摘 要：為探究苧麻秸稈為原料替代傳統(tǒng)草炭基質(zhì)的可行性，以“中苧1號”副產(chǎn)物為供試材料，將堆漚后的苧麻秸稈、草炭土、菌渣等按不同體積比例混合配制番茄育苗基質(zhì)。研究配制混合基質(zhì)的導(dǎo)電率、吸水能力、保水能力、氮磷鉀元素含量、pH值及總孔隙度和持水孔隙等理化性質(zhì)的差異，以及對番茄幼苗生長的生理影響。結(jié)果表明：在育苗基質(zhì)中添加一定比例的苧麻副產(chǎn)物可以改善復(fù)配基質(zhì)的吸水能力、保水能力、氮磷鉀元素含量等各項土壤理化性質(zhì)。添加適當(dāng)體積比例的苧麻秸稈替代部分草炭土育苗，試驗組復(fù)配基質(zhì)T1的各項理化性質(zhì)均優(yōu)于對照組CK,番茄幼苗的發(fā)芽率、發(fā)芽時間、株高、莖粗以及葉片葉綠素含量等生長指標(biāo)均優(yōu)于對照組CK。因此，50%草炭土、10%菌渣、40%的苧麻副產(chǎn)物復(fù)配基質(zhì)可以用于番茄育苗基質(zhì)。
關(guān)鍵詞：苧麻；秸稈副產(chǎn)物；草炭土；育苗基質(zhì)；番茄
農(nóng)作物秸稈處理、利用一直是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，中國作為農(nóng)業(yè)大國，可用耕地面積大約1.3億公頃[1],據(jù)估算，每年的秸稈總量達(dá)到10億噸以上，可利用資源約占90%以上[2]。苧麻(Boehmeria niveaL. Gaudich.),俗稱為“中國草”[3],蕁麻科苧麻屬多年生草本植物。中國作為苧麻的主產(chǎn)區(qū)，其種植面積、產(chǎn)量均位居世界首位[4]。目前苧麻多用于纖維紡織、青貯飼料以及麻纖維膜等領(lǐng)域，其主要利用部位為葉片、韌皮部，廢棄部分苧麻秸稈含有大量的纖維素以及氮、磷、鉀等元素，因此副產(chǎn)物苧麻秸稈綜合利用率有待提高。秸稈未被有效利用不僅造成了極大的農(nóng)業(yè)資源的浪費，秸稈就地廢棄、焚燒還造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染[5]。
苧麻副產(chǎn)物作為南方地區(qū)特色產(chǎn)物，廢棄焚燒現(xiàn)象嚴(yán)重。苧麻種植經(jīng)濟(jì)效益偏低，因此如何高效利用苧麻秸稈成為推動苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。目前關(guān)于玉米秸稈、草炭土等物質(zhì)混配制成育苗基質(zhì)的研究較為深入，王宇欣等[6]發(fā)現(xiàn)玉米秸稈混配制成育苗基質(zhì)能夠促進(jìn)黃瓜幼苗的生長，提高玉米作物的附加值，減少農(nóng)村秸稈焚燒對環(huán)境和土地造成的影響，玉米秸稈烘干粉碎可替代部分草炭土用于育苗基質(zhì)的配制。汪樹生等[7]將玉米秸稈粉碎與淀粉糊混合作為辣椒育苗基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)混合基質(zhì)中辣椒幼苗各項生理指標(biāo)良好，進(jìn)一步優(yōu)化秸稈與淀粉糊混合比例能夠有效替代土壤作為辣椒育苗基質(zhì)使用。張翼夫等[8]試驗證明，在不同質(zhì)地的土壤中添加一定量的玉米秸稈可提高土壤水土保持效果和播種質(zhì)量。
育苗基質(zhì)含有種子萌發(fā)到幼苗移栽整個過程所需要的全部營養(yǎng)，育苗基質(zhì)的優(yōu)劣直接影響幼苗的生長發(fā)育[9]。草炭土作為優(yōu)異育苗基質(zhì)，含有大量的腐殖酸，具有較強(qiáng)的吸附力，能夠增加土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使地質(zhì)松軟，為土壤保持較強(qiáng)吸水能力和吸氮能力。通過在草炭土中添加不同體積比例的苧麻秸稈副產(chǎn)物，在探索降低育苗基質(zhì)成本的同時提高苧麻副產(chǎn)物的循環(huán)利用[10]。
目前關(guān)于苧麻秸稈與草炭土配制育苗基質(zhì)的研究較少，本研究以草炭土為基礎(chǔ)基質(zhì)，混合不同體積比例的苧麻秸稈副產(chǎn)物以及微生物菌肥，篩選適合番茄育苗的最佳配比的混合基質(zhì)，旨在促進(jìn)苧麻秸稈副產(chǎn)物的循環(huán)重復(fù)利用。
1材料與方法
1.1試驗材料
苧麻副產(chǎn)物為“中苧1號”三麻收獲后副產(chǎn)物，取自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所沅江試驗基地。草炭土產(chǎn)自黑龍江地區(qū)，復(fù)合微生物菌肥為湖南省湘暉農(nóng)業(yè)技術(shù)公司生產(chǎn)，食用菌菌渣(主要成分為木屑)取自蘑菇種植農(nóng)業(yè)廢棄物。試驗用番茄品種為河南豫藝種業(yè)公司的“粉都28”,前期試驗表明該品種番茄的發(fā)芽率在85%以上。
1.2試驗方法
將曬干的苧麻秸稈粉碎，在粉碎的秸稈中加入20%體積比例的復(fù)合微生物菌肥，堆漚7d,根據(jù)不同體積比例復(fù)配混合基質(zhì)。本試驗設(shè)置4個處理，分別為對照組CK、T1、T2、T3處理，每個穴盤播種30粒，每個處理3次重復(fù)，混合基質(zhì)體積比例配方見表1。
表1 不同體積比例混合育苗基質(zhì)配方
1.2.1混合育苗基質(zhì)理化性質(zhì)測定
吸水能力：不同混合100g土樣中，利用時域反射儀[11]測量土壤含水量達(dá)到80%時的需水量。
保水能力：相同含水量情況下分別測量12、24、36h土樣含水量的變化。
土壤的總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙：選取100mL的容器，質(zhì)量為W1；裝滿待測的風(fēng)干基質(zhì)，質(zhì)量為W2；用雙層紗布封口，將裝滿混合基質(zhì)的容器完全浸沒在水中24h,質(zhì)量為W3；24h后將吸滿水的容器去除倒置，濾干重力水后，質(zhì)量為W4[12]。相關(guān)指標(biāo)計算公式如下：
總孔隙度(%)=(W3-W2)/V×100%(1)
通氣孔隙(%)=(W3-W4)/V×100%(2)
持水孔隙(%)=(W4-W2)/V×100%(3)
孔隙度參照《森林土壤土粒密度的測定》LY/T1224—1999方法測定[13]；導(dǎo)電率參照《土壤電導(dǎo)率的測定電極法》HJ802—2016方法測定；銨態(tài)氮參照《中性、石灰性土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀的測定聯(lián)合浸提-比色法》NY/T1848—2010方法測定；有效磷參照《中性、石灰性土壤銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀的測定聯(lián)合浸提-比色法》NY/T1848—2010方法測定[14]。
1.2.2番茄出芽率及生理指標(biāo)的測定
出芽率(%)：在播種10d左右統(tǒng)計發(fā)芽出苗數(shù)量，計算發(fā)芽數(shù)量占播種總數(shù)的百分比。
每個處理選取5株長勢均勻的幼苗，在播種第30天后進(jìn)行各項生理指標(biāo)測定。
番茄幼苗植株株高：植株根頸部到頂部之間的距離，即測量植物地面的裸露部分到植株最高胚芽之間的距離。
番茄幼苗植株莖粗：利用游標(biāo)卡尺測量距離栽培基質(zhì)上方1cm處的莖部直徑。
番茄幼苗植株葉綠素含量測定：使用葉綠素儀測定(SPAD-502Plus)。
1.2.3數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)均采用Excel和SPSS20.0進(jìn)行方差分析，顯著性差異采用Duncan進(jìn)行多重比較，作圖采用Origin9.0軟件。
2結(jié)果與分析
2.1栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)分析
通過比較不同處理間的基質(zhì)相對含水量以及不同配比混合基質(zhì)理化性質(zhì)之間的差異發(fā)現(xiàn)，在吸水能力、導(dǎo)電率方面，混合基質(zhì)T1、T2、T3處理組顯著優(yōu)于對照組；在不同配比混合基質(zhì)的pH值方面，番茄適宜生長的土壤酸堿度為6～7,CK與T1、T2樣品的pH值適宜番茄幼苗生長發(fā)育，T3樣品的pH值偏堿性，可能會抑制番茄幼苗生長發(fā)育；在持水孔隙方面，4份樣品CK與T1、T2、T3存在顯著性差異，在孔隙度方面，處理T1與對照組CK和T2、T3存在顯著性差異；在土壤保水能力方面，隨時間變化處理T1基質(zhì)相對含水量優(yōu)于T2、T3、CK。4個處理基質(zhì)在澆水24h后水分變化存在顯著差異，處理T2、T3混合基質(zhì)水分蒸發(fā)較快、保水能力相對較差；對照組CK也在澆水后的24h出現(xiàn)基質(zhì)水分蒸發(fā)快、基質(zhì)保水能力差的情況；處理T1在添加適量的苧麻秸稈和菌渣后能夠一定程度上提高基質(zhì)的保水能力，可在相對較長的時間內(nèi)保障番茄幼苗生長。
表2 不同育苗基質(zhì)理化性質(zhì)的比較
從表4可知，對照組CK與處理組T1、T2、T3的土壤速效養(yǎng)分存在顯著性差異，對照組土壤速效養(yǎng)分N、P、K的含量均低于處理組。T1相較于T2、T3在銨態(tài)N含量上存在顯著性差異，顯著低于T2、T3處理，T1組銨態(tài)N含量是對照組的3倍；處理組T1在有效P、速效K方面與T2差異不顯著；T3處理有效P、速效K含量顯著低于T2、T1,銨態(tài)N顯著高于CK、T1。耿廣東等[15]研究表明，適宜番茄萌發(fā)、幼苗生長的最佳氮、磷、鉀比例為2∶1∶2,最佳施肥量分別為0.2、0.1、0.2kg/m3,適宜番茄幼苗生長的最佳氮用量為30～45g/m2,銨態(tài)N含量過低過高均影響番茄幼苗的生長[16]。處理T1、T2、T3速效氮磷鉀含量均高于番茄幼苗生長所需的正常水平。試驗證明適度營養(yǎng)素有利于番茄植株生長。
表3 不同育苗基質(zhì)土壤保水能力比較
表4 不同育苗基質(zhì)速效氮磷鉀含量測定
2.2不同基質(zhì)處理對番茄育苗的影響
由表5可知，對照組CK、處理組T1番茄種子出芽率略低于預(yù)試驗種子出芽率，分析其原因可能為種子萌發(fā)前于-20℃保存，未能打破其休眠，進(jìn)而導(dǎo)致種子出芽率低于預(yù)試驗種子出芽率，或混合育苗基質(zhì)進(jìn)行保水能力測試時，缺少種子萌發(fā)時需要的水分條件，導(dǎo)致種子出芽率過低。處理組T1種子出芽率顯著高于對照組CK,處理組T2、T3種子出芽率較低，分別為16.7%、0.03%,處理組T3僅有一粒種子萌發(fā)。對照組第一粒種子萌發(fā)所需時間大約為30h,處理T1第一粒種子萌發(fā)所需時間大約為33h,處理T2、T3第一粒種子萌發(fā)所需時間分別為42、50h,表明合適的育苗基質(zhì)可顯著促進(jìn)種子萌發(fā)，縮短萌發(fā)時間。番茄幼苗生長15d時，每個處理選取4株長勢相近的植株，測量幼苗的株高、莖粗以及葉片的葉綠素含量，處理T1中生長的番茄幼苗長勢良好，其株高、莖粗以及葉片的葉綠素含量顯著高于對照組和其他的處理組，對照組CK番茄幼苗多項生長指標(biāo)顯著高于處理組T2(表6)。處理組T3混合基質(zhì)不適宜番茄幼苗的生長，番茄種子在T3中發(fā)芽率過低，且幼苗在萌發(fā)3d后死亡。
表5 不同基質(zhì)處理對番茄出芽的影響
表6 不同基質(zhì)處理對番茄幼苗生長的影響
圖1不同基質(zhì)栽培對番茄幼苗生長的影響
3討論與結(jié)論
麻類秸稈副產(chǎn)物是麻類作物獲取麻皮纖維后一種廢棄的原料，傳統(tǒng)的做法是將秸稈就地丟棄或進(jìn)行焚燒，這種處理方式不僅對環(huán)境造成不良影響，還會增加農(nóng)田土傳病的概率。麻類秸稈副產(chǎn)物復(fù)配混合基質(zhì)作為育苗基質(zhì)，將麻類秸稈副產(chǎn)物粉碎、腐熟后用作育苗基質(zhì)，能提高麻類秸稈循環(huán)利用的價值。試驗表明，合適體積比例的麻類秸稈副產(chǎn)物的復(fù)配基質(zhì)可以提高番茄種子出芽率以及增強(qiáng)幼苗抵御外界環(huán)境干旱脅迫的能力，混合基質(zhì)相對含水量、孔隙度以及土壤速效養(yǎng)分含量顯著高于對照組。番茄作為一年生蔬菜作物，生長的全過程需水量大，對水分的反應(yīng)非常敏感，混合基質(zhì)為番茄幼苗提供良好生存環(huán)境。處理T1比T2、T3復(fù)配基質(zhì)更適合番茄幼苗的生長發(fā)育，處理T2、T3復(fù)配基質(zhì)中銨態(tài)N含量顯著高于T1,過量的銨態(tài)氮會影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴(yán)重時會產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象[17]?；旌嫌缁|(zhì)中過高的氮磷鉀元素含量一定程度抑制番茄幼苗生長發(fā)育，混合基質(zhì)T1處理組番茄幼苗的長勢均優(yōu)于對照組，表明苧麻秸稈副產(chǎn)物可替代部分草炭土添加到原有的育苗基質(zhì)中。麻類秸稈復(fù)配基質(zhì)處理T1,與玉米秸稈復(fù)配基質(zhì)相比，在孔隙度、保水性上存在顯著差異[18],苧麻秸稈復(fù)配基質(zhì)在培育番茄幼苗中優(yōu)于玉米秸稈復(fù)配基質(zhì)。與傳統(tǒng)的以草炭為主的基質(zhì)相比，添加了麻類副產(chǎn)物的復(fù)配基質(zhì)具有良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，保水、保肥能力較好。麻類秸稈副產(chǎn)物作為一種可再生的農(nóng)業(yè)資源，每年產(chǎn)量巨大，相對于草炭具有良好的發(fā)展?jié)撡|(zhì)。隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，對于育苗基質(zhì)的需求日益增加，在現(xiàn)有的育苗基質(zhì)中添加適量的麻類秸稈副產(chǎn)物，可以緩解草炭資源過度使用，提高農(nóng)業(yè)廢棄物的利用率。目前對于麻類秸稈副產(chǎn)物研究相對較少，相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究有待進(jìn)一步深入。
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文章摘自：潘江鵬,郭兵,孫士濤,劉淳劼,朱愛國.苧麻副產(chǎn)物復(fù)配育苗基質(zhì)對番茄育苗的影響[J].中國麻業(yè)科學(xué),2021,43(05)：254-259.
