苗率，但對前期出苗率沒有很大影響。這表明混合基質相較于天然菜園土基質，有利于提高辣椒的出苗率，其中以果膠基質占比70%時的出苗率提高幅度較大。

圖1 不同基質配比對辣椒出苗率的影響

2.2.2 不同基質配比對辣椒幼苗生長形態指標的影響

由表3可知，在株高方面，每個處理辣椒幼苗的株高普遍處于增長狀態，在30、40 d時，T2、T3、T4組出現明顯增幅；在生長期間內，4個試驗組的平均株高較天然菜園土提高7.85 cm，而處理T3組株高的增長速度相對較快，株高優勢明顯。在莖粗方面，各處理前期時增加較快，在苗齡30 d之后處于較緩生長狀態；在試驗組的4個處理中，生長30 d后株高增長幅度依次是139.02%、322.22%、326.67%和293.02%。

表3 混合基質與天然菜園土的辣椒幼苗生長形態指標

2.2.3 不同基質配比對辣椒幼苗生壯苗指數的影響

由表4可知，各處理辣椒幼苗地上、地下干重以及全株干重均隨植株生長呈不斷增長的趨勢，但是T3組始終高于其他幾組。出苗20 d前，T1組的地上干重低于CK組，30 d時實驗組的地上干重都高于CK組，呈現明顯優勢。在開始時，T2組全株干重低于T1、CK2組，但在20 d之后，T2組全株干重均高于T1、CK；在40 d時，所有試驗處理組都比對照組高。這表明混合基質可以代替天然菜園土作為育苗基質，有利于辣椒幼苗地上部分和地下部分的生長發育，其中果膠占比70%為最優。

表4 混合基質與天然菜園土的辣椒幼苗壯苗指數

3 小結

果膠秸稈混合發酵基質培育的幼苗在株高、莖粗、干重及壯苗指數等生長指標方面均表現出良好效果。本試驗中，果膠發酵基質占比70%時，對辣椒幼苗生長有較為顯著的促進作用。但在出苗率方面，混合發酵基質和天然菜園土都會出現出苗率不穩定現象。原因主要有2方面，一是施肥過多，12%的幼苗出現燒苗現象；二是前7 d澆水頻繁，基質通透性差，8%出現爛根。與天然菜園土相比，混合發酵基質在一定程度上可以促進辣椒的生長發育，且促進程度與果膠發酵基質、蛭石混合比列有極大關系。綜上認為，果膠秸稈混合發酵基質可以代替天然菜園土進行辣椒培育。