茄子秸稈復(fù)合基質(zhì)在苦瓜育苗上的應(yīng)用

秦 濤

(商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 商丘 476000)

隨著蔬菜種植技術(shù)的不斷發(fā)展進步，蔬菜育苗逐步由苗床育苗轉(zhuǎn)向基質(zhì)育苗，蔬菜種植也由傳統(tǒng)的土壤栽培向包括基質(zhì)栽培在內(nèi)的無土栽培方向發(fā)展。隨著基質(zhì)育苗和基質(zhì)栽培在蔬菜、花卉、苗木上的廣泛應(yīng)用，基質(zhì)用量逐年擴大，草炭作為基質(zhì)的重要組成部分也被大量開發(fā)利用。草炭作為寶貴的不可再生資源，過度的開發(fā)利用不僅會造成當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的破壞，還導(dǎo)致草炭價格節(jié)節(jié)攀升，致使基質(zhì)育苗成本和基質(zhì)栽培成本逐年增加，因此，尋求育苗基質(zhì)的低成本和本地化已成為各國學(xué)者的研究重點之一[1]。農(nóng)業(yè)秸稈等有機廢棄物含有豐富的有機質(zhì)和大量、微量元素。有研究指出，每100 kg鮮秸稈中含有純N 0.48 kg、P2O50.38 kg、K2O 1.67 kg[2]。因此，秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物通過一定的方式處理后，如果能替代草炭用于基質(zhì)育苗和基質(zhì)栽培，不僅能節(jié)約寶貴的草炭資源，還為農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物的科學(xué)利用找到了一條資源化、無害化與變廢為寶的合理出路[3]。原料的選擇、預(yù)處理及配比是基質(zhì)配方成功的關(guān)鍵[4]。農(nóng)業(yè)秸稈含有較高的碳氮比，并具有過于疏松的物理結(jié)構(gòu)，直接用作育苗基質(zhì)效果不佳，往往需要添加尿素或者畜禽糞便來降低碳氮比[5]，另外畜禽糞便的添加也能改變秸稈過于疏松的物理結(jié)構(gòu)，或者通過添加河沙等無機物質(zhì)來增加其容重。王躍華等[6]研究指出，傳統(tǒng)含有草炭的基質(zhì)與椰糠復(fù)配而成的復(fù)合基質(zhì)能夠用于小白菜育苗，且小白菜株高、干質(zhì)量、株幅等指標隨椰糠比例的增加而提高。孫軍利等[7]研究認為，棉花秸稈、草炭和蛭石的體積比為1∶1∶1時的基質(zhì)配方理化性質(zhì)較好，栽培的草莓產(chǎn)量和可溶性固形物含量較高。代學(xué)民等[8]研究表明，辣椒秧∶玉米秸稈為1∶1，加30%雞糞組成的復(fù)配基質(zhì)，可使小麥發(fā)芽率相對較高?？梢?，有關(guān)農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物用作基質(zhì)方面的研究在小白菜、草莓、小麥等農(nóng)作物上已有成功的報道。

茄子是人們喜食的重要蔬菜之一，種植面積較大，但茄子在采收結(jié)束后留下的秸稈往往被廢棄在農(nóng)田或道路兩旁而得不到有效利用。苦瓜在生產(chǎn)上通常采用基質(zhì)育苗的方式進行移栽種植。但有關(guān)茄子秸稈復(fù)配基質(zhì)在苦瓜育苗上的研究尚未見報道，為此，以傳統(tǒng)的草炭蛭石珍珠巖育苗基質(zhì)為對照，將茄子秸稈與雞糞按不同體積比配制成4種復(fù)合基質(zhì)作為4個處理，研究茄子秸稈復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)及其對苦瓜幼苗形態(tài)指標、生物量、光合色素含量、凈光合速率、根系活力及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響，以明確茄子秸稈與雞糞在苦瓜育苗中的最佳配比，為茄子秸稈作為輕形環(huán)保復(fù)合基質(zhì)的合理開發(fā)利用及苦瓜育苗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試苦瓜品種為常綠苦瓜。

茄子秸稈廢棄物和鮮雞糞由商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗站提供。將收集的茄子秸稈在自然條件下風(fēng)干后，粉碎成長0.2～0.5 cm的小段備用。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年5月20日在商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗站進行。試驗共設(shè)置4個處理(Q2X8、Q4X6、Q6X4、Q8X2)和1個對照(CK)，其中4個處理分別由茄子秸稈與鮮雞糞按照一定的體積比配制成復(fù)合基質(zhì)，即V茄子∶V鮮雞糞=2∶8，記作Q2X8，為處理1；V茄子∶V鮮雞糞=4∶6，記作Q4X6，為處理2；V茄子∶V鮮雞糞=6∶4，記作Q6X4，為處理3；V茄子∶V鮮雞糞=8∶2，記作Q8X2，為處理4。對照為V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=3∶1∶1，記作CK。5月20日—7月20日，建堆發(fā)酵。各處理的發(fā)酵腐熟方法為，按照每個處理的體積比稱取一定比例的茄子秸稈和鮮雞糞，充分混勻后，加入尿素調(diào)節(jié)其C/N比為25～27，加水調(diào)節(jié)其含水量至60%～65%，然后將其建成底部長寬均為120 cm、頂部長寬均為100 cm、高60 cm的發(fā)酵堆，每隔20 cm從頂部打1個孔至底部，孔直徑5～6 cm，用塑料布包裹進行發(fā)酵處理。每15 d翻堆1次，并補充水分至60%～65%，然后再次建堆。建堆時盡量將上次在外面的配料放到堆的里面，以便發(fā)酵均勻、充分。待配料無臭味、溫度穩(wěn)定在外界環(huán)境溫度范圍內(nèi)時，即可用作復(fù)合基質(zhì)進行裝盤育苗試驗。

7月21日，將不同處理的復(fù)合基質(zhì)和對照分別裝入32孔穴盤，每處理3次重復(fù)，每3盤記1次重復(fù)，即每處理9盤，共45盤。將催芽后的苦瓜種子播種于穴盤內(nèi)，播深為1 cm。播種后澆水，以后根據(jù)基質(zhì)干濕度每3～5 d澆1次水，整個試驗期間不加入任何肥料。

1.3 測定項目及方法

參照郭世榮[9]的方法對各復(fù)合基質(zhì)的pH值、EC值、容重、總孔隙度、最大持水量、持水孔隙度、通氣孔隙度等指標進行測定。8月16日，用直尺測量株高，從莖基部到心葉的距離為植株高度。用游標卡尺測量莖粗，即莖基部的粗度。用葉面積測定儀測量植株葉面積，總?cè)~面積為所有真葉和子葉的面積之和。用萬分之一天平測量植株干質(zhì)量。根冠比=地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。壯苗指數(shù)=(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)×全株干質(zhì)量。采用95%乙醇提取法[10]測定葉綠素含量；采用氯化三苯基四唑法(TTC)[11]測定根系活力；采用Li-Cor6400光合儀測定苦瓜葉片凈光合速率；采用蒽酮比色法[12]測定可溶性糖含量；采用考馬斯亮藍法[13]測定可溶性蛋白含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表1可以看出，不同配比的復(fù)合基質(zhì)在理化性質(zhì)上存在差異。由茄子秸稈與雞糞復(fù)合而成的Q2X8、Q4X6、Q6X4和Q8X2四個處理的pH值和EC值均隨復(fù)合基質(zhì)中茄子秸稈占比的增加而升高，其中pH值為6.71～7.26，EC值為0.43～1.63，均高于對照，但Q2X8和Q4X6處理的EC值與對照差異不顯著。Q2X8、Q4X6、Q6X4和Q8X2四個處理的容重隨復(fù)合基質(zhì)中茄子秸稈占比的增加而降低，其中Q2X8和Q4X6處理的容重高于對照，較對照分別提高67.65%和26.47%，與對照差異顯著(P<0.05)；Q6X4和Q8X2處理的容重低于對照，其中Q6X4處理與對照差異不顯著(P>0.05)，Q8X2較對照降低50.00%，與對照差異顯著(P<0.05)。4個處理的總孔隙度和通氣孔隙度均隨復(fù)合基質(zhì)中茄子秸稈比例的增加呈現(xiàn)出增大趨勢，其中Q8X2的總孔隙度和通氣孔隙度均最大，分別為77.43%和25.43%，Q2X8的總孔隙度和通氣孔隙度均最小，為65.32%和13.55%，較對照分別降低7.95%和19.87%。持水孔隙度以Q4X6處理最大，為54.19%，與對照差異不顯著(P>0.05)，但與其他3個處理差異均顯著(P<0.05)。

表1 不同復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)Tab.1 Physicochemical properties of different composite matrices

2.2 不同復(fù)合基質(zhì)對苦瓜幼苗形態(tài)指標的影響

由表2可知，Q6X4處理株高最大，CK次之，這說明在Q6X4處理下的苦瓜幼苗具有較好的株高優(yōu)勢。Q8X2處理莖粗最大，其他3個處理均低于對照，且以Q2X8處理最小。Q8X2處理總?cè)~面積最大，較對照增加10.63%，與對照差異顯著(P<0.05)；Q2X8處理總?cè)~面積最小，較對照降低17.94%，與對照差異顯著(P<0.05)。Q8X2、Q6X4處理下的苦瓜幼苗干質(zhì)量均高于對照和Q4X6、Q8X2處理，這說明Q8X2、Q6X4處理苦瓜幼苗積累有機物的能力高于其他處理和對照； Q2X8、Q4X6處理下的苦瓜幼苗干質(zhì)量均低于對照，較對照分別降低23.88%、20.90%，與對照差異均顯著(P<0.05)。根冠比以Q8X2處理最大，這表明在該處理下的苦瓜幼苗根系較為發(fā)達，有利于后期移栽成活。壯苗指數(shù)以Q8X2處理最大，且顯著高于對照和其他3個處理，這說明Q8X2處理下的復(fù)合基質(zhì)配方有利于優(yōu)質(zhì)壯苗的培育。

表2 不同復(fù)合基質(zhì)對苦瓜幼苗形態(tài)指標的影響Tab.2 Effects of different composite substrates on morphological indexes of Momordica charantia seedlings

2.3 不同復(fù)合基質(zhì)對苦瓜幼苗光合色素含量的影響

由表3可知，不同復(fù)合基質(zhì)對苦瓜幼苗光合色素含量的影響不同。葉綠素a含量以Q8X2處理最大，較對照增加10.53%，與對照和其他3個處理差異顯著(P<0.05)，說明Q8X2處理能促進苦瓜幼苗葉片葉綠素a的合成；Q2X8、Q4X6、Q6X4處理均低于對照，其中Q6X4處理與對照差異不顯著，其他2個處理與對照差異顯著(P<0.05)。葉綠素b含量以Q8X2處理最大，Q6X4次之，較對照分別增加17.07%、9.76%，與對照差異顯著；Q2X8、Q4X6處理的葉綠b含量均低于對照，表明這2個處理下的復(fù)合基質(zhì)不利于葉綠素b的生成。葉綠素a+b含量以Q8X2處理最大，較對照增加12.07%，與對照差異顯著(P<0.05)。類胡蘿卜素含量以Q8X2處理最大，較對照增加13.04%，與對照差異顯著(P<0.05)，其他3個處理均低于對照?？梢?，Q8X2處理的復(fù)配基質(zhì)能夠提高苦瓜幼苗葉片光合色素含量，且光合色素含量顯著高于對照。

表3 不同復(fù)合基質(zhì)對苦瓜幼苗光合色素含量的影響Tab.3 Effects of different composite substrates on photosynthetic pigment content of Momordica charantia seedlings mg/g

2.4 不同復(fù)合基質(zhì)對苦瓜幼苗生理指標的影響

由圖1可以看出，苦瓜幼苗葉片凈光合速率以Q8X2處理最大，為7.35 μmol/(m2·s)，與對照差異不顯著(P>0.05)；以Q2X8處理最小，為5.97 μmol/(m2·s),與對照差異顯著(P<0.05),說明復(fù)合基質(zhì)中增加茄子秸稈占比能夠提高苦瓜幼苗葉片凈光合速率。根系活力以Q8X2處理最大，為83.47 μg/(g·h)，較對照增加9.41%，與對照差異顯著(P<0.05)；以Q2X8處理最小，為61.76 μg/(g·h),較對照減少20.92%，與對照差異顯著(P<0.05)。說明復(fù)合基質(zhì)中茄子秸稈比例增加能促進苦瓜幼苗根系活力的提高，而雞糞比例的增加會抑制苦瓜幼苗根系活力的提高。除對照外，4個處理的苦瓜幼苗葉片可溶性糖含量隨復(fù)合基質(zhì)中茄子秸稈比例的增加而增大，至Q8X2處理時最大，較對照增加10.54%，與對照差異顯著(P<0.05)；其他3個處理與對照差異均不顯著(P>0.05)?？喙嫌酌缛~片可溶性蛋白含量以Q8X2處理最大，較對照增加10.79%，與對照差異顯著(P<0.05)；其他3個處理均低于對照，但與對照差異均不顯著(P>0.05)。

3 結(jié)論與討論

復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)對幼苗的生長狀況有直接影響。基質(zhì)固液氣三相對基質(zhì)的理化性質(zhì)有決定作用，其中容重和總孔隙度是衡量基質(zhì)物理結(jié)構(gòu)好壞的重要指標[14]。研究表明，理想育苗基質(zhì)的各理化性質(zhì)指標：pH值5.5～7.5，EC值<2.6 ds/m[15]，容重0.1～0.8 g/cm3、總孔隙度56%～96%、通氣孔隙度15%～30%[16]。本試驗條件下，對照與各處理的pH值為6.51～7.26，EC值為0.31～1.63 ds/m，容重為0.17～0.57 g/cm3，總孔隙度為65.32%～77.43%，均在理想基質(zhì)指標范圍內(nèi)。Q2X8和Q4X6處理的通氣孔隙度分別為13.55%和14.28%，低于理想基質(zhì)對通氣孔隙度要求的范圍，而Q6X4、Q8X2處理與對照的通氣孔隙度均在理想范圍內(nèi)。因此，從通氣孔隙度角度考慮，Q8X2、Q6X4處理作育苗基質(zhì)比Q2X8、Q4X6處理更理想，更適合幼苗的生長發(fā)育?？傊?，Q8X2、Q6X4處理的復(fù)合基質(zhì)各理化指標均在理想育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)指標范圍內(nèi)。另外，由茄子秸稈與雞糞復(fù)合而成的基質(zhì)，其pH值和EC值隨茄子秸稈在復(fù)合基質(zhì)中占比的增大而升高，可能與蔬菜秸稈廢棄物在堆肥發(fā)酵過程中pH值和EC值升高有關(guān)[17]。

植株幼苗生長狀況是檢驗育苗基質(zhì)好壞的最直觀指標。宮再英等[18]研究指出，菊芋、玉米和小麥經(jīng)過腐解后用作黃瓜幼苗生長基質(zhì)，均能促進黃瓜幼苗莖粗、株高及干鮮質(zhì)量的增加。曹靜等[19]研究認為，在牛糞和園林廢棄物混配組成的栽培基質(zhì)中，隨著園林廢棄物占比的增加，刺槐地莖、株高、主根長和生物量增加。本試驗條件下，當(dāng)茄子秸稈廢棄物在復(fù)合基質(zhì)中的占比在20%(Q2X8)和40%(Q4X6)時，不利于苦瓜幼苗株高、莖粗、總?cè)~面積、干質(zhì)量、根冠比和壯苗指數(shù)等生長指標的增大；當(dāng)茄子秸稈廢棄物在復(fù)合基質(zhì)中的占比在60%(Q6X4)和80%(Q8X2)時，有利于苦瓜幼苗株高、莖粗、總?cè)~面積、干質(zhì)量、根冠比和壯苗指數(shù)等生長指標的增大，且以占比80%(Q8X2)時各生長指標均高于對照，這表明用茄子秸稈廢棄物與雞糞按一定比例復(fù)配完全可以替代傳統(tǒng)的草炭育苗基質(zhì)進行苦瓜育苗，試驗結(jié)果與前人在黃瓜、刺槐等植物上的研究結(jié)論一致。這可能是因為秸稈的添加改善了基質(zhì)的理化性質(zhì)，秸稈在腐解過程中釋放出較多的速效鉀、速效氮、速效磷等易被植株根系吸收的養(yǎng)分；另外，腐熟之后的秸稈含有較多的微生物，而微生物活動能促進秸稈廢棄物的進一步分解，釋放出更多的速效養(yǎng)分[20]，同時微生物活動提高根際環(huán)境中酶的活性[21]，有利于根系對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收利用，進而促進苦瓜幼苗的快速生長。

高等植物葉綠體含有葉綠素和類胡蘿卜素2種色素，它們在光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換中具有重要作用[22]，其中葉綠素是高等植物進行光合作用的主要色素，其含量高低直接影響植物的干物質(zhì)質(zhì)量，又被作為衡量植株幼苗長勢的重要生理指標之一[23]。Q2X8和Q4X6處理的苦瓜幼苗葉片葉綠素含量低于對照,而Q8X2處理的苦瓜幼苗葉片葉綠素含量高于對照，這表明復(fù)合基質(zhì)中秸稈含量低、雞糞含量高的復(fù)合基質(zhì)不利于苦瓜幼苗葉綠素的生成，而秸稈含量高、雞糞含量低的復(fù)合基質(zhì)更能促進苦瓜幼苗葉綠素的合成。這可能是因為Q2X8和Q4X6處理的復(fù)合基質(zhì)中雞糞含量較高、肥力過大，養(yǎng)分濃度超出一定閾值，抑制了根系對水分和礦質(zhì)元素的吸收利用，進而影響植株葉片葉綠素的合成[24]，Q8X2處理的復(fù)合基質(zhì)中養(yǎng)分濃度適中，且氮素含量較高，而氮素和光照是影響植株葉綠素形成的主要條件[25]。

光合速率與植物葉片合成有機物質(zhì)能力的大小密切相關(guān)，并對植株干物質(zhì)的積累產(chǎn)生影響，其高低除受葉綠素含量、葉片厚度等內(nèi)在因素影響外，還受溫度、濕度、養(yǎng)分、光照等外在因素的影響[26]。郝樹芹等[27]研究指出，生姜秸稈與草炭、蛭石按一定比例復(fù)配之后，用作育苗基質(zhì)可以提高黃瓜幼苗葉片光合速率。本試驗結(jié)果表明，復(fù)合基質(zhì)中當(dāng)茄子秸稈和雞糞的比例為8∶2時，苦瓜幼苗葉片凈光合速率高于對照，說明茄子秸稈和雞糞組成的復(fù)合基質(zhì)能夠提高苦瓜幼苗葉片凈光合速率，試驗結(jié)果與前人研究結(jié)論一致。根系活力直接影響植株的生物量和生長發(fā)育狀況[28],其強弱常用于表征植株根系對礦質(zhì)元素及水分的吸收利用狀況，根系活力越高越有利于培育出生長健壯的幼苗。本試驗條件下，Q8X2處理下的苦瓜幼苗根系活力最高，表明該處理下的基質(zhì)配比有利于苦瓜幼苗壯苗的形成?？扇苄蕴桥c可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可用于表征植株機體對逆境抵御能力的強弱及對自身代謝調(diào)節(jié)能力的強弱。陳藝群等[29]研究得出，草炭和椰糠比例為1∶1時，用作栽培基質(zhì)可提高絲瓜幼苗葉片的可溶性糖和可溶性蛋白含量。本研究表明，當(dāng)茄子秸稈和雞糞的比例為8∶2時，可提高苦瓜幼苗葉片可溶性糖和可溶性蛋白的含量，試驗結(jié)果與前人一致，均表明用農(nóng)業(yè)有機廢棄物作育苗基質(zhì)可提高幼苗葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量。可溶性糖和可溶性蛋白含量的提高會降低質(zhì)膜透性，提高細胞膜的完整性，增強苦瓜幼苗對不良環(huán)境的抵御能力。另外，苦瓜幼苗葉片可溶性糖的變化規(guī)律與凈光合速率變化規(guī)律一致，這是因為可溶性糖是葉片進行光合作用的產(chǎn)物，光合速率提高，其光合產(chǎn)物也隨之增加，光合速率降低，其光合產(chǎn)物隨之減少。

總之，茄子秸稈與鮮雞糞體積比為8∶2的復(fù)合基質(zhì)的理化性質(zhì)均在理想育苗基質(zhì)所要求的指標范圍內(nèi)，且該處理下的苦瓜幼苗形態(tài)指標、生物量及相關(guān)生理指標均優(yōu)于對照，可以用茄子秸稈與鮮雞糞體積比為8∶2的復(fù)合基質(zhì)替代草炭進行苦瓜育苗。