醋糟復(fù)合基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗生長(zhǎng)及生理代謝的影響

吳芯夷，束勝，朱夢(mèng)爽，張悅，宋夏夏，郭世榮

（1.江蘇南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，210095；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)（宿遷）設(shè)施園藝研究院）

醋糟復(fù)合基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗生長(zhǎng)及生理代謝的影響

吳芯夷1,2，束勝1,2，朱夢(mèng)爽1,2，張悅1,2，宋夏夏1,2，郭世榮1,2

（1.江蘇南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，210095；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)（宿遷）設(shè)施園藝研究院）

為開發(fā)出草炭的有效替代物，降低基質(zhì)育苗的生產(chǎn)成本以及緩解有機(jī)固體廢棄物的污染，以醋糟發(fā)酵合成的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)為主要原料，按不同比例混配蛭石和草炭，研究不同醋糟復(fù)合基質(zhì)對(duì)小型西瓜小蘭幼苗生長(zhǎng)、葉綠素含量、光合作用、葉片抗氧化酶活性和礦質(zhì)元素含量等的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在醋糟中添加一定量的蛭石和草炭，復(fù)合基質(zhì)的理化指標(biāo)均能達(dá)到西瓜育苗的基本要求，且各醋糟復(fù)合基質(zhì)優(yōu)于以草炭和蛭石混配的基質(zhì)，小型西瓜幼苗生長(zhǎng)良好，其中以草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40（體積比）育苗效果最好。

醋糟；復(fù)合基質(zhì)；小型西瓜；育苗；生理代謝

隨著設(shè)施園藝和無(wú)土栽培的發(fā)展，以有機(jī)廢棄物為原料，通過生物發(fā)酵合成的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)因其具有理化性質(zhì)穩(wěn)定、緩沖能力強(qiáng)、可再生、來(lái)源廣泛、且對(duì)環(huán)境無(wú)污染等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于設(shè)施作物的育苗和栽培，如鋸木屑、棉籽殼、菇渣、稻谷殼灰、秸稈、木糖渣等[1～5]。

醋糟是制醋過程中的副產(chǎn)物，富含植物所需的營(yíng)養(yǎng)成分，風(fēng)干醋糟含水量10%，粗蛋白質(zhì)9.6%~ 20.4%、粗纖維15.1%~28%、粗脂肪2%~5%、無(wú)氮浸出物20%~30%、灰分13%~17%、鈣0.25%~0.45%、磷0.16%~0.37%[6]，還含有豐富的鐵、鋅、硒、錳等微量元素，利用價(jià)值較高。研究表明，將醋糟進(jìn)行二次發(fā)酵，生產(chǎn)的有機(jī)肥能夠提高葡萄的品質(zhì)和風(fēng)味[7]。宋夏夏等[8]利用醋糟∶蛭石∶草炭=6∶1∶3（體積比）的基質(zhì)栽培水果型黃瓜，效果較好，并認(rèn)為完全可以替代傳統(tǒng)栽培基質(zhì)用于水果型黃瓜的無(wú)土栽培。劉超杰等[9]認(rèn)為，當(dāng)復(fù)合基質(zhì)（醋糟、草炭和蛭石）中醋糟含量低于75%時(shí)，辣椒幼苗的生長(zhǎng)狀況均優(yōu)于僅有草炭和蛭石的復(fù)合基質(zhì)。

采用穴盤育苗的方式，以小型西瓜小蘭為研究對(duì)象，按不同比例將醋糟與草炭和蛭石混配，制成醋糟復(fù)合基質(zhì)，通過測(cè)定西瓜幼苗的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)，篩選出適合小型西瓜穴盤育苗的最優(yōu)醋糟復(fù)合基質(zhì)配方，為更好地利用醋糟基質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試西瓜（Citrulus lanatus M.）品種為小蘭，種子購(gòu)自臺(tái)灣農(nóng)友公司，為改良型極早熟西瓜品種，是目前國(guó)內(nèi)主栽的迷你型西瓜品種。試驗(yàn)基質(zhì)采用醋糟、蛭石和草炭按不同比例混配，醋糟、蛭石和草炭均由鎮(zhèn)江培蕾有機(jī)肥有限公司提供，其基本理化性質(zhì)見表1。

試驗(yàn)于2013年8~12月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)塑料大棚中進(jìn)行。將醋糟、草炭和蛭石按不同體積比混配，其中以草炭∶蛭石=2∶1（體積比），即A1B3為對(duì)照（CK），設(shè)20個(gè)處理，詳見表2。

選取飽滿、整齊一致的西瓜種子在蒸餾水中清洗干凈，后浸于65℃水中不斷攪拌，經(jīng)自然冷卻后繼續(xù)浸種8 h，然后置于30℃培養(yǎng)箱中催芽。選取發(fā)芽一致的種子播于50孔穴盤，每穴1粒，每處理播種1盤，重復(fù)3次。隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)期間各處理僅澆清水。

1.2 測(cè)定指標(biāo)

①生長(zhǎng)指標(biāo)幼苗2葉1心時(shí)，用直尺測(cè)量幼苗根莖部到生長(zhǎng)點(diǎn)間的長(zhǎng)度作為植株的株高；用游標(biāo)卡尺測(cè)定子葉節(jié)下部1/3的粗度作為植株的莖粗；用分析天平測(cè)量地上部、地下部鮮質(zhì)量，于105℃殺青、80℃烘至恒重后用電子天平稱量地上部和地下部干質(zhì)量。

②光合參數(shù)采用便攜式光合測(cè)定系統(tǒng)（Li-6400RT型，美國(guó)）于晴天9：00～11：00測(cè)定西瓜第3片真葉（從生長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)向下數(shù)）的光合參數(shù)。測(cè)定時(shí)，葉室溫度（25±1）℃，光強(qiáng)控制在800μmol·m-2·s-1，參比室CO2濃度（380±10）μmol·mol-1，相對(duì)濕度60%～70%。測(cè)量的參數(shù)有凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。

③生理生化指標(biāo)葉片葉綠素含量采用乙醇－丙酮－水混合液浸提法[10]測(cè)定；根系活力采用TTC法[11]測(cè)定；SOD活性用NBT還原法測(cè)定[12]、POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[13]、CAT活性用紫外吸收法測(cè)定；可溶性總糖采用蒽酮比色法[14]測(cè)定

④全氮、全磷含量將植株樣品烘干、磨碎，采用H2SO4-H2O2方法消煮，全氮含量用凱氏定氮法測(cè)定，全磷含量用釩鉬黃比色法測(cè)定。

采用Microsoft Excel 2007和SAS 9.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 醋糟混配基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

由表3可以看出，除A1B1、A1B2全株干質(zhì)量小于對(duì)照外，其他處理均顯著大于對(duì)照；而所有處理的全株鮮質(zhì)量都高于對(duì)照，并且A2~A5處理的全株鮮質(zhì)量顯著高于A1處理。隨著蛭石含量的增加、草炭含量的減少（即B1~B4處理），幼苗根長(zhǎng)普遍減小，可能是因?yàn)轵问哂休^強(qiáng)的保水功能，根際水分充足，但通氣狀況不佳。隨著醋糟含量的增加（A1~A5處理），幼苗的干質(zhì)量、鮮質(zhì)量、莖粗普遍增大，但在含有一定量的草炭（15%）時(shí)，幼苗的干、鮮質(zhì)量最大，其他生長(zhǎng)指標(biāo)也處于較高水平，小型西瓜幼苗生長(zhǎng)狀況最為良好，說(shuō)明將3種基質(zhì)按一定比例混配，適宜幼苗生長(zhǎng)。

總體而言，A1B1、A5B1處理相比于同組其他混合基質(zhì)，小型西瓜幼苗生長(zhǎng)狀況較差。隨著醋糟及蛭石含量的同時(shí)增加，混配基質(zhì)處理的幼苗生長(zhǎng)狀況呈遞增趨勢(shì)，可能是因?yàn)榇自阍黾恿嘶炫浠|(zhì)的通氣孔隙，并且能提供大量的營(yíng)養(yǎng)元素，而蛭石增加了混配基質(zhì)的持水能力。

表1 基質(zhì)基本理化性質(zhì)

表2 育苗基質(zhì)的體積配比%

表3 混配醋糟基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

表4 混配醋糟基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

2.2醋糟混配基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗葉綠素含量的影響

由表4可知，隨基質(zhì)中醋糟含量的增加（即A1~ A5處理），幼苗中葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類胡蘿卜素含量不呈線性關(guān)系，其中，處理A3B1、A4B2、A4B3、A4B4、A5B4的葉綠素含量顯著高于對(duì)照，此外，其他處理的葉綠素含量差異不明顯，由此可以得出，當(dāng)混配基質(zhì)中醋糟含量在45%~60%時(shí)，有助于西瓜幼苗的生長(zhǎng)。

2.3 醋糟混配基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗光合參數(shù)的影響

由表5可以看出，當(dāng)草炭含量不為零時(shí)，隨著醋糟含量的增加，幼苗葉片各光合參數(shù)都有所增加；當(dāng)蛭石含量為25%（即B2處理）時(shí)，幼苗凈光合速率（Pn）普遍較低；當(dāng)醋糟含量在45%以上時(shí)，幼苗葉片的氣孔導(dǎo)度（Gs）普遍較大；當(dāng)草炭含量在18.5%以內(nèi)時(shí)，幼苗葉片的胞間二氧化碳濃度（Ci）處于較高水平；當(dāng)蛭石含量較高時(shí)，幼苗葉片的蒸騰速率（Tr）較大。總體看來(lái)，醋糟及蛭石的含量都較高時(shí)，能增強(qiáng)小型西瓜幼苗的光合作用，其中A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）處理的Pn、Gs、Ci、Tr整體高于其他處理。

2.4 醋糟混配基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗根系活力的影響

從表5可以看出，復(fù)配基質(zhì)中隨著醋糟含量的增加、草炭含量的減少，幼苗根系活力普遍增強(qiáng)，草炭含量小于18.75%的處理A5B1、A4B2、A5B2、A4B3、A5B3、A4B4、A5B4的根系活力較強(qiáng)，而其他處理的根系活力較弱且差異不大。

2.5 醋糟混配基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

由表5可以看出，當(dāng)混配基質(zhì)中蛭石含量為零時(shí)，幼苗葉片CAT值都很低，在基質(zhì)中添加蛭石后，基質(zhì)的持水能力增強(qiáng)，CAT值也升高?？傮w來(lái)看，隨著醋糟含量的增加，幼苗葉片的CAT、POD、SOD值都有所提高，當(dāng)草炭含量≤15%時(shí)，A4B4、A5B2、A5B3、A5B4的CAT活性，A5B1的POD活性，A5B1、A5B2、A5B3、A4B4、A5B4處理SOD活性較高，但葉片中SOD活性總體差異不大。

2.6 醋糟混配基質(zhì)對(duì)小型西瓜幼苗葉片全氮、全磷和可溶性糖含量的影響

由表6可知，當(dāng)草炭或醋糟含量較高時(shí)，幼苗葉片的全氮、全磷及可溶性糖含量均較高，這與草炭和醋糟含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有直接關(guān)系。純醋糟基質(zhì)（A5B1）處理培育的小型西瓜幼苗葉片全氮、全磷及可溶性糖含量較高，說(shuō)明醋糟是很理想的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，因此，用醋糟代替草炭作為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)可行。

3 討論與結(jié)論

表5 混配醋糟基質(zhì)對(duì)小型西瓜葉片光合參數(shù)及根系活力的影響

基質(zhì)通氣和保水能力是影響植物根系生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素，容重和孔隙度是衡量其比例是否恰當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單指標(biāo)。理想基質(zhì)的容重應(yīng)為0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度應(yīng)為54%～96%，而水氣比應(yīng)為2.0～4.0[15]。而醋糟基質(zhì)質(zhì)量輕、顆粒粗、通氣孔隙度大，通過添加適量的蛭石和草炭可調(diào)節(jié)基質(zhì)的性質(zhì)，以適合作物生長(zhǎng)。本試驗(yàn)中，純醋糟基質(zhì)和蛭石的容重較接近且較低，蛭石與草炭的總孔隙度和通氣孔隙相近，并小于醋糟，而持水孔隙和水氣比均大于醋糟。將3種基質(zhì)混配，容重和總孔隙度都在理想基質(zhì)的范圍內(nèi)。影響基質(zhì)物理性狀的首要因素是水氣比，在醋糟中適當(dāng)加入蛭石和草炭能提高混合基質(zhì)的水氣比。電導(dǎo)率（EC值）是影響有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)應(yīng)用于作物育苗或栽培的主要因素[16]，一般通過添加草炭或者蛭石以降低栽培基質(zhì)EC值，從而不會(huì)抑制作物的萌發(fā)及生長(zhǎng)。醋糟具有較好的通氣性，并含有較高的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但EC值大、pH值較低；蛭石具有很好的保水、持水能力，pH值較高；草炭容重較大、通氣孔隙小，醋糟、蛭石、草炭三者綜合，可有效彌補(bǔ)各單一基質(zhì)的缺陷。研究表明，將工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物發(fā)酵合成的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)應(yīng)用于蔬菜、觀賞植物等的育苗和栽培時(shí)，應(yīng)混配適量的草炭才安全[9]；蛭石混配時(shí)易破碎，其添加量以不超過30%為宜[17，18]。本試驗(yàn)中，草炭含量較低時(shí)，幼苗各生長(zhǎng)生理指標(biāo)均較高，生長(zhǎng)健壯。蛭石含量在33.3%以內(nèi)，幼苗生長(zhǎng)狀況隨蛭石含量增加而增強(qiáng)；而當(dāng)蛭石含量為40%時(shí)，除A4B4處理外，其他處理的幼苗長(zhǎng)勢(shì)均減弱。

表6 混配醋糟基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗葉片抗氧化酶活性及全氮、全磷、可溶性糖含量的影響

植物的生物學(xué)產(chǎn)量絕大部分來(lái)自于光合作用，所以光合作用是衡量作物生長(zhǎng)狀況的關(guān)鍵指標(biāo)。引起光合速率變化的因素有氣孔因素和非氣孔因素，主要是將Ci和Gs的變化方向作為判斷的依據(jù)。有研究認(rèn)為，只有Ci和Gs同步變化的情況下，才能證明光合速率的變化主要是由氣孔因素引起的[19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與對(duì)照相比，小型西瓜幼苗葉片的Ci增大的同時(shí)，Gs同步增大，說(shuō)明其光合速率的變化由氣孔因素引起。在混合基質(zhì)中加入醋糟后，幼苗葉片的氣孔導(dǎo)度都有所增大，進(jìn)入氣孔的CO2增多，從而增強(qiáng)了其光合作用，其中，以A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）處理增幅最為明顯。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，純醋糟的營(yíng)養(yǎng)元素高于草炭和蛭石，并且在一定范圍內(nèi)，隨著醋糟含量的增加，小型西瓜幼苗葉片的全氮、全磷、可溶性糖的含量逐漸增加，植物生長(zhǎng)更加健壯。而基質(zhì)中添加草炭的含量大于15%時(shí)，小型西瓜幼苗的根系活力以及葉片的抗氧化酶活性都有一定程度的降低。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)混合基質(zhì)中蛭石含量一定時(shí)，隨著醋糟含量的增加、草炭含量的減少，小型西瓜幼苗的生長(zhǎng)狀況有所改善，說(shuō)明醋糟代替草炭可行，且效果較好；而在混配基質(zhì)中適當(dāng)添加草炭，比例不超過18.7%時(shí)，小型西瓜幼苗生長(zhǎng)狀況較好，其中，以A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）為小型西瓜育苗的醋糟復(fù)合基質(zhì)最佳配方。

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Effects of Vinegar Residue Complex Substrates on Grow th and Physiological M etabolism of M ini-watermelon Seedling

WU Xinyi1,2,SHU Sheng1,2,ZHU Mengshuang1,2,ZHANG Yue1,2,SONG Xiaxia1,2,GUO Shirong1,2
(1.College ofHorticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095; 2.Nanjing Institute ofProtected Horticulture)

In order to explore effective substitutes of peat,reduce the production costof substrate culture and the pollution of organic solid waste.We used vinegar residue complex substrates as the main material,studied effects of different vinegar residue complex substrates on the seedling growth,chlorophyll content,photosynthesis,antioxidantenzyme activity and mineral elements content ofmini-watermelon with mixing different proportions of vermiculite and peat.The results showed that,physicaland chemical indicatorsof complex substrates could achieve the basic requirementsofmini-watermelon seedling when adding a certain amount of vermiculite and peat in vinegar residue complex substrates.Meanwhile,each vinegar residue complex substrate was better than the substratemixed with vermiculite and peat and themini-watermelon seedlingsgrewwell.Besides,thebestnurseryeffectwas treatedwith 15%peat+45%vinegar residue+40%vermiculite(V/V).

Vinegar residue;Complex substrate;Mini-watermelon;Grow seedlings;Physiologicalmetabolism

S651

A

1001-3547（2015）16-0052-06

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.16.007

國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（201310307027）、江蘇省農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目（SXGC[2014]256）；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)資金項(xiàng)目（BA2014147）；國(guó)家科技支撐項(xiàng)目（2013BAD20B05）

吳芯夷（1993-），女，E-mail：14811118@njau.edu.cn

郭世榮，通信作者，博士，教授、博導(dǎo)，主要從事設(shè)施園藝與無(wú)土栽培研究，電話：025-84395267，13952094629，E-mail：srguo@njau.edu.cn

2015-05-19