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。
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。
1.2.1 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。
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
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)
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
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
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。