張舒玄，常江杰，李輝信，趙荷娟，王 琳，王東升，胡 鋒，焦加國,5*

(1 南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，南京 210095；2 江蘇省有機固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210095；3 南京市農(nóng)業(yè)科學研究所，南京 210046；4 南京市蔬菜科學研究所，南京 210042；5 蘇州市康綠農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展有限公司，江蘇蘇州 215155)

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奶牛糞蚯蚓堆肥的基質(zhì)配方及對草莓育苗的影響①

張舒玄1,2，常江杰1,2，李輝信1,2，趙荷娟3，王 琳3，王東升4，胡 鋒1,2，焦加國1,2,5*

(1 南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院，南京 210095；2 江蘇省有機固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210095；3 南京市農(nóng)業(yè)科學研究所，南京 210046；4 南京市蔬菜科學研究所，南京 210042；5 蘇州市康綠農(nóng)產(chǎn)品發(fā)展有限公司，江蘇蘇州 215155)

摘 要：將奶牛糞蚯蚓堆肥與泥炭、珍珠巖和蛭石按不同比例進行復配，然后進行草莓育苗生長試驗，通過分析草莓生長情況，篩選出適合草莓育苗的最佳基質(zhì)配方。結(jié)果表明，復配后育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)優(yōu)良，適合草莓生長。與常規(guī)基質(zhì)相比，添加不同量蚯蚓堆肥的育苗基質(zhì)均不同程度促進了草莓母株和一級子苗的生長(除蚯蚓堆肥完全替代泥炭處理外)，隨著蚯蚓堆肥比例的增加，草莓植株生長情況表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢。所有處理中，以蚯蚓堆肥占育苗基質(zhì)物料總體積1/3的配比處理(替代50% 的泥炭)的綜合效果最好，較常規(guī)基質(zhì)能顯著提高草莓母株和一級子苗的品質(zhì)，母株的株高、生物量、根系形態(tài)指標、相對葉綠素含量(SPAD值)和過氧化物酶活性，以及一級子苗功能葉的葉柄長、葉面積和SPAD值等，該配方可推薦用于架式草莓工廠化育苗生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：奶牛糞；蚯蚓堆肥；基質(zhì)；草莓育苗

在我國，隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)集約化程度的越來越高，養(yǎng)殖規(guī)模的越來越大，畜禽養(yǎng)殖己成為我國農(nóng)村污染的主要來源，直接或間接地影響著水體、大氣和土壤生態(tài)系統(tǒng)及人體健康[1]。畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的畜禽糞便常含有大量的細菌，尤其含有大量的大腸桿菌，隨地表徑流進入水體后會形成大面積的污染，造成疾病的廣泛傳播[2]。生物處理是當今解決廢棄物資源化利用的重要途徑，可通過在資源化利用環(huán)節(jié)中增加循環(huán)鏈，改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高附加值[3]。利用蚯蚓的生命活動來處理畜禽糞便是一項高效、經(jīng)濟的生物技術(shù)，日本學者前田古顏在1973年育成了繁殖倍數(shù)極高、適合于人工養(yǎng)殖的蚯蚓品種“大平2號”，一種用于處理有機廢棄物的赤子愛勝蚓(Eisenia fetida)[4-5]，使這項生物技術(shù)得到革命性發(fā)展。

畜禽糞便通過蚯蚓的消化系統(tǒng)，在蛋白酶、脂肪酶等多種酶的作用下，能迅速分解、轉(zhuǎn)化成為自身或其他生物易于利用的營養(yǎng)物質(zhì)。蚯蚓堆肥在作物生長方面有較多研究，蚯蚓堆肥中包含許多能夠促進植物生長的生物活性物質(zhì)，不僅能夠促進植物生長，在提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，尤其是茶、果、蔬類產(chǎn)品的品質(zhì)方面效果顯著[6]。Zaller[7]研究表明，蚯蚓堆肥作為育苗基質(zhì)能夠顯著促進番茄植株的生長并有助于提高番茄產(chǎn)量。Wang等[8]研究表明蚯蚓堆肥能夠顯著增加小白菜的產(chǎn)量，提高小白菜的營養(yǎng)代謝產(chǎn)物和小白菜抗氧化的能力。

草莓為薔薇科、草莓屬的多年生宿根草本植物，目前草莓育苗多采用傳統(tǒng)的泥炭、珍珠巖、蛭石復配而成的簡單基質(zhì)。近些年來，泥炭資源稀缺性日益突出，作為一種多功能、多用途、多價值資源，泥炭資源的利用和保護必須采取有效的管理對策[9]。本研究結(jié)合農(nóng)業(yè)有機廢棄物的蚯蚓堆肥過程，將蚯蚓堆肥與傳統(tǒng)基質(zhì)泥炭、珍珠巖、蛭石按不同比例復配，根據(jù)草莓育苗的生長情況，篩選出最佳的草莓育苗基質(zhì)生產(chǎn)配方，擬解決泥炭資源短缺及成本高的問題，構(gòu)建基于蚯蚓作用的畜禽糞便等廢棄物的高效資源化利用技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

奶牛糞蚯蚓堆肥：奶牛糞蚯蚓堆肥由南京博農(nóng)生物科技有限公司提供。

草莓：供試品種為紅頰，試驗采用架式育苗。

1.2 試驗處理

本試驗在江蘇丘陵地區(qū)南京農(nóng)業(yè)科學研究所內(nèi)的溫室大棚內(nèi)進行，選用架式育苗栽培方式。試驗設(shè)置5個處理，以現(xiàn)有常用基質(zhì)作為對照，處理1至處理4分別為蚯蚓堆肥替代25%、50%、75%、100%泥炭的基質(zhì)配方，具體為：泥炭︰蛭石︰珍珠巖 = 4︰1︰1(CK)；泥炭︰蚯蚓堆肥︰蛭石︰珍珠巖 = 3︰1︰1︰1(T1)；泥炭︰蚯蚓堆肥︰蛭石︰珍珠巖 = 2︰2︰1︰1(T2)；泥炭︰蚯蚓堆肥︰蛭石︰珍珠巖 = 1︰3︰1︰1(T3)；蚯蚓堆肥︰蛭石︰珍珠巖 = 4︰1︰1(T4)。不同物料的理化性狀見表1。每個處理3個重復，共15個小區(qū)，小區(qū)長為1 m，寬為25 cm，槽深15 cm。每個小區(qū)種植14株苗，分成兩排，每排種植7株，株距30 cm，行(排)距15 cm。

表1　育苗基質(zhì)材料的理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of substrate materials

田間管理。①澆水：采用滴灌澆水，母株定植1周內(nèi)每天澆水兩次，1周后每天澆水一次，保持基質(zhì)含水量在15%～30%；②施肥：草莓采用架式育苗，在育苗前，將水溶性緩釋肥鎂奧綠GM 20-20-20(N︰P︰K為20%︰20%︰20%)溶解后通過滴管施入基質(zhì)內(nèi)，施肥量為8～10 g/株；在育苗周期的前3個月，每15～20天采用滴灌施肥一次；③病蟲害防治：苗期病蟲害主要有炭疽病、蚜蟲、粉虱。用20% 吡蟲啉可溶性粉劑或3% 啶蟲脒乳油防治粉虱，用70%甲基托布津可濕性粉劑防治炭疽病，用12.5% 烯唑醇可濕性粉劑防治白粉病，用10% 阿維菌·噠螨靈乳油防治紅蜘蛛。并在小區(qū)內(nèi)插雙面膠粘板捕捉飛蟲、白粉蝶等。

1.3 測定指標與方法

育苗基質(zhì)基礎(chǔ)理化性質(zhì)：養(yǎng)分含量、體積質(zhì)量、pH、EC值、孔隙狀況等采用常規(guī)方法測定[10]。

草莓植株樣品采集時間和方法：分別在所有母株長出第一級序(4月29日，生長前期)、長出第三級序(5月19日，生長中期)和長出第五級序(6月19日，生長旺期)時采樣，每個小區(qū)隨機抽樣3株幼苗進行測定。在育苗結(jié)束時(8月25日)測定總繁苗數(shù)，在育苗的生長旺期測定母株生物量、根系形態(tài)、過氧化物酶活性、一級子苗生長指標。

草莓植株生長指標：母株株高以基質(zhì)表面到生長點的高度為準；母株冠幅以母株外緣垂直投影最寬處的距離為準；母株干重：先在通風干燥箱105℃下殺青30 min，然后在80℃下烘至恒重后稱量[10]；母株根系總根長、根體積、根表面積、根尖數(shù)采用根系掃描儀測量，型號LA1600+，Canada；分析軟件Winrhizo2003b；一級子苗功能葉葉柄長：刻度尺測量心葉向外第2 片展平的功能葉的葉柄長；一級子苗葉面積采用葉寬度與葉面積回歸法[11]測定。

草莓植株生理指標：母株和一級子苗葉片相對葉綠素含量(SPAD值)采用SPAD502葉綠素含量測定儀測定，測定母株和一級子苗心葉向外第2片展平的三出復葉的中間葉片；母株葉片的過氧化物酶活性用愈創(chuàng)木酚法測定[12]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析和Origin 8進行制圖。處理間的顯著差異采用單因素方差分析評價，平均值多重比較采用最小顯著極差法(LSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同育苗基質(zhì)的配比及基本理化性質(zhì)

復配后的草莓育苗基質(zhì)理化性狀見表2，可以看出有蚯蚓堆肥參與復配的草莓育苗基質(zhì)pH為6.4～7.0，各處理pH均高于對照，呈弱酸性。EC值0.49～1.53 mS/cm，體積質(zhì)量0.36～0.70 g/cm3，總孔隙度71.18%～82.08%，有機質(zhì)含量為261.1～292.2 g/kg，N、P2O5和K2O總養(yǎng)分為40～56 g/kg。體積質(zhì)量、pH、EC、全氮、全磷和全鉀含量均隨蚯蚓堆肥含量的增加而增加，孔隙度和有機質(zhì)隨著蚯蚓堆肥含量的增加而減小，且基質(zhì)理化性質(zhì)均符合草莓對育苗基質(zhì)的要求。

2.2 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓母株生長的影響

2.2.1 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓母株繁苗數(shù)的影響 由表3可以看出，育苗基質(zhì)對草莓繁苗數(shù)有影響，其中T2處理中草莓的繁苗數(shù)最多，平均每株繁苗17顆，顯著高于除對照處理以外的其他處理；T4處理繁苗數(shù)最少，每株繁苗僅9顆，顯著低于其他處理。

表2　不同比例復配的草莓育苗基質(zhì)的理化性狀Table 2 Physical and chemical properties of different substrates

表3　不同處理基質(zhì)對草莓繁苗數(shù)的影響(平均值 ± 標準差)Table 3 Effects of different substrates on germination numbers of strawberry seedlings

2.2.2 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓母株株高和冠幅的影響從圖1可以看出，草莓母株的株高隨蚯蚓堆肥施用量的增加表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢，其中T2處理的效果最好，在草莓育苗的整個周期，T2處理均有利于草莓株高的增加。與CK對照相比，生長前期、中期和旺期，T2處理的株高分別增加了14.02%、20.37% 和20.38%。

圖1　不同處理基質(zhì)對草莓母株株高的影響Fig.1 Effects of different substrates on plant heights of strawberry seedlings

由圖2可見，草莓母株的冠幅隨著育苗基質(zhì)中蚯蚓堆肥用量的增加同樣也表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。在生長中期和旺期，T1、T2和T3處理的草莓的冠幅均高于同期對照CK，尤其以T2處理草莓的冠幅最為顯著。生長中期，T2處理冠幅可達41.47 cm，隨著植株進入生長旺期，T2處理草莓植株的優(yōu)勢更為明顯，冠幅達到43.47 cm，較草莓常規(guī)育苗基質(zhì)(對照CK)增加了22.56%；而T4處理草莓的冠幅在全培育周期低于對照。

圖2　不同處理基質(zhì)對草莓母株冠幅的影響Fig.2 Effects of different substrates on stem diameters of strawberry seedlings

2.2.3 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓母株生物量的影響 從表4可知，隨著草莓育苗基質(zhì)中蚯蚓堆肥含量的提高，草莓母株地上部鮮重和干重、地下部鮮重和干重基本呈先上升后下降的趨勢。其中T2處理的草莓母株地上部鮮重、干重和地下部鮮重、干重均顯著高于其他處理，分別為91.60、18.22、22.81和3.17 g/株。綜合分析，育苗基質(zhì)中添加適量的蚯蚓堆肥促進了草莓根系對基質(zhì)中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，有利于草莓母株生物量的累積。

表4　不同處理基質(zhì)對草莓母株生物量的影響Table 4 Effects of different substrates on biomasses of strawberry seedlings

2.2.4 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓母株根系生長的影響 由圖3可知，T2處理草莓母株的總根長、根表面積、根體積和根尖數(shù)均顯著高于其他處理，與CK相比，分別增加了60.36%、56.32%、59.70% 和77.04%，其中根尖數(shù)增加幅度最大。由此可見，育苗基質(zhì)中添加適量的蚯蚓堆肥可促進草莓母株的根系生長，其中以T2處理蚯蚓堆肥的配比量為最優(yōu)。

2.2.5 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓母株SPAD值和過氧化物酶活性的影響 從圖4可以看出，草莓母株葉片SPAD值在草莓母株的全培育周期，T2處理的葉片SPAD值均高于同期的對照，從生長前期到生長中期，T1處理和T2處理葉片的SPAD值增長較其他處理大，這說明育苗基質(zhì)中添加適量的蚯蚓堆肥能夠促進葉綠素合成，提高草莓葉片的SPAD值。葉綠素含量的高低在一定程度上可反映葉片光合能力的強弱，而光合能力與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)。植株進行光合作用的同時積累光合產(chǎn)物，從生長前期到生長旺期，隨著培養(yǎng)時間的增加，SPAD值表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢。

圖4　不同處理基質(zhì)對草莓母株SPAD值的影響Fig.4 Effects of different substrates on SPADs of strawberry seedlings

過氧化物酶與植物抗性(即對逆境的忍受能力)密切相關(guān)，活性越高，抗逆性就越強；反之，活性越低，抗逆性就越弱。由圖5可知，T2處理草莓的過氧化物酶活性最高，其次是T3處理，T4處理最低。可以看出，育苗基質(zhì)中添加適量蚯蚓堆肥可以提高草莓葉片中的過氧化物酶活性，提高草莓的抗逆性。

2.3 蚯蚓堆肥基質(zhì)對草莓一級子苗生長的影響

由表5可見，T2處理草莓一級子苗葉片數(shù)、功能葉葉柄長、葉面積、SPAD值均顯著高于其他處理。其中T2處理中草莓一級子苗葉片數(shù)最多，較CK處理增加了30.78%。T2處理一級子苗的功能葉葉柄長、葉面積和SPAD值分別較CK處理增加了43.13%，27.11%和25.34%。蚯蚓堆肥育苗基質(zhì)T2促進了草莓一級子苗的生長。

圖5　不同處理基質(zhì)對草莓母株葉片過氧化物酶活性的影響Fig.5 Effects of different substrates on peroxidase activities of strawberry seedlings

表5　不同處理基質(zhì)對草莓一級子苗生長的影響Table 5 Effects of different substrates on growths of strawberry seedlings

3 討論

蚯蚓堆肥是一種有自然泥土味的細碎類物質(zhì)，有較多的氣孔，較好通氣性、排水性和持水能力。蚯蚓堆肥有很大的表面積，使得許多有益微生物得以生存，并增加了基質(zhì)中微生物的多樣性。蚯蚓堆肥中含有多種植物激素，可以促進植物生長和植物健康，因此適合作為基質(zhì)肥料[13]。蚯蚓堆肥的這些特性為草莓育苗提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

研究結(jié)果表明，用蚯蚓堆肥替代部分泥炭制作草莓育苗基質(zhì)，草莓母株株高、生物量、各項根系形態(tài)指標、SPAD值、過氧化物酶，以及一級子苗的功能葉葉柄長、葉面積等指標均有不同程度的提高，這說明蚯蚓堆肥基質(zhì)能夠促進草莓母株和一級子苗的生長。蚯蚓堆肥中不但含有植物生長所必須的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，而且還含有豐富的腐植酸和其他有利于作物生長的成分[14]。Premizic等[15]通過比較蚯蚓堆肥栽培和營養(yǎng)液栽培的番茄發(fā)現(xiàn)，利用蚯蚓堆肥栽培的番茄維生素含量顯著增加；Atiyeh等[16]在溫室育苗基質(zhì)中添加不同量蚯蚓堆肥后發(fā)現(xiàn)，25%～50% 添加量(體積比)處理的番茄苗生長量顯著高于其他處理，40% 添加量處理的萬壽菊生長和生產(chǎn)力都顯著高于對照。

T2處理(蚯蚓堆肥:泥炭:蛭石:珍珠巖體積比為2︰2︰1︰1)的育苗基質(zhì)的體積質(zhì)量為0.20 g/cm3，總孔隙為87.47%，pH為6.64，EC值為0.67 mS/cm，T2處理作為草莓育苗基質(zhì)，草莓母株的冠幅、株高、莖粗、SPAD值、根系各項形態(tài)指標等方面都優(yōu)于其他處理，綜合表現(xiàn)效果最佳。而T4處理(蚯蚓堆肥︰蛭石︰珍珠巖體積比為4︰1︰1)，即基質(zhì)中蚯蚓堆肥全部替代泥炭，草莓母株和一級子苗的生長受到抑制，甚至較常規(guī)育苗基質(zhì)差，其主要原因可能是基質(zhì)的電導率(EC)過高。電導率反映基質(zhì)中的可溶性鹽分含量，基質(zhì)中含有一定的鹽分可為植物提供一定的營養(yǎng)，但是過高的電導率不僅會直接影響到植物對水分養(yǎng)分的吸收，而且還可能會出現(xiàn)某些離子的過量中毒，以及發(fā)生離子間拮抗作用，使某些養(yǎng)分吸收受阻，出現(xiàn)缺素癥等生理障害，造成鹽害，使作物生長發(fā)育不良、產(chǎn)量下降、品質(zhì)變劣，影響草莓幼苗的正常生長[17-18]。已經(jīng)有研究表明，作物生長的安全EC值為小于2.6 mS/cm[19]，最適值為2.0 mS/cm[20]。綜上所述，蚯蚓堆肥占育苗基質(zhì)物料總體積的1/3為草莓育苗基質(zhì)的最佳配方，可推薦作為草莓育苗基質(zhì)，應用于草莓育苗的工廠化生產(chǎn)。

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Substrate Formula of Cow Manure Vermicompost and Its Effects on Strawberry Seedling

ZHANG Shuxuan1,2,CHANG Jiangjie1,2,LI Huixin1,2,ZHAO Hejuan3,WANG Lin3,WANG Dongsheng4,HU Feng1,2,JIAO Jiaguo1,2,5*
(1 College of Resources and Environmental Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China; 2 Jiangsu Collaborative Innovation Center for Solid Organic Waste Resource Utilization,Nanjing 210095,China; 3 Nanjing Institute of Agricultural Sciences,Nanjing 210046,China; 4 Nanjing Institute of Vegetable Science,Nanjing 210042,China; 5 Suzhou Kanglv Agricultural Development Co.,Ltd,Suzhou,Jiangsu 215155,China)

Abstract:In this study,the cow manure vermicompost,peat,perlite,and vermiculite were mixed with different proportions to select the best substrate for strawberry seedlings through the analysis of strawberry growth.The results showed that the substrates were general suitable for strawberry growth.Compared with the conventional substrate,the substrates mixed with different portions of vermicompost improved the quality of maternal and child strawberry seedlings(except the treatment with peat replaced by the vermicompost entirely).With the increasing proportions of vermicompost,the growth of strawberry seedlings firstly increased and then decreased.In all treatments,one-third vermicompost in substrate material volume of seedling substrate had the best effect on strawberry seedlings in general,compared with the conventional substrate,this treatment significantly increased the quality of strawberry maternal and child seedlings,and improved the plant height,biomass,root morphology index,SPAD value and peroxidase activity of the maternal strawberry seedlings,the leaf area,petiole length and petiole coarse of the child strawberry seedlings,etc.So it can be recommended for the actual production of strawberry seedling.

Key words:Cow manure; Vermicompost; Substrate; Strawberry seedling

作者簡介：張舒玄(1990—)，女，江蘇南京人，碩士研究生，主要從事有機廢棄物的生物處理及基質(zhì)化利用研究。E-mail:2013103021@ njau.edu.cn

* 通訊作者(jiaguojiao@njau.edu.cn)

基金項目：①農(nóng)業(yè)部引進國際先進農(nóng)業(yè)科學技術(shù)計劃(948計劃)項目(2015-Z42)、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目(CX(13)3037)和江蘇省博士后科研資助計劃項目(1301070C)資助。

DOI:10.13758/j.cnki.tr.2016.01.009

中圖分類號：S604+.3