微生物發酵床養豬墊料研制番茄育苗基質的效果分析

2024-07-15 00:00:00陳燕萍鄭雪芳陳梅春劉波王階平

福建農業科技 2024年4期

摘要：為了實現廢棄資源的資源化利用，使用微生物發酵床養豬墊料研制番茄育苗基質，選取使用1年的微生物發酵床養豬墊料，提取其浸提液并稀釋成不同濃度，以番茄種子萌發情況為指標，篩選基質中墊料適宜添加量，并通過穴盤育苗試驗確定基礎基質配方，進一步優化 N 、P、 K 用量，最終確定番茄育苗基質配方。結果表明：利用微生物發酵床養豬墊料研制番茄育苗基質的配方為墊料︰椰糠=3︰7（體積比），N 用量0.3 kg·m?3、P 用量0.2 kg·m?3、K 用量0.1 kg·m?3；用該基質進行番茄育苗，出苗率達98%，幼苗的株高、莖粗、根長均顯著優于市售草炭基質（對照）；所繁育的幼苗移栽田間種植，其田間番茄苗的株高和掛果數均顯著優于對照。番茄育苗基質的研制可實現微生物發酵床養豬墊料的資源化利用。

關鍵詞：番茄；微生物發酵床養豬墊料；育苗基質

中圖分類號：S641.2文獻標志碼：A文章編號：0253?2301（2024）04?0025?05

DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.04.004

Effect Analysis of the Prepartion of Tomato Seedling Substrates by Using the Pig-breeding Litters from the Microbial Fermentation Bed

CHEN Yan-ping，ZHENG Xue-fang，CHEN Mei-chun，LIU Bo，WANG Jie-ping *

（Institute of Resources， Environment and Soil Fertilizer， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou， Fujian 350003， China）

Abstract： In order to realize the resource utilization of waste resources， the pig-breeding litters from the microbialfermentation bed were used to develop the tomato seedling substrate. By selecting the pig-breeding litters used in the microbial fermentation bed for one year， its leaching liquor was extracted and diluted into different concentrations. The germination of tomato seeds was used as an indicator to screen the appropriate amount of litter in the substrate. Then， the basic substrate formula was determined by the plug seedling experiment， and the usage of N， P and K was further optimized. Finally， the tomato seedling substrate formula was determined. The results showed that the formula for the preparation of tomato seedling substrate by using the pig-breeding litters from the microbial fermentation bed was as follows： the ratio of litter to coconut husk was 3∶7（volume ratio）， the dosage of N was 0.3 kg·m?3， the dosage of P was 0.2 kg·m?3， and the dosage of K was 0.1 kg·m?3. By using the prepared substrates for the tomato seedling， the emergence rate of seedlings could reach up to 98%， and the plant height， stem diameter and root length of the seedlings were all significantly better than those of the commercial peat substrate （the control group）. After these seedlings were transplanted in the field， the plant height and bearing fruit number of tomato seedlings in the field were significantly betterthanthoseofthecontrolgroup. Thepreparationoftomatoseedlingsubstratecouldrealizetheresource utilization of pig-breeding litters from the microbial fermentation bed.

Key words： Tomato；Pig-breeding litters from a microbial fermentation bed ；Seedling substrates

我國番茄種植面積大，在很多地區番茄產業已成為帶動當地農業經濟發展的產業之一。工廠化育苗成為當前設施農業發展趨勢，目前常用的育苗基質原料包括珍珠巖、蛭石、草炭等，隨著國家對草炭不可再生資源的保護，使得基質生產成本不斷升高，因此開發來源豐富且成本低廉的新材料作為育苗基質亟待解決[1?3]。前人研究表明，農業廢棄物如沼渣、秸稈、菌渣、椰糠等均可替代傳統育苗基質原材料草炭，用于研制農作物育苗基質[4?6]，如椰糠因其持水性良好，pH 值和電導率適宜，且使用后期理化性質改變小等優點，在果蔬育苗上被廣泛應用[7?9]。隨著微生物發酵床養豬技術的興起，產生的大量墊料廢棄物亟待處理。微生物發酵床養豬墊料（以下簡稱墊料）是由木屑、椰糠以及豬糞、豬尿混合發酵而成的人工腐殖質[10]，目前在堆肥應用、菌劑生產、育苗基質方面均有應用[11?14]。本實驗室前期已建立了一套通過提取墊料浸提液檢測種子萌發情況，判斷墊料研制育苗基質其適宜添加量的方法[15]。因此，本研究擬選取使用1年的墊料，提取其浸提液并稀釋成不同濃度，以番茄種子萌發情況為指標，篩選基質中墊料適宜添加量，并通過穴盤育苗試驗確定基礎基質配方，進一步優化 N 、P 、K 用量，最終確定墊料研制番茄育苗基質的配方，研究可實現微生物發酵床養豬墊料的資源化利用。

1材料與方法

1.1試驗材料

番茄種子品種為番茄180，購自福建農科農業良種開發有限公司。供試基質材料來源于福清試驗豬場使用1年的發酵床養豬墊料，草炭、椰糠均購于福州市農貿市場。

1.2試驗方法

1.2.1墊料研制番茄育苗基質配方其適宜添加量的篩選選取使用1年的發酵床養豬墊料，用蒸餾水進行浸泡潤濕，以無水滴下為準，24 h 后用紗布擠壓過濾的方式提取浸提液。用蒸餾水分別按100%、90%、70%、50%、30%、10%濃度進行稀釋，4℃保存備用。選飽滿且無病蟲害的番茄種子，用溫開水（50～60℃）浸泡10 min 后撈出瀝干，分別用以上制備的浸提液浸種1 h ，以蒸餾水為對照。浸種1h 后將種子分別置于鋪有兩層濾紙的培養皿上，每個培養皿30粒種子，設3個重復，置28℃恒溫箱內催芽，期間分別用各處理組所對應的濃度梯度浸提液進行補液。每天跟蹤觀察并記錄種子發芽數，直到無新增發芽數時，計算種子發芽率、種子發芽指數；測量種子發芽胚根長度，計算種子活力指數[15]。

發芽率=（發芽種子粒數=供試種子粒數）根100%；

發芽指數（GI）=∑（Gt=Dt）

其中，Gt 為第 t 天的發芽種子數，Dt 為相應發芽天數；

種子活力指數（VI）=種子發芽指數根胚根長（cm）1.2.2墊料研制番茄育苗基質的配方篩選在1.2.1試驗結果基礎上，選取墊料分別與椰糠、草炭按3∶7體積比復配成育苗基質，進行番茄穴盤育苗，以市售的草炭土和稻殼為主、草炭土和秸稈為主的2種草炭基質作為對照。播種15 d 后觀察記錄出苗數，計算出苗率；從各處理中隨機選取6株幼苗，進行株高、莖粗、根長的測量。株高、根長用直尺測量，株高起點自莖底部，終點到心葉葉尖，根長為最長根長；莖粗用游標卡尺測量，均取子葉下端位置。

出苗率=（出苗植株數=播種植株數）根100%

1.2.3墊料研制番茄育苗基質配方的 N 、P 、K 優化

在上述篩選的墊料育苗基質配方基礎上，以N（尿素）、P [Ca（H2PO4）2]、K（KCl）為影響因素，設置3個水平（表1），采用 L9（34）正交表配制基質，進行番茄穴盤育苗試驗，設3次重復，每重復為1盤。自播種25 d 后，從各處理組隨機挑選6株測量株高、莖粗，根長，方法同1.2.2；幼苗整株拔起后，清洗干凈烘干，稱量全株干重；將植株根上部和根下部分別分開并稱重，記錄根干重和地上部干重，計算壯苗指數[16]。

壯苗指數=（莖粗=株高+根干重=地上部干重）根全株干重；

統計株高、莖粗、根長、全株干重、根干重、地上部干重、壯苗指數。通過分析正交試驗 K 值和極差 R 值，優化篩選育苗基質中 N 、P 、K 最適用量。1.2.4墊料研制的番茄育苗基質的田間應用采用上述篩選獲得的墊料育苗基質配方進行番茄穴盤育苗，兩種市售草炭基質作為對照。所繁育的番茄幼苗移栽至莆田東陽村田間。開花結果期，每個處理組隨機挑取30株，對植株的株高、莖粗、掛果數進行測定[14]，觀察育苗基質配方所繁育出的番茄種苗移栽田間種植的情況。

1.2.5數據處理數據統計采用 Excel 處理，差異性分析采用 DPS 19.05軟件處理。

2結果與分析

2.1墊料研制番茄育苗基質配方其適宜添加量的篩選

由表2可知，發芽率指標上，墊料浸提液濃度稀釋在50%以內，對番茄種子發芽率無顯著影響，發芽率均在85%以上；其他處理組則顯著低于清水對照，尤其墊料浸提液100%（原液）處理組則完全不發芽。發芽指數指標上，浸提液濃度稀釋至10%、30%處理對番茄種子發芽指數無顯著影響，發芽指數均在22.28以上；其他處理組則顯著低于清水對照。種子活力指數和胚根長指標上，浸提液濃度稀釋至10%處理組，均顯著高于清水對照；浸提液濃度稀釋至30%和50%處理組與清水對照無顯著差異；其他處理組則顯著低于清水對照。綜合分析，墊料用于配制番茄育苗基質其適宜添加量應控制在30%以內。

2.2墊料研制番茄育苗基質的配方篩選

由表3可知，播種15 d 后，各處理組在番茄幼苗的出苗率上均無顯著性差異；培育25 d 后，墊料︰椰糠=3︰7處理組的番茄幼苗其根長、株高和莖粗分別為14.1、18.87和2.80 cm ，均顯著優于墊料︰草炭=3︰7組和兩種市售草炭基質對照組；墊料︰草炭=3︰7處理組的番茄幼苗其根長、株高和莖粗則與兩對照組均無顯著性差異。因此，確定利用墊料研制番茄育苗基質的適宜配方為墊料︰椰糠=3︰7（體積比）。

2.3墊料研制番茄育苗基質配方的 N 、P 、K 優化

由表4可知，在番茄基質配方確定的基礎上，進一步進行 N 、P 、K 優化，各指標的 k 值分析顯示，尿素和鉀肥因素在根長、株高、莖粗、壯苗指數、全株干重、根干重及根上部分重指標上，均顯示為第一水平最佳；而磷肥因素則各指標均顯示以第二水平最佳。各因子的極差值 R 顯示，對番茄穴盤育苗的根長、莖粗、壯苗指數、全株干重、根干重和根上部分重影響最大的因素是尿素；對根長、莖粗、壯苗指數、根干重影響僅次于尿素的因素為鉀肥，磷肥影響最低；對全株干重、根上部分重影響僅次于尿素的因素為磷肥，鉀肥影響最低；對株高影響最大的因素是磷肥，其次是尿素，鉀肥影響最低。綜合分析，N 對番茄育苗影響最大，其次依次是 K 、P 元素；確定利用墊料研制的番茄育苗基質配方中 N、P、K 配比分別為0.3、0.2、0.1 kg·m?3。

2.4墊料研制的番茄育苗基質的田間應用

由表5可知，所繁育的幼苗移栽至田間，開花結果期測量的植株生物性狀結果顯示，其株高和掛果數兩個指標均顯著優于 CK2，與 CK1無顯著性差異；而植株的莖粗指標方面，處理組和兩組對照組均無顯著差異。

3結論與討論

近幾年，利用微生物發酵床養豬墊料研制基質產品的報道越來越多。陳博陽等[17]利用養豬墊料制備小白菜栽培基質，含量控制在50%時可明顯促進小白菜出苗和幼苗生長。高文瑞等[16]按墊料∶醋糟∶蛭石=9∶2∶6配比基質，進行辣椒基質栽培，可顯著提高其產量。魏賓斌等[18]將養豬墊料替代泥炭30%～50%用于金花茶栽培，能有效促進金花茶生長。實驗室前期也曾將養豬墊料替代草炭30%研制成育苗基質，應用于黃瓜和辣椒育苗，均取得良好成效[14，19]，本研究配方與之相吻合。可見利用養豬墊料廢棄物研制基質具有科學的可行性和良好應用前景。

蔬菜育苗基質的理化性質是影響蔬菜種子萌發及幼苗生長的關鍵。本實驗室前期將養豬墊料與椰糠按不同比例配置成育苗基質進行理化性質測定顯示，基質中墊料含量小于70%時，容重在0.20～0.26 g·cm?3，pH 值在6.55～6.90，孔隙度在67.00%～73.10%，持水孔隙度在47.90%～63.40%，均符合國家蔬菜育苗基質標準 NY/T2118-2012《蔬菜育苗基質》[15]。本研究篩選墊料作為番茄育苗基質最適用量為30%，所配制的基質配方（墊料∶椰殼=3∶7）其理化性質按文獻分析，符合國家蔬菜育苗基質標準；同時，該配方所育的番茄幼苗其根長、株高和莖粗均顯著高于市售草炭基質，試驗結果與預期相符[15]。試驗中墊料與椰糠復配的效果優于墊料與草炭復配，其原因可能是墊料本身富含有機質，但在發酵過程中粗纖維被慢慢降解，持水性不夠大了，而椰糠總孔隙度為73%～86%，最大持水量為70%左右，能有效改善基質的持水性[20?21]。

基質中施適量 N 、P 、K 能顯著促進番茄幼苗的生長和提高幼苗質量。本研究中 N 、P 、K 優化結果顯示，對株高影響最大的因素為磷肥，與趙明等[22]報道的增施磷肥可使幼苗株高和干物重增加的文獻相吻合。研究篩選獲得 N 、P 、K 最優搭配分別為0.3、0.2、0.1 kg·m?3，與劉吉剛等[23]和費素娥等[24]文獻中報道的以草炭∶蛭石=2∶1的番茄育苗基質配方中 N 、P 、K 用量分別為0.5、l.0、1.0 kg·m?3偏低很多。據紀玉琨等[25]報道，使用1年的墊料營養成分豐富，全氮含量在1.23%，其中速效氮含量為548.00～604.14 mg·kg?1，全磷含量在0.52%、速效磷含量710.55 mg·kg?1，全鉀含量在0.83%、速效鉀含量為4.677 mg·kg?1，推測與利用墊料配置育苗基質 N 、P 、K 用量需求偏低有直接關系。

參考文獻：

[1] HAZARIKA M ， SAIKIA J ， GOGOI S ， et al. Effect of DifferentSeedling Growing Media on Tomato and CabbageSeedling［J］. InternationalJournalof PlantSoilScience ，2023，35（22）：359?372.

[2] MENG X Y ，WANG Q P ，LV Z ，et al. Novel seedling substrate madebydifferenttypesofbiogasresidues： Feasibility ， carbon emission reduction and economic benefit potential［J］. Industrial Crops Products，2022，10（184）：1?16.

[3] ZHENGS ， WANGC ， JUJ ， etal. IsRockwoolPotentially HarmfultotheSoilEnvironmentasaNurserySubstrate？ Taking EiseniafetidaasanExampleforToxicologicalAnalysis［J］. Agriculture，2023，13（10）：1964?1983.

[4] ZHAOLJ ， CHENHT ， CAIXH ， etal. Researchonmatrix formulaofsubstrateforseedlinginriceclosedstereoseedlingsystem［J］. Transactionsof theChineseSocietyof Agricultural Engineering，2017，33（9）：204?210.

[5]崔盼，陳一卓，范幸超，等.椰糠復合基質對口感番茄果實品質的影響及評價［J］.江蘇農業科學，2023，51（18）：128?133.

[6]韓新奇，周景忠，解笑宇，等.新型菌渣復合基質對黃瓜幼苗生長的影響［J］.蔬菜，2023（9）：9?13.

[7]王冰華，李蔚，曹冬松，等.不同育苗基質對淺液流水培萵苣生長的影響［J］.蔬菜，2023（10）：26?29.

[8]彭丹丹，陳大剛，徐開未，等.椰糠復合基質對獼猴桃砧木幼苗生長及根系特征的影響［J］.浙江農業學報，2023，35（10）：2364?2377.

[9] ABBEY L ，YOUNG C ，TEITEL-PAYNE R ，et al. Evaluation of Proportions of Vermicompostand Coir in a Medium for Container- GrownSwissChard［J］. InternationalJournalofVegetable Science，2012，18（2）：109?120.

[10]藍江林，劉波，宋澤瓊，等.微生物發酵床養豬技術研究進展［J］.生物技術進展，2012，2（6）：411?416.

[11]張晶，羅佳，馬艷.發酵床墊料栽培基質重復利用對辣椒生長和基質性狀的影響［J］.土壤，2017，49（6）：1108?1114.

[12]劉海琴，張志勇，羅佳，等.養豬發酵床廢棄墊料高溫堆制肥料的研究［J］.江西農業學報，2015（8）：44?48.

[13]陳燕萍，肖榮鳳，劉波，等.基于發酵床養豬墊料的地衣芽胞桿菌 FJAT-4固態發酵培養條件的優化［J］.中國生物防治學報，2017，33（1）：128?133.

[14]陳燕萍，朱育菁，肖榮鳳，等.微生物發酵床養豬墊料配制黃瓜育苗基質研究［J］.福建農業科技，2017（6）：1?4.

[15]陳燕萍，肖榮鳳，劉波，等.利用微生物發酵床養豬墊料制備蔬菜育苗基質的研究［J］.福建農業學報，2015，30（8）：802?809.

[16]高文瑞，王欣，徐剛，等.豬發酵床廢棄墊料不同配比基質對辣椒生長及品質的影響［J］.土壤，2017，49（6）：1100?1107.

[17]陳博陽，余彬彬，楊靜，等.以豬糞墊料和泥炭為原料的栽培基質研究［J］.安徽農業科學，2016，44（28）：26?29.

[18]魏賓斌，李章汀，張燕青，等.發酵床廢棄墊料基質化處理對金花茶生長的影響［J］.安徽農學通報，2018，24（21）：66?68.

[19]夏江平，陳燕萍，劉波，等.微生物發酵床養豬墊料配制辣椒育苗基質的研究［J］.中國農學通報，2019，35（21）：70?74.

[20]王彬，丁雁鑫，林仙軍，等.生物發酵床腐熟墊料的資源化利用及安全性評價［J］.家畜生態學報，2020，41（3）：71?75.

[21]宋君濤，李艷梅.植物栽培基質——泥炭與椰糠［J］.中國花卉園藝，2013（4）：54?55.