基于木耳菌渣番茄育苗基質(zhì)篩選研究

賀殊敏, 周佩華, 辛貴民, 趙清竹, 楊 浩, 傅民杰

(延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，延吉 吉林 133002)

番茄(lycopersicumesculenturn)又名西紅柿，茄科番茄屬，被譽(yù)為“菜中之果[1-2]。因其營養(yǎng)豐富、易培育、市場需求大等優(yōu)點(diǎn)，目前在我國大面積栽培[3]。番茄幼苗的培育是生產(chǎn)番茄的首要工作，幼苗的優(yōu)劣將決定今后植株的品質(zhì)，因此，育苗基質(zhì)就成為生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的關(guān)鍵因素[4-5]。目前常采用草炭作為番茄育苗物料，但因大量開采草炭會造成生態(tài)環(huán)境不可逆性的破壞，因此利用農(nóng)業(yè)廢棄物取代草炭已成為今后基質(zhì)育苗的發(fā)展方向[6]。黑木耳菌渣是木耳采摘后廢棄的固體培養(yǎng)基，其不僅含有大量的有機(jī)物質(zhì)(15.66%)，還含有Fe、Ca、Zn、Mg等微量元素[7]。目前，菌渣除部分被用作畜禽飼料[8-10]、有機(jī)肥料[11-12]、花土外[13]，絕大部分被丟棄，造成大量浪費(fèi)。因此,盡快開發(fā)菌渣是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),建設(shè)節(jié)約型社會和節(jié)約型企業(yè)的需要[14]。近年來，一些學(xué)者將處理后的黑木耳菌渣用于基質(zhì)育苗[15-16]、栽培蘑菇[17-18]以及利用黑木耳菌渣代替木屑栽培黑木耳[19]等，取得了較好的研究成果。但是，目前采用處理的黑木耳菌渣進(jìn)行番茄育苗的研究報(bào)道幾乎沒有。為此，該研究以黑木耳菌渣作為主要原料，結(jié)合蛭石、珍珠巖和有機(jī)肥料制成不同配方基質(zhì)，并研究了各配方基質(zhì)對番茄育苗效果的影響，以期為今后菌渣資源化再利用和番茄基質(zhì)化育苗提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

育苗基質(zhì)材料主要包括菌渣、蛭石、珍珠巖、有機(jī)肥。其中，菌渣取自延邊朝鮮族自治州圖們市天橋嶺黑木耳生產(chǎn)基地，為黑木耳采摘后經(jīng)自然堆放2年的發(fā)酵料，粒徑≤5 mm。蛭石來自于靈壽縣思博礦產(chǎn)品加工廠，粒徑為1～3 mm。有機(jī)肥為商品腐熟雞糞，鞍山市農(nóng)皇生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司生產(chǎn)，粒徑≤2 mm，其有機(jī)質(zhì)≥450 g/kg，N+P2O5+K2O≥50 g/kg。上述4種材料均以自然狀態(tài)加入基質(zhì)中。育苗采用塑料育苗杯，規(guī)格為12 cm×10 cm，供試番茄品種為“改良中疏四號”。

1.2 方法

試驗(yàn)于2019年4—6月在延邊大學(xué)試驗(yàn)基地溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)以黑木耳腐熟菌渣作為基質(zhì)主料，以蛭石、珍珠巖為輔料，并根據(jù)不同配方(干質(zhì)量)的2%加入有機(jī)肥，以此制備11種配方基質(zhì)。番茄育苗基質(zhì)物料的配方見表1。試驗(yàn)時(shí)以當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中常用的農(nóng)田土作為對照(CK)。播前對種子浸種消毒，并隨即播種；每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)20杯。

表1 番茄育苗的基質(zhì)物料配比

1.3 項(xiàng)目測定

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定

速效磷的測定采用碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗比色法[20]；速效鉀的測定采用乙酸銨浸提—火焰光度計(jì)法[20]；堿解氮的測定采用還原堿解擴(kuò)散法[21]；有機(jī)質(zhì)的測定采用重鉻酸法容量法[22]；土壤全氮、全磷和全鉀的測定方法參照文獻(xiàn)[20-23]中的方法進(jìn)行，即樣品處理采用HClO4—H2O2消煮，后取上清液測定；pH值測定參照文獻(xiàn)[24]的方法進(jìn)行；容重、孔隙度等的測定參照文獻(xiàn)[25]的方法。

取體積為Vcm3的空燒杯稱重，質(zhì)量記為W0。取風(fēng)干基質(zhì)裝滿燒杯，放置烘箱105 ℃烘干至恒重，然后取出稱重記為W1。另取體積為V1 cm3的燒杯，取風(fēng)干基質(zhì)裝滿燒杯質(zhì)量記為W2，用紗布包住燒杯口，將燒杯倒置浸泡水中24 h后迅速取出，去掉紗布稱重，質(zhì)量記為W3。倒置燒杯，待燒杯中重力水自由瀝干后再稱重，記為W4。分別按以下公式進(jìn)行計(jì)算。

容重/g·cm-3=(W1W0)/V100%

1.3.2 秧苗素質(zhì)的測定

在番茄第2片真葉出現(xiàn)時(shí)，采用隨機(jī)取樣，定點(diǎn)定株，每7 d觀測1次。每個(gè)重復(fù)選取5株秧苗，并測定秧苗生長性狀。育苗結(jié)束后，測定番茄苗的最大根長及地上、地下的鮮、干重，并計(jì)算根冠比、壯苗指數(shù)、G(干物質(zhì)累積速率)等。根冠比、壯苗指數(shù)、干物質(zhì)累積速率計(jì)算公式[26-28]如下。

根冠比=地下干重/地上干重

壯苗指數(shù)=(莖粗/株高+地下干重/地上干重)×植株總干重

G值(干物質(zhì)累積速率/%)=植株總干重/育苗天數(shù)×100

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與繪圖采用Excel 2010軟件，圖表中數(shù)據(jù)以均值和標(biāo)準(zhǔn)差形式表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS21軟件包，各指標(biāo)在基質(zhì)處理間差異顯著性分析采用單因素方差分析法，多重比較采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)的養(yǎng)分特性

2.1.1 不同配方基質(zhì)的物理特性

由表2可知，栽培基質(zhì)和物料配比不同，其物理性狀差異明顯。11種菌渣基質(zhì)的處理其pH值為7.28～7.51，電導(dǎo)率為0.90～1.53 mS/cm。各處理間的電導(dǎo)率存在顯著差異，同時(shí)均顯著高于CK(P<0.05，是傳統(tǒng)育苗土壤(CK)的2～3倍)，其中，以T10處理的電導(dǎo)率值最高(1.53 mS/cm)。所有處理的通氣孔隙度為7.9%～25.7%，且各處理間存在顯著差異；同時(shí)，除T10處理外，其它處理均顯著高于CK。所有配比的基質(zhì)容重為0.32～0.57 g/cm3，均顯著低于CK(0.89 g/cm3，P<0.05)。12個(gè)處理的持水孔隙度為30.7%～53.5%，其中，T10處理顯著高于CK，T1、T3和T6處理與CK相近，T2、T4、T5、T7、T8、和T9處理均顯著低于CK。各基質(zhì)處理的總孔隙度為52.8%～62.8%，其中，T1和T10的總孔隙度較高，且與CK呈顯著性差異。各處理的氣水比較大，均顯著高于CK(P<0.05)，表明各處理比CK具備更好的水氣調(diào)控能力。

表2 不同配方基質(zhì)的物理性質(zhì)

2.1.2 不同配方基質(zhì)的化學(xué)成分

由表3可知，在全氮、全磷和全鉀方面，各基質(zhì)處理間存在顯著性差異。在有效態(tài)養(yǎng)分方面，各處理的速效磷含量為223.3～566.9 mg/kg，均顯著高于CK。各處理的堿解氮含量為364.7～1 299.0 mg/kg，其中，除T1、T3、T4、T6和T11處理外，其它各處理的堿解氮含量均顯著高于CK(T10的處理堿解氮含量最高)。各處理的速效鉀含量為511.3～1 269.5 mg/kg，其中，在T4～T11 8個(gè)處理中，除T6處理與CK速效鉀含量相近外，其它處理均顯著高于CK，且T11處理速效鉀含量最高(1 269.5 mg/kg)。菌渣的加入，使各配比有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于CK。

表3 不同配方基質(zhì)的化學(xué)成分

2.2 不同配方基質(zhì)對番茄生長發(fā)育的影響

2.2.1 不同配方基質(zhì)對番茄株高的影響

由圖1可知，各處理在番茄育苗期的株高其增長趨勢基本相似，但增長速率不同。在育苗15 d時(shí)，T1、T4、T7和T11處理的番茄其株高均顯著高于CK的番茄株高(P<0.05)，其中T11最高，T4次之。在育苗22 d時(shí)，除T3、T4、T5和T8外，其它處理的番茄其株高均與CK的番茄株高無顯著性差異(P>0.05)，其中T4與T5較高。在育苗第29 d時(shí)，T2、T7和T11處理的番茄其株高與CK的番茄株高呈顯著性差異(P<0.05)。其中，T11處理的番茄株高顯著高于CK，T2和T7處理的番茄株高顯著低于CK(P<0.05)，其它處理的番茄其株高與CK的番茄株高無顯著差異。在育苗36 d時(shí)，各處理與CK表現(xiàn)出不同的顯著性差異，其中T2和T7處理的番茄其株高顯著低于CK，而T5、T8、T10和T11處理的番茄其株高均顯著高于CK(P<0.05)，且T5、T8、T10和T11處理的番茄其株高比CK的分別增加了26%、26%、26%和25%。

圖1 不同配方基質(zhì)對番茄株高的影響

2.2.2 不同配方基質(zhì)對番茄莖粗的影響

由圖2可知，隨著育苗時(shí)間的延長，各處理的番茄其莖粗差異逐漸明顯。在育苗15 d時(shí)，僅T1處理的番茄其莖粗顯著高于CK(P<0.05)，其它各處理間均無顯著性差異。育苗29 d時(shí)，T2和T4處理的番茄其莖粗與CK的番茄莖粗存在顯著性差異(P<0.05)，其中，莖粗增加最快的是T4，達(dá)到4.30 mm，顯著高于CK(P<0.05)。育苗36 d時(shí)，T1、T2和T7處理的番茄其莖粗均顯著低于CK(P<0.05)，其它處理與CK均無顯著性差異。綜合圖2，T1、T2和T7處理所育的番茄秧苗較細(xì)弱，而T4處理所育的番茄苗較為粗壯，表現(xiàn)出良好的壯苗優(yōu)勢。

圖2 不同配方基質(zhì)對番茄莖粗的影響

2.2.3 不同配方基質(zhì)對番茄展葉數(shù)的影響

由圖3可知，各處理的番茄秧苗其葉片的增長速度在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出不同的變化。育苗至15 d時(shí)，除T2處理的葉片數(shù)較低外，其它各處理的出葉速度與CK的相近。育苗至29 d時(shí)，T1和T2處理的葉片數(shù)量顯著低于CK(P<0.05)，而其它處理的葉片數(shù)與CK的相近，此時(shí)多數(shù)處理的葉片數(shù)>20葉。育苗36 d時(shí)(育苗結(jié)束)，T1、T2和T7處理的葉片數(shù)顯著低于CK的葉片數(shù)，其中，T8處理的葉片數(shù)最多，達(dá)到26葉，比CK平均增加2葉，表現(xiàn)出良好的育苗效果。

圖3 不同配方基質(zhì)對番茄葉片數(shù)的影響

2.2.4 不同配方基質(zhì)對番茄分枝數(shù)的影響

由圖4可知，育苗至15 d時(shí)，僅T2處理的番茄其分枝較低，其它各處理間分枝數(shù)與CK相近，無顯著差異。育苗至22 d時(shí)，T1、T2、T4和T5處理的番茄其分叉能力下降，且其分枝數(shù)量顯著低于CK(P<0.05)。其它各處理間的分枝數(shù)與CK的相近，未達(dá)差異顯著性水平。育苗至29 d時(shí)，各處理得分枝能力進(jìn)一步分化，其中，T3、T8、T10和T11處理的分枝數(shù)與CK的分枝數(shù)相近，而其它處理的分枝數(shù)顯著低于CK(P<0.05)。育苗至36 d時(shí)(結(jié)束時(shí))，各處理的分枝數(shù)均達(dá)到7個(gè)以上，且T3和T11處理分枝數(shù)顯著高于CK(P<0.05)，而其它處理與CK相近。

圖4 不同配方基質(zhì)對番茄分枝數(shù)的影響

2.2.5 不同配方基質(zhì)對番茄幼苗質(zhì)量的影響

由表4可知，在苗期結(jié)束時(shí)，T4處理的番茄秧苗指標(biāo)在植株總鮮(干)重、地上(下)鮮重、地上(下)干重等6種秧苗綜合指標(biāo)中均為最大值，其中，除地下干重外，其它指標(biāo)均顯著高于CK(P<0.05)，表現(xiàn)出良好育苗效果；T3、T5、T8、T9和T10等5個(gè)處理的指標(biāo)也優(yōu)于或接近于CK，同樣表現(xiàn)出較好的秧苗物質(zhì)積累能力；T2處理在地上鮮重和總鮮重幾個(gè)秧苗指標(biāo)，均顯著低于CK，其它處理與CK無顯著性差異。

由表5可知，T3、T4和T8處理的根毛數(shù)量顯著高于CK的根毛數(shù)量(P<0.05)，表現(xiàn)出良好的水肥吸收潛能，而其它處理的根毛數(shù)量與CK無顯著性差異。在最大根長方面，除T7、T10和T11處理與CK無顯著性差異外，其它處理的最大根長均顯著高于CK(P<0.05)，表明各處理(基質(zhì))有利于根系發(fā)育。在葉綠素含量方面，除T4處理的葉綠素含量與CK的接近外，其它處理的均顯著低于CK(P<0.05)，但各處理葉片顏色正常，均未表現(xiàn)出營養(yǎng)缺乏癥狀。在根冠比方面，除T5處理的根冠比外，其它各處理的根冠比與CK相近(無顯著差異)，表明各處理的地上與地下營養(yǎng)物質(zhì)的分配比例與CK相近。在壯苗指數(shù)方面，T3、T4、T5、T8、T9和T10等6個(gè)處理的壯苗指數(shù)均大于0.23，其中，T5、T8和T9處理的壯苗指數(shù)與CK相近，T3、T4和T10處理的壯苗指數(shù)明顯優(yōu)于CK。在干物質(zhì)累積速率方面，T3、T4、T5、T8、T9和T10等6種處理的干物質(zhì)累積速率與CK相近，其中，T4處理顯著高于CK。且T4處理的壯苗指數(shù)(0.34)和干物質(zhì)累積速率(2.31%)在所有處理中均為最高，比CK分別提高了48%和60%。

表5 不同配方基質(zhì)對番茄幼苗綜合生長質(zhì)量的影響

3 討論

育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)(pH值、容重和孔隙度等)決定于材料的選擇和配比[29]。研究表明，番茄育苗基質(zhì)的pH值呈中性或微酸較好[30]，而在該研究中各處理的pH值均處于中性或弱堿性，但育苗過程中并未出現(xiàn)因pH值而導(dǎo)致的營養(yǎng)不良或植株生長不良等現(xiàn)象，表明各處理(以菌渣為主料)的pH值適合番茄生長。不同的電導(dǎo)率會影響作物的生長，EC值太高會使作物根系失水，EC值太低會使植株的礦質(zhì)元素流失[31]。該試驗(yàn)中除CK和T2處理外，其它各處理的電導(dǎo)率均為1～4 mS/cm，試驗(yàn)表明該電導(dǎo)率適合植株的生長發(fā)育。研究表明，容重為0.1～0.8 g/cm3的基質(zhì)有利于番茄幼苗的生長[32-33]。該試驗(yàn)中各處理均在其范圍內(nèi)，其中，T4、T5、T8和T10條件下秧苗長勢良好。研究認(rèn)為，基質(zhì)的總孔隙度為54%～96%有利于番茄植株的生長，該試驗(yàn)中各處理均接近或在該范圍內(nèi)，T4、T5、T8和T10分別為53.5%、55.2%、57.7%和61.4%，與文獻(xiàn)[34-35]提出的總孔隙度范圍相符，并表現(xiàn)出良好的生長優(yōu)勢。

番茄植株的生長性狀是比較直觀的形態(tài)指標(biāo)，從不同程度上可以反映其生長狀況。從形態(tài)特征來看，該試驗(yàn)中的T4、T5、T8和T10這4種配方基質(zhì)在番茄植株的生長特性方面均接近或高于CK的。幼苗干鮮重、葉綠素含量、壯苗指數(shù)和G值等是反映苗期幼苗素質(zhì)的重要指標(biāo)。該試驗(yàn)中的T4、T5、T8和T10處理的番茄幼苗其地上(下)鮮干重均顯著優(yōu)于CK。而葉綠素含量，除T4處理與CK接近外，其他處理(T1-T11)均顯著低于CK(P<0.05)，但各處理的葉片顏色正常，未表現(xiàn)出營養(yǎng)缺乏癥狀，即各處理(T1-T11)能夠滿足幼苗進(jìn)行光合作用與干物質(zhì)積累。壯苗指數(shù)不僅可以反映育苗基質(zhì)的優(yōu)劣[36]，還能預(yù)測番茄的產(chǎn)量[37]。該研究中，T4、T5、T8和T10處理的壯苗指數(shù)和干物質(zhì)累計(jì)速率均高于CK(表3、4)，這說明以上處理的配方基質(zhì)對促進(jìn)幼苗生長的效果較好。T4在各指標(biāo)方面均表現(xiàn)突出。從各基質(zhì)物料的結(jié)構(gòu)與配比來看，T4配方中菌渣所占比例較大，說明菌渣對植株的生長具有一定的作用。

4 結(jié)論

在這11個(gè)配方中，T4、T5、T8和T10配方對番茄秧苗的生長發(fā)育有明顯的促進(jìn)作用。其中，T4最優(yōu)，培育的番茄秧苗的株高、莖粗、壯苗指數(shù)、干物質(zhì)累積速率分別比CK提高了12%、7%、48%和60%，達(dá)到了壯苗要求，且對木耳菌渣在番茄育苗上的應(yīng)用提供參考依據(jù)，同時(shí)為合理利用木耳菌渣資源，減少資源浪費(fèi)具有重要意義，今后將對黑木耳菌渣用于番茄栽培做進(jìn)一步研究，以更好地利用木耳菌渣，促進(jìn)番茄的生產(chǎn)效益。