發(fā)酵床墊料栽培基質(zhì)重復(fù)利用對(duì)辣椒生長(zhǎng)和基質(zhì)性狀的影響①

張 晶，羅 佳，馬 艷

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，南京 210014)

基質(zhì)栽培是設(shè)施農(nóng)業(yè)無土栽培的最主要形式，它突破了傳統(tǒng)設(shè)施栽培的連作障礙和土壤鹽漬化等問題，代表了現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。草炭為廣泛使用的傳統(tǒng)基質(zhì)原料，但來源受產(chǎn)地限制，運(yùn)輸成本高，且草炭屬于不可再生資源，長(zhǎng)期過量開采會(huì)對(duì)環(huán)境造成毀滅性破壞。因此，依據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源，研究開發(fā)農(nóng)業(yè)廢棄物作為基質(zhì)原料已成一大趨勢(shì)。大量研究表明，秸稈[1-2]、菇渣[3-4]、椰糠[5]、畜禽糞便[6-9]等，在經(jīng)過發(fā)酵堆肥后，均可作為栽培基質(zhì)在生產(chǎn)上使用。

與傳統(tǒng)的土壤栽培相比，基質(zhì)栽培具有諸多優(yōu)點(diǎn)，然而基質(zhì)的高成本和重復(fù)利用是制約基質(zhì)栽培發(fā)展的 2個(gè)主要因素[10]，合理地重復(fù)利用基質(zhì)可有效降低生產(chǎn)成本與勞動(dòng)強(qiáng)度。然而，無論是何種基質(zhì)，都存在栽培后的污染問題，如何將使用過的舊基質(zhì)重新利用已成為研究者關(guān)注的新問題。程智慧等[11]研究表明栽培 1茬辣椒后的混合農(nóng)作物基質(zhì)可以在蔬菜育苗中繼續(xù)使用。李威等[12]研究發(fā)現(xiàn)在連茬種植番茄的有機(jī)基質(zhì)中輪作蒜苗后再種植番茄，番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)均能達(dá)到理想的效果，而且還能延長(zhǎng)栽培基質(zhì)的使用年限。蔣衛(wèi)杰等[13]研究了以不同農(nóng)業(yè)廢棄物為主的混合基質(zhì)連茬種植番茄后的損耗情況，結(jié)果表明不同基質(zhì)損耗程度差異較大，葵花桿、菇渣和玉米秸的損耗程度遠(yuǎn)大于草炭和鋸末。

發(fā)酵床養(yǎng)殖技術(shù)是基于控制畜禽糞尿排放與污染的一種新型生態(tài)養(yǎng)殖模式。有研究表明，養(yǎng)殖后的廢棄墊料中富含有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等養(yǎng)分，資源化利用價(jià)值巨大[14]。合理有效利用發(fā)酵床廢棄墊料資源，不僅能延伸產(chǎn)業(yè)鏈、提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以實(shí)現(xiàn)廢物再利用，促進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前，關(guān)于發(fā)酵床墊料的資源化利用研究相對(duì)較少，且多是圍繞其作為有機(jī)肥料直接施用土壤的可行性方面[14-16]，關(guān)于墊料基質(zhì)化利用方面則未見相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)以發(fā)酵床墊料復(fù)合基質(zhì)為材料，研究新配基質(zhì)和舊基質(zhì)在辣椒種植上的應(yīng)用效果以及種植不同茬次辣椒后基質(zhì)理化和微生物學(xué)性狀的變化情況。本研究結(jié)果可為發(fā)酵床墊料的資源化利用提供新的思路，既能提高廢棄墊料的附加值，又能降低基質(zhì)栽培成本，從而促進(jìn)循環(huán)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試基質(zhì)材料為充分腐熟的秸稈發(fā)酵床養(yǎng)豬墊料與蛭石、珍珠巖和泥炭，按一定比例混合制成?；纠砘笜?biāo)如下：體積質(zhì)量 0.24 g/cm3、總孔隙度72.06%、pH 6.77、EC值 3.69 mS/cm、全氮15.0 g/kg、全磷28.4 g/kg、全鉀21.6 g/kg、速效氮8.2 g/kg、有效磷168 mg/kg、速效鉀4.5 g/kg。供試土壤取自江蘇省南京市六合區(qū)，基本理化性狀如下：有機(jī)質(zhì)17.3 g/kg，全氮1.1 g/kg，有效磷77 mg/kg，速效鉀131 mg/kg，pH 7.6，EC值0.31 mS/cm。供試?yán)苯菲贩N為蘇椒14，由淮安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年3—7月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動(dòng)物科學(xué)基地設(shè)施大棚進(jìn)行。大棚長(zhǎng)42 m，寬8 m。試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理：對(duì)照，土壤栽培(CK)；新基質(zhì)栽培處理(1茬)；舊基質(zhì)栽培處理(2茬)，舊基質(zhì)為種完1茬辣椒后的基質(zhì)。采用槽式基質(zhì)栽培?；|(zhì)槽橫切面為等腰梯形，上口寬25 cm，下口寬23 cm，高23 cm，總長(zhǎng)4 m，槽內(nèi)鋪設(shè)滴灌帶用于日常澆水。每槽裝基質(zhì)0.2 m3，種植1行辣椒，株距40 cm，種植10棵，每個(gè)處理3次重復(fù)，大棚內(nèi)各處理隨機(jī)排列。辣椒于2015年3月27日移栽定植，生長(zhǎng)期間采取統(tǒng)一追肥管理，定植后15 d進(jìn)行第1次追肥，以后分別在盛花期和結(jié)果期進(jìn)行第2次和第3次追肥，3次追肥量一致。每次追肥量為每個(gè)槽 0.2 kg N-P2O5-K2O(15∶15∶15)復(fù)合肥，追肥方式采用條施。其他田間管理均按常規(guī)進(jìn)行。6月11日開始采收，7月29日收獲完畢。

定植30 d后每個(gè)處理取3棵苗測(cè)定株高、根長(zhǎng)和整株鮮重。辣椒收獲后統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，每個(gè)基質(zhì)槽用土鉆采取4個(gè)點(diǎn)的基質(zhì)，混勻后用于理化和微生物學(xué)性狀測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)測(cè)定 基質(zhì)體積質(zhì)量和總孔隙度測(cè)定參考連兆煌[17]《無土栽培原理與技術(shù)》。取一已知體積(V)的容器，稱重(W1)，裝滿自然風(fēng)干的待測(cè)基質(zhì)，稱重(W2)，將裝有基質(zhì)的容器浸泡在水中24 h后，稱重(W3)；體積質(zhì)量 =(W2－W1)/V；總孔隙度(%)=(W3－W2)/V×100(重量以g為單位，體積以cm3為單位)?；|(zhì)養(yǎng)分測(cè)定參考鮑士旦[18]《土壤農(nóng)化分析》。速效氮采用KCl浸提，流動(dòng)分析儀測(cè)定；有效磷采用NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀采用NH4Ac浸提，火焰光度法測(cè)定；全碳和全氮測(cè)定采用碳氮元素分析儀；全磷測(cè)定采用鉬銻抗比色法；全鉀測(cè)定采用火焰光度計(jì)法。將風(fēng)干基質(zhì)與去離子水以1:5比例混合振蕩，靜置后取上清，分別用電導(dǎo)率儀和pH計(jì)測(cè)定EC和pH。

1.3.2 基質(zhì)中重金屬含量測(cè)定 重金屬 Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd和Cr含量的測(cè)定方法參照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[19]。

1.3.3 基質(zhì)總DNA提取 稱取0.3 g基質(zhì)樣品，按照MPbio土壤DNA提取試劑盒(FastDNA SPIN Kit for Soil)操作說明書提取基質(zhì)樣品總DNA，提取的總DNA放置-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.4 基質(zhì)總細(xì)菌和真菌數(shù)量測(cè)定 基質(zhì)總細(xì)菌和真菌的數(shù)量利用實(shí)時(shí)熒光定量 PCR(Real-Time PCR)測(cè)定[20]。真菌定量擴(kuò)增采用引物 NS1/Fungi(5′-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3′/ 5′-ATTCCCCGTTACCCGTTG-3′)，細(xì)菌定量擴(kuò)增采用引物347F/531R(5′-GGAGGCAGCAGTRRGGAAT-3′/5′-CTNYGTMT TACCGCGGCTGC-3′)。定量擴(kuò)增采用 ABI 7500 熒光定量PCR儀進(jìn)行，擴(kuò)增條件為：10 μl SYBR Premix Ex Taq，0.4 μl上游引物和下游引物，0.4 μl ROX Reference Dye Ⅱ，2 μl模板 DNA 和 6.8 μl無菌水。擴(kuò)增程序?yàn)椋?95 ℃預(yù)變性30 s；95 ℃預(yù)變性5 s，60 ℃延伸34 s，循環(huán)40次。根據(jù)各樣品Ct值計(jì)算每克基質(zhì)所含的拷貝數(shù)。

1.3.5 基質(zhì)微生物群落結(jié)構(gòu)測(cè)定 采用變性梯度凝膠電泳(denaturing gradient gel electrophoresis，DGGE)測(cè)定基質(zhì)微生物群落結(jié)構(gòu)。細(xì)菌PCR擴(kuò)增采用16 S rDNA通用引物Eub338/Eub518(5′-GC clamp-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′/5′-ATTACCGCG GCTGCTGG-3′)[21]；真菌 PCR擴(kuò)增采用18 S rDNA通用引物 NS1/Fungi(5′-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3′/5′-GC clamp-ATTCCCCGTTACCCGTTG-3′)[22]，其中 GC clamp 為 5′-CGCCCGCCGCGCCCCGCGCCC GGCCCGCCGCCCCCGCCCC-3′。PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系：10×PCR buffer(Mg2+free)5 μl，Mg2+(25 mmol/L)4 μl，dNTPs(各 2.5 mmol/L)4 μl，引物(10 μmol/L)各 1 μl，模板 DNA 1 μl，Taq DNA 聚合酶(5 U/μl)0.3 μl，加入無菌水補(bǔ)足至50 μl。PCR擴(kuò)增條件：94 ℃ 5 min；94 ℃ 45 s，60 ℃ 45 s(真菌退火溫度為 57 ℃)，72 ℃45 s，循環(huán)32次；72 ℃ 10 min。采用D-Code點(diǎn)突變檢測(cè)系統(tǒng)(D Code Universal Mutation Detection System，BIO-RAD，USA)對(duì) PCR產(chǎn)物進(jìn)行 DGGE 分析。聚丙烯酰胺凝膠濃度為8%，細(xì)菌變性劑梯度為40%～60% (100%的變性劑為7 mol/L尿素和40% 去離子甲酰胺的混合物)，真菌變性劑梯度為 20% ～40%。電泳條件：80 V電壓、60 ℃恒溫電泳16 h，電泳結(jié)束后銀染膠片并掃描保存。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel處理后應(yīng)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析比較處理間差異的顯著性水平。DGGE電泳圖譜分析采用Quantity One軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培基質(zhì)中主要重金屬含量

新配栽培基質(zhì)中主要重金屬含量見表1。Zn、Pb、Hg、As、Cd和Cr這6種重金屬含量均在我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 15618-1995)[23]中農(nóng)業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn)(二級(jí)標(biāo)準(zhǔn))的限量范圍內(nèi)，Cu含量超出二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但在三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)(≤400 mg/kg)[23]。目前為止，我國(guó)尚未制定有機(jī)基質(zhì)產(chǎn)品中重金屬含量的限定標(biāo)準(zhǔn)，由于基質(zhì)的使用性質(zhì)類似于農(nóng)田土壤，因此我們以國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB 15618-1995)為參照?？傮w來說，基質(zhì)中Cu和Zn含量較高，分析可能的原因是養(yǎng)殖場(chǎng)所用的飼料中Cu、Zn含量較高，導(dǎo)致了以墊料為主要原料的基質(zhì)中Cu和Zn含量高。

表1 基質(zhì)中主要重金屬含量Table 1 Contents of major heavy metal elements in substrate

2.2 有機(jī)基質(zhì)栽培對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，定植30 d后，有機(jī)基質(zhì)栽培的第1茬辣椒與土壤栽培對(duì)照(CK)相比，在株高、根長(zhǎng)和整株鮮重方面均無顯著差異。此外，第2茬辣椒和第1茬以及對(duì)照相比，在株高、根長(zhǎng)和整株鮮重方面也均無顯著性差異，整株鮮重與第1茬和對(duì)照相比分別減少 11.25% 和 12.72%。有機(jī)基質(zhì)栽培的辣椒產(chǎn)量與對(duì)照相比，無顯著差異。其中，第2茬辣椒產(chǎn)量最高，達(dá)到21.92 kg，較對(duì)照(19.98 kg)相比，高出了8.85%；第1茬辣椒產(chǎn)量為18.86 kg，與對(duì)照相比，減少了5.61%，處理間差異不顯著。第2茬和第1茬相比，產(chǎn)量增加了 13.96%，處理間差異不顯著。結(jié)果表明，以發(fā)酵床墊料為主要原料的有機(jī)基質(zhì)適用于辣椒栽培，且基質(zhì)連續(xù)使用2茬對(duì)辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量沒有明顯影響，這樣可顯著降低基質(zhì)栽培成本。

表2 不同茬次辣椒生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)及產(chǎn)量結(jié)果Table 2 Growth indexes and yields of peppers under different stubbles

2.3 辣椒連茬種植后有機(jī)基質(zhì)理化性狀的變化特征

由表3可以看出，種植第1茬辣椒對(duì)基質(zhì)的理化性狀影響最大，基質(zhì)的體積質(zhì)量、EC、pH和大部分養(yǎng)分含量與新基質(zhì)(0茬)相比均發(fā)生顯著性變化。其中，基質(zhì)的體積質(zhì)量和pH顯著增加，體積質(zhì)量由0.24 g/cm3升高至0.35 g/cm3，pH由6.77升高至7.93；EC值急劇降低，由3.69 mS/cm降低至0.695 mS/cm，減少了81.17%；全碳、全氮、全鉀、速效氮和速效鉀含量1茬后顯著降低，全碳含量由167.3 g/kg降低至151.4 g/kg，全氮含量由15.0 g/kg降低至12.6 g/kg，全鉀含量由21.6 g/kg降低至17.8 g/kg，速效氮含量由8 244.4 mg/kg降低至646.8 mg/kg，減少了92.15%，速效鉀含量由4 545.7 mg/kg降低至674.5 mg/kg，減少了85.16%；全磷含量1茬后顯著增加，由28.4 g/kg升高至33.1 g/kg；基質(zhì)總孔隙度和有效磷含量1茬后變化不顯著。

表3 辣椒連茬栽培對(duì)基質(zhì)理化性狀的影響Table 3 Effects of continuous pepper planting on physical and chemical properties of substrate

種植2茬辣椒后基質(zhì)大部分理化指標(biāo)與1茬時(shí)相比變化不顯著，其中基質(zhì)體積質(zhì)量、總孔隙度、EC、pH、全磷、全鉀、速效鉀和速效氮等指標(biāo)變化均不顯著；全碳和全氮含量顯著降低，分別由151.4 g/kg和12.6 g/kg降低至136.5 g/kg和11.4 g/kg；有效磷含量由157.1 g/kg升高至172.3 g/kg，顯著增加。

種植 2茬辣椒后基質(zhì)大部分理化指標(biāo)與新基質(zhì)相比均發(fā)生顯著變化，其中EC值、速效氮和速效鉀含量變化最為明顯，EC值由3.69 mS/cm降低至 0.507 mS/cm，減少了 86.26%；速效氮含量由8 244.4 mg/kg降低至614.4 mg/kg，減少了92.55%；速效鉀含量由4 545.7 mg/kg降低至593.4 mg/kg，減少了86.95%。

綜上，種植1茬、2茬辣椒后的有機(jī)基質(zhì)與新基質(zhì)相比，大部分理化指標(biāo)均發(fā)生了顯著變化，其中EC值、速效氮和速效鉀含量變化最為明顯，均大幅度降低，這可能與種植過程中的淋洗作用有關(guān)。種植2茬辣椒后的基質(zhì)與1茬時(shí)相比，大部分理化指標(biāo)變化不顯著，說明種植1茬辣椒后，基質(zhì)的理化性狀趨于穩(wěn)定，且基質(zhì)的體積質(zhì)量、總孔隙度和EC值均在適宜作物生長(zhǎng)范圍內(nèi)[24]，這樣有利于舊基質(zhì)的重復(fù)使用。然而，在配合施肥基礎(chǔ)上，該有機(jī)基質(zhì)能否繼續(xù)種植第 3茬辣椒而不影響其產(chǎn)量以及其理化性狀是否會(huì)發(fā)生顯著改變有待于進(jìn)一步研究。

2.4 辣椒連茬種植后有機(jī)基質(zhì)微生物學(xué)性狀的變化特征

2.4.1 總細(xì)菌和總真菌數(shù)量變化 種植不同茬次辣椒后基質(zhì)中微生物數(shù)量變化情況如表4所示。Real-Time PCR結(jié)果表明：連續(xù)種植2茬辣椒對(duì)基質(zhì)中細(xì)菌數(shù)量影響不大，1茬后細(xì)菌總量為 3.25×1015copies/g基質(zhì)，2茬后細(xì)菌總量為 3.08×1015copies/g基質(zhì)，與新基質(zhì)(0茬)相比(2.42×1015copies/g基質(zhì))數(shù)量均稍有增加，但差異均不顯著。栽種辣椒后基質(zhì)中真菌數(shù)量變化顯著，1茬后真菌數(shù)量顯著降低，由6.34×109copies/g基質(zhì)減少至1.36×109copies/g基質(zhì)，2茬后基質(zhì)中真菌數(shù)量與1茬時(shí)相比差異不顯著，總量為1.59×109copies/g基質(zhì)。

表4 辣椒連茬栽培對(duì)基質(zhì)細(xì)菌和真菌數(shù)量的影響(copies/g基質(zhì))Table 4 Effects of continuous pepper planting on populations of bacteria and fungi in substrate

2.4.2 微生物群落結(jié)構(gòu)變化 種植不同茬次辣椒后基質(zhì)中細(xì)菌和真菌DGGE圖譜如圖1所示。利用Quantity One軟件對(duì)DGGE圖譜進(jìn)行聚類分析(圖2)和多樣性分析(表 5)。細(xì)菌多樣性分析結(jié)果顯示，種植 1茬、2茬辣椒后，基質(zhì)中細(xì)菌的豐度分別為 22和21，與新基質(zhì)(19)相比，均略有增加。多樣性指數(shù)間差異性與豐度結(jié)果一致，種植1茬、2茬辣椒后，基質(zhì)中細(xì)菌的多樣性指數(shù)分別為2.746 8和2.766 9，與新基質(zhì)(2.684 0)相比，均略有增加。DGGE圖譜直觀顯示：種植1 茬和2茬辣椒后基質(zhì)樣品間細(xì)菌條帶相似度高，與新基質(zhì)(0茬)相比，優(yōu)勢(shì)條帶位置差異明顯，且一些共有條帶亮度差異顯著。聚類分析結(jié)果也顯示新基質(zhì)明顯區(qū)分于種植 1茬辣椒和種植 2茬辣椒后的基質(zhì)，且種植1茬辣椒和種植2茬辣椒后的基質(zhì)樣品聚成一大類，說明這兩個(gè)處理間的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度高。以上結(jié)果表明初次種植辣椒能改變有機(jī)基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落，而種完1茬辣椒后基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌種類趨于穩(wěn)定。

真菌多樣性分析結(jié)果顯示，種植1茬、2茬辣椒后，基質(zhì)中真菌的多樣性指數(shù)和豐度與新基質(zhì)相比明顯提高。1茬和2茬基質(zhì)的多樣性指數(shù)相差不大，分別為3.221 6和3.314 3，均顯著高于新基質(zhì)(2.309 8)；豐度分別為28和31，同樣都顯著高于新基質(zhì)(13)。DGGE圖譜也顯示，種植1 茬和2茬辣椒后基質(zhì)樣品間真菌條帶相似度高，與新基質(zhì)相比，條帶數(shù)目明顯增多。聚類分析結(jié)果也與細(xì)菌一致，1茬和 2茬基質(zhì)樣品聚為一類，且明顯區(qū)分于0茬樣品。以上結(jié)果表明初次種植辣椒能顯著改變有機(jī)基質(zhì)中真菌群落結(jié)構(gòu)，而種完1茬辣椒后基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)真菌類群趨于穩(wěn)定。

綜上，種植第1茬辣椒能明顯改變有機(jī)基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)微生物群落，并能顯著提高基質(zhì)中真菌多樣性，但連續(xù)種植 2茬辣椒對(duì)基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)微生物群落影響較小，細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)變化不大。然而，繼續(xù)種植第 3茬辣椒后基質(zhì)中優(yōu)勢(shì)微生物群落是否會(huì)發(fā)生明顯改變?nèi)杂写M(jìn)一步研究。

3 討論

圖1 辣椒連茬栽培對(duì)基質(zhì)中細(xì)菌(A)和真菌(B)群落結(jié)構(gòu)影響的DGGE圖譜Fig. 1 Effects of continuous pepper planting on community structures of bacteria (A) and fungi (B) in substrate

圖2 辣椒連茬栽培對(duì)基質(zhì)中細(xì)菌(A)和真菌(B)群落結(jié)構(gòu)影響的DGGE圖譜聚類分析Fig. 2 Cluster diagrams of bacteria (A) and fungi (B) DGGE profiles for continuous pepper planting substrate

表5 辣椒連茬栽培對(duì)基質(zhì)中細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)、豐度和均勻度影響Table 5 Effects of continuous pepper planting on Shannon-Wiener index, Richness and Evenness of bacterial and fungal communities in substrate

發(fā)酵床養(yǎng)殖中，畜禽糞尿直接排放在發(fā)酵床上，由于飼料中添加的重金屬大部分會(huì)隨糞便排出體外，導(dǎo)致墊料中不可避免地含有一些對(duì)環(huán)境和生物有害的重金屬元素。所以將墊料復(fù)配成有機(jī)基質(zhì)資源化利用前，有必要對(duì)基質(zhì)中重金屬含量進(jìn)行檢測(cè)。本研究測(cè)定結(jié)果表明，新配基質(zhì)樣品中重金屬元素Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd和Cr雖然均能檢出，但含量均處于國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限量范圍之內(nèi)，其中Cu和Zn含量相對(duì)較高，有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。本研究結(jié)果表明，辣椒栽培過程中基質(zhì)pH升高成堿性，有利于降低重金屬生物有效性[25]，由此推測(cè)發(fā)酵床墊料基質(zhì)中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)較小。然而，為確保發(fā)酵床墊料資源化利用順利實(shí)施，建議在發(fā)酵床養(yǎng)殖過程中控制高含量Cu、Zn飼料的添加，從源頭阻控風(fēng)險(xiǎn)。本研究從發(fā)酵床墊料資源化利用和改善辣椒種植條件出發(fā)，將以發(fā)酵床墊料為主要原料的有機(jī)基質(zhì)用于設(shè)施辣椒栽培。結(jié)果表明，無論是第1茬還是第2茬辣椒在植株長(zhǎng)勢(shì)和最終產(chǎn)量上與土壤栽培的辣椒相比均無顯著差異，說明發(fā)酵床墊料的基質(zhì)化利用思路是可行的，且用完1茬的舊基質(zhì)可以重復(fù)使用。

在基質(zhì)栽培過程中，栽培基質(zhì)只有具備適宜的理化性質(zhì)，才能為作物生長(zhǎng)提供良好的根際環(huán)境。發(fā)酵床墊料中含有較高濃度的鹽分，將其添加到有機(jī)基質(zhì)中可能導(dǎo)致基質(zhì)EC值升高，繼而影響作物正常生長(zhǎng)。本研究所用的發(fā)酵床墊料基質(zhì)初始 EC值高達(dá) 3.69 mS/cm，從辣椒栽培結(jié)果來看，高EC值并未對(duì)辣椒生長(zhǎng)和最終產(chǎn)量產(chǎn)生影響，說明本研究所選用的辣椒品種對(duì)高鹽分環(huán)境不敏感。為了更好推廣發(fā)酵床墊料基質(zhì)化利用新思路，篩選并豐富適宜發(fā)酵床墊料基質(zhì)栽培的作物種類是今后研究工作的重心之一。

郭世榮[24]提出關(guān)于理想基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)：體積質(zhì)量在 0.1～0.8 g/cm3范圍，總孔隙度在 54%～96%范圍，pH 7.0左右，作物栽培效果較好。本試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果表明，連續(xù)栽種 2茬辣椒后基質(zhì)體積質(zhì)量為 0.34 g/cm3，總孔隙度為69.61%，EC值為0.507 mS/cm，均在適宜范圍。栽培后基質(zhì)pH有所上升，而栽培結(jié)果表明，基質(zhì)pH偏堿性對(duì)辣椒生長(zhǎng)沒有明顯影響。新配基質(zhì)的養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果表明，發(fā)酵床墊料作為主要原料貢獻(xiàn)了豐富的氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，其中速效氮和速效鉀含量高達(dá)8 244.4 mg/kg和4 545.7 mg/kg。然而，由于基質(zhì)的保肥性能較差，速效養(yǎng)分很容易在澆水過程中淋洗損失，再加上辣椒生育期長(zhǎng)，因此在栽培過程中還需追施化肥。在配合施肥的基礎(chǔ)上，種植1茬、2茬的基質(zhì)，各種營(yíng)養(yǎng)元素基本能滿足辣椒生長(zhǎng)所需。綜上，發(fā)酵床墊料復(fù)合基質(zhì)連續(xù)種植2茬辣椒不影響其產(chǎn)量主要原因可能是該基質(zhì)良好的理化性狀和豐富的養(yǎng)分支持。

基質(zhì)在栽培完作物后，受外界環(huán)境、作物本身及施肥的影響，其理化性狀均會(huì)發(fā)生變化。本研究測(cè)定結(jié)果表明，種植1茬、2茬辣椒后基質(zhì)EC值和速效氮、速效鉀含量大幅度降低，這可能與種植過程中的淋洗作用有關(guān)。為了防止淋洗液污染土壤和地下水，應(yīng)該采取相應(yīng)的防范措施，比如可以在基質(zhì)栽培場(chǎng)所鋪上地膜，阻止淋洗液滲入土壤。

PCR-DGGE技術(shù)能夠更加直觀地比較和分析微生物群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，因而具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用。馬寧寧和李天來[26]利用PCR-DGGE技術(shù)研究裸地及不同連作年限的設(shè)施番茄栽培土壤中細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)施條件下栽培番茄明顯改變了土壤土著細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，但連作年限對(duì)其影響較??；土著真菌的群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)于土著細(xì)菌，但其優(yōu)勢(shì)種群在不同連作年限的土樣中變化較大。陸海飛等[27]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期有機(jī)無機(jī)肥配施可顯著提高土壤細(xì)菌多樣性，并改變土壤細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)。關(guān)于土壤栽培條件下的微生物群落結(jié)構(gòu)變化研究較多，而對(duì)于有機(jī)基質(zhì)栽培中微生物群落結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)報(bào)道很少。本研究利用PCR-DGGE技術(shù)檢測(cè)種植辣椒前后的基質(zhì)，結(jié)果表明種植第1茬辣椒明顯改變了基質(zhì)中細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)，并能明顯提高基質(zhì)中真菌的群落多樣性，但連續(xù)栽種2茬辣椒對(duì)基質(zhì)中細(xì)菌和真菌多樣性影響較小，細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)變化不大。

4 結(jié)論

本研究表明以發(fā)酵床墊料為主要原料的有機(jī)基

質(zhì)可以作為辣椒的栽培基質(zhì)，且連續(xù)種植2茬辣椒均不影響其產(chǎn)量。連續(xù)使用2茬后，基質(zhì)的主要理化性狀：體積質(zhì)量、總孔隙度和EC值均在作物適宜生長(zhǎng)范圍內(nèi)，說明該基質(zhì)性狀穩(wěn)定，適宜重復(fù)使用。從養(yǎng)分測(cè)定結(jié)果來看，發(fā)酵床墊料基質(zhì)中豐富的氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)元素配合施用適量化肥可以滿足辣椒生長(zhǎng)所需。PCR-DGGE檢測(cè)結(jié)果表明種植第1茬辣椒明顯改變了基質(zhì)中細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)，并能明顯提高基質(zhì)中真菌的群落多樣性，但繼續(xù)種植第2茬辣椒對(duì)基質(zhì)中細(xì)菌和真菌多樣性影響較小，細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)變化不大。然而，該基質(zhì)能否繼續(xù)種植第3茬甚至更多茬辣椒而不影響其產(chǎn)量以及基質(zhì)的理化和微生物學(xué)性狀是否會(huì)發(fā)生顯著改變?nèi)孕柽M(jìn)一步研究。

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