張紫昕 付寧 包藝雯 徐佳俊 梁瀟

摘要 探究蚯蚓糞作為栽培基質(zhì)以減少草炭使用的可行性，為高效利用蚯蚓糞和生物炭提供參考。本試驗以草莓苗為主體材料，與設(shè)施立體無土栽培技術(shù)相結(jié)合，設(shè)置了5種不同基質(zhì)配方，包括草炭∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加（CK）；蚯蚓糞∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加（Q1）；草炭∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加，在此基礎(chǔ)上按體積比添加10%的生物炭（Q2）；蚯蚓糞∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加，在此基礎(chǔ)上按體積比添加10%的生物炭（Q3）；草炭∶蚯蚓糞∶蛭石∶珍珠巖按體積比1∶1∶1∶1添加，在此基礎(chǔ)上按體積比添加10%的生物炭（Q4），分別測定各配方基質(zhì)對草莓植株生長繁殖情況產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，在生物炭基質(zhì)中添加適量的蚯蚓糞不影響草莓緩苗成活，可促進植株株高、莖粗、冠幅、葉長、葉寬和葉面積等的生長；蚯蚓糞可提高草莓葉片葉綠素含量，進而促進植株光合作用，有利于草莓苗繁殖。綜合來看，草炭、蚯蚓類、蛭石和珍珠巖等體積配比，添加一定量的生物炭可作為草莓栽培基質(zhì)推廣應(yīng)用。試驗結(jié)果為蚯蚓糞替代草炭作為無土栽培復(fù)合基質(zhì)的新原料提供參考。

關(guān)鍵詞 蚯蚓糞；生物炭；無土栽培草莓；成活率；草莓苗繁殖

中圖分類號 S668.4；S-3? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）08-0027-05

Effects of biochar and earthworm manure combined application on the growth and

reproduction of strawberry seedlings

ZHANG Zixin1? ? FU Ning1? ? BAO Yiwen1? ? XU Jiajun1? ? LIANG Xiao1，2

（1College of Agriculture， Liaodong University， Dandong 118000， China；

2Modern Characteristic Agriculture Research Institute， Liaodong University， Dandong 118000， China）

Abstract Explored the feasibility of using earthworm manure as a cultivation substrate to reduce the use of peat， provided a reference for the efficient utilization of earthworm manure and biochar. This experiment used strawberry seedlings as the main material， combined with facility three-dimensional soilless cultivation technology， and set up five different substrate formulas， including peat： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1 （CK）; earthworm manure： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1 （Q1）; peat： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1， and on this basis， 10% of biochar was added in a volume ratio of 2∶1∶1 （Q2）; earthworm manure： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1， and on this basis， 10% of biochar was added in a volume ratio of 2∶1∶1 （Q3）; grass Charcoal： earthworm feces： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 1∶1∶1， and on this basis， 10% biochar （Q4） was added in a volume ratio， to determine the effects of each formula substrate on the growth and reproduction of strawberry plants.The results showed that adding an appropriate amount of earthworm manure to the biochar substrate did not affect the survival of strawberry seedlings， but could promote the growth of plant height， stem thickness， crown width， leaf length， leaf width， and leaf area; Earthworm manure could increase the chlorophyll content of strawberry leaves， thereby promoting plant photosynthesis and promoting the reproduction of strawberry seedlings.Overall， the volume ratio of peat， earthworm manure， vermiculite， and perlite， along with the addition of a certain amount of biochar， could be promoted and applied as a substrate for strawberry cultivation.The experimental results provided a reference for earthworm manure replacing peat as a new raw material for soilless cultivation composite substrate.

Keywords wormcast; biochar; soilless cultivation of strawberries; survival rate; strawberry seedling propagation

草莓種植一般采用設(shè)施大棚內(nèi)土壤栽培方式，連作在一定程度上造成了土壤板結(jié)、病蟲源基數(shù)增加，在一定程度上制約了草莓種植的經(jīng)濟效益最大化。草莓種苗基質(zhì)培養(yǎng)一定程度上能夠降低草莓根部病蟲害發(fā)病率，同時優(yōu)化草莓移栽等環(huán)節(jié)。生產(chǎn)中常用草炭等無土栽培基質(zhì)代替常規(guī)土壤栽培草莓，但草炭為不可再生資源，儲量有限，長期開采和不合理使用可能導(dǎo)致草炭資源枯竭，甚至影響生態(tài)環(huán)境和氣候[1-3]。因此，選用可再生材料代替草炭是目前配制栽培基質(zhì)時需要考慮的一個關(guān)鍵問題[4]。近年來，研究者發(fā)現(xiàn)蚯蚓糞和生物炭作為農(nóng)業(yè)廢棄物的加工產(chǎn)物，可作為栽培基質(zhì)材料，在部分作物的無土栽培中取得較好的應(yīng)用效果[5-6]。

蚯蚓是土壤中數(shù)量較大的生物群體，在改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤的保水性和透氣性，分解有機物質(zhì)，提高土壤中有效氮含量[7]等方面發(fā)揮著重要作用。蚯蚓糞具有良好的通氣排水性，有機質(zhì)含量較高，且含有微量元素以及生長素、赤霉素和細(xì)胞分裂素等植物激素，因此，蚯蚓糞可作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一種優(yōu)質(zhì)高效的有機肥料[8]。相關(guān)研究表明，蚯蚓糞被作為栽培基質(zhì)、生物有機肥、飼料和土壤改良劑等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面廣泛應(yīng)用[9]，在促進植物生長發(fā)育[10-12]、提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[13]、改善土壤肥力[14]、緩解土壤連作障礙[15]以及降低土傳病蟲害發(fā)病率[16]等方面都有促進作用。相關(guān)研究表明，蚯蚓糞作為育苗基質(zhì)能夠提高茄果類蔬菜的抗氧化酶活性，從而提高茄果類蔬菜穴盤育苗的耐熱性[17]。

生物炭具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積和孔隙度，保溫保水性能好，氮、磷和鉀等營養(yǎng)元素含量大，能夠促進植株幼苗生長發(fā)育[18]。相關(guān)研究表明，生物炭可有效緩解連作障礙，在調(diào)控蘋果[19]、黃瓜[20]和棉花[21]等作物連作障礙方面具有較好成效，并且對大豆[22]、玉米[23]、棉花[21]和甜瓜[24]等作物的生長發(fā)育起促進作用。本試驗以草莓種苗為研究對象，配制以蚯蚓糞為主體的草莓育苗基質(zhì)，添加一定比例生物炭，探究在基質(zhì)中配比生物炭和蚯蚓糞對草莓植株生長狀況和繁殖情況的影響，為蚯蚓糞替代草炭作為無土栽培復(fù)合基質(zhì)的新原料提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試草莓品種為‘紅顏，種苗由丹東市農(nóng)科院提供；供試草炭購自吉林奧新農(nóng)業(yè)科技有限公司；蚯蚓糞購自鳳城市農(nóng)業(yè)開發(fā)公司；蛭石、珍珠巖購自吉林前程珍珠巖有限公司；生物炭購自遼寧金和福農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。制備方法參考文獻(xiàn)[25]。

1.2 試驗方法

以蛭石、珍珠巖為主要原料，分別配置5種不同基質(zhì)配方。草炭∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加（CK）；蚯蚓糞∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加（Q1）；草炭∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加，在此基礎(chǔ)上按體積比添加10%的生物炭（Q2）；蚯蚓糞∶蛭石∶珍珠巖按體積比2∶1∶1添加，在此基礎(chǔ)上按體積比添加10%的生物炭（Q3）；草炭∶蚯蚓糞∶蛭石∶珍珠巖按體積比1∶1∶1∶1添加，在此基礎(chǔ)上按體積比添加10%的生物炭（Q4）。各處理基質(zhì)理化特性見表1。試驗在遼東學(xué)院陽光溫室進行，采用H型立體草莓栽培架，高架距離地面80 cm，長50 cm，寬20 cm，高15 cm，體積1 500 cm3，兩側(cè)放穴盤，各處理穴盤基質(zhì)同種苗基質(zhì)配方一致。選取長勢良好，具有3～5片功能葉的草莓種苗定植。草莓定植時間為2023年4月14日，各處理3次重復(fù)。

1.3 測定項目與方法

成活率調(diào)查，定植10 d后調(diào)查各處理草莓苗成活率。草莓苗生長指標(biāo)測定，草莓苗定植30 d后，各處理隨機選取3株草莓進行標(biāo)記，在草莓生長期用直尺和游標(biāo)卡尺測量植株的生長性狀，包括葉長、葉寬、單株葉面積、株高、莖粗和冠幅等。各處理草莓苗葉綠素含量用葉綠素測量儀測定。調(diào)查草莓繁殖情況，草莓苗定植后58 d，各處理選擇10株草莓苗記錄其匍匐莖和子苗的數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件和SPSS 22.0等軟件進行統(tǒng)計分析，采用Duncan新復(fù)極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 草莓苗成活率

從圖1可以看出，CK、Q4的成活率最高，為100%，其他處理成活率均有所下降。Q1處理中用蚯蚓糞代替草炭，草莓種苗的存活率為67%，說明用蚯蚓糞代替草炭的基質(zhì)可能影響草莓種苗的緩苗；Q2主要成分相比CK增加了10%體積的生物炭，草莓苗成活率也有所下降。Q3處理在定植10 d后草莓苗全部死亡，Q3與Q1相比添加了10%生物炭，即以蚯蚓糞為主體的基質(zhì)添加10%生物炭影響草莓種苗的緩苗和生長。Q4處理由草炭、蚯蚓糞、蛭石和珍珠巖按等體積配制，配合10%生物炭，其草莓種苗成活率為100%，有利于草莓種苗的緩苗。

2.2 草莓苗生長指標(biāo)

不同生物炭基質(zhì)栽植的草莓苗生長指標(biāo)如表2所示。由表2可以看出，Q1、Q2和Q4處理的株高、莖粗、葉長和葉寬均比CK處理表現(xiàn)好，說明基質(zhì)中增加生物炭或蚯蚓糞能夠促進草莓生長。其中Q4處理綜合生長指標(biāo)表現(xiàn)最優(yōu)，與CK相比株高增加了20.97%，莖粗增加了52.11%，葉長增加了30.30%；與Q1處理相比株高增加了20.70%，莖粗增加了14.19%。各處理冠幅差異不大，為30.15～33.80 cm；草莓種苗葉面積為33.72～51.41 cm2，以Q1、Q4處理葉面積較大?？梢姴萏俊⑸锾亢万球炯S組配的效果比單獨用蚯蚓糞或生物炭對草莓苗生長的促進效果更好。

注：不同大寫字母表示各處理差異存0.01水平上存在統(tǒng)計學(xué)意義；不同小寫字母表示各處理差異在0.05水平上存在統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 草莓葉片葉綠素含量

葉綠素是衡量植物生長發(fā)育的關(guān)鍵因素之一，是光合作用的載體。光合作用是植物合成有機碳的重要途徑之一。葉綠素含量能夠間接地影響作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。不同成分組配基質(zhì)栽植的草莓葉片葉綠素含量如圖2所示。從圖2可以看出，不同處理草莓葉片的葉綠素含量表現(xiàn)為Q4>Q1>Q2>CK。Q4、Q1處理中均含有蚯蚓糞，其葉綠素含量較高，說明蚯蚓糞能夠提高草莓葉片的葉綠素含量，進而促進其光合作用。

2.4 草莓繁殖情況

不同成分組配基質(zhì)栽植的草莓苗繁殖情況如圖3所示。從圖3可以看出，添加生物炭處理（Q1、Q2和Q4）的草莓子苗數(shù)均優(yōu)于CK，各處理子苗數(shù)表現(xiàn)為Q4>Q2>Q1>CK，其中Q4處理的草莓苗子苗數(shù)最多，是CK處理的2.25倍，說明生物炭和蚯蚓糞復(fù)配基質(zhì)對草莓匍匐莖和子苗繁殖具有促進作用。

3 結(jié)論與討論

有機質(zhì)和全氮量是衡量無土栽培基質(zhì)的重要指標(biāo)。本試驗以蚯蚓糞代替草炭為出發(fā)點，配合生物炭探索可再生無土栽培基質(zhì)，研究發(fā)現(xiàn)原基礎(chǔ)配方草炭+蛭石+珍珠巖適合草莓種苗的緩苗和生長，原基礎(chǔ)配方添加10%生物炭后對緩苗有一定的影響，本試驗中生物炭添加比例較高，在生物炭梯度設(shè)置上有待進一步優(yōu)化。蚯蚓糞+生物炭組合對草莓緩苗不利，分析原因可能與蚯蚓糞中氮含量較高、生物炭中鉀含量較高有關(guān)，兩者添加量較大的情況下不利于緩苗。蚯蚓糞+草炭+生物炭+蛭石+珍珠巖組合適合草莓種苗的緩苗。

蚯蚓糞具有均一、多孔的結(jié)構(gòu)，且比表面積大，有較好的孔性、通氣性、排水性和高持水量，富含多糖，對土壤團聚體的形成和保持具有積極作用[26]。相關(guān)研究表明，50%蚯蚓糞替代化肥可有效改善土壤化學(xué)性狀，同時可以在提高小白菜產(chǎn)量的情況下增加其植株可溶性糖含量及維生素C含量，改善小白菜的品質(zhì)[27]。本試驗結(jié)果表明，在生物炭基質(zhì)中加入蚯蚓糞在一定程度上提高了草莓種苗的生長發(fā)育，其中Q1處理下草莓種苗的冠幅、葉寬和葉面積均較高，Q4處理蚯蚓糞和草炭混合施用對草莓種苗株高、莖粗和葉長等方面具有促進作用。在作物生長發(fā)育過程中，高質(zhì)量且數(shù)量多的葉片是進行光合作用和光合產(chǎn)物積累的前提條件，也是培育壯苗的基礎(chǔ)[28-29]。

在葉綠素方面，施用蚯蚓糞的兩個處理生長狀況與其他處理相比較好，生長期不同處理葉綠素含量表現(xiàn)為Q4>Q1>Q2>CK。Q4、Q1處理中均含有蚯蚓糞，其葉綠素含量大于CK和Q2處理，說明蚯蚓糞可促進光合作用，促進壯苗形成。蚯蚓糞對光合作用的促進機制，一方面是其本身有機質(zhì)含量豐富，另一方面可能是蚯蚓糞分解產(chǎn)生有機酸，通過酸溶作用促進土壤中礦物分解以及養(yǎng)分釋放，同時通過螯合作用使礦質(zhì)養(yǎng)分有效性得到提高。生物炭和蚯蚓糞復(fù)配基質(zhì)對草莓匍匐莖和子苗繁殖具有一定促進作用。

綜上，本試驗以草莓種苗為研究對象，配制以蚯蚓糞為主體的草莓育苗基質(zhì)，添加一定比例生物炭，探究在基質(zhì)中施入生物炭和蚯蚓糞對草莓植株生長狀況和繁殖情況的影響。結(jié)果表明，在生物炭基質(zhì)中添加適量的蚯蚓糞不影響草莓緩苗成活，可促進草莓植株株高、莖粗、冠幅、葉長、葉寬和葉面積等的生長；蚯蚓糞可提高草莓苗葉片葉綠素含量，進而促進其光合作用，有利于草莓苗繁殖。生產(chǎn)中，蚯蚓糞的成本要低于草炭，能夠提高作物品質(zhì)和增強作物抗逆性。但需要注意蚯蚓糞不能單獨作為基質(zhì)的主料配方，應(yīng)與草炭、蛭石和珍珠巖等配合使用。

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（責(zé)編：李 媛）

基金項目 丹東市農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項目（丹科發(fā)〔2020〕22號）。

作者簡介 張紫昕（2002—），女，遼寧鐵嶺人，從事生物炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究。

通信作者 梁瀟（1986—），女，遼寧錦州人，博士，副教授，從事生物炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用研究。

收稿日期 2024-01-08