王 燦，王艷芳，曹紹玉，許俊強(qiáng)，張應(yīng)華

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 云南省滇臺(tái)特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化工程研究中心，云南 昆明 650201)

云南省是農(nóng)業(yè)大省，是甘蔗的主要產(chǎn)地之一，每年均產(chǎn)生大量的有機(jī)廢棄物甘蔗渣，當(dāng)?shù)囟嘤米魅剂仙踔磷鲝U棄物處理，造成大量的資源浪費(fèi)[1]。若將這些“資源豐富、價(jià)格低廉”的廢棄物開發(fā)為有機(jī)育苗基質(zhì)，變廢為寶，對資源的高效利用和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。蔬菜工廠化育苗具有成本低、效率高、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)等優(yōu)勢，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要組成部分。而育苗基質(zhì)則是其中關(guān)鍵的一環(huán)，其為蔬菜的生長發(fā)育提供保障。目前，市面上常用的育苗基質(zhì)多為草炭，但草炭是一種不可再生資源，對其進(jìn)行大量開采會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成不可逆的破壞，因此將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的有機(jī)廢棄物加以利用，因地制宜地開發(fā)價(jià)格低廉的大量有機(jī)廢棄物，通過發(fā)酵、碳化和添加外源物等不同處理方式制成復(fù)合育苗基質(zhì)已成為現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)。魏恒等[2-4]研究表明，農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物含豐富的有機(jī)質(zhì)及大量的C、N等元素，且理化性質(zhì)適宜，是較理想的育苗基質(zhì)。棉籽殼、玉米稈為主的育苗基質(zhì)有利于番茄的生長[3,5-6]。張碩等[7]研究發(fā)現(xiàn)，玉米芯經(jīng)發(fā)酵后與蛭石及草炭按1∶1∶1復(fù)配進(jìn)行黃瓜育苗的栽培效果與商品育苗基質(zhì)栽培效果接近。戚琳等[8-10]研究發(fā)現(xiàn)，生物炭代替常規(guī)基質(zhì)對水稻、番茄和油菜幼苗的生長發(fā)育具有明顯的促進(jìn)作用，可提高出苗率及壯苗指數(shù)。董傳遷等[11]研究表明，腐熟玉米秸稈、棉籽殼菇渣與草炭和蛭石按不同比例復(fù)配基質(zhì)可促進(jìn)番茄和甜椒幼苗的生長。韓春梅等[12]報(bào)道，腐熟小麥秸稈與菇渣體積比為1∶3是茄子育苗的最佳配比基質(zhì)，且育苗期間不用施肥。雖然對于農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物在蔬菜育苗基質(zhì)中的應(yīng)用已有大量的研究，然而，因其甘蔗渣纖維素含量較高，蛋白、淀粉和可溶性糖含量較少[13]，導(dǎo)致甘蔗渣代替草炭作育苗基質(zhì)的研究相對較少。為此，以甘蔗渣為主要材料，通過添加EM菌、添加殼聚糖和不添加不同處理甘蔗渣與蛭石、珍珠巖和雞糞按體積比7∶1∶1∶1的比例混勻后的基質(zhì)作為穴盤育苗基質(zhì)，研究其對辣椒幼苗生長的影響，以期為甘蔗渣在蔬菜穴盤育苗基質(zhì)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 辣椒品種 辣椒品種為皺皮椒，云南京滇種業(yè)有限公司。

1.1.2 儀器 PD-501便攜式電導(dǎo)儀，上海碩光電子科技有限公司。

1.1.3 殼聚糖及EM菌 水溶性殼聚糖(脫乙酰度>90%，灰分<1%，粒徑為100目)，河南華悅化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)；EM菌液(由芽孢桿菌、乳酸菌、雙歧菌、酵母菌、放線菌、醋酸菌和光合菌七大類微生物中的10屬80種有益微生物復(fù)合而成)，農(nóng)富康生物科技公司生產(chǎn)。

1.1.4 其余供試材料 粉碎后的甘蔗渣，顆粒徑為3～6 mm的蛭石，顆粒徑為5～8 mm的珍珠巖，發(fā)酵雞糞過10～18目篩。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于2017年9-11月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)滇臺(tái)中心溫室大棚進(jìn)行。將粉碎過的甘蔗渣進(jìn)行常規(guī)發(fā)酵腐熟，待發(fā)酵完成后取出進(jìn)行不同處理(發(fā)酵好的甘蔗渣以下均簡稱甘蔗渣)。處理A，甘蔗渣添加EM菌液常溫下浸泡10～15 d；處理B，甘蔗渣添加16 g/L殼聚糖并混合均勻；處理C，純甘蔗渣(即不添加)；CK，草炭與蛭石按體積比2∶1混配均勻[14]。最后將不同處理甘蔗渣與蛭石、珍珠巖和雞糞按體積比為7∶1∶1∶1的比例混合均勻后裝入36孔穴盤并澆透水。辣椒種子溫湯浸種后催芽，待露白后，選取出芽一致的種子播種于穴盤中，每穴1粒，每盤為1次重復(fù)，每處理3次重復(fù)。隨后將其擺放于溫室大棚內(nèi)，日常定量澆灌清水，各處理基質(zhì)濕度保持在60%～70%。

1.2.2 項(xiàng)目測定

1)基質(zhì)的理化性質(zhì)。將風(fēng)干后的基質(zhì)裝入已知體積為V、質(zhì)量為W1的玻璃瓶內(nèi)，稱得總質(zhì)量為W2。隨后將瓶口用紗網(wǎng)封住，放入水桶中浸泡，吸水達(dá)到飽和狀態(tài)后稱重為W3，將玻璃瓶倒置(瓶口朝下)，讓瓶里的水自然流出，24 h后稱其質(zhì)量為W4。參照文獻(xiàn)[15-16]的方法，計(jì)算容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度和水氣比。一般將容重為0.1～0.8 g/cm3、總孔隙度為70%～90%、持水孔隙度40%～75%、通氣孔隙度為20%～30%、水氣比2～4、電導(dǎo)率<2.6 mS/cm、pH 6～8的基質(zhì)即為理想基質(zhì)[17-20]。

容重=(W2-W1)/V

總孔隙度=(W3-W2)/V×100%

持水孔隙度=(W4-W2)/V×100%

通氣孔隙度=(W3-W4)/V×100%

水氣比=持水孔隙度/通氣孔隙度

2)pH和電導(dǎo)率(EC)。取風(fēng)干基質(zhì)40 mL加入純水200 mL振蕩8 min取上清液，參照文獻(xiàn)[17]的方法用便攜式電導(dǎo)儀測定pH和EC。

3)辣椒幼苗生長指標(biāo)。播種后的第20天、第30天和第40天分別用刻度尺、游標(biāo)卡尺測量每個(gè)處理辣椒幼苗的株高和莖粗。第40天時(shí)用分析天平測定鮮重、根體積(排水法)和葉綠素含量(采用紫外分光光度法)，并參照文獻(xiàn)[21]的方法計(jì)算壯苗指數(shù)和生長函數(shù)。

壯苗指數(shù)=(地下部分干重/地上部分干重+莖粗/株高)×全株干重

生長函數(shù)=全株幼苗干重/苗齡

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和DPS 7.05對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理基質(zhì)的理化性質(zhì)

從表1看出，不同處理容重、總孔隙度和持水孔隙度等的變化。容重：CK最大，為0.408 g/cm3，顯著高于其余各處理；處理B其次，為0.191 g/cm3；處理C最低，為0.161 g/cm3，且與處理A差異不顯著。總孔隙度：處理A最高，為0.813%，與其余各處里間差異顯著；CK最低，為0.532%，顯著低于其余處理。持水孔隙度：處理B最大，為0.509%，顯著高于其余各處理；CK最低，為0.335%，與其余各處里間差異顯著；處理A與處理C差異不顯著。通氣孔隙度：處理A最高，為0.341%，與其余各處理間差異顯著；CK最低，為0.197%，顯著低于其余各處理。水氣比：處理B最高，為2.028，顯著高于其余各處理；CK其次，為1.701；處理A最低，為1.387；不同處理間差異均顯著。電導(dǎo)率：CK最高，為2.310 mS/cm，顯著高于其余各處理；處理B其次，為1.322 mS/cm；處理C最低，為0.976 mS/cm，其與處理A差異不顯著。pH：處理A最高，為7.69，顯著高于其除處理C外的其余處理；CK最低，為6.93，與其余處理差異顯著。綜合看，處理B的基質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均在理想范圍內(nèi)，但屬于輕型基質(zhì)。

表1 不同處理基質(zhì)的理化性質(zhì)差異Table 1 Physicochemical properties of different treatment substrates

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。
Note:Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level.The same below.

2.2 不同處理基質(zhì)對辣椒幼苗生長的影響

2.2.1 株高與莖粗 從圖1看出，隨著辣椒幼苗苗齡的增大，不同處理基質(zhì)辣椒幼苗的株高與莖粗的變化趨勢存在差異。株高：各處理基質(zhì)幼苗均隨時(shí)間的延長均呈增高趨勢，但隨著時(shí)間的推移，處理B與CK的株高增加大于處理A與處理C，其中處理B株高的增加顯著高于其余各處理。苗齡20 d時(shí)，處理B最高，為5.6 cm；CK其次，為4.9 cm；處理C最低，為3.9 cm。苗齡30 d時(shí)，處理B最高，為7.9 cm；CK其次，為6.3 cm；處理C最低，為4.7 cm。苗齡40 d時(shí)，處理B最高，為10.3 cm；CK其次，為8.9 cm，處理C最低，為5.6 cm。莖粗：各處理基質(zhì)幼苗也隨時(shí)間的延長呈增大趨勢，且苗齡30 d前各處里基質(zhì)幼苗增大趨勢均無顯著差異，苗齡30 d后處理A與處理C的上升趨勢趨于平緩。苗齡20 d時(shí)，處理B最粗，為0.15 cm；CK其次，為0.14 cm；處理C最細(xì)，為0.09 cm。苗齡30 d時(shí)，處理B最粗，為0.24 cm；CK其次，為0.21 cm，處理C最細(xì)，為0.16 cm。苗齡40 d時(shí)，處理B最粗，為0.33 cm；CK其次，為0.29 cm；處理C最細(xì)，為0.19 cm。表明，處理B基質(zhì)可促進(jìn)辣椒幼苗的生長，且隨時(shí)間的延長，其生長趨勢優(yōu)于其余處理基質(zhì)。

圖1 不同處理基質(zhì)辣椒幼苗的株高及莖粗Fig.1 Plant height and stem diameter of pepper seedlings on different substrates

2.2.2 鮮重、根體積、壯苗指數(shù)與生長函數(shù) 從表2可知，不同處理基質(zhì)辣椒幼苗的鮮重、根體積和壯苗指數(shù)等的變化趨勢。鮮重：CK最大，為2.41 g；處理B其次，為2.35 g；處理C最小，為1.26 g；處理B與CK差異不顯著，與處理A和處理C差異顯著；處理A和處理C差異不顯著。根體積：處理B最大，為1.95 cm3；處理A其次，為1.71 cm3；CK最小，為1.26 cm3；處理B顯著高于其余各處理，處理A與處理C差異不顯著，但均顯著高于CK。壯苗指數(shù)：處理B最大，為0.031 1；CK其次，為0.029 5；處理A最小，為0.012 3；處理B與CK差異不顯著，與處理A和處理C差異顯著；處理A和處理C差異不顯著。生長函數(shù)：CK最大，為3.88 mg/d；處理B其次，為3.49 mg/d；處理A最小，為1.65 mg/d；CK與其余各差異均顯著，處理B與處理A、處理C差異顯著，處理A與處理C差異不顯著。壯苗指數(shù)和生長函數(shù)是秧苗質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)之一，處理B幼苗的壯苗指數(shù)和生長函數(shù)均顯著高于其余處理且與CK最接近，表明處理B可顯著促進(jìn)辣椒幼苗的生長。

表2 不同處理基質(zhì)辣椒幼苗的生長狀況Table 2 Growth status of pepper seedlings on different substrates

2.2.3 葉綠素含量 從圖2看出，辣椒幼苗的葉綠素含量CK最高，為2.01 mg/g；處理B其次，為1.95 mg/g；處理C最低，為0.84 mg/g；處理B與CK差異不顯著，與處理A和處理C差異顯著；處理A與處理C差異顯著。表明，甘蔗渣里添加16 g/L殼聚糖，即處理B對辣椒幼苗葉綠素含量具有促進(jìn)作用。

圖2 不同處理基質(zhì)辣椒幼苗的葉綠素含量Fig.2 Chlorophyll content in pepper seedlings on different substrates

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同處理基質(zhì)的理化性質(zhì)均無太大差異，但對辣椒幼苗生長的影響存在顯著差異。隨著辣椒幼苗苗齡的增大，甘蔗渣添加16 g/L殼聚糖辣椒幼苗的長勢優(yōu)于甘蔗渣添加EM菌和純甘蔗渣，且在苗齡40 d時(shí)，甘蔗渣添加16 g/L殼聚糖的壯苗指數(shù)和生長函數(shù)均顯著高于甘蔗渣添加EM菌和純甘蔗渣。綜合比較辣椒幼苗的干重、壯苗指數(shù)、生長函數(shù)和葉綠素含量等生長指標(biāo)，甘蔗渣添加16 g/L殼聚糖的效果最好，甘蔗渣添加EM菌其次，純甘蔗渣最差。表明，在試驗(yàn)條件下，添加16 g/L殼聚糖的基質(zhì)可促進(jìn)辣椒幼苗的生長，其更適合作為辣椒育苗基質(zhì)，與游瑩卓等[22-24]的研究結(jié)果相近，均說明殼聚糖對幼苗株高、莖粗、壯苗指數(shù)等具有促進(jìn)作用，不同之處在于對殼聚糖的用量(4 g/L)不同，而該試驗(yàn)經(jīng)過前期殼聚糖用量的篩選后，其用量以16 g/L效果最好，這可能是所選用的基質(zhì)不同而導(dǎo)致殼聚糖用量的不同。另外，甘蔗渣添加EM與純甘蔗渣的辣椒幼苗的長勢差異不大，蔗渣添加EM略高于純甘蔗渣。一方面，說明經(jīng)EM菌液處理過的甘蔗渣對育苗效果的影響不大，其原因是基質(zhì)營養(yǎng)成分偏低，導(dǎo)致幼苗持續(xù)生長的效果較差，與甘蔗渣纖維素含量較高，而蛋白、淀粉和可溶性糖含量較少，發(fā)酵不徹底有關(guān)[25]。另一方面，將單一甘蔗渣發(fā)酵作育苗基質(zhì)不可行，其應(yīng)與草炭[26]、家畜糞便[27]和有機(jī)復(fù)合肥[28]等其他有機(jī)物混合使用方可。

利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物部分或全部替代草炭是今后育苗基質(zhì)研發(fā)的熱點(diǎn)，其生態(tài)意義和現(xiàn)實(shí)意義顯著[29]。如何有效利用甘蔗渣降低其育苗的成本，開發(fā)及優(yōu)化相關(guān)配方用于生產(chǎn)實(shí)踐還有待進(jìn)一步深入研究。