張珂 王朝弼 王熊飛 祁君鳳 劉存法 李光義

（1.海南省土壤肥料總站 海南?？?571100；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所 海南?？?571101）

基質(zhì)栽培作為無土栽培最重要的形式，在工廠化育苗中占據(jù)重要地位，基質(zhì)的優(yōu)劣直接決定著作物的產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。因此，基質(zhì)的研究是工廠化產(chǎn)業(yè)技術的關鍵環(huán)節(jié)。草炭是世界上應用最廣泛、效果較理想的一種栽培基質(zhì)，但草炭是不可再生資源，且價格相對較高，故有必要開發(fā)新的基質(zhì)物料[2-3]。蚯蚓糞具有養(yǎng)分全面、富含有機質(zhì)、有益微生物菌群、腐殖酸等特點[4]，在改良土壤[5]、促根壯苗[6]、抑制土傳病害[7]、抗重茬[8]、改善作物品質(zhì)[9-10]等方面具有巨大的應用價值。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，利用蚯蚓糞和腐熟菌渣復配可替代育苗基質(zhì)中的草炭，在此基礎上添加功能微生物，可進一步增加作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)。近幾年，蚯蚓糞在海南瓜菜生產(chǎn)中應用效果顯著，得到種植戶的廣泛認可，用量逐年加大。為充分發(fā)揮蚯蚓糞優(yōu)勢功能，提高市場競爭力，在前期研究基礎上，開展蚯蚓糞育苗基質(zhì)研發(fā)工作，為海南蚯蚓產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2020年7—12月在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所溫室內(nèi)進行；供試材料為腐熟菌渣（J）及蚯蚓糞（YF），取自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院環(huán)境與植物保護研究所儋州生態(tài)農(nóng)業(yè)基地；草炭（C）、珍珠巖（Z）及商品育苗基質(zhì)（CK）均為市售商品；圣女果、辣椒及豇豆種子購于種子公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計按腐熟菌渣∶草炭∶珍珠巖=45∶45∶10（V/V）混合，混勻后即制成“菌渣-草炭-珍珠巖”復合基質(zhì)（S0）；將蚯蚓糞（YF）與“菌渣-草炭-珍珠巖”復合基質(zhì)（S0）分別按一定體積比混合，混勻后即分別制成處理基質(zhì)S1（S0∶YF=5∶95，V/V）、S2（S0∶YF=10∶90，V/V）、S3（S0∶YF=20∶80，V/V）、S4（S0∶YF=30∶70，V/V）和 S5（S0∶YF=40∶60，V/V），并測定各基質(zhì)理化指標。

1.2.2 育苗以商品基質(zhì)（CK）和基質(zhì)S0為參照，研究不同處理基質(zhì)（S1、S2、S3、S4和S5）對圣女果、辣椒及豇豆育苗效果的影響。育苗方法：將各基質(zhì)分別置入育苗盤中，用自來水（灑水壺）澆透后將經(jīng) 0.5%次氯酸鈉消毒、催芽 2 d的種子放入育苗盤穴中，每穴1粒，然后再用一薄層基質(zhì)覆蓋種子。每種種子 3次重復，每個重復100粒種子。在育苗過程中，適時澆水，保持基質(zhì)濕潤。21 d后統(tǒng)計出苗情況，測量株高、莖粗、生物量等生長指標，并計算壯苗指數(shù)[（壯苗指數(shù)= (莖粗/株高+地下干重/地上部干重)×全株干重）]。

1.2.3 育苗基質(zhì)理化性質(zhì)優(yōu)化及育苗驗證基質(zhì)EC值過高會抑制幼苗生長，干容重過大會影響幼苗“提苗”效果。因此，在篩選到圣女果、辣椒及豇豆育苗基質(zhì)最佳配方（J+C+Z+40%YF，S5）的基礎上，進一步改善優(yōu)化育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)，并育苗驗證。優(yōu)化方法為：將復合基質(zhì)配方（J+C+Z+40%YF，S5）中的蚯蚓糞添加體積降至10%、珍珠巖的添加體積增至 20%，即基質(zhì)配方變?yōu)椤熬貌萏俊谜渲閹r∶蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）”，以下記為“S6”。育苗方法及測定指標同“1.2.2”。

1.2.4 育苗基質(zhì)磷養(yǎng)分優(yōu)化及育苗驗證為進一步提升基質(zhì)S6的育苗質(zhì)量，分別按0、1、2、3、4 g/L的量添加過磷酸鈣（P2O5≥16%），分別配制成基質(zhì)P0、P1、P2、P3、P4，研究過磷酸鈣不同添加量對圣女果、辣椒及豇豆育苗效果的影響。育苗方法及測定指標同“1.2.2”。

1.2.5 指標測定種子發(fā)芽數(shù)和幼苗真葉數(shù)以計數(shù)法觀測；幼苗株高用直尺測定；幼苗莖粗用數(shù)顯卡尺測定；生物量用稱重法測定；葉片spad值用植物營養(yǎng)測定儀（TYS-B）測定。

基質(zhì)EC值用電導率儀（DDB-303A）測定；pH用 pH計（PHSJ-3F）測定；堿解氮用堿解擴散法測定；速效磷用 0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl法測定；速效鉀用NH4OAc浸提，火焰光度法測定；樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后，用靛酚藍比色法測定全氮，用鉬銻抗比色法測定全磷，用火焰光度法測定全鉀。

1.2.6 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)整理采用 Excel軟件，統(tǒng)計分析采用SAS軟件進行Duncan復全距測驗法。

2 結果與分析

2.1 蚯蚓糞對圣女果、辣椒、豇豆育苗的影響

蚯蚓糞的添加對圣女果的發(fā)芽率、幼苗真葉數(shù)及地上干重無顯著影響，對株高、莖粗、葉片spad值及壯苗指數(shù)有顯著影響。由表1可見，基質(zhì)配方 S1～S5所育圣女果的發(fā)芽率、幼苗真葉數(shù)及地上干重與S0無顯著差異，但葉片spad值顯著變小；基質(zhì)配方S2顯著提高了圣女果幼苗壯苗指數(shù)，S3顯著提高了圣女果幼苗株高，S5顯著提高了圣女果幼苗株高、莖粗、地下干重、根冠比和壯苗指數(shù)?？梢?，在蚯蚓糞不同添加量基質(zhì)配方中，S5對圣女果的育苗效果最好。與商品基質(zhì)（CK）相比，S5雖然顯著降低了葉片spad值，但顯著提高了圣女果幼苗株高，且其他指標與商品基質(zhì)無顯著差異（表1）。因此，基質(zhì)配方S5所育圣女果生長指標與商品基質(zhì)相當。

表1 不同配方基質(zhì)對圣女果育苗的影響

蚯蚓糞的添加對辣椒的發(fā)芽率、幼苗真葉數(shù)、葉片spad值及地上干重無顯著影響，對株高、地下干重、根冠比及壯苗指數(shù)有顯著影響。由表2可見，基質(zhì)配方S1～S5所育辣椒的發(fā)芽率、幼苗真葉數(shù)、葉片spad值及地上干重與S0無顯著差異，但基質(zhì)配方S5顯著提高了辣椒幼苗株高、地下干重、根冠比及壯苗指數(shù)?？梢?，在蚯蚓糞不同添加量基質(zhì)配方中，S5對辣椒的育苗效果最好。與商品基質(zhì)（CK）相比，S5雖然顯著提高了辣椒幼苗株高，但地下干重、根冠比及壯苗指數(shù)顯著低于商品基質(zhì)（表2），即S5所育辣椒生長指標不如商品基質(zhì)。

表2 不同配方基質(zhì)對辣椒育苗的影響

蚯蚓糞的添加對豇豆育苗效果的改善不明顯。由表3可見，與S0相比，雖然基質(zhì)配方S3、S5所育豇豆幼苗葉片 spad值顯著升高，但基質(zhì)配方S1～S5所育豇豆幼苗的地上干重、S1所育豇豆幼苗莖粗及 S2所育豇豆幼苗壯苗指數(shù)均顯著降低。整體看來，基質(zhì)配方S5對豇豆的育苗效果最好。與商品基質(zhì)（CK）相比，S5雖然顯著降低了豇豆地下干重，但提高了葉片spad值，且其他指標與商品基質(zhì)無顯著差異（表3）。因此，基質(zhì)配方S5所育豇豆生長指標與商品基質(zhì)相當。

表3 不同配方基質(zhì)對豇豆育苗的影響

2.2 不同配方基質(zhì)理化性質(zhì)分析

蚯蚓糞（YF）具有干容重大、EC值和孔隙度較低及磷養(yǎng)分含量高的特點，添加蚯蚓糞能改善復合基質(zhì)S0的化學性質(zhì)。由表4可見，蚯蚓糞添加體積為10%即可將復合基質(zhì)S0的EC值調(diào)節(jié)至理想基質(zhì)范圍內(nèi)（＜ 3 000 μs/cm）[11]；蚯蚓糞添加體積大于30%，即可調(diào)節(jié)速效磷養(yǎng)分達到商品基質(zhì)水平。與商品基質(zhì)（CK）相比，雖然配方基質(zhì) S1～S5的pH均顯著高于商品基質(zhì)，但仍在理想基質(zhì)要求（6.5～7.5）范圍[12]；K、N 養(yǎng)分含量高于或與商品基質(zhì)相當；配方基質(zhì)干容重雖然顯著高于商品基質(zhì)，但符合理想基質(zhì)要求范圍內(nèi)（0.2～0.8 g/cm3）[13]；總孔隙度雖然顯著低于商品基質(zhì)，但也符合理想基質(zhì)要求范圍（54%～96%)[14]；水氣比值與商品基質(zhì)無顯著差差異。因此，“菌渣-草炭-珍珠巖（S0）”復合基質(zhì)的性質(zhì)可通過降低EC值和干容重、提高速效磷養(yǎng)分進行優(yōu)化。

表4 不同配方基質(zhì)的化學性質(zhì)

2.3 育苗基質(zhì)EC值、干容重優(yōu)化及育苗驗證

基質(zhì)EC值過高會抑制幼苗生長，干容重過大會影響幼苗“提苗”效果。因此，將最佳復合基質(zhì)配方S5（J+C+Z+40% YF）中的蚯蚓糞添加體積降至10%、珍珠巖的添加體積增至20%，即基質(zhì)配方變?yōu)椤癑∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V，S6）”。由表5可見，優(yōu)化后基質(zhì)的EC值由 2 250 μs/cm 降至 1 030 μs/cm，干容重由0.595 g/cm3降至0.245 g/cm3，其他理化性質(zhì)與商品基質(zhì)（CK）有差異，但達到育苗基質(zhì)要求。

表5 優(yōu)化配方基質(zhì)的化學性質(zhì)

育苗結果（表6）表明，圣女果幼苗真葉數(shù)、總干重量、地上干重和地下干重顯著優(yōu)于商品基質(zhì)，其他指標與商品基質(zhì)無顯著差異；辣椒幼苗株高、葉片spad值、真葉數(shù)、總干重、地上干重、地下干重、壯苗指數(shù)顯著優(yōu)于商品基質(zhì)，其他指標與商品基質(zhì)無顯著差異，壯苗指數(shù)提高了43.9%；豇豆幼苗株高顯著大于商品基質(zhì)，其他指標與商品基質(zhì)無顯著差異?？梢?，基質(zhì)配方 S5優(yōu)化為S6改善了基質(zhì)理化性質(zhì)，育苗效果達到或優(yōu)于商品基質(zhì)。

表6 優(yōu)化配方基質(zhì)育苗效果

2.4 育苗基質(zhì)速效磷養(yǎng)分優(yōu)化及育苗驗證

添加過磷酸鈣對基質(zhì)的物理性質(zhì)影響不顯著。過磷酸鈣添加量分別為1（P1）、2（P2）、3（P3）和4 g/L時，基質(zhì)的干容重、總孔隙度及水氣比值與P0（0 g/L）無顯著差異（表7）；添加過磷酸鈣顯著提高基質(zhì)P含量，降低基質(zhì)pH，其他性質(zhì)差別不明顯。育苗結果（表8～10）表明，在基質(zhì)配方 S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）的基礎上添加過磷酸鈣2 g/L，圣女果幼苗生長指標最好，壯苗指數(shù)較商品基質(zhì)提高26.0%；過磷酸鈣的添加對辣椒幼苗指標的影響不明顯，基質(zhì)配方 S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）不添加過磷酸鈣即可達到很好的育苗效果，壯苗指數(shù)較商品基質(zhì)提高43.9%；在基質(zhì)配方S6“J∶C∶Z∶YF=35∶35∶20∶10（V/V）的基礎上添加過磷酸鈣3 g/L，豇豆幼苗生長指標最好。

表7 種前不同量磷優(yōu)化配方基質(zhì)的理化性質(zhì)

表8 不同配方速效磷基質(zhì)對圣女果育苗的影響

表9 不同配方速效磷基質(zhì)對辣椒育苗的影響

表10 不同配方速效磷基質(zhì)對豇豆育苗的影響

3 討論與結論

本研究以蚯蚓糞、菌渣、草炭和珍珠巖為材料，篩選出圣女果、辣椒和豇豆育苗基質(zhì)最佳配方分別為“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚯蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）+2 g/L過磷酸鈣”、“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚯蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）”和“菌渣∶草炭∶珍珠巖∶蚯蚓糞=35∶35∶20∶10（V/V）+3 g/L過磷酸鈣”。在最佳配方下，圣女果和辣椒幼苗的壯苗指數(shù)較商品基質(zhì)分別提高26.0%和43.9%，豇豆幼苗生長指標也優(yōu)于商品基質(zhì)?？梢姡诤线m的配方下，蚯蚓糞和菌渣的添加可提高育苗質(zhì)量，這為蚯蚓糞和菌渣基質(zhì)化利用提供了參考依據(jù)；同時，菌渣在蔬菜育苗中的成功應用大大減少了草炭的用量，這對菌渣的高效利用和草炭資源的保護具有重要的現(xiàn)實意義。與商品基質(zhì)相比，蚯蚓糞復合基質(zhì)顯著促進了圣女果、辣椒幼苗的生長發(fā)育，其作用效果與基質(zhì)混合比例有一定關系，與尚慶茂等[15]研究一致。有研究表明，不同比例蚯蚓糞栽培基質(zhì)對苗菜苗數(shù)的增加、產(chǎn)量的增高效果顯著優(yōu)于常規(guī)基質(zhì)，其中，以低比例蚯蚓糞（含蚯蚓糞15%～30%）對苗菜苗數(shù)的增加和產(chǎn)量的增長效果最好[16]；蚯蚓糞在作物生長前期可有效增加植株生物量，起到健苗壯苗的作用，同時對后期果實品質(zhì)的提高、產(chǎn)量的增加效果顯著[17]。蚯蚓糞具有容重較大、孔隙度和持水力較小，高磷、鉀含量的性質(zhì)，能夠有效改善基質(zhì)結構，增加基質(zhì)活性物質(zhì)如礦物質(zhì)營養(yǎng)、腐殖質(zhì)、多種維生素、抗生素、生長素等，具有促進根系發(fā)育，刺激作物生長，增強抗病能力等特性，蚯蚓糞復合基質(zhì)對穴盤育苗有優(yōu)良的效果。研究表明，蚯蚓糞復合基質(zhì)，對改善作物生長、增加果實產(chǎn)量、提高品質(zhì)有明顯效果[4]。

在本研究中，過磷酸鈣添加對圣女果、辣椒和豇豆的生長指標的促進作用不同，可能是因為3種作物對磷養(yǎng)分的需求量不同。圣女果和豇豆為喜磷作物，整個生育期對磷肥的需求量較大，在一定范圍內(nèi)提高磷養(yǎng)分含量可以促進幼苗質(zhì)量的提升，因此，圣女果和豇豆的壯苗指數(shù)隨磷養(yǎng)分增加呈“先增后減”變化規(guī)律；辣椒苗期需磷較小，吸磷量僅占全生育期吸磷量的 6.4%～13.86%，因此，磷養(yǎng)分的添加對幼苗質(zhì)量的促進作用不明顯。另外，本研究雖然對比了蚯蚓糞不同配方基質(zhì)的育苗效果，也對比了不同配方基質(zhì)理化性質(zhì)的差異，但對基質(zhì)理化性質(zhì)與作物生長指標的關系未進行深入研究，這對以不同農(nóng)業(yè)廢棄物制備蔬菜育苗基質(zhì)的指導作用仍具有一定的局限性。