豬發(fā)酵床廢棄墊料不同配比基質(zhì)對(duì)辣椒生長(zhǎng)及品質(zhì)的影響①

高文瑞，王 欣，徐 剛，李德翠，孫艷軍，韓 冰，史瓏燕

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所/江蘇省高效園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210014)

目前國(guó)內(nèi)外蔬菜栽培使用的基質(zhì)大多由泥炭、蛭石和珍珠巖配制而成。泥炭是濕地條件下植物殘?bào)w不完全碳化所形成的產(chǎn)物，其理化特性受植被類型、分解程度及形成條件等因素的影響，其儲(chǔ)量有限且分布較不均勻[1]，是一種不可再生資源。泥炭的過(guò)度開(kāi)采會(huì)對(duì)濕地生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，諸多國(guó)家已禁止對(duì)泥炭進(jìn)行開(kāi)采應(yīng)用[2]。因此，迫切需要尋找來(lái)源更加廣泛，價(jià)格更加低廉，更為環(huán)保的泥炭替代物。

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖過(guò)程中的一種養(yǎng)殖技術(shù)。所謂發(fā)酵床養(yǎng)豬廢棄墊料是指將微生物菌劑依循一定的比例，同鋸木屑、秸稈等必要的輔料予以混合，經(jīng)過(guò)堆積發(fā)酵而形成的墊料床[3]。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)養(yǎng)殖業(yè)污染物排放對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越重視，發(fā)酵床養(yǎng)豬規(guī)模呈上升趨勢(shì)。如何使發(fā)酵床的廢棄墊料變廢為寶，也成為了目前面臨的新的課題[4]。目前已經(jīng)有許多學(xué)者在以發(fā)酵床廢棄墊料為主要基質(zhì)的食用菌栽培技術(shù)方面[5-6]和將發(fā)酵床墊料直接用作有機(jī)肥提高蔬菜等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)的機(jī)理方面做了較多研究[7]，同時(shí)也有些學(xué)者研究了以發(fā)酵床廢棄墊料為主的蔬菜育苗基質(zhì)[8]，但是關(guān)于發(fā)酵床墊料用作蔬菜栽培基質(zhì)的研究鮮有報(bào)道。

江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所利用發(fā)酵床廢棄墊料制成的第一代豬發(fā)酵床廢棄墊料栽培基質(zhì)，由發(fā)酵床廢棄墊料、蛭石、珍珠巖、泥炭組成，經(jīng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)第一代豬發(fā)酵床廢棄墊料栽培基質(zhì)總孔隙度和通氣孔隙偏小、電導(dǎo)率偏高、易板結(jié)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的復(fù)配改良才能作為栽培基質(zhì)。醋糟為制醋業(yè)排放的典型有機(jī)廢棄物，我國(guó)每年的排放量超過(guò)2.60×106t。研究表明，除了可以作為飼料、食用菌栽培料以外，醋糟還可以作為園藝植物栽培的有機(jī)基質(zhì)。醋糟基質(zhì)孔隙度大，醋糟中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、無(wú)氮浸出物、鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)豐富，有很大的利用價(jià)值[9]。蛭石是用膨脹蛭石作為原料，具有疏松土壤，透氣性好，吸水力強(qiáng)，溫度變化小等特點(diǎn)。因此本研究以辣椒為試材，將腐熟后的發(fā)酵床廢棄墊料與蛭石和醋糟基質(zhì)中的一種或兩種以不同體積比例混合，研究了不同配方的復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期探討出合理開(kāi)發(fā)利用發(fā)酵床廢棄墊料的科學(xué)途徑，并獲得栽培優(yōu)質(zhì)辣椒的基質(zhì)配方。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試第一代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所提供，所用基質(zhì)配方為：發(fā)酵床墊料∶蛭石∶珍珠巖∶泥炭=3∶2∶3∶2(v/v)。發(fā)酵床墊料由基于水稻秸稈的豬圈發(fā)酵床墊料圈內(nèi)腐解(2年)及出圈后經(jīng)過(guò)再次堆肥(1個(gè)月)制成?；|(zhì)中使用的蛭石、珍珠巖和泥炭的最大持水量分別為 53.9%、31.4% 和 31.7%，基質(zhì)容重為 0.32 g/cm3，總孔隙為71.57%，通氣孔隙為10.87%，持水孔隙為60.70%，pH 6.30，EC為4.69 mS/cm，全氮含量為18.74 g/kg，全磷為2.03 g/kg，全鉀為20.79 g/kg，堿解氮為90.87 mg/kg，速效磷為20.66 mg/kg，速效鉀為6.74 g/kg，有機(jī)質(zhì)為347.1 g/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合試驗(yàn)基地的設(shè)施大棚內(nèi)進(jìn)行，采用桶裝栽培。以第一代豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)為對(duì)照CK，試驗(yàn)共設(shè)9個(gè)處理，見(jiàn)表1。

表1 復(fù)配基質(zhì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experimental designs of compound substrates

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)及方法 1)基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定。將基質(zhì)烘干至恒重，裝入一定體積(v)、一定重量(w)的燒杯稱總重(w1)，體積質(zhì)量=(w1-w)/v。將烘干基質(zhì)裝入一定體積(v)、一定重量(w)的塑料杯稱總重(w2)中加水至飽和狀態(tài)，飽和水狀態(tài)下稱重(w3)，將容器上口用一已知重量(w4)的紗布包住，將燒杯倒置，讓杯中水分流出，放置6 h 左右，直至容器中沒(méi)有水分滲出，稱重(w5)；總孔隙度(TP)=(w3-w4-w2)/v×100%；通氣孔隙度(AP)=(w3+w4-w5)×100%；持水孔隙度(WHP)=總孔隙度-通氣孔隙度。

將風(fēng)干基質(zhì)(質(zhì)量)與去離子水(體積)以 1∶5 比例相混合，經(jīng)2 h后取濾液，用IS128 型pH 計(jì)(上海儀邁儀器科技有限公司)和 DDS-11A 型 EC 計(jì)(上?？祪x儀器有限公司)分別測(cè)定pH、EC 值。

基質(zhì)全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷含量采用H2SO4-H2O2消煮，比色法測(cè)定；全鉀含量采用原子吸收光譜法測(cè)定；堿解氮含量采用堿擴(kuò)散法測(cè)定；速效磷含量采用HCl-H2SO4法測(cè)定；速效鉀含量采用鉬酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定[10]；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定[11]。

2) 辣椒指標(biāo)的測(cè)定。盛花期隨機(jī)選10株辣椒，用直尺測(cè)定株高(根基到生長(zhǎng)點(diǎn))，游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗(子葉下 1 cm)。采用便攜式光和測(cè)定儀(L1-6400型，美國(guó) L1-Cor公司)測(cè)定辣椒葉片凈光合速率(Pn)、胞間 CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)；采用乙醇、丙酮、水混合液浸提法測(cè)定葉綠素含量[12]。參照GB12295-90采用折射儀測(cè)定辣椒果實(shí)中可溶性固形物含量，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定，Vc含量采用2,6-二氯酚靛酚鈉法測(cè)定[12-13]。

在辣椒結(jié)果初期，每處理在測(cè)定植株上采摘成熟果實(shí)5個(gè)，用直尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量果長(zhǎng)、果徑(肩部)，用天平稱單果質(zhì)量。每個(gè)處理隨機(jī)挑選5株辣椒植株測(cè)定單株產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件繪圖，采用SPSS 軟件進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)，Duncan’ s 法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì)

2.1.1 物理性質(zhì) 在植物栽培過(guò)程中，基質(zhì)起著固定植株根系的重要作用，同時(shí)向植株提供其生長(zhǎng)所需的部分養(yǎng)分和水分，促進(jìn)植株根系的氣體交換。基質(zhì)的容重、總孔隙度、水氣比、pH、EC值，以及有機(jī)質(zhì)、各種營(yíng)養(yǎng)元素的含量直接影響到植物栽培的效果[14]?；|(zhì)的物理性狀通過(guò)影響基質(zhì)的固、液、氣三相比例來(lái)間接地影響作物根系發(fā)育以及根系對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收[15]。容重能夠反映基質(zhì)的疏松緊密程度，一般來(lái)說(shuō)，栽培基質(zhì)容重的適宜范圍為0.1～0.8 g/cm3，基質(zhì)隨容重增大，孔隙度減小，持水能力減弱[16]。如表2所示，各處理的容重在0.26 ～0.35 g/cm3，均符合理想基質(zhì)對(duì)容重的要求，除T9處理外，其他8個(gè)處理的容重均顯著低于CK。理想基質(zhì)的總孔隙度應(yīng)大于75%，通氣孔隙應(yīng)該大于15%，水氣比在 2～4[17]，T4～T8 處理的總孔隙度均大于75%，且均顯著高于CK，其中T6處理的總孔隙度最大；所有處理的通氣孔隙均顯著高于CK，其中T4 ～T6處理和T8處理的通氣孔隙均大于15%，T6處理的通氣孔隙最大；CK的持水孔隙為60.70%，符合優(yōu)良基質(zhì)對(duì)持水孔隙的要求，改良后的復(fù)配基質(zhì)中T1、T2、T3、T7和T8處理的持水孔隙大于60%；CK的水氣比為 5.59，值偏高，不在理想基質(zhì)的范圍內(nèi)，T4～T6 和T8處理的水氣比均在2～4，符合理想基質(zhì)的性狀，且均與CK存在顯著差異(表2)。

表2 復(fù)配基質(zhì)的物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of compound substrates

2.1.2 化學(xué)性質(zhì) 從CK到T6處理，復(fù)配基質(zhì)中隨醋糟的比例增加豬發(fā)酵床墊料基質(zhì)的比例減少，如表3所示，除復(fù)配基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量、全鉀含量呈遞減趨勢(shì)外，其他化學(xué)性質(zhì)均呈上升趨勢(shì)，其中T6處理的全氮、全磷含量最高，有機(jī)質(zhì)含量最低，pH、EC值較高，說(shuō)明在豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)中加入醋糟，能增加豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)的全氮、全磷含量，提高pH、EC值，降低有機(jī)質(zhì)含量。T7、T8、T9處理中豬發(fā)酵床廢棄墊料的比例不變而醋糟的比例不斷下降，蛭石的比例不斷增加，復(fù)配基質(zhì)的化學(xué)性狀表現(xiàn)為全氮含量和堿解氮含量不斷下降，而有機(jī)質(zhì)含量和EC值不斷增加。與T1～T6處理相比，T7、T8和T9處理的全氮、堿解氮、速效鉀含量較低，全磷、速效磷含量較高，pH值較大，EC值較小。

表3 復(fù)配基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)Table 3 Chemical properties of compound substrates

2.2 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒生長(zhǎng)的影響

2.2.1 株高和莖粗 株高是植株生長(zhǎng)的主要表現(xiàn)之一，株高的增長(zhǎng)通常伴隨著莖粗的擴(kuò)大、葉片數(shù)的增多；莖粗在一定程度上體現(xiàn)了植株的健壯程度[18]。由表 4可知，復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒的生長(zhǎng)存在顯著的影響。將豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)與蛭石和醋糟復(fù)配的基質(zhì)其株高比 CK及豬發(fā)酵床墊料與醋糟復(fù)配的基質(zhì)要高，莖粗的表現(xiàn)與此類似。T8處理的株高顯著高于除T7、T9處理之外的其他處理，CK的株高顯著低于T4、T7、T8和T9處理。T8處理的莖粗顯著高于除 T9處理之外的其他處理?？傮w上，T7、T8和T9處理的辣椒植株生長(zhǎng)狀況優(yōu)于其他處理。這可能與T7、T8、T9基質(zhì)中蛭石的添加從而降低了基質(zhì)的EC值有關(guān)。EC是限制有機(jī)廢棄物基質(zhì)應(yīng)用于栽培基質(zhì)的主要限制因子[19]。純醋糟基質(zhì)顆粒粗、通氣孔隙大， 而蛭石的增加則增加了混配基質(zhì)的持水能力，同時(shí)還能降低基質(zhì)的 EC值[20]。劉超杰等[21]研究表明，混配基質(zhì)中隨著蛭石含量的增加，辣椒株高、單株葉面積和生物量亦逐步升高，添加保水性能良好的蛭石，有助于辣椒幼苗的生長(zhǎng)，本研究結(jié)果與此類似。

表4 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒株高和莖粗的影響Table 4 Effects of compound substrates on plant heights and stem diameters of peppers

2.2.2 光合參數(shù) 光合作用是作物生產(chǎn)最基本的生理過(guò)程之一，作物產(chǎn)量的提高都是通過(guò)直接或間接地改善作物的光合生理性能來(lái)實(shí)現(xiàn)[22]。如圖1所示，基質(zhì)不同配比使得辣椒葉片的光合參數(shù)產(chǎn)生了明顯變化?？傮w上，T7和T8處理的凈光合速率(Pn)均顯著高于其他處理，T8處理的氣孔導(dǎo)度(Gs)和蒸騰速率(Tr)均顯著高于其他處理，T2處理的胞間 CO2濃度(Ci)顯著高于其他處理，T6處理的 Pn、Gs 和 Tr均顯著低于其他處理，T9處理的Ci顯著低于其他處理，不同配比基質(zhì)的 Gs和 Tr的變化趨勢(shì)相一致。T6處理的Pn顯著低于CK，T1、T2、T3和T5處理的Pn與CK處理無(wú)顯著性差異，其他處理均顯著高于CK；除T2、T7和T8處理的Gs顯著高于CK外，其他處理的Gs均顯著低于CK處理。除T2處理的Ci顯著高于CK外，其他處理的Ci均顯著低于CK。T7和T8處理的Tr顯著高于CK，T2處理的Tr與CK處理無(wú)顯著性差異，其他處理的Tr顯著低于CK。Pn是影響植物同化能力和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。作物 Tr的大小反映了植物蒸騰散失水分的多少，且直接影響著作物的水分利用率[22-23]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，T8處理的辣椒葉片光合作用最強(qiáng)，且顯著高于CK。這可能與T8處理的各項(xiàng)理化性狀均接近理想基質(zhì)，導(dǎo)致T8處理更有利于葉片葉綠素的合成和光合作用。前人的研究也表明基質(zhì)特性是影響作物生長(zhǎng)的制約因素，基質(zhì)材料的配比不同，則幼苗根長(zhǎng)、葉面積、地上部與地下部干物質(zhì)量、葉綠素含量和光合作用等亦不同[24]。

2.2.3 葉綠素 葉綠素參與光合作用中光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，其含量的高低直接影響著植物的光合作用進(jìn)程和干物質(zhì)的積累，最終將影響作物的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)[25]。如圖 2所示，不同復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒葉片葉綠素含量的影響不同，豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)與蛭石和醋糟復(fù)配基質(zhì)的葉綠素含量高于豬發(fā)酵床墊料與醋糟復(fù)配的基質(zhì)。葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量的變化趨勢(shì)相同，T8處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量最高，T5和T6處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量較低，其他處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量無(wú)明顯差異。表明T8處理有利于辣椒葉片葉綠素的合成。

2.3 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.3.1 果實(shí)性狀及產(chǎn)量 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒果長(zhǎng)、果徑、果肉厚、單果重和單株產(chǎn)量的影響不同(表 5)。T8處理的辣椒果長(zhǎng)、果徑、單果重和單株產(chǎn)量均處在最高水平。T8處理的果長(zhǎng)顯著高于CK處理，T9處理的果長(zhǎng)與CK無(wú)顯著性差異，其他處理的果長(zhǎng)均顯著低于 CK；T3、T8和 T9處理的果徑顯著高于CK，T2和T7處理的果徑與CK無(wú)顯著性差異，其他處理的果徑顯著低于CK；T4、T8和T9處理的單果重顯著高于CK，T7處理的單果重與CK無(wú)顯著性差異，其他處理的單果重顯著低于CK。產(chǎn)量是衡量辣椒生長(zhǎng)好壞的指標(biāo)之一[26]。T8處理的辣椒植株產(chǎn)量最高。T4和T8處理的單株產(chǎn)量顯著高于CK，T4、T8處理分別比CK產(chǎn)量提高了7.74% 和11.14%，T7處理的單株產(chǎn)量與CK無(wú)顯著性差異，其他處理的單株產(chǎn)量顯著低于CK。

圖1 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒葉片光合參數(shù)的影響Fig. 1 Effects of compound substrates on photosynthetic parameters of pepper leaves

圖2 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒葉片葉綠素含量的影響Fig. 2 Effects of different compound substrates on chlorophyll contents in pepper leaves

表5 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒果實(shí)性狀及產(chǎn)量的影響Table 5 Effects of compound of substrates on fruit agronomic characters and yields of peppers

2.3.2 果實(shí)品質(zhì) 辣椒品質(zhì)通過(guò)可溶性糖、可溶性蛋白、Vc、可溶性固形物等指標(biāo)來(lái)衡量[26]。不同的復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響不同(圖3)。T8處理的可溶性蛋白含量最高，其顯著高于CK、T1、T2、T3處理，T1處理的可溶性蛋白質(zhì)含量最低。T7和T8處理的可溶性糖含量顯著高于其他處理，T6處理的可溶性糖含量最低。CK、T1、T2、T3處理的可溶性固形物含量均較高，T1處理的可溶性固形物含量顯著高于除 CK、T2、T3以外的其他處理，T8處理的可溶性固形物含量最低。CK的Vc含量最高，其顯著高于除T1、T2、T3及T8以外的其他處理，T6處理的Vc含量最低。綜合可知，T7和T8處理的可溶性固形物含量相對(duì)較低，但Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量相對(duì)較高，T7和 T8處理的果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良。

圖3 復(fù)配基質(zhì)對(duì)辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響Fig. 3 Effects of compound of substrates on fruit qualities of peppers

3 結(jié)論

1) 本研究中原始的基質(zhì)總孔隙度和通氣孔隙偏小、電導(dǎo)率偏高、易板結(jié)。通過(guò)添加蛭石和醋糟中的一種或兩種進(jìn)行基質(zhì)復(fù)配改良，T4～T8處理的總孔隙度均顯著高于CK，大于75%，且所有處理的通氣孔隙均顯著大于CK。T7、T8和T9處理的全氮、堿解氮、速效鉀含量較低，全磷、速效磷含量較高，pH較高，EC值顯著低于CK。T8處理(豬發(fā)酵床廢棄墊料基質(zhì)∶醋糟∶蛭石=9∶2∶6)的基質(zhì)理化性質(zhì)均在理想基質(zhì)范圍內(nèi)。

2) 本研究中T7、T8和T9處理的辣椒植株株高與莖粗顯著優(yōu)于其他的處理，T8處理的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量最高，葉片光合作用最強(qiáng)，單株的產(chǎn)量最高。同時(shí)T8處理的可溶性蛋白最高，T7和T8處理的可溶性固形物相對(duì)較低，但其Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量相對(duì)較高，說(shuō)明T7和T8處理的果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良。

3) 綜合分析生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量因素與果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，T8處理的辣椒植株長(zhǎng)勢(shì)良好，產(chǎn)量最高，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良，T8處理可作為為設(shè)施辣椒生長(zhǎng)的優(yōu)良有機(jī)基質(zhì)。

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