趙青松，雷海英，閆志永，崔佳怡

（長治學(xué)院生命科學(xué)系，山西 長治 046011）

隨著我國中醫(yī)藥事業(yè)的不斷發(fā)展，特別是在新冠疫情中中藥對病毒預(yù)防上的優(yōu)良表現(xiàn)，中藥生產(chǎn)加工規(guī)模逐漸增大，隨之產(chǎn)生的中藥渣逐年增多[1-2]。中藥渣是中藥材經(jīng)提取有效成分后剩余的殘?jiān)缓罅康拇种?、粗蛋白、粗纖維、氨基酸、生物堿、微量元素及一定量的活性成分等物質(zhì)[3-4]。中藥廢渣傳統(tǒng)處理大多以焚毀和填埋為主，不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，而且造成巨大的資源浪費(fèi)[5-6]。國內(nèi)外學(xué)者以中藥渣為基料生產(chǎn)的有機(jī)肥在園藝栽培、環(huán)境改良等方面起到良好的效果，并且中藥渣進(jìn)行堆肥處理后生產(chǎn)出的有機(jī)肥對園藝作物、農(nóng)作物生長方面具有顯著的促進(jìn)作用[7-10]。大量研究表明，使用有機(jī)廢棄物作為蔬菜育苗基質(zhì)原材料可使其變廢為寶，且可有效提高種苗質(zhì)量[11-14]。根據(jù)低碳循環(huán)農(nóng)業(yè)的理念，生產(chǎn)上使用工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物生物發(fā)酵產(chǎn)物與其他物料復(fù)配成的專用型栽培基質(zhì)，不僅可減少對不可再生資源草炭的替代，減少對環(huán)境的破壞，同時(shí)可為蔬菜工廠化育苗生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)，促進(jìn)廢棄物的高效循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益多贏。

本研究探索以完全腐熟中藥渣為主要原料，開展黃瓜穴盤育苗復(fù)配基質(zhì)篩選研究，對中藥渣復(fù)配基質(zhì)理化性質(zhì)及穴盤育苗效果進(jìn)行綜合評價(jià)，從而為中藥渣廢棄物綜合利用提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 供試材料

中藥渣來自某中藥廠，為苦參和土茯苓經(jīng)提取后的殘?jiān)?，?jīng)45 d堆肥發(fā)酵處理后粉碎至直徑小于1 cm。蛭石、珍珠巖、草炭均為市場購買。供試黃瓜品種為天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃瓜研究所生產(chǎn)的津優(yōu)1號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

育苗試驗(yàn)安排在2020年5月16日至6月16日，在長治學(xué)院生命科學(xué)系玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行，環(huán)境最高溫度32 ℃，最低溫度18 ℃，平均溫度24.2 ℃。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，分別為按照不同體積比例及加入發(fā)酵中藥渣配成的5 種栽培基質(zhì)，以草炭作為對照（CK）。每處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植3 個(gè)穴盤。穴盤規(guī)格為50孔。各復(fù)合基質(zhì)的配比如表1所示。

表1 不同處理的基質(zhì)配比（體積比）Tab.1 Substrateratioofdifferenttreatments（volumeratio）

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測定 育苗前將不同處理基質(zhì)按處理混合均勻，容重、總孔隙度、通氣孔隙度和持水孔隙度的測定參照郭世榮等[15]的方法；將基質(zhì)自然風(fēng)干過篩后，按體積比基質(zhì)∶去離子水＝1∶5的比例進(jìn)行混合，充分?jǐn)嚢?0 min，靜置10 h，抽濾后用pH計(jì)和土壤多參數(shù)測定儀分別測定pH值、EC值。

1.3.2 黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)及生物量的測定 播種5 d后統(tǒng)計(jì)出苗率。播種后30 d（三葉一心）分別從每個(gè)重復(fù)中隨機(jī)挑選長勢一致的5株黃瓜幼苗，測量其株高、莖粗和葉片葉綠素含量。葉綠素含量使用SPAD-502 葉綠素儀（Minolta 公司）測定相對葉綠素含量（SPAD）。測定其地上部分和地下部分的干鮮質(zhì)量。株高用直尺測定根莖部到生長點(diǎn)的長度；莖粗用游標(biāo)卡尺測量子葉基部處的粗度；地上部、地下部鮮質(zhì)量用電子天平測定；地上部干質(zhì)量和地下部干質(zhì)量是將植株鮮樣置于烘箱105 ℃殺15 min，80 ℃恒溫24 h，然后用電子天平稱量。從穴盤中取出帶苗基質(zhì)塊，從10 cm高度作自由落體，以散落基質(zhì)質(zhì)量與完整基質(zhì)塊質(zhì)量之比為崩壞率。

1.3.3 根系生長指標(biāo)的測定 播種30 d 后不同處理各取5株幼苗，清洗干凈后，采用Epson掃描儀獲取根系樣本，運(yùn)行WinRHIZO Pro 根系分析系統(tǒng)軟件，對所獲取的根系樣本進(jìn)行分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)方法，對不同處理的植株形態(tài)指標(biāo)以及根系生長指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)。

式中，Xf為評價(jià)系數(shù)，X為某一處理下某一指標(biāo)的測定值，Xmax為該指標(biāo)測定的最大值，Xmin為該指標(biāo)測定的最小值。將各個(gè)指標(biāo)的評價(jià)系數(shù)進(jìn)行累加，求其平均值，即為該處理的綜合評價(jià)系數(shù)[16]。

采用 SPSS 19.0 結(jié)合 Microsoft Excel 2003 作數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表2可知，不同配比處理的容重存在顯著差異，其中，T5 處理容重最大，顯著高于T1、T2、T3 和CK，T5 處理較 T1 處理容重增加了 0.09 g/cm3，表明隨著中藥渣添加量增多，基質(zhì)容重有不斷增加的趨勢。通過比較不同復(fù)配處理基質(zhì)的孔隙度可知，不同處理間總孔隙度無顯著差異。通氣孔隙度以T1處理最大，顯著高于其他復(fù)配基質(zhì)處理，也高于CK。不同復(fù)配基質(zhì)處理的持水孔隙度在51.79%～55.84%，均顯著小于CK，其中，T1 處理的持水孔隙度最小。T1 處理的大小孔隙比最高，較CK 高出71%，且隨中藥渣添加量增加，不同復(fù)配基質(zhì)大小孔隙比有減少的趨勢，其中，T5 處理最小。由表2可知，不同復(fù)配基質(zhì)均呈現(xiàn)出弱堿性，pH值均高于CK。不同配比藥渣的EC值均高于CK，其中，T5處理的EC值是CK的3倍。綜合來看，不同處理復(fù)配基質(zhì)的容重、總孔隙度、持水孔隙度、pH 值、EC 值均在有機(jī)基質(zhì)所要求的適宜范圍內(nèi)。隨藥渣添加量的增加，復(fù)配基質(zhì)的pH值和EC值有增加趨勢。

表2 不同配方基質(zhì)的理化性質(zhì)Tab.2 Physical and chemical properties of substrates with different formulations

2.2 不同復(fù)配基質(zhì)對黃瓜幼苗生長及生物量的影響

從表3可以看出，不同復(fù)配基質(zhì)隨中藥渣填加量的不同對黃瓜穴盤苗的發(fā)芽率有影響，其中，T3處理的發(fā)芽率最高，為97%，顯著高于對照，T5處理的發(fā)芽率最小，顯著低于其他處理，也小于對照，表明隨著藥渣添加量的增加，可能會降低黃瓜穴盤苗的發(fā)芽率。不同處理的株高以T3 最高，顯著高于其他處理，T2最低，顯著低于其他處理。T3處理的莖粗最高，顯著高于其他藥渣處理，與對照無顯著差異。在葉綠素含量上，復(fù)配組的含量均顯著高于CK，其中，T5處理的SPAD值最高，表明藥渣添加量越大穴盤苗營養(yǎng)越充足，同時(shí)說明各配比基質(zhì)養(yǎng)分均較對照充足，能滿足黃瓜穴盤苗的生長。

地上部鮮質(zhì)量以復(fù)配基質(zhì)T3 處理為最大，達(dá)到5.994 g，顯著大于其他藥渣處理，與對照差異不顯著。地下部鮮質(zhì)量也以T3 最大，顯著高于其他藥渣處理，但小于對照，表明添加藥渣后穴盤苗的根系物質(zhì)積累量小于對照。地上部和地下部干物質(zhì)積累量與地上部干質(zhì)量和鮮質(zhì)量表現(xiàn)出相同的趨勢。根坨崩壞率是反映基質(zhì)根系發(fā)育好壞的重要指標(biāo)，也是評價(jià)穴盤苗移栽性能的重要指標(biāo)，根坨崩壞率越小表明穴盤苗根系盤根性能越好。從表3 可以看出，隨著藥渣含量的增多，基質(zhì)崩壞率有下降的趨勢，其中，T5處理的崩壞率顯著低于其他處理，與對照差異不顯著。

表3 不同配方基質(zhì)對黃瓜各生長指標(biāo)的影響Tab.3 Effects of different formulation substrates on growth indexes of cucumber

2.3 不同復(fù)配基質(zhì)對根系生長的影響

由表4可知，不同復(fù)配處理中以T2處理的總根長最長，達(dá)到185.46 cm，顯著大于T3、T4、T5 和對照，隨著藥渣添加量的增多總根長有減少的趨勢。不同處理的總根表面積也以T2 處理為最大，達(dá)到46.30 cm2，顯著高于其他處理，較對照也高出39%。不同復(fù)配藥渣處理中的平均根系直徑以T5 為最大，顯著高于其他藥渣處理，但與對照差異不顯著。不同藥渣復(fù)配處理的根體積以T2 處理為最大，顯著高于其他藥渣處理，與對照差異不顯著。不同處理的根尖個(gè)數(shù)隨著藥渣的添加量增加呈現(xiàn)不斷遞減的趨勢，除T5 外，其他處理的根尖數(shù)均大于對照，其中，T2 處理最多，顯著多與其他處理。主根長也以T2處理為最長，顯著長于其他藥渣處理。

從表4可以看出，隨藥渣添加量的增加除平均根系直徑外，各指標(biāo)均有一個(gè)先增加后下降趨勢，其中，T2處理在各復(fù)配基質(zhì)中根系生長情況最好，T5 處理根系生長指標(biāo)最差，說明隨著復(fù)配基質(zhì)中藥渣添加量的增加，黃瓜穴盤苗的根系生長受到了影響，中藥渣添加量的增加對黃瓜穴盤苗根系的生長有一定的抑制作用。

表4 不同處理的根系生長指標(biāo)Tab.4 Root growth indexes of different treatments

2.4 不同復(fù)配基質(zhì)對黃瓜穴盤苗質(zhì)量的綜合分析

由表5可知，不同處理黃瓜穴盤苗質(zhì)量中以對照最高，為0.649 8，T3處理為各藥渣復(fù)配處理中綜合指標(biāo)最高，為0.536 8，這可能與該復(fù)配基質(zhì)的持水能力、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度綜合表現(xiàn)良好有關(guān)，適宜的pH 值、EC 值對黃瓜穴盤苗生長有促進(jìn)作用，更能滿足黃瓜幼苗對養(yǎng)分的需求。T2處理的綜合評價(jià)系數(shù)次之，為0.472 9，T4處理的綜合評價(jià)系數(shù)最小，為0.151 2，但所有添加中藥渣的復(fù)配基質(zhì)處理的綜合評價(jià)指標(biāo)均小于對照。從不同配比基質(zhì)綜合評價(jià)指標(biāo)可以看出，隨著藥渣添加比例的增加，所育的黃瓜穴盤苗綜合評價(jià)指標(biāo)有一個(gè)先增加后降低的趨勢，特別是T4、T5處理有一個(gè)顯著的下降，表明當(dāng)復(fù)配基質(zhì)中中藥渣的添加量超過70%時(shí)，所育的穴盤苗質(zhì)量較對照有較大差距，隨著中藥渣的進(jìn)一步添加會影響黃瓜穴盤苗的綜合評價(jià)系數(shù)。

表5 不同處理黃瓜幼苗質(zhì)量的綜合評價(jià)Tab.5 Comprehensive evaluation of cucumber seedling quality of different treatments

3 結(jié)論與討論

本研究表明，經(jīng)過發(fā)酵處理后中藥渣的EC 值較高，尤其是純中藥渣處理時(shí)EC 值更高。車艷麗等[17]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵后的酒渣和中藥渣基質(zhì)的EC值較高，EC 值過高對鹽敏感的植株可能會造成毒害作用，也會對植物產(chǎn)生抑制[18-19]，本研究中高EC值處理（T5）對黃瓜穴盤苗生長也表現(xiàn)出一定的抑制作用，因此，將其作為蔬菜育苗基質(zhì)使用時(shí)要進(jìn)行混配或者淋洗。本研究隨著藥渣體積比減少，混配基質(zhì)EC 值也有所下降，黃瓜穴盤苗各生長性狀較對照也差異變小，結(jié)合黃瓜各生長指標(biāo)，T2和T3處理表現(xiàn)較好，因此，從基質(zhì)EC 考慮，發(fā)酵中藥渣有機(jī)肥使用比例應(yīng)低于71%。

育苗基質(zhì)的合理配比是穴盤苗生長及其質(zhì)量的基礎(chǔ)，間接的決定定植后的產(chǎn)量、品質(zhì)等，即常說的苗好一半產(chǎn)。穴盤苗素質(zhì)目前還沒有一個(gè)具體的指標(biāo)來衡量，本研究表明，不同混配對黃瓜幼苗各指標(biāo)的影響效果不同，很難選擇出一個(gè)黃瓜幼苗各指標(biāo)都優(yōu)的處理，并且與CK 不存在顯著性差異的處理。利用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的方法，對不同基質(zhì)條件下黃瓜植株生長情況進(jìn)行多指標(biāo)綜合評價(jià)并計(jì)算其綜合評價(jià)系數(shù)，結(jié)果顯示T3 處理綜合評價(jià)系數(shù)最高，也最接近對照，這一結(jié)果與劉新紅等[20]將中藥渣運(yùn)用在番茄育苗混配基質(zhì)類似。但是從本試驗(yàn)結(jié)果來看，所有混配基質(zhì)的綜合生長指標(biāo)均沒有超過對照，說明中藥渣作為黃瓜穴盤苗育苗基質(zhì)時(shí)僅僅復(fù)配蛭石和珍珠巖還是不夠的，后續(xù)研究中可以添加一定比例的草炭進(jìn)行試驗(yàn)。

綜上所述，以復(fù)配苦參中藥渣堆肥可以作為黃瓜穴盤育苗基質(zhì)在生產(chǎn)中加以使用，綜合本試驗(yàn)的基質(zhì)理化性質(zhì)、植株形態(tài)特征以及根系生長指標(biāo)測定結(jié)果，通過數(shù)據(jù)分析并綜合評價(jià)，最優(yōu)復(fù)配比例為中藥渣∶珍珠巖∶蛭石＝3∶1∶1，藥渣∶珍珠巖∶蛭石＝4∶1∶1次之。