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不同设施栽培基质对生菜生长与品质的影响

时间:2016-06-18 21:35来源:未知 作者:admin 点击:
不同设施栽培基质对生菜生长与品质的影响
张丹丹1,2,包 立1,张乃明1,2,康宏宇1,2(1.云南省土壤培肥与污染修复工程实验室,云南昆明650201;2.云南农业大学资源与环境学院,云南昆明650201)

 随着设施蔬菜栽培面积迅速扩大,长期高强度施肥和单一品种连作,使得设施土壤次生盐渍化和连作障碍日趋严重,不仅影响蔬菜生长发育,还制约了设施农业的可持续发展。蔬菜基质栽培能避免土壤传播病害,免除土壤污染,还可以生产出清洁安全的农产品,同时基质栽培还能有效克服土壤连作障碍和次生盐渍化问题,相比设施土壤栽培具有省水、省肥、省工等优势。就地取材,资源化利用农业废弃物制成设施蔬菜栽培基质,可产生巨大的社会、经济和生态效益。结合云南实际,该研究以农作物秸秆、废弃咖啡渣,以及硅藻土和蛭石为主要原料,进行生菜栽培基质配方筛选试验,既为农业废弃物资源化利用开辟新的途径,也为设施农业土壤质量退化和连作障碍问题寻求解决方案。
 
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试作物为“美国大速生”生菜(Lactuca sativa L.)。
供试基质:蛭石、草炭、硅藻土购买于市场,秸秆由农田杂散废弃物生产、生物质炭为市售麦秆制成生物炭、咖啡渣由德宏后谷咖啡生产厂提供。各供试基质材料的理化性状如表1所示。
基质原材料的理化性状
1.2 试验方法
试验在云南农业大学校内温室中进行。供试“美国大速生”生菜定植于塑料花盆(口径9cm、底径8cm、高6cm)内,每盆定植1棵,每个处理重复3次。试验分为2个部分。
1.2.1 二元复合基质栽培试验 
不同原料与蛭石均按2∶1的体积比进行混合(总体积300mL),共6个处理(表2),其中对照CK1为纯蛭石。其余5个处理分别是:T1处理:生物炭+蛭石;T2处理:硅藻土+蛭石;T3处理:秸秆+蛭石;T4处理:咖啡渣+蛭石;T5处理:草炭+蛭石。
1.2.2 多材料复合基质栽培试验 
在二元复合基质栽培试验的基础上采用2种以上基质材料的复合基质进行筛选试验,用蛭石、硅藻土、咖啡渣、秸秆、生物炭组合成不同的基质配方,共设8个处理,蛭石∶硅藻土∶咖啡渣∶秸秆∶生物炭的体积比分别为M1(1∶2∶2∶2∶2)、M2(1∶2∶3∶2∶1)、M3(1∶2∶2∶1∶3)、M4(1∶2∶2∶1∶3)、M5(1∶2∶2∶3∶1)、M6(1∶2∶1∶2∶3)、M7(1∶2∶1∶3∶2)、M8(蛭石∶硅藻土)=1∶2,对照CK2为昆明城郊连作大棚土壤。
1.3 项目测定
试验测定了生菜植株的株高、叶片数、鲜重、叶绿素等4个指标。基质材料理化性质参照《土壤农化分析》方法测定;硝酸盐含量测定采用水杨酸法;SPAD-502叶绿素仪测定叶片SPAD值,以叶片尖端、中部、基部3处平均值作为该叶片的SPAD值。
1.4 数据分析
试验数据采用Excel 2003和SPSS 17.0软件进行分析与统计。
 
2 结果与分析
2.1 二元复合栽培基质对生菜生长的影响
由表2可知,各二元复合基质上生长的生菜生物量均大于对照。就株高而言,T1~T5处理均高于对照,达到差异显著水平,其中T2处理栽培生菜的株高最高,为30.29cm,与对照相比增幅达224.65%。叶片数量的多少是生菜生长状况的直接反映,T1~T5处理的叶片数量均大于对照且增幅明显,T2处理叶片数最大,T1处理的叶片数最小,为10片,显著小于其余各处理。鲜重方面,各项处理基质上生菜的鲜重均大于对照。其中鲜重以T2处理最大(10.76g/棵)、T3处理鲜重最轻,为7.06g/棵。
二元复合基质栽培对生菜生长的影响
叶绿素是植物体内一类最重要的色素,在一定条件下,植物叶片叶绿素含量的多少在一定程度上反映了植物的光合生理状态。SPAD-502叶绿素仪可在田间无损状况下几秒钟内测量植物叶片单位面积叶片当前叶绿素的相对含量,即SPAD值。SPAD值作为叶绿素含量的间接指标可以很好地反映作物叶绿素含量的情况。
由表2可知,各项处理SPAD值均高于CK,其中T2处理叶片SPAD值最高,为46.21,且相较于CK增幅达286.37。各处理的生菜叶片SPAD值从高到低依次为:T2>T4>T3>T1>T5>CK1。
2.2 二元复合基质栽培对生菜品质影响
研究表明,人体摄入的硝酸盐81.2%来自蔬菜。硝酸盐在细菌的作用下还原成亚硝酸盐,而亚硝酸盐可使血液中毒甚至可致癌,对人体危害较大,因此硝酸盐含量是蔬菜安全品质评价的重要指标。由图1可知,各处理的硝酸盐含量均低于CK1处理,并可大幅降低生菜硝酸盐含量,降幅达22.03%~53.78%。其中T2处理基质上的生菜硝酸盐含量最少,与对照相比降幅
53.78%。各基质上生菜硝酸盐含量从高到低依次为:CK1>T4>T1>T3>T5>T2。
不同原料基质栽培对生菜硝酸盐含量的影响
综上,硅藻土与蛭石混合的基质栽培生菜具有显著的优势,在生菜生物量、硝酸盐含量、产量方面均优于其它各项处理。利用硅藻土与蛭石混合作为生菜栽培基质可以显著提高生菜产量,并降低生菜中硝酸盐的累积量。草炭为重要的不可再生的自然资源,通过试验证明,硅藻土、咖啡渣、生物炭、秸秆可以替代基质中草炭的添加。多料复合基质栽培在二元复合基质栽培的基础上使用蛭石、硅藻土、咖啡渣、生物炭、秸秆进行基质的复配。
2.3 多材料复合基质栽培对生菜生长的影响
多元复合基质试验主要测定生菜的株高、叶片数、鲜重以及叶片SPAD值。作物的株高是反映其生长状况的重要指标,由表3可知,不同配比基质上生菜株高间的差异明显,其中M3~M8处理均高于传统土培,M7处理的生菜株高最高,为34.23cm,与CK2相比增幅115.70%;M1、M2处理基质上的生菜株高低于CK2,且降幅分别为19.97%、32.07%。生菜的叶片数以M7处理最多,M2处理的叶片数最少。生菜的鲜重以M7处理为最重,除M1、M2处理小于CK2之外,其余各处理的鲜质量均大于对照,且M5~M8处理与CK2比较增幅异常显著,增幅分别为101.94%、179.09%、219.18%、150.43%。 
由表3可知,除去M1、M2处理,M3~M8处理叶片SPAD值均高于CK2,其中M7处理叶片SPAD值最高,为36.6,且相较于CK2增幅为42.41%。各处理的生菜叶片SPAD值从高到低依次为:M7>M6>M8>M5>M4>M3>CK2>M1>M2。
多材料复合基质栽培对生菜生长的影响
2.4 多材料复合基质栽培对生菜品质的影响
植物体内硝态氮含量可以反映出栽培基质的氮素供应情况。由图2可知,各项处理的硝酸盐含量均低于CK且有明显的降幅。其中M7处理基质上的生菜硝酸盐含量最少,与对照相比降幅61.47%。M7处理植株体内的硝酸盐含量较低,说明使用该复合基质栽培有利于硝态氮的利用与转换,生产的生菜安全性更高。各基质上生菜硝酸盐含量从高到低依次为:CK2>M3>M1>M8>M5>M2>M4>M6>M7。
不同原料基质栽培对生菜硝酸盐含量的影响
综上所述,M7处理即蛭石∶硅藻土∶咖啡渣∶秸秆∶生物炭=1∶2∶1∶3∶2为多元材料复合基质栽培试验中生菜生长、品质最优配方。
 
3 讨论与结论
目前硅藻土主要运用于环境、建筑、农业、工业、冶金、食品、化工、电子等各个领域。在农业方面,对于硅藻土的研究主要集中于防治虫害、提高化肥肥效等方面。硅藻土作为蔬菜及园艺无土栽培基质的用途也引起人们的重视,在澳大利亚和美国已经有园艺工作者将硅藻土粉与硅藻土颗粒作为栽培基质种植花卉和蔬菜,并已取得很好的效果,而国内运用硅藻土作为设施基质栽培的研究极少。李邵等研究表明,硅藻土是一种优良的基质添加成分,其中50%草炭+25%蛭石+25%硅藻土、40%草炭+20%蛭石+20%珍珠岩+20%硅藻土2种配方基质理化性质,吸水、保水、保肥能力都强于其它基质量配方,基质栽培下的五彩椒生理指标和形态指标均优于前人的基质配方研究。该研究结果与上述研究基本一致,证明加入硅藻土对促进生菜生长、提高生菜品质、增加生菜产量有显著作用。
在常规基质中使用的草炭是不可再生资源且价格较高,人们不断地探索新型育苗基质寻找和开发可替代草炭作为育苗、栽培基质的材料。目前国内外在草炭的替代材料的研究方面已取得了一些研究成果,用于替代草炭的基质主要有蘑菇渣、秸秆、菌糠等工农业废弃物,但均为单一材料,该试验研究了不同10种不含草炭配方基质对生菜生长的影响,补充了上述研究的不足。
联合国世界卫生组织和粮农组织早在1973年就制定了食品中硝酸盐的限量标准以ADI值为基础,提出蔬菜可食部分中硝酸盐含量的卫生标准为432mg/kg(鲜样)。经过近30年的国内外研究,设施无土栽培具有的可更替和可调节性、环境因子可控性优势,可以从机理和技术上解决无土栽培蔬菜硝酸盐累积与去除问题,降低蔬菜中硝酸盐含量。就二元基质栽培试验和多种材料复合栽培基质试验结果来看,使用基质栽培生菜的硝酸盐含量均低于432mg/kg,而使用大棚土壤种植的生菜硝酸盐含量为575.67mg/kg,虽在允许生食(432~785mg/kg)的标准范围内,但与基质栽培相比较还是有一定差距。
二元栽培基质试验的6个处理中,硅藻土∶蛭石=2∶1基质上栽培的生菜生长情况最好,其中鲜重为10.76g、叶绿素SPAD值为46.21均与显著优于其它各项处理。使用2种材料进行基质栽培能够显著提高生菜产量,并降低生菜硝酸盐含量。其中以硅藻土+蛭石混合效果最为显著,硝酸盐含量为189.53mg/kg。多种材料复合的栽培基质试验中,配方蛭石∶硅藻土∶咖啡渣∶秸秆∶生物炭=1∶2∶1∶3∶2种植生菜生长情况最好,其中株高为34.23cm,显著优于与其它处理,有推广使用的前景。多元栽培基质能够显著降低生菜硝酸盐含量,基质栽培各项处理生菜的硝酸盐含量均低于大棚土壤种植处理,其中蛭石∶硅藻土∶:咖啡渣∶秸秆∶生物炭=1∶2∶1∶3∶2配方生菜硝酸盐最低,为183.27mg/kg。
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