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利用工农业废弃物,如木糖渣、玉米秸秆、花生壳、锯末等,作为草炭替代基质,用于园艺作物的栽培和育苗,不仅可以减少有机废弃物对生态环境的不利影响,而且降低了育苗和栽培的成本 . 在中国北方众多的工农业废弃物中,炉渣、花生壳极为丰富,而且每年都可获得. 炉渣的堆放不仅占用耕地,而且对环境还造成一定程度的污染,花生壳相当大一部分被弃置或焚烧 ,造成严重的资源浪费与环境污染. 因此,工农业废弃物资利用对发展生态农业与可持续农业意义重大. 农业有机固体废弃物不仅营养元素含量丰富,而且处理简单,基本不存在重金属污染,是合成有机环保型设施蔬菜栽培基质的理想材料. 利用有机固体废弃物合成环保型蔬菜栽培基质已成为无土栽培基质的选材方向和研究热点 ,并且是自然资源循环利用与农业可持续发展的有效途径. 本研究以炉渣、花生壳与稻壳为试材,配制成不同比例进行西葫芦的栽培.通过研究不同基质配比在栽培过程中对西葫芦生长发育、植株生理指标、产量和品质的影响,提出资源化利用工农业废弃资源生产设施蔬菜栽培基质的优势、缺陷及改良措施,以期为农业废弃物资源化利用提供理论依据.
1 材料与方法
1. 1 试验材料与处理设置
1. 1. 1 试验材料
本试验于2007年在河南农业大学园艺学院教学试验基地进行,栽培作物选择西葫芦(Cucurbita pepo L. ) ,品种为美国PS 4094;花生壳与稻壳均取自河南农业大学科教试验园区,其中花生壳风干后粉碎至1～3 cm,稻壳不作处理;炉渣从郑州热力公司获得,过筛选取粒径1～2 cm的炉渣用清水冲洗3遍;草炭与蛭石从郑州市花卉市场购得.
本试验于2007年在河南农业大学园艺学院教学试验基地进行,栽培作物选择西葫芦(Cucurbita pepo L. ) ,品种为美国PS 4094;花生壳与稻壳均取自河南农业大学科教试验园区,其中花生壳风干后粉碎至1～3 cm,稻壳不作处理;炉渣从郑州热力公司获得,过筛选取粒径1～2 cm的炉渣用清水冲洗3遍;草炭与蛭石从郑州市花卉市场购得.
1. 1. 2 处理设置及试验方法
基质配方见表1.
基质配方见表1.
采用槽式栽培,栽培槽为南北走向,长8. 0 m, 宽80 cm,深40 cm,底部呈“∨”形,从下到上依次铺设地膜(隔离层) 、粗炉渣15 cm (渗水层) 、纱网和栽培基质20 cm. 每槽栽培2行,株距50 cm, 3次重复,每个小区40个栽培槽. 03 – 04育苗, 03 – 27定植,采用河南农业大学茄果类营养液配方 ,西葫芦第1 雌花开放前浇灌营养液的浓度为1. 5 mS·cm- 1 ,之后营养液浓度为2. 0 mS·cm- 1.
1. 2 测试项目及方法
1. 2. 1 基质理化特性测定方法
参照文献的方法测定基质的体积质量与孔隙度. pH值和电导率( EC)以l∶2浸提法测定(体积比).
参照文献的方法测定基质的体积质量与孔隙度. pH值和电导率( EC)以l∶2浸提法测定(体积比).
干体积质量= (W1 – W0 ) /1 250
总孔隙度= [ (W2 – W1 ) /1 250 ] ×100%
通气孔隙= [ (W2 – W3 ) /1 250 ] ×100%
持水孔隙=总孔隙度一通气孔隙
大小孔隙比= (通气孔隙/持水孔隙) ×100%
式中:W0 表示烧杯质量;W1 表示取自然风干基质加满至体积为1 250 cm3 塑料烧杯的质量;W2 表示浸泡水中24 h后的质量;W3 表示烧杯水分自由沥干后质量.
1. 2. 2 植株生长指标测定方法
每次重复选取5棵植株,每隔7 d测定株高、茎粗、叶片数. 株高以根茎基部到生长点,茎粗以根茎基部2 cm处测定,叶片数为展开的功能叶;第1雌花开放时测定开花结位叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2 体积分数,用美国Li – cor公司生产的Li -6400光合速率测定仪进行测定;果实营养品质测定采用新鲜果实,取第2个果实中部的食用部分测定. 维生素C含量用钼蓝比色法测定,可溶性糖含量用蒽酮比色法测定,游离氨基酸含量用茚三酮比色法测定,可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G -250染色法测定 . 分期统计各小区的实际收获产量,最后折算成每公顷的产量.
每次重复选取5棵植株,每隔7 d测定株高、茎粗、叶片数. 株高以根茎基部到生长点,茎粗以根茎基部2 cm处测定,叶片数为展开的功能叶;第1雌花开放时测定开花结位叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2 体积分数,用美国Li – cor公司生产的Li -6400光合速率测定仪进行测定;果实营养品质测定采用新鲜果实,取第2个果实中部的食用部分测定. 维生素C含量用钼蓝比色法测定,可溶性糖含量用蒽酮比色法测定,游离氨基酸含量用茚三酮比色法测定,可溶性蛋白质含量用考马斯亮蓝G -250染色法测定 . 分期统计各小区的实际收获产量,最后折算成每公顷的产量.
2 结果与分析
2. 1 不同基质的理化性质分析
由表2与表3可知,复合基质的理化性质取决于原料基质的种类和配比,随着炉渣比例的增加,复合基质容重呈上升趋势,随着稻壳、花生壳比例的增加,复合基质通气孔隙度增加, 7个处理的通气孔隙度均大于对照,其中T3的通气孔隙度最大,达到了40. 1%; 7个处理的总孔隙度和持水孔隙度均小于对照; CK 与T5 的大小孔隙比分别为1∶2. 75和1∶2. 26,基质的水气比较协调,有利于基质的水分管理, T3的大小孔隙比为1∶0. 86,说明这一配方的通气性能良好,而水分保持能力则不足,在栽培中易发生水分亏缺. 随着复合基质中炉渣、稻壳比例的增加pH呈上升趋势,其中炉渣与稻壳所占的比例大于75%的处理pH均在7以上;复合基质EC主要受原料基质EC的影响,由于炉渣自身的EC值较大,随着配方中炉渣比例的增加基质EC增高.
2. 2 不同基质配方对西葫芦生长动态的影响
图1～图4描述了西葫芦株高、株幅、茎粗和叶片的生长动态,可以看出,不同生长发育时期不同基质配方西葫芦生长动态存在差异. 04 – 11之前,所有处理的植株株高、相对生长率无显著差异,之后CK植株株高的生长速率高于其他处理.05 – 01之后, T5 的植株相对生长率为最大, 达1. 67 cm·d- 1 , T2的株高及相对生长速率均为最小,从生长量来看,在植株生育前期,植株绝对生长量较小,基质可以满足植株水分的需求,但随着植株绝对生长逐渐增大,基质的水分供应能力则成为一个限制因子. 植株的株幅、叶片数均以CK为最大,其次为T5,在04 – 03以后测定的各个时期,茎粗都以T5的为最大.
2. 3 不同基质配方对西葫芦光合特性的影响
由表4 可以看出, T5 西葫芦的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(EVAP)均为最大,其次为CK, T2的为最低. T5与对照两者之间的Pn和Gs达到了显著差异( P < 0. 05) , T5与T2相比,Pn, Gs和EVAP前者比后者分别提高了39. 7%,95. 1%和39. 9%. 西葫芦的Pn, Gs和EVAP大体表现为,随着基质保水能力的降低呈下降趋势,随着植株消耗水分的增多,基质不能提供充足的水分,影响了植物体内水分运转,会造成气孔部分关闭而造成植株光合生理功能减弱;不同处理西葫芦叶片胞间CO2 体积分数(Ci)变化趋势与Pn相反, Ci较低说明叶肉细胞对CO2 的吸收利用能力较强.
叶绿素含量的高低直接影响到植株光合作用的强弱, CK西葫芦叶片叶绿素为最高, 达到了2. 813 mg·g- 1 ,其次为T5 (2. 752 mg·g- 1 ) ,两者之间无显著差异, T2的最低,为2. 326 mg·g- 1.
2. 4 不同处理对西葫芦产量及果实营养品质的影响
由表5可以看出,所有基质配方西葫芦的产量均低于对照,其中T5的产量达到了69 813. 0 kg·hm- 2 ,仅比对照低2. 7% ,两者之间无显著差异. 不同处理间产量有较大差异, T5与其它处理的产量均达到显著差异. 不同基质配方对西葫芦营养成分有一定影响,对照的西葫芦维生素C的含量最高,达到0. 251 mg·g- 1 ,其次为T5,两者差异不显著. T5的可溶性糖含量最高(65. 5 mg·g- 1 ) ,其次为对照, 2者之间差异不显著. 游离氨基酸和可溶性蛋白质则以T1为最大,比对照分别提高13. 5%和7. 1%.
3 结论
原料基质炉渣的容重较大,花生壳、稻壳的容重与持水孔隙较小,不同特性的基质进行复合可以对单一基质的理化特性进行弥补 ,从设计的配方来看, T5的各项指标均达到了无土栽培对基质理化特性的要求. 这些来源广泛,价格便宜,组成稳定,通过适当调节以及适当变化一些管理措施,在无土栽培中作为草炭系配方的替代基质是完全可行的.
在植株生育前期,不同基质配方西葫芦生长速率无差异,随着植株生长增大, CK植株的叶片数增长最快,而T5植株的茎粗高于其它处理. 从光合特性来看, T5西葫芦的Pn, Gs, EVAP均为最大,其次为CK,但两者之间无显著差异. T5 的产量、Vc仅次于对照,可溶性糖含量则高于对照,但均未达显著差异,其中T5的产量为69 813. 0 kg·hm- 2 ,仅比对照低2. 7%.
