添加礦質營養(yǎng)對蚓糞-蛭石育苗基質培育西紅柿幼苗的影響

劉燕 張凱鳴 孫萍 毛偉 趙海濤 居靜

摘要：蚓糞與蛭石4∶1（體積比）混合物中添加氮、磷、鉀肥復混成育苗基質，通過溫室大棚培育西紅柿幼苗，探究育苗基質對西紅柿幼苗生長的影響。結果表明，蚓糞蛭石按照4∶1體積混合育苗基質的容重、總空隙度，持水空隙度顯著小于對照基質，而通氣空隙度和氣水比顯著大于對照基質。蚓糞-蛭石育苗基質中添加氮磷鉀有利于西紅柿幼苗生長發(fā)育，加入0.5kg/m3尿素顯著增大展寬、株高、根表面積、根直徑、根體積、莖葉干質量、根干質量、總干質量和壯苗指數，1.0kg/m3尿素處理的西紅柿幼苗根干質量和根冠比顯著大于0.5kg/m3尿素處理，同時添加過磷酸鈣10.0kg/m3、硫酸鉀1.0kg/m3顯著增大株高、根干質量和根體積，混合添加尿素1.0kg/m3、過磷酸鈣10.0kg/m3和硫酸鉀1.0kg/m3顯著增大西紅柿幼苗莖葉發(fā)育、根系發(fā)育和物質累積分配等各項指標。育苗后，添加尿素導致基質pH值顯著下降，添加過磷酸鈣和硫酸鉀導致基質EC值顯著增大，混合添加尿素1.0kg/m3、過磷酸鈣10.0kg/m3和硫酸鉀1.0kg/m3顯著增大了基質有效氮含量、速效磷含量和有效鉀含量?？傊?，蚓糞蛭石按4∶1體積比混合基質中添加尿素增大西紅柿莖葉和根系各指標的效果優(yōu)于添加過磷酸鈣和硫酸鉀，育苗后混合基質的有效氮含量是反映基質質量優(yōu)劣的重要指標。添加尿素1.0kg/m3、過磷酸鈣10.0kg/m3和硫酸鉀1.0kg/m3到4∶1體積比的蚓糞蛭石混合物最有利于西紅柿幼苗的生長發(fā)育。

關鍵詞：蚓糞;西紅柿幼苗;氮磷鉀;育苗基質

中圖分類號：S641.206文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）22-0153-07

作者簡介：劉燕（1974—），女，江蘇揚州人，高級農藝師，主要從事耕地質量建設工作。Tel：（0514）87866415，E-mail：yzhjtf@163.com。

通信作者：趙海濤，博士，教授，主要從事固體廢棄物資源化處理與利用研究。Tel：（0514）87979615，E-mail：htzhao@yzu.edu.cn。

設施農業(yè)因其高科技、高效益、環(huán)境可控性強和土地復種指數高等特點，倍受生產者和農民的歡迎，呈現繼續(xù)發(fā)展的良好勢頭[1]，育苗移栽是提高設施農業(yè)蔬菜栽培效益的重要手段[2]。育苗基質是蔬菜育苗體系的關鍵一環(huán)，傳統(tǒng)的育苗基質以泥炭為主，然而泥炭是不可再生資源，因此發(fā)掘經濟環(huán)保的泥炭替代物料得到越來越多的關注[3-5]。蚓糞是蚯蚓腔腸消解有機物料的產物[6-8]，添加蚓糞能夠顯著提高土壤可溶性碳、堿解氮和速效磷含量，提高土壤中微生物碳與氮的含量并降低微生物量C/N[9]。蚓糞能夠顯著影響不同品種西紅柿幼苗的成苗率、生長率和根冠比[10]，提高玉米的葉片數、鮮質量、株高和莖粗[11]。1∶1體積比蚓糞與豬糞配合堆肥能增加氮素供應，保證幼苗整個生育期的養(yǎng)分供應[12]。4∶1體積比的高溫處理后蚓糞與蛭石均勻混合后有利于育苗辣椒形成壯苗[13]?，F有研究表明，蚓糞是一種良好的育苗基質材料，可以增加土壤質量和降低養(yǎng)分流失，促進植物生長，是替代泥炭的好材料[14-16]。在穴盤育苗中，育苗基質不但需要具有適宜的孔性、持水性和緩沖性等性質特征以營造良好的根系生長環(huán)境，同時需要持續(xù)提供大量礦質營養(yǎng)物質才能有效培育壯苗[17]。但是基質中添加礦質營養(yǎng)物質會增加可溶性鹽含量，常對幼苗生長產生不利影響，嚴重時導致幼苗死亡，現有研究主要集中在蚓糞與蛭石、珍珠巖等調節(jié)理化性質物料的配比上，鮮見蚓糞基質中添加氮磷鉀等礦質營養(yǎng)物質對幼苗生長發(fā)育的影響研究。本研究通過4∶1體積比蚓糞與蛭石混合調節(jié)西紅柿育苗基質物理性狀后，添加不同量礦質營養(yǎng)，分析西紅柿幼苗系統(tǒng)發(fā)育特征，探究蚓糞基質中有效養(yǎng)分供應的壯苗機制，促進蚓糞資源化利用。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試蚓糞通過“大平二號”蚯蚓消解奶牛糞獲取[18];供試蛭石粒徑為2～3mm，來自連云港;尿素（N46%）、過磷酸鈣（P2O516%）、硫酸鉀（K2O60%）;供試西紅柿品種為“金冠5號”。蚓糞和基質性質見表1。

1.2試驗設計

試驗設6個處理和1個對照，取新鮮蚓糞過1cm篩，與蛭石按照4∶1的體積比充分混合作為西紅柿育苗基質（F1處理），其他5個處理均在基質中添加不同的礦質養(yǎng)分，以普通基質為對照處理（CK）。各處理見表2。添加礦質養(yǎng)分充分混勻靜置24h使用。育苗試驗在揚州市區(qū)菜籃子基地進行，2018年12月25日催芽，次年1月10日移植小苗，采用50穴方格穴盤（穴孔的長、寬和高依次為5、5、8cm）移栽，每穴移植1株西紅柿苗。試驗每小區(qū)含8個穴盤，每小區(qū)重復4次。2月20日西紅柿苗符合商品苗要求，采樣測定分析。

1.3測定項目與方法

本試驗主要測定基質基本理化性質、西紅柿苗的莖葉發(fā)育特征、幼苗根系發(fā)育特征、幼苗物質分配。采用Gabriels等提出的方法測定基質的容重、持水孔隙度、通氣孔隙率和氣水比[19-20]。采用堿解擴散法測定有效氮含量，醋酸銨溶液浸提火焰光度法測定有效鉀含量，碳酸氫鈉浸提、鉬銻抗比色法測定有效磷含量，氯化鉀浸提法、pH計直接測定pH值，純凈水（水土比1∶5）浸提、電導儀直接測定EC值[21]。幼苗展寬、株高、莖粗、葉片數、葉綠素、根長、根表面積、根直徑、根體積、干質量等指標測定，以及根/冠和壯苗指數計算等依照趙海濤等采用的方法[22]。

數據差異顯著性使用Duncans法檢驗，相關性分析采用Person法。

2結果與分析

2.1育苗前基質基本物理性質特征

圖1表明，4∶1體積比蚓糞與蛭石混合處理基質F1至F6的容重、總孔隙度，持水孔隙度顯著小于CK（P<0.05），而通氣孔隙率和氣水比顯著大于CK（P<0.05）。F1處理至F6處理間的容重、持水孔隙度、通氣孔隙率和氣水比差異不顯著，F1處理的總孔隙度顯著大于F5處理和F6處理（P<0.05）?？梢姡?∶1體積比蚓糞與蛭石混合育苗基質的容重、總孔隙度、持水孔隙度顯著小于對照基質（P<0.05），而通氣孔隙度和氣水比顯著大于對照基質（P<0.05）。說明添加尿素0.5～1.0kg/m3、過磷酸鈣10.0kg/m3和硫酸鉀1.0kg/m3對混合基質F2處理至F6處理的容重、持水孔隙度、通氣孔隙度和氣水比無顯著影響，但對總孔隙度有明顯影響。

2.2西紅柿幼苗莖葉發(fā)育特征

圖2表明，F1處理和CK的展寬、莖粗、葉片數和葉綠素含量差異不顯著，CK株高顯著大于F1處理（P<0.05）。F2處理和F6處理的幼苗展寬顯著高于其他處理（P<0.05），F4處理的幼苗展寬最小;F6處理的幼苗株高最高，F1處理的幼苗株高最小;F2處理、F5處理和F6處理的幼苗莖粗顯著大于F4處理;F6處理的幼苗葉片數最多，CK處理的幼苗葉片數最少;F4處理的幼苗葉綠素含量最高，與F2處理和F6處理差異不顯著，F5處理的葉綠素含量最低。F2處理和F3處理間的幼苗株高、莖粗、葉片數和葉綠素含量差異不顯著，F2處理的展寬顯著高于F1處理（P<0.05）。F4處理的幼苗葉片數顯著小于F3處理（P<0.05），但F4處理的葉綠素含量顯著大于F3處理（P<0.05）。

2.3西紅柿幼苗根系發(fā)育特征

由圖3可知，F1處理的根系各評價指標與CK間差異不顯著。F6處理的根長、根表面積和根體積最高，F3處理的根粗最大。F3處理根表面積和根體積顯著大于F2處理（P<0.05），F4處理的根長、根表面積、根粗和根體積都顯著小于F3處理（P<0.05），根體積顯著高于F1處理（P<0.05）。

2.4西紅柿幼苗物質代謝與分配特征

圖4表明，F1處理的總干質量、莖葉干質量和根干質量顯著小于CK（P<0.05），而F1處理與CK根冠比無顯著差異。在各蚓糞-蛭石育苗基質F1處理至F6處理中，F6處理的幼苗各器官干質量顯著高于其他處理，F4處理和F1處理的總干質量和莖葉干質量最小，F1處理的根干質量最小，F1處理和F2處理的根冠比最小。F2處理的莖葉干質量顯著高于F3處理（P<0.05），F3處理的根干質量和根冠比顯著高于F2處理（P<0.05）。F3處理的莖葉干質量、根干質量、總干質量和根冠比都顯著高于F4處理（P<0.05）。

2.5育苗后基質基本性質特征

圖5表明，育苗后F1處理的pH值顯著小于CK（P<0.05），而EC值、有效氮含量、速效磷含量和有效鉀含量顯著大于CK（P<0.05）。在各蚓糞-蛭石育苗基質F1處理至F6處理中，F1處理的pH值，F4處理的EC值，F3處理和F6處理的有效氮含量，F4處理、F5處理和F6處理的有效磷含量，F5處理和F6處理的有效鉀含量顯著高于其他處理 （P<0.05）。F2處理的pH值和有效磷含量顯著大于F3處理（P<0.05），而F3處理的有效氮含量顯著大于F2處理（P<0.05）。F4處理的pH值和有效氮含量顯著小于F3處理（P<0.05），而EC值和有效磷含量顯著大于F3處理（P<0.05）。

2.6西紅柿幼苗壯苗指數特征

圖6表明，F1處理的壯苗指數與CK無顯著差異，F6處理的壯苗指數最高。由表3可知，壯苗指數能夠更加科學地評價蚓糞-蛭石育苗基質育苗中西紅柿幼苗的發(fā)育特征，壯苗指數與幼苗的展寬、株高、莖粗、葉片數、莖葉干質量、根干質量、根冠比、根長、根表面積、根粗、根體積呈極顯著正相關，與葉綠素含量呈顯著正相關。圖6還表明，育苗后基質的pH值、EC值，以及有效氮、磷、鉀含量與西紅柿幼苗的壯苗指數呈二元相關關系。其中，pH值與壯苗指數呈二元負相關，R2為0.480;EC值、有效氮含量、有效磷含量和有效鉀含量與西紅柿幼苗的壯苗系數呈二元正相關，R2為分別為0.056、0.833、0.236和0.595，育苗后基質的有效氮含量與西紅柿幼苗的壯苗指數相關性最大。

3討論與結論

基質的理化性質好壞是育苗基質能否培育壯苗的基礎，育苗基質的容重在0.2～0.8g/cm3，總孔隙度在54%以上，氣水比為1∶（3～4）為宜[23]。本研究表明，對照基質的容重顯著高于蚓糞-蛭石育苗基質，但容重值都在適宜值范圍內;對照基質的總孔隙度為59%，蚓糞-蛭石育苗基質的孔隙度為55%，都在適宜孔隙度范圍內。雖然同時添加礦質營養(yǎng)物質導致基質總孔隙度降低，但效果不顯著;對照基質的氣水比為0.074，低于適宜范圍，而蚓糞-蛭石育苗基質的氣水比為0.442，高于適宜范圍，表明蚓糞-蛭石育苗基質的通氣性顯著優(yōu)于對照基質。蚓糞-蛭石育苗基質持水孔隙度顯著低于對照基質，但蛭石和蚓糞本身能夠含蓄大量的水分，可以部分彌補蚓糞-蛭石育苗基質持水孔隙度較低的缺點。在后續(xù)研究中可以通過改變蚓糞和蛭石粒徑，添加其他物料等方式進一步探討調整混合基質的氣水比。

國內外學者開展了大量研究探討蚓糞作為育苗基質原料進行資源利用的可行性，認為蚓糞與其他物料混合后更有利于幼苗發(fā)育。在溫室育苗中，添加25%～50%體積比蚓糞可以顯著提高西紅柿苗的生長量[24-25]。本研究將蚓糞與蛭石按照4∶1體積比混合后用于西紅柿育苗，發(fā)現蚓糞-蛭石育苗基質中西紅柿幼苗的展寬、莖粗、葉片數、葉綠素含量、根長、根冠比等大部分幼苗生長發(fā)育評價指標，以及壯苗指數與對照基質均無顯著差異。

在穴盤育苗中，幼苗出現缺素癥表明幼苗的生長發(fā)育已經受到嚴重抑制，對壯苗形成明顯不利，因此基質中礦質營養(yǎng)物質豐富性和持續(xù)性顯著影響幼苗的生長發(fā)育。但是過多的肥料混入經常會致使種子不萌發(fā)或幼苗大量死亡，影響幼苗培育。蚓糞性質優(yōu)良[16]，向蚓糞中添加適量礦質營養(yǎng)物質既可以提供充足持續(xù)的養(yǎng)分供應，也不會對幼苗生長產生不利影響。育苗基質的pH值以5.8～7.0為宜[23]，本研究表明，育苗后添加氮磷鉀肥料的蚓糞-蛭石育苗基質的pH值偏中性，可以促進幼苗的生長發(fā)育。添加1.0kg/m3尿素顯著增加了育苗后蚓糞-蛭石育苗基質的EC值，而所有添加過磷酸鈣10.0kg/m3和硫酸鉀1.0kg/m3處理的EC值顯著高于添加1.0kg/m3尿素。可見，添加過磷酸鈣和硫酸鉀增加基質EC值的效果顯著優(yōu)于添加尿素?；|的EC值較大表明基質中營養(yǎng)鹽含量豐富，這一方面有利于植物吸收礦質營養(yǎng)，但另一方面過高的EC值會對植物根系產生鹽脅迫，嚴重時抑制根系生長，繼而影響幼苗發(fā)育。本研究中，F4處理的根冠比和壯苗指數顯著小于F3處理，可見，添加磷鉀肥和氮肥雖然都能提供礦質營養(yǎng)，但是過量添加磷鉀肥導致育苗基質的EC值過高，對幼苗根系產生脅迫，影響幼苗根系發(fā)育，繼而影響幼苗物質累積分配和莖葉生長。本研究發(fā)現，添加尿素增大西紅柿莖葉和根系各指標的效果優(yōu)于添加過磷酸鈣和硫酸鉀。同時加入尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀（F6處理）最有利于西紅柿幼苗各評價指標的增大，其原因是礦質營養(yǎng)均衡供應有利于作物生長。

西紅柿幼苗的壯苗指數與莖葉發(fā)育、根系發(fā)育和物質累積分配等指標都呈顯著正相關。育苗后蚓糞-蛭石育苗基質的有效氮、有效磷和有效鉀含量對比對照基質有明顯提高，大量持續(xù)的有效氮磷鉀供應是蚓糞-蛭石育苗基質促進西紅柿幼苗生長的重要原因。相關分析表明，育苗后蚓糞-蛭石育苗基質的有效氮含量、有效磷含量和有效鉀含量和西紅柿幼苗的壯苗指數呈正相關，有效氮含量的R2為0.833，明顯大于有效鉀和有效磷，基質的有效氮含量是反映基質質量優(yōu)劣的重要指標。

蚓糞-蛭石育苗基質中添加尿素增大西紅柿莖葉和根系各指標的效果優(yōu)于添加過磷酸鈣和硫酸鉀。壯苗指數能夠較好地評價蚓糞-蛭石育苗基質育苗中西紅柿幼苗的發(fā)育特征，使用后混合基質的有效氮含量是反映基質質量優(yōu)劣的重要指標。添加尿素1.0kg/m3、過磷酸鈣10.0kg/m3和硫酸鉀1.0kg/m3到4∶1體積比的蚓糞蛭石混合物中（F6處理）顯著降低了混合基質的總孔隙度，最有利于西紅柿幼苗生長發(fā)育。

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