李 堃，曲繼松，張麗娟，朱倩楠

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院 種質(zhì)資源研究所，寧夏 銀川 750002)

草炭是無土栽培、育苗基質(zhì)和土壤改良劑中不可缺少的材料，在園藝和環(huán)保等產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。草炭不僅富含多種營養(yǎng)成分，還具有疏松透氣、保水保肥的優(yōu)點(diǎn)，然而其形成時(shí)間長、消耗速度快，是有限的天然資源[1]，過度開采會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境[2]。近年來，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物排放量日趨增加，對環(huán)境保護(hù)造成巨大壓力，科研工作者將農(nóng)業(yè)廢棄物研發(fā)成無土栽培基質(zhì)，不僅解決了農(nóng)業(yè)環(huán)境污染和資源浪費(fèi)兩大難題[3]，還為無土栽培提供了優(yōu)質(zhì)的有機(jī)基質(zhì)。王瑞琪等[4]向糠醛渣中添加一定量的硫磺，不僅可以替代草炭，還可以改良土壤，提高土壤中氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，降低土壤pH值。曲繼松等[5-6]以發(fā)酵的檸條粉替代草炭，與珍珠巖和蛭石按不同比例混配成檸條粉復(fù)合基質(zhì)，研究表明V(檸條粉)∶V(珍珠巖)∶V(蛭石)=3∶1∶1或3∶1∶2的基質(zhì)配比方案適于茄子育苗，V(檸條粉)∶V(珍珠巖)∶V(蛭石)=3∶1∶1或4∶1∶2的基質(zhì)配比方案適于辣椒育苗。李爽等[7]將發(fā)酵腐熟的玉米秸稈與草炭、蛭石、沙子和田園土按不同體積比混配種植馬鈴薯脫毒苗，當(dāng)玉米秸稈、草炭、蛭石的體積比為1∶1∶2時(shí)更有利于馬鈴薯脫毒苗的生長。張碩等[8]將完全發(fā)酵后的玉米芯、甘蔗渣與不同體積的草炭、蛭石混合配比，玉米芯、蛭石、草炭體積比為1∶1∶1和甘蔗渣、蛭石體積比為1∶1的復(fù)合基質(zhì)可作為黃瓜育苗基質(zhì)使用。吳英杰等[9]研究表明，爐渣與菇渣體積比為1∶1的混配基質(zhì)是適合辣椒生長的無土栽培基質(zhì)配方。

枸杞種植是寧夏地區(qū)的農(nóng)業(yè)優(yōu)勢主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，至2016年寧夏枸杞種植面積高達(dá)6萬hm2，占全國枸杞種植面積的50%以上。在枸杞種植管理中，每年12月至下一年的1-3月都需要對不帶葉的粗硬枸杞枝條進(jìn)行修剪，除此之外，在枸杞生長期還需要不斷地將不結(jié)果枝條(俗稱“幼條”)剪掉。目前，大部分被修剪下來的枸杞枝條僅作為燃料使用，利用價(jià)值十分低，若將每年修剪下來的枸杞枝條開發(fā)利用，作為替代草炭的育苗基質(zhì)，不僅可以為基質(zhì)的生產(chǎn)提供來源，還可以降低寧夏等西北地區(qū)的育苗成本。馮海萍等[10-11]結(jié)合寧夏特色產(chǎn)業(yè)，向廢棄的枸杞枝條中添加尿素、雞糞等物質(zhì)后進(jìn)行發(fā)酵，開發(fā)出枸杞枝條基質(zhì)，不僅為基質(zhì)的生產(chǎn)提供了來源，還可以調(diào)整基質(zhì)的孔隙度、容重、pH值等性質(zhì)。本研究將馮海萍等開發(fā)的枸杞枝條基質(zhì)與珍珠巖、蛭石按不同體積配比，進(jìn)行番茄育苗試驗(yàn)，以“壯苗二號(hào)”育苗基質(zhì)作為對照，分析枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)的物理性狀及其對番茄幼苗生長的影響，以期篩選出適宜番茄育苗的枸杞枝條基質(zhì)復(fù)配方案，為枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)的研發(fā)和生產(chǎn)做鋪墊。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2016-10-25-12-23在寧夏農(nóng)林科學(xué)院園林場試驗(yàn)基地的日光溫室內(nèi)進(jìn)行，供試番茄品種為‘合作903’大紅番茄，由上海番茄研究所培育。育苗基質(zhì)材料為枸杞枝條、珍珠巖、蛭石和“壯苗二號(hào)”育苗基質(zhì)。枸杞枝條來源于寧夏枸杞種植基地，經(jīng)過發(fā)酵后使用。具體發(fā)酵方法為：將修剪下來的枸杞枝條粉碎成0.5～1.0 cm的碎屑裝入發(fā)酵池(1 m×1 m×1 m)，并加入3.0 kg尿素和20.0 kg消毒雞糞，混合均勻后用塑料薄膜覆蓋，保持60%～65%的相對含水量，高溫密閉發(fā)酵75 d。采用文獻(xiàn)[12]的方法測得發(fā)酵枸杞枝條的化學(xué)性質(zhì)為：pH=7.80，全氮12.5 g/kg，全磷2.73 g/kg，全鉀15.2 g/kg，有機(jī)碳358 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)10個(gè)處理，T1處理全部使用枸杞枝條，其余9個(gè)處理中枸杞枝條、珍珠巖、蛭石的體積比分別為2∶1∶1(T2)、3∶1∶1(T3)、4∶1∶1(T4)、5∶1∶1(T5)、6∶1∶1(T6)、3∶1∶2(T7)、4∶1∶2(T8)、5∶1∶2(T9)、6∶1∶2(T10)，以“壯苗二號(hào)”育苗基質(zhì)作為對照(CK)，各處理重復(fù)3次。

播種前，番茄種子溫湯浸種15 min后再于室溫浸泡8 h，然后用濕毛巾包裹放置于28 ℃的培養(yǎng)箱中催芽48 h，當(dāng)70%的種子露白時(shí)點(diǎn)播于98穴標(biāo)準(zhǔn)育苗穴盤中。試驗(yàn)期間日光溫室環(huán)境溫度控制為白天最高28 ℃，夜間最低10 ℃，日平均濕度40%。不同處理的田間管理統(tǒng)一，由于枸杞枝條的氮、鉀含量比較豐富，番茄育苗期不再施肥，每天只澆清水。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 基質(zhì)物理性狀 取基質(zhì)加滿在一定體積的環(huán)刀(環(huán)刀質(zhì)量W0)中，于水中浸泡24 h后，稱質(zhì)量得W1，水分自由瀝干后再稱質(zhì)量得W2，放入烘箱內(nèi)烘至質(zhì)量恒定后稱質(zhì)量得W3，按以下公式計(jì)算各指標(biāo)：

Wd=(W3-W0)/V；

Wt=(W1-W3)/V×100%；

Wa=(W1-W2)/V×100%；

Wp=Wt-Wa；

Wa-p=Wa/Wp。

式中：Wd為干體積質(zhì)量，Wt為總孔隙度，Wa為通氣孔隙度，Wp為持水孔隙，Wa-p為大小孔隙比。

1.3.2 番茄幼苗生長指標(biāo) 于番茄出苗20，30和40 d時(shí)，分別取樣測定番茄幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、最長根的長度及總根體積。番茄幼苗三葉一心時(shí)測定地上部、地下部的干質(zhì)量和鮮質(zhì)量，計(jì)算壯苗指數(shù)和根冠比。計(jì)算公式為：壯苗指數(shù)(g/株)=(莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量)×全株干質(zhì)量；根冠比=單株地下部干質(zhì)量/單株地上部干質(zhì)量。

1.3.3 番茄幼苗光合及熒光指標(biāo) 番茄幼苗三葉一心時(shí)，于晴天上午10：00測定光合指標(biāo)(TPS-2便攜式光合作用測定系統(tǒng))和熒光指標(biāo)(Handy PEA熒光儀)。光合指標(biāo)包括凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr)，葉綠素?zé)晒庵笜?biāo)包括光化學(xué)量子效應(yīng)(Fv/Fm)、單位反映中心吸收光能(ABS/RC)、能量散耗(DIo/RC)、最大光化學(xué)效率(ΦPo)、用于電子傳遞的量子產(chǎn)額(ψEo)。

1.3.4 番茄幼苗生理指標(biāo) 番茄幼苗三葉一心時(shí)，參照《植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[13]，使用TTC法測定根系活力，丙酮乙醇混合法測定葉綠素含量，同時(shí)測定番茄幼苗的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和過氧化物酶(POD)活性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2007軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使用DPS v7.05軟件LSD檢驗(yàn)法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)的物理性狀

枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)的物理性狀見表1。

表1 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)的物理性狀Table 1 Physical properties of different compound matrix based on Chinese wolfberry pruning branches

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下表同。

Note:Different letters show significant difference between treatments atP<0.05 according to LSR test,the same below.

由表1可以看出，各處理復(fù)配基質(zhì)的干體積質(zhì)量均在0.14～0.16 g/cm3，且顯著低于CK，說明枸杞枝條基質(zhì)與其他基質(zhì)復(fù)配可以降低干體積質(zhì)量。各處理復(fù)配基質(zhì)的總孔隙度、通氣孔隙度及持水孔隙均顯著高于CK，說明枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)的保水性和通氣性優(yōu)于壯苗二號(hào)育苗基質(zhì)，育苗基質(zhì)中添加枸杞枝條可以增加基質(zhì)的孔隙度。由不同處理對比結(jié)果可知，基質(zhì)配比中枸杞枝條所占比例越大，配比基質(zhì)的干體積質(zhì)量越小，總孔隙度越大，大小孔隙比越?。换|(zhì)配比中蛭石所占比例越大，配比基質(zhì)的干體積質(zhì)量越大，總孔隙度越小，大小孔隙比越大。

2.2 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗生長指標(biāo)的影響

如表2所示，T5、T6和T10處理番茄幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、總根體積等生長指標(biāo)較好，且總體優(yōu)于CK；T8和T9處理番茄的株高、莖粗、總根體積等指標(biāo)較差，且總體低于CK。在出苗40 d時(shí)，T5、T6、T10處理的株高分別比CK高45.87%，41.30%和14.36%，莖粗分別比CK高7.97%，12.68%和7.25%。對生長指標(biāo)進(jìn)行綜合分析可知，T8和T9處理番茄幼苗長勢最弱，T10處理番茄幼苗的長勢較強(qiáng)，T5和T6處理番茄幼苗的長勢最強(qiáng)。

表2 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗生長指標(biāo)的影響Table 2 Effects of different compound matrix based on Chinese wolfberry pruning branches on tomato growth index

2.3 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗干鮮質(zhì)量、根冠比和壯苗指數(shù)的影響

由表3可知，T6處理番茄幼苗的地上部鮮質(zhì)量最高，T10處理的地上部鮮質(zhì)量較高，二者的地上部鮮質(zhì)量分別比CK高31.43%和26.05%。T5處理番茄的地下部、地上部干質(zhì)量最大，其中地下部干質(zhì)量比CK高16.33%，地上部干質(zhì)量比CK高32.43%。由根冠比可以看出，各處理的根冠比與CK相比無顯著性差異，其中T3處理番茄的根冠比最大，T8和T9處理番茄的根冠比最小。由壯苗指數(shù)可知，T5處理的壯苗指數(shù)最大，比CK高4.51%，其次為T10處理，說明使用T5和T10處理的基質(zhì)復(fù)配方案育苗時(shí)，番茄幼苗的質(zhì)量較優(yōu)。

表3 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗干鮮質(zhì)量、根冠比和壯苗指數(shù)的影響Table 3 Effects of different compound matrix based on Chinese wolfberry pruning branches fresh,dry weight,root/shoot and healthy index of tomato

2.4 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗光合指標(biāo)和熒光指標(biāo)的影響

由表4可知，T2處理番茄的Pn最低，T10處理番茄的Pn最高；T5、T6、T7、T8和T10處理番茄的Pn顯著高于CK，分別比CK高26.92%，25.13%，41.79%，37.95%和51.28%。T3、T4處理番茄的Gs和Tr最低，T8處理番茄的Gs和Tr最高，其中T8處理番茄的Gs顯著高于CK，T3、T4處理番茄的Tr顯著低于CK，而其他處理番茄的Gs和Tr與CK無顯著性差異。各處理番茄的Ci均顯著低于CK，其中T3處理番茄的Ci最低。

表4 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗光合指標(biāo)的影響Table 4 Effects of different compound matrix based on Chinese wolfberry pruning branches photosynthetic parameters of tomato

Fv/Fm反映了最大PSⅡ的光能轉(zhuǎn)換效率，F(xiàn)v/Fo則與有活性的反應(yīng)中心的數(shù)量成正比關(guān)系。由表5可知，T1處理番茄的Fv/Fm最高，T6和T9處理番茄的Fv/Fm較高，其中T1處理的Fv/Fm僅比CK高0.28%。各處理番茄的Fv/FO以CK最高，其次為T1、T6和T9處理，且均與CK無顯著差異。各復(fù)配基質(zhì)的ABS/RC和DIo/RC均高于CK，其中T4處理的ABS/RC最高，比CK高15.24%，T7處理的DIo/RC最高，比CK高43.08%。T1和T6處理的ΦPo最高，但與CK無顯著性差異，T1處理的ΦPo比CK高0.28%，T6處理的ΦPo與CK相同。ψEo主要反映PSⅡ受體側(cè)的變化，各復(fù)配基質(zhì)ψEo均低于CK，T7最低，僅為CK的42.55% 。

表5 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗熒光指標(biāo)的影響Table 5 Effects of different compound matrix based on Chinese wolfberry pruning branches fluorescence of tomato

2.5 枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗生理指標(biāo)的影響

由表6可知，T10處理番茄的葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量均最高，T4處理最低。由方差分析結(jié)果可知，T5、T6和T10處理番茄的總?cè)~綠素含量顯著高于CK，分別比CK高11.70%，11.70%和17.02%，而T1、T2、T3和T4處理番茄的葉綠素總量顯著低于CK，說明T10處理番茄幼苗的光合作用較強(qiáng)，有利于干物質(zhì)的累積。根系活力與幼苗的生長情況密切相關(guān)，T3和T9處理番茄的根系活力最高且顯著高于CK，T4、T5、T6和T7處理番茄的根系活力與CK無顯著性差異，其中T3和T9處理番茄的根系活力比CK高5.22%，T5和T6處理番茄的根系活力比CK高3.48%。T2、T3和T4處理番茄的MDA含量顯著高于CK，說明使用T2、T3和T4處理的復(fù)配基質(zhì)種植番茄時(shí)，幼苗的受傷害程度較高；T5、T6、T7、T8、T9和T10處理番茄的MDA含量低于CK，分別比CK低19.08%，14.25%，40.02%，39.03%，60.47%和39.65%。T10處理番茄的POD活性與CK無顯著性差異，T3和T7處理番茄的POD活性顯著高于CK，分別比CK高68.98%和16.79%，其余處理番茄POD活性均顯著低于CK。各處理番茄SOD活性均低于CK，其中以T3處理番茄SOD活性最高。

表6枸杞枝條不同比例復(fù)配基質(zhì)對番茄幼苗生理指標(biāo)的影響
Table 6 Effects of different compound matrix based on Chinese wolfberry pruning branches physiological parameters of tomato

處理 Treatment葉綠素a/(mg·g-1)Chlorophyll a葉綠素b/(mg·g-1)Chlorophyll b總?cè)~綠素/(mg·g-1)Chlorophyll(a+b)根系活力/(mg·g-1·h-1)Root activityMDA含量/(mmol·g-1)MDA contentPOD活性/(U·g-1)POD activitySOD活性/(U·g-1)SOD activityT10.53±0.01 ef0.21±0.00 de0.74±0.01 ef0.97±0.01 f9.67±1.26 c166.67±6.80 f406.34±21.42 cdT20.55±0.02 de0.22±0.02 de0.77±0.04 de1.08±0.02 de20.82±0.66 a188.29±6.80 e369.51±30.73 deT30.52±0.02 ef0.19±0.01 e0.71±0.03 ef1.21±0.00 a12.10±1.35 b417.12±6.80 a558.81±51.31 bT40.46±0.01 f0.18±0.02 e0.65±0.03 f1.13±0.06 cd12.10±0.45 b225.23±5.63 d416.63±16.65 cT50.75±0.07 a0.30±0.03 ab1.05±0.10 a1.19±0.01 ab6.53±0.83 def167.57±7.15 f403.17±19.96 cdT60.76±0.00 a0.29±0.00 ab1.05±0.01 a1.19±0.04 ab6.92±1.64 de214.41±10.23 d148.12±7.73 hT70.73±0.00 ab0.28±0.00 bc1.01±0.00 ab1.18±0.04 ab4.84±0.79 fg288.29±9.49 b163.96±20.82 hT80.68±0.02 bc0.25±0.01 cd0.93±0.03 bc1.06±0.04 e4.92±1.11 efg197.30±11.78 e356.44±33.08 efT90.62±0.02 cd0.25±0.01 cd0.86±0.02 cd1.21±0.05 a3.19±0.50 g187.39±6.81 e284.75±44.21 gT100.77±0.13 a0.33±0.06 a1.10±0.16 a1.05±0.02 e4.87±1.51 fg240.54±5.41 c316.83±13.77 fgCK0.66±0.02 bc0.28±0.02 bc0.94±0.04 bc1.15±0.02 bc8.07±1.61 cd246.85±5.63 c624.16±8.76 a

3 討 論

復(fù)配基質(zhì)需根據(jù)不同基質(zhì)材料的理化性質(zhì)及幼苗的生物學(xué)特性進(jìn)行配比，部分研究表明，番茄栽培中基質(zhì)適宜的干體積質(zhì)量為0.1～0.8 g/cm3[14-18]，本研究中各處理枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)的干體積質(zhì)量均在該范圍內(nèi)，說明枸杞枝條作為栽培基質(zhì)是可行的。將枸杞枝條基質(zhì)與其他基質(zhì)復(fù)配可以降低干體積質(zhì)量、增加基質(zhì)的孔隙度，配比基質(zhì)中枸杞枝條所占比例越大，基質(zhì)的干體積質(zhì)量越小，總孔隙度越大，大小孔隙比越小。根據(jù)蔣衛(wèi)杰等[19]提出的大小孔隙比以0.25～0.5為宜的標(biāo)準(zhǔn)，T3、T4、T5和T10處理的大小孔隙比較適宜，且優(yōu)于CK。根據(jù)田吉林等[20]提出的基質(zhì)總孔隙度為60%～90%、通氣孔隙度>15%、持水孔隙>45%的標(biāo)準(zhǔn)，T3和T10處理枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)的物理性狀最適宜。

在育苗方面，由10種基質(zhì)番茄幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、根長和根體積綜合分析可知，使用T5處理(V(枸杞枝條)∶V(珍珠巖)∶V(蛭石)=5∶1∶1)和T10處理(V(枸杞枝條)∶V(珍珠巖)∶V(蛭石)=6∶1∶2)復(fù)配基質(zhì)育苗時(shí)，番茄幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)和根體積指標(biāo)較好，壯苗指數(shù)較大，長勢最強(qiáng)。通過葉綠素含量和光合參數(shù)比較得出，使用T10處理復(fù)配基質(zhì)育苗時(shí)，番茄幼苗的葉綠素含量最高，比CK高17.02%；番茄的凈光合速率(Pn)最高，比CK高51.28%，說明T10處理的復(fù)配基質(zhì)方案利于番茄光合作用以及干物質(zhì)的累積。

葉綠素?zé)晒鉁y定技術(shù)作為一種無損傷的快速探針用于植物的光合生理研究已有大量報(bào)道[21-22]。Fv/Fm反映了熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線上升過程中O-P段的PSⅡ光合電子傳遞能力，光化學(xué)量子效應(yīng)(Fv/Fm)反應(yīng)了最大PSⅡ的光能轉(zhuǎn)換效率，在非脅迫條件下該參數(shù)變化極小，脅迫條件下該參數(shù)明顯下降，F(xiàn)v/Fo則與有活性的反應(yīng)中心的數(shù)量成正比關(guān)系。根據(jù)Strasser等[23]的能量流動(dòng)模型，植物葉片吸收的總能量(ABS)，一部分以熒光的形式釋放，大部分被反應(yīng)中心(RC)捕獲，被反應(yīng)中心捕獲的能量中有一部分通過QA的還原氧化導(dǎo)致電子傳遞(ET)，另一部分以熱耗散的形式釋放(DI)。本研究中，各復(fù)配基質(zhì)處理番茄幼苗單位反應(yīng)中心吸收光能(ABS/RC)和能量散耗(DIo/RC)的值均大于CK，說明復(fù)配基質(zhì)葉片受脅迫時(shí)單位反應(yīng)中心承擔(dān)的光能轉(zhuǎn)換任務(wù)更多。用于電子傳遞的量子產(chǎn)額(ψEo)主要反映了PSⅡ受體側(cè)的變化，CK處理ψEo值最大，說明壯苗二號(hào)基質(zhì)上番茄幼苗葉片用于QA下游電子傳遞的量子減少，PSⅡ反應(yīng)中心捕獲的激子中用于QA下游電子傳遞的激子占捕獲激子總數(shù)的比例減少，PSⅡ受體側(cè)QA下游的電子傳遞接收的能量占總能量的比例降低。

MDA是膜脂過氧化分解的主要產(chǎn)物之一，其含量與植物的受傷害程度呈正相關(guān)[15,24]，POD和SOD等抗氧化酶可以減輕自由基對膜系統(tǒng)的過氧化傷害，提高植物的抗逆性[16]。本研究結(jié)果表明，T10處理番茄的MDA含量較低，比CK低39.65%，SOD和POD活性較高，說明該處理番茄的受傷害程度明顯低于CK，并且抗逆性強(qiáng)。

將不同處理基質(zhì)的物理性狀與番茄穴盤苗的生長、光合和生理指標(biāo)綜合分析后可知， T10處理的枸杞枝條復(fù)配基質(zhì)較適于番茄穴盤育苗，T6處理次之。