不同基質配比理化性質及其娃娃菜育苗效果分析

娃娃菜（Brassicapekinesis）屬十字花科蕓臺屬，是一種小型白菜，因其外形精巧、口感細膩而深受消費者歡迎。近年來，基質育苗在生產上的應用范圍越來越廣，隨著娃娃菜種植面積的擴大，對基質需求量也越來越大。目前常用的育苗基質主要由草炭、蛭石、珍珠巖按一定比例混合而成，但草炭作為一種稀有的資源，其成本較高，如若大量開采，將會給生態環境帶來危害，不適合規模化利用[1]。因此，尋找低成本基質材料來減少對草炭的用量，是當前蔬菜育苗領域發展的一個重要方向。

目前，在農業生產中使用農業廢棄物來減少草炭用量已得到更多研究人員的關注[2-3]，農業廢棄物作為育苗的主要原料，不僅能解決資源短缺的問題，而且還可以二次利用，腐熟后的農業廢棄物可以增加土壤中的有機質以及氮、磷、鉀等營養元素的含量，以供給植株的生長發育[4]。據統計，腐熟的菇渣養分豐富，富含大量的微量元素，且一些理化性質接近草炭[5]。李其勝等[研究表明，以高溫腐熟后的菇渣為主要原料，添加不同比例的牛糞堆肥、草炭和蛭石進行混合制成復配基質與商品基質相比，其全量養分和速效養分含量均顯著增加，并且可以顯著增加黃瓜幼苗株高、莖粗、地下部干質量和根冠比。Ren等研究表明，畜禽糞污發酵后的有機肥可增加土壤有機碳含量，加快作物與基質間的碳氮循環，可持續供給植物生長所需的營養物質。Xie等8研究表明，我國每年僅作物秸稈量達9億t以上，禽畜糞便的年產量更是達到了38億t，因缺乏相應的技術和設備來加以利用，其2/3只能造成資源浪費。

Meng等9研究表明，玉米秸稈和牛糞沼渣能夠部分代替或全部代替草炭，作為育苗基質育出的番茄和辣椒幼苗質量較好。浩折霞等[1°研究認為，以禽畜糞便和玉米秸稈為主要原料，經腐熟后制成的復合基質，其理化特性穩定，能滿足育苗基質的要求。

菇渣經高溫堆肥后能達到無害化腐熟標準，但因其氮、磷、鉀總養分含量較低，不能單獨作為基質用于育苗。玉米秸稈是一種極具潛力的物質資源，富含大量的氮、磷、鉀以及有機質含量，應用于蔬菜育苗基質生產中已取得了較好的效果[11]。目前，由于我國北方的食用菌和玉米制種產業的興起，產生了大量的農業廢料，對環境造成了嚴重的污染[12]。將這些農業廢料腐熟后作為育苗基質原料，可以給植物提供大量的養分，能夠有效減少草炭在育苗基質中占比，從而減輕因大量開采草炭對生態環境造成的破壞，降低基質成本。因此，本試驗以菇渣、玉米秸稈與牛羊糞便等發酵物為原料，添加不同體積的草炭、蛭石及珍珠巖進行復配，篩選出適合娃娃菜幼苗生長的最佳基質配方，并研究了不同配方基質對娃娃菜生長指標的影響，為今后實現農業廢棄物資源化再利用提供科學依據。

1材料與方法

1. 1 試驗材料

供試娃娃菜品種為‘耐寒金黃后’，由北京百歐通種子有限公司提供。供試基質材料對照基質為商品基質，由寧夏中青生物科技有限公司提供。蛭石、珍珠巖、草炭、發酵腐熟后的玉米秸稈、菇渣、羊糞和牛糞。

1. 2 試驗設計

于2023年11月—2024年3月在甘肅省農業科學院內進行試驗，設置11個不同配方（表1），以商品基質為對照（CK），每個處理3次重復，每重復10盆。選擇飽滿的種子進行直播，基質充分混合均勻后，裝入 10cm×10cm×10cm 的育苗缽中，澆透水，置于RDN型人工氣候箱中，于晝溫 25^°C ，夜溫 18^°C ，光周期 （14h/10h ，晝/夜）的培養條件下，培育出苗，期間記錄各處理出苗率。隔2d澆1次清水，使基質保持濕潤。幼苗長至3葉1心期隨機選取5株進行指標測定。

1.3 測定項目與方法

1.3.1基質理化性質測定基質體積質量、總孔隙度等測定參照郭世榮[13]方法。 pH 、電導率值測定參考鮑士旦方法[14]。

1.3.2基質養分含量測定全氮采用凱氏定氮法；全磷采用酸溶鉬銻抗比色法；全鉀采用氫氧化鈉熔融一火焰光度法；有機質采用重鉻酸鉀容量法；堿解氮含量采用堿解擴散法；速效磷含量采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法；速效鉀含量采用中性醋酸銨浸提一火焰光度法[15]

1.3.3幼苗生長指標測定出苗率：從播種第3天起，記錄各配方的出苗數量，每日進行統計，直至出苗穩定。根據下面的公式計算出苗率：

出苗率 出苗的種子數/播種總數 ×100%

根系形態參數的測定：娃娃菜根系從根原基處剪斷，根系用清水洗凈擦干，平鋪成扇狀，采用根系掃描儀（型號WinRHIZ0ProLA2400，Cana-da）掃描根系，獲得根系圖像用WinRHIZO5.0軟件分析得出根尖數、根表面積、根長度和根體積。

1.3.4幼苗根系活力測定待娃娃菜長至3葉1心期，隨機選取娃娃菜秧苗，將根部洗凈擦干，剪成均勻一致小段，稱取 0.2g 至試管中，采用TTC法測定根系活力[16]

1.3.5基質成本計算通過對所用7種材料的基質成本進行分析，核算每種不同基質配方的總成本價。根據下面公式計算基質成本：

基質總成本 =Σ （不同基質配料按比例用量 x 配料價格/總占比

1. 4 數據分析

采用Excel201O、SPSS26.0軟件進行數據整理、主成分分析及方差分析，顯著性比較采用Duncan's法，用Origin9.O軟件進行作圖和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質配比的理化性質分析

由表2可知，各基質配比后的pH均為6，29～7.28 ，滿足蔬菜育苗的要求。從各復配基質來看，除T1、T2和T8處理的電導率值偏高外，其他處理均在植株生長所需電導率范圍內（0.75～3.49mS/cm） ，各處理的體積質量差異明顯，T4處理的體積質量最大為 0.33g/cm³ ，T2處理的體積質量最小為 0.17g/cm³ 。總孔隙度和持水孔隙度除T8處理外，其他處理均在適宜范圍內。通氣孔隙度除T4、T1O和CK外，其他處理值均偏低于適宜范圍，基質大小孔隙比為0.25～0.58 ，既有利于通氣，又能對水分有一定保持力，是適合植物生長發育的氣、水比。而T1、T3、T6和T9的大小孔隙度低于該規定的合理標準。

2.2不同基質配比的養分含量分析

如表3所示，不同處理間的全氮含量為3.12～5.19g/kg ，其中，T10的全氮含量最高，較CK增加28. 15% ，T4次之，較CK增加20.74% 。不同處理間的全磷和全鉀含量分別為1.57～5.31g/kg 和 13.98～23.97g/kg ，其中，T4全磷和全鉀含量最高，較CK增加 193.37% 和71. 45% 。不同處理間的堿解氮含量為290.50～443.33mg/kg ，其中，T4堿解氮含量最高，較CK增加 41.79% 。不同處理間的速效鉀和有機質含量為 1.44～6.95g/kg 和 29.11～ 34.98g/kg ，其中， T4 速效鉀和有機質含量最高，分別較CK增加 382.6% 和 20.16% ；不同處理間的速效磷含量為 180.51～274.78mg/kg ，其中，T4速效磷含量最高，較CK增加 52.22% ，說明能夠為植株提供更好的養分。

2.3不同基質配比對娃娃菜幼苗出苗率的影響

播種后第3天開始記錄出苗率，到播種第9天完全出苗（圖1）。不同配比基質娃娃菜的出苗率差異顯著，在播種后第3天，T2處理的出苗率最高 （28% ）。播種后第5天，T4處理的出苗率最高 （68%） 。較CK增加 21.4% 。播種后第9天，各處理的出苗率達到最大。其中，T4處理和T1O處理出苗率最高，均大于 90% ，符合國家蔬菜育苗基質《NY/T2118-2012》不低于 90% 的要求，總出苗率排序為 T4gt;T10gt;T5gt;CKgt;T7gt; T8gt;T9gt;T3gt;T7gt;T1gt;T2 。這表明T4處理和T1O處理更有利于娃娃菜種子的生長。

Fig.1Seedling emergence rate of mini Chinese cabbage seedlings with different substrate ratios

2.4不同基質配比對幼苗形態指標的影響

不同配比基質的各形態指標也隨著配比不同而有所變化，由圖2可知，T4處理的植株最高，較CK增加 3.40% ，與CK無顯著差異；T1O處理的莖粗最高，與CK、T4和T9處理之間無顯著性差異，分別較CK增加 25%.2.90% 和 0.50% ;壯苗指數T4和T10都高于對照CK。分別較CK增加 20.10% 和 3.30% 。壯苗指數由大到小排序依次為：

由表4可知，在總根長這一指標中、T7處理表現較好，與其他處理均具有顯著性差異，根直徑、根表面積和根尖數T4處理均最好，均高于其他處理，分別較CK增加 8.3%.4.9% 和 16.3% ：根體積T1O處理最大，與CK無顯著性差異，較CK增加 64.10% ；T4處理的根尖數最高，與CK相比有顯著性差異，較CK增加 31.91% 。

2.5不同基質配比對娃娃菜幼苗根系活力的影響

由圖3可知，不同基質配方下，娃娃菜根系活力差異較大。T1、T4、T8和T1O處理的根系活力分別較CK增加 4.33%.7.68%.4.67% 和7.57% 。且T4處理增長幅度最大，說明經T4處理培育的娃娃菜根系活力旺盛，更有利于植株的生長。其中，T9處理根系活力最低，較CK降低31.75% 。T1、T4、T8和T10處理與對照CK間無顯著性差異。

2.6不同基質理化性質與娃娃菜幼苗生長及生理指標的相關性

不同基質配比的理化性質與娃娃菜幼苗生長及生理等指標的相關性分析表明（圖4），基質物理性質體積質量、通氣孔隙度、大小孔隙比與娃娃菜幼苗的出苗率、根表面積、根長度、株高呈極顯著正相關（ Plt;0. 01 或顯著正相關（ Plt;0.05） 。

在基質物理性狀指標中，對娃娃菜幼苗生長指標起關鍵影響作用的主要是基質體積質量和基質孔隙度。在基質化學性質中，基質pH、速效磷、速效鉀與娃娃菜出苗率、根系生長之間存在負相關關系，與全氮、全磷、堿解氮成正相關關系。

2.7娃娃菜幼苗生長及生理指標主成分綜合評價

研究發現，不同基質配比對娃娃菜幼苗生長及生理指標的影響差異顯著性不同，為了評價不同基質配比對娃娃菜幼苗所產生的效應，選取根系活力（ ΔX₁ ）、根系長度 （X₂ ）、根系平均直徑 （X₃） ）、根系體積（ ?X₄ ）、根系表面積 （X₅ ）、根尖數 （X₆ ）和出苗率 （X₇ ）、株高（ ΔX₈ ）、莖粗（ Δ[X₉] ）和壯苗指數（X₁₀ ）進行主成分分析。KMO檢驗數值為0.642，顯著度在0.05水平上顯著，說明生理指標與各基質配比之間有較高的相關性，能夠進行主成分分析。

由表5知，主成分1的方差特征值為7.33，累計貢獻率為 73.31% ；主成分2的方差特征值為1.22，累計貢獻率為 85.46% ；主成分3的方差特征值為0.81，累計貢獻率為 93.51% 。前3個主成分的累計貢獻率高達 93.51% ，說明這3個主成分對10個生理指標具有代表性。因此，提取這3個主成分，分別為 Y₁，Y₂，Y₃ 。各主成分的表達式為：

Y₁=0.271X₁+0.334X₂+0.342X₃+ 0.345X₄+0.344X₅+0.294X₆+0.346X₇+ 0.334X₈+0.213X₉+0.305X₁₀

Y₂=0. 512X₁+0. 080X₂-0. 247X₃- 0.035X₄+0.176X₅-0.390X₆-0.192X₇+ 0.272X₈+0.607X₉-0.080X₁₀

Y₃=0.226X₁-0.398X₂-0.192X₃- 0.309X₄-0.312X₅+0.279X₆+0.164X₇- 0.099X₈+0.473X₉+0.473X₁₀

由表6可知，T4處理排名第一，綜合得分為3.07，整體育苗效果顯著優于各處理組，T10處理綜合評價系數僅次于T4處理，T2綜合評價得分最低為一2.65，表明育苗效果最差，綜合評價得分為 T4gt;T10gt; CK gt; T7gt;T8gt;T5 gt; T9gt;T1gt;T3gt;T6gt;T2 。

2.8不同基質配比成本比較

根據本試驗的基質配比計算成本價格，將最終價格與商品基質作對比，詳見表7。使用農業廢棄物配制而成的各基質配方綜合成本均低于以草炭為主的基質配方，成本間相差較大，綜合來看，T4處理的育苗效果最佳，均優于其他處理，且相比育苗基質（CK）價格低廉，約降低2.23倍。實用性高，可以較大面積進行推廣使用。

3 討論與結論

幼苗的質量不僅取決于育苗環境，更與基質原材料及其配比比例相關，基質的理化性質主要是由基質的優劣來衡量[17]。原碩等[18]研究表明，相較于單一材料基質，幾種材料復配制成的混合基質，其理化性質更適合植物幼苗生長。魏一苗等[19]研究表明，農業有機廢棄物的pH和電導率值一般較高，需要與草炭混合后進行育苗，且當農業有機廢棄物占比超過 50% 時，混合基質的育苗效果會變差。本試驗也得出相似的結果，用發酵后的菇渣、玉米秸稈和畜禽糞便代替部分草炭配制成復合基質，各處理基質的體積質量、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度均在適宜范圍內，大小孔隙比除T3、T6和T9處理外均在適宜范圍。T3、T6和T9大小孔隙比偏低可能是由菇渣和腐熟牛羊糞含量占比較大所導致的。本試驗推測與郭世榮[13]的觀點相似。適宜作物生長的育苗基質電導率值和 pH 應為 、（204號 6.0～7.5^[20] 。試驗各處理 pH 為 6，29～7.28 ，電導率值除T1、T2和T8處理外，其他處理都在所需范圍內，均在 2mS/cm 左右。使用發酵后的菇渣、玉米秸稈和畜禽糞便作為原料配制的育苗基質可以有效減少草炭的用量，能改善基質的理化性質。這與黃巧璠等[21]研究結果相似。

不同復合基質對秧苗的出苗率、表型性狀和根系形態影響不同[22]，在本試驗中，T4和T10處理出苗率最高，均達到 96% ，顯著高于對照和其他處理。在根系測量中，T4處理的基質配方培養的娃娃菜根系發育良好，其根系平均直徑、根表面積和根尖數均高于CK，較CK增加 9.09% 、5.18% 和 19.52% ，說明復合基質能提高植株對水分的吸收能力。株高、莖粗等生長指標在一定程度上反映了植物生長勢和生長活力，可用于判斷基質對娃娃菜生長的適應性[23]。張殿宇等[24]研究發現，以菇渣為主要原料的復合基質在其株高、莖粗、壯苗指數都大于草炭復合基質。董秀霞等[25]研究發現加人秸稈的復合基質在其長勢上優于普通的商品基質且秸稈能夠替代部分草炭，并且培育出的玉米幼苗葉綠、莖粗，符合壯苗標準。本試驗也得出相似結論，在T4處理下株高、壯苗指數都優于其他處理。根系是植物吸收水分的主要器官，它的生長狀況對植株的生長發育有著重要的影響[26]。劉升學等[27]研究發現，良好的配方基質能有效促進番茄壯苗指數的增加，加速根系的生長，有利于干物質的形成和積累。張春梅等[28]研究發現，基質配比為腐熟稻殼：蛭石：珍珠巖 =6：2：2 時對番茄幼苗生長效果最好，根系活力等相比對照均有較大幅度的提升。

本試驗中T4處理的出苗率、根系活力以及根系形態指標均表現較優。這可能是T4處理用腐熟牛羊糞：發酵菇渣：發酵玉米秸稈 =1：2：1 代替草炭后，基質中的大小孔隙比例適中，體積質量輕、具有良好的通氣透氣性，保肥保水能力強，滿足了蔬菜作物對水分和養分的吸收需求，從而促進了植物根系的生長和根系活力的提高。這與童貫和等[26]結果一致。由此可以得出：農業廢棄物能夠代替部分草炭進行娃娃菜育苗，即節省了成本，又解決了草炭不足的問題。同時，基質的理化性質與幼苗的生長狀況息息相關。通過相關性分析，發現基質體積質量、通氣孔隙、大小孔隙比與出苗率、各形態指標和根系活力呈顯著正相關（ Plt;0.05 ）表明當基質體積質量、通氣孔隙、大小孔隙比處于理想范圍時，有利于基質的通氣和保肥，從而促進娃娃菜幼苗的生長。持水孔隙度與根體積、根表面積、根平均直徑、根長度呈負相關，在基質化學性質中，娃娃菜出苗率，根系生長與基質 pH 、速效磷、速效鉀之間存在負相關關系，與全氮、全磷、堿解氮呈正相關關系。這說明基質中孔隙度和氮素是影響娃娃菜根系生長的主要因子。

主成分分析法是把多個變量劃為少數幾個綜合指標的一種統計分析方法，通過重組原有變量，轉換為一組相互獨立的綜合變量，從中根據代表性選取幾個綜合變量，盡可能全面地反映原有變量信息[29-30]。王慶等[31]利用主成分分析方法對菩提樹容器苗生長的9種育苗基質進行綜合分析得出最佳基質配比。楊貴釵等[32]利用主成分分析方法對不同基質配比培育的蒜頭果容器苗的13個主要指標進行綜合分析，從而篩選出適宜蒜頭果秧苗生長的基質配方。本試驗中，將培育娃娃菜秧苗的10項生長及生理指標進行主成分綜合評價，從而篩選出娃娃菜基質配方。

綜上所述，以T4配方（牛糞：羊糞：秸稈：菇渣：草炭：蛭石：珍珠巖 =0.5：0.5：2：1 12：3：1，V：V） 育苗基質培育的娃娃菜出苗率最高，長勢最好。另外，從經濟效益的角度來看，秸稈、菇渣是一種比較廉價、來源廣泛的可再生農林廢棄物，因此，生產上T4處理可以作為北方地區娃娃菜育苗的參考基質配方。

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Analysis of Physicochemical Properties of Different Substrate Ratios and Breeding Effects of Mini Chinese Cabbage

MA Ruiyuan1 ，YANG Wenhuan1，YANG Jiaojiao1 ，YANG Xin1 ，ZHANG Chunyan1 ， CUI Zhiwei1，LI Wenlin1，HU Linli1 and MA Yanxia2 （1.College of Horticulture，Gansu Agricultural University，Lanzhou73Oo7o，China;2.Vegetable Research Institute，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 73oo7o，China）

Abstract This study aimed to identify the suitable substrate formulations for cultivating mini Chinese cabbage seedlings，thereby providing a reference for reusing local agricultural waste.A completely randomized experiment was designed to investigate the physicochemical properties of various formulations and their effects on the growth and physiological parameters of mini Chinese cabbage. We incorporated perlite，vermiculite，and grass charcoal into substrates composed primarily of sheep dung，cow dung，corn straw，and mushroom residue. Commercial substrate served as the control.Principal component analysis （PCA） was used to analyze the results. The results showed significant differences in physicochemical properties of different substrates，with bulk density ranging from O.17 to 0. 33 g/cm³ . Treatment T4 （Sheep manure ： cow manure：straw： mushroom residue： peat ： vermiculite ： perlite =0.5：0.5：2：1：2：3：1，V：V） resulted in the largest volume mass，while T2 （Sheep manure ：cow manure ： straw ： mushroom residue：peat：vermiculite：perlite =0.5：0.5：5：0 ： 2：1.5：0.5，V：V） produced the smallest volume mass. T4 exhibited superior performance，with total phosphorus，rapidly available phosphorus，organic matter，and alkaline dissolved nitrogen content exceeding the control by 193.37%，52.22%，2.20% ，and 41.79% ，respectively. Mini Chinese cabbage seedlings grown in different substrates varied significantly. T4 treatment demonstrated the highest seedling emergence rate in plant height，seedling strength index，number of root tips，average root diameter，root surface area，and root vigor. Correlation analysis revealed positive correlations between bulk density，aeration pore space，and pore ratio of the substrate with seedling emergence rate，plant height，root morphology indices，and root vitality （ Plt;0.05 ）.T4 ranked highest in the overall evaluation of growth and physiological indicators. In conclusion，T4 treatment exhibits superior substrate capacity，water and fertilizer retention，and promotes better seedling emergence and growth，making it an ideal nursery substrate formula for mini Chinese cabbage seedlings.

Key words Mini Chinese cabbage; Agricultural waste; Substrate ratio; Comprehensive evaluation

Received 2024-08-26 Returned 2024-10-01

Foundation item Supporting Fund for Youth Mentor of Gansu Agricultural University （No. GAUQDFC-2022-12）； Key Ramp;D Program Project of Gansu Provincial Academy of Agricultural Sciences （No.2022GAAS26）；Director Fund of the State Key Laboratory of Aridland （No.GSCS-2023-Z06）; Open Fund of the State Key Laboratory of Gansu Agricultural University （GSCS-2O21-04）； the Natural Science Foundation of Gansu Province（No.21JR7RA812）.

First author MA Ruiyuan，female，master student.Research area： physiology and growth regulation of vegetable stress. E-mail：3262788979@qq. com

Corresponding authorHU Linli，female，associate professor. Research area：vegetable stress physiology and growth regulation. E-mail：hull@gsau. edu. cn

MA Yanxia，female，Ph.D. Research area：vegetable adversity physiology and growth regulation. E-mail ：309453282@qq.com

（責任編輯：史亞歌 Responsible editor：SHI Yage）