复合基质在大棚番茄无土栽培上的应用研究

复合基质在大棚番茄无土栽培上的应用研究*

薛书浩, 孟焕文, 程智慧, 彭婧, 谢之春, 于艳辉

( 西北农林科技大学园艺学院, 农业部西北园艺植物种质资源利用重点开放实验室, 陕西杨凌712100)

在我国西北地区, 随着农村产业结构的调整, 设施蔬菜生产面积在逐年扩大。但由于广大种植户在生产过程中, 栽培蔬菜种类比较单一, 单纯追求产量及过量使用速效化肥等因素, 使得设施土壤次生盐渍化和连作障碍日趋严重, 不仅危害蔬菜生长发育,还制约了设施农业的可持续发展。设施蔬菜基质栽培技术可有效地解决设施栽培土壤连作病害的发生和盐渍问题。但常规基质采用的草炭价格昂贵, 并且是不可再生资源, 过量开采会破坏沼泽地的生态环境。因此, 利用来源广泛、价格低廉的农业废弃物作为草炭的替代基质受到了国内外的重视。王忠红等研究了羊粪和麦秸混合的腐熟有机物与沙化土按体积比所配不同基质, 对日光温室甜瓜品质和产量的影响; 高新昊研究了秸秆基质的复配及其在设施番茄栽培上的应用效果; Opstal 研究了不同堆肥代替草炭作为日光温室栽培基质的应用效果; T zor tzakis 等研究了密闭自然发酵的玉米秸秆与珍珠岩、浮石按不同比例混配后,对保护地番茄品质和产量的影响。

我国农村地区农作物秸秆和畜禽粪便资源丰富。若能立足各地资源, 就地取材, 资源化利用农业废弃物替代草炭合成设施蔬菜栽培基质, 必能带来巨大的社会、经济和生态效益。本研究以西北地区主要的农业废弃物玉米秸秆为主要原料, 进行番茄无土栽培基质配方筛选试验, 旨在为资源化利用农业废弃物( 作物秸秆和畜禽粪便) 替代草炭合成设施蔬菜栽培基质, 以及解决设施蔬菜生产过程中土壤盐渍化和连作障碍问题提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1. 1 材料

试验于2008 年3 月初至8 月中旬在西北农林科技大学园艺学院试验站塑料大棚内进行, 供试番茄品种为“ 金棚朝冠”。供试基质材料: 玉米秸秆、玉米芯、稻壳于2007 -10 从陕西杨凌郊区购得, 自然风干后, 玉米秸秆和玉米芯用畜用打料机粉碎后备用;牛粪从杨凌西卜村养牛场购得且已充分腐熟, 风干备用; 草炭、珍珠岩、蛭石从西安雁环花卉市场购得;河沙从杨凌渭河河滩处购得, 消毒后备用。供试发酵菌剂材料: 北京华夏康源金宝贝基质营养土发酵助剂( 基1101 ) 。供试肥料: 尿素( 含N 46% ) 、磷酸二铵( N 18% , P2O5 46%) 和硫酸钾( 含K2 O 52%)购于杨凌裕丰种业; 三元复合肥为烟台美盛化肥有限公司生产的复混肥料( N 18% , P2 O5 12%, K2O20%) ; 鸡粪为优质烘干鸡粪, 从西安雁环花卉市场购得( 实验室测得烘干鸡粪的有效养分含量为: 碱解N 2 397. 09 mg/ kg , 速效P 826. 45 mg/ kg, 速效K3 644. 58 mg/ kg) 。

实验室测得玉米秸秆C/ N = 75. 85 % 1, 玉米芯C/ N= 81. 84 ： 1, 稻壳C/ N= 112. 46 ：1。将粉碎后的玉米秸杆、玉米芯和稻壳分别堆置, 按照各自测得的C/ N 值分别添加尿素水调节各物料堆的C/ N=30 %1, 饱和含水量达到60%, 再向各物料堆分别加入物料堆干质量0. 03%的发酵菌剂, 混匀后用塑料薄膜密闭, 进行50 d 堆置发酵, 期间视温湿度情况进行2~ 3 次翻堆、补水。基质充分发酵后, 自然风干备用。

1. 2 方法

1. 2. 1 试验设计试验采用随机区组设计, 小区面积2. 56 m2 , 试验设6 种基质处理( 表1) , 3 次重复。

1. 2. 2 栽培槽设计除常规土壤栽培外, 其余各处理均采用地下式土挖栽培槽种植。栽培槽槽深30cm, 长3. 2 m, 宽80 cm, 槽间距60 cm, 槽建好后在槽底及四周均铺一层0. 06 mm 的聚乙烯塑料薄膜,各槽装填30 cm 厚混入基肥的基质, 每条槽内铺设间距30 cm 滴灌管2 条。

1. 2. 3 栽培管理供试番茄于2008- 03- 20 穴盘育苗, 育苗基质为杨凌新天地育苗基质, 待幼苗长至四叶一心时于05 -10 选长势一致的壮苗进行定植, 株距30 cm, 行距40 cm, 每小区20 株。定植后在滴灌管上覆上地膜, 浇透水, 以后视植株的生长和天气状况进行滴灌。基质栽培施肥分基肥和追肥: 基肥为每m3 基质施入烘干鸡粪15 kg, 三元复合肥1 kg,肥料与基质混好后装槽; 追肥采用有机无机复合肥,即m ( 烘干鸡粪) ：m ( 三元复合肥) = 6 ：4, 定植后20 d 开始追肥, 此后每隔15 d 追1 次肥, 每次每株施有机无机复合肥15 g, 追肥2 次; 坐果后每7 d 追1 次肥, 每次每株25 g , 追肥4 次。常规土壤栽培( CK2) 在定植前进行整地, 每667 m2 施优质腐熟牛粪1 万kg , 磷酸二铵75 kg, 硫酸钾50 kg , 在定植后第1 层果膨大时每667 m2 追施尿素15 kg, 磷酸二铵10 kg , 硫酸钾50 kg, 第2 层果膨大时, 再进行一次追肥, 数量同第一次。各处理单干整枝, 吊蔓支架, 4 层果后打顶, 植株调整措施同一般大棚番茄管理。所有番茄于2008- 08- 20 拉秧。

1. 2. 4 测定项目及方法各处理混入基肥装槽后,分别取样测定各处理的理化性质: 基质容重和总孔隙度参照At iyeh 等的方法测定, pH 值以1 ：2. 5浸提法测定, 电导率( EC) 以1 ： 5 浸提法测定, 有机质用重铬酸钾容量法测定, 碱解氮用NaOH 扩散、标准酸滴定法测定, 速效磷用0. 5mol/ L NaHCO3 浸提、比色法测定, 速效钾用1mol/ L CH3 COONH4 浸提、火焰光度法测定; 各小区在定植缓苗后, 选取5 株长势基本一致的相似株进行挂牌标记, 每隔15 d 测定标记株的株高( 从根茎部到生长点的实际高度) 和茎粗( 主茎第1 节间) ; 在拉秧时, 各小区取样5 株置于烘箱内105℃杀青15 min, 75℃ 恒温48 h, 称干质量; 在结果期连续统计产量各项指标; 在结果盛期每小区随机取标记株第三穗果5 个, 匀浆后测定番茄的品质指标: 可溶性糖含量用蒽酮比色法测定, 有机酸含量用标准滴定法测定, 可溶性固形物含量用WYT 4 型手持糖量计测定, 维生素C 含量用钼蓝比色法测定, 硝酸盐含量采用钼蓝比色法测定。

1. 2. 5 数据处理试验数据采用Excel 2003 软件处理, DPS 软件进行Duncan 方差分析。
2 结果与分析

2. 1 不同基质的理化性质

基质只有具备适宜的理化性质, 才能为作物生长提供良好的水、气、肥根际环境。从表2 可以看出, CK1 的容重最小, CK2 的容重最大, 复合基质A、B、C、D 的容重与CK1、CK2 差异达极显著水平,但彼此间差异不显著。A、B、C、D 4 种基质间总孔隙度差异不显著, CK1 的总孔隙度最大, CK2 的总孔隙度最小。不同基质的pH 值存在一定差异, 但基本都在番茄适宜生长的pH 值( 5. 0~ 7. 5) 范围内。EC 值可反映基质中所含可溶性盐分浓度的大小。复合基质的EC 值随着玉米秸秆用量的减少而增大, 基质B、C 与CK1 差异不显著, 与CK2 和基质A、D 差异极显著。有机质可以缓慢、持续地供应作物生长所需的养分, 且具有长期供肥能力。CK2 的有机质含量最低, 基质A、B、C、D 中有机质含量随着玉米秸秆用量的减少而降低, 且均低于CK1。CK1 的碱解氮含量明显高于其他处理, 且差异达极显著水平。基质A、B、C、D 中速效磷和速效钾含量均高于CK1 和CK2, 且速效磷含量除B、C 间差异达显著水平外, 其余彼此间差异不显著; CK1 和CK2 速效磷含量差异达极显著水平。各种基质彼此间速效钾含量差异达极显著水平。

2. 2 不同基质对番茄生长的影响

2. 2. 1 株高和茎粗由图1 可见, 番茄定植后,CK1、CK2 的株高和茎粗始终大于4 种复合基质, 且只有在定植后50 d 时, CK1 的株高和茎粗与CK2差异显著; 基质B 的株高仅在定植后20 和50 d 时与CK2 差异不显著, 其余测定时间差异均达显著水平, 在测定期间基质B 的株高一直高于其余3 个复合基质且差异达显著水平。测定期间基质B 和D的茎粗在4 种复合基质中均较大, 除定植后35 和50 d 基质B 与基质D 差异显著外, 其余测定时间两者差异不显著; 基质A 和C 的茎粗在整个生育期内均较小, 这种趋势一直延续到采收结束。

2. 2. 2 地下部和地上部干质量不同基质对番茄地下部和地上部干质量的影响如表3 所示。

从表3 可以看出, 4 种复合基质的地下部干质量都极显著小于CK1 和CK2, CK1 和CK2 的地下部干质量差异不显著, 基质B 的地下部干质量在4种复合基质中最大, 与基质A 和D 差异显著, 基质A 的地下部干质量最小, 与其余3 种复合基质差异极显著。CK1 和CK2 的地上部干质量差异不显著,且均大于4 种复合基质; 4 种复合基质中, 基质D 的地上部干质量最大, 且与基质A、CK1 和CK2 差异不显著, 基质B 的地上部干质量最小, 且与基质C无显著差异。根冠比能反映植株地上部和地下部的相关性。基质B 的根冠比最大, 且与基质C、CK1和CK2 差异不显著; 基质A 的根冠比最小, 除与基质D 差异不显著外, 与其余基质差异均达极显著水平。

2. 3 不同基质对番茄产量的影响

对番茄产量各项指标的测定结果( 表4) 表明,不同基质对番茄单株果数、平均单果质量、单株产量和小区产量的影响均较大。基质B、CK1 和CK2 的单株果数较高, 均接近16 个, 且彼此间差异不显著;CK2 的平均单果质量、单株产量、小区产量在所有基质中均最高, 除与基质A、C、D 差异达极显著水平外, 与基质B 和CK1 差异不显著; 基质D 的单株果数、平均单果质量、单株产量、小区产量均最低, 且与其他基质间差异均达极显著水平。

2. 4 不同基质对番茄品质的影响

可溶性糖含量是蔬菜品质好坏的重要指标。从表5 可以看出, 不同基质对番茄的可溶性糖含量有不同的影响, 基质B、C 与CK1 无显著差异, 与基质A、D、CK2 差异达极显著水平。基质A 的果实有机

酸含量达6. 6 g / kg, 在所有基质中最高, 除与CK2差异不显著外, 与其他基质差异均达显著水平。果实糖酸比与果实风味密切相关, 一般认为糖酸比值高, 果实风味好。基质B 的果实糖酸比最高, 除与

CK1 差异不显著外, 与其他基质差异均达显著水平, CK2 的果实糖酸比最低, 仅为4. 99。CK1 的果实可溶性固形物含量最高, 除与基质D 差异显著外, 与其他基质差异均不显著。番茄是一种富含维

生素C 的蔬菜, 维生素C 含量是判断番茄品质的重要指标。CK2 的果实维生素C 含量仅为159. 8mg/ kg , 与其他基质差异均达极显著水平; CK1 的果实维生素C 含量最高, 除与基质B、C 差异不显著

外, 与其他基质差异均达极显著水平。我国于200505 01 开始实施标准号为GB 19338- 2003 的蔬菜硝酸盐限量国家标准, 该标准规定茄果类蔬菜硝酸盐限量) 440 mg/ kg , CK2 的硝酸盐含量在所有基质中是最高的, 但也仅为118. 6 mg / kg。

3 讨论

在无土栽培条件下, 基质的理化性质将决定能否为作物生长提供良好的水、气、肥根际环境[ 5] 。高新昊等[ 20] 的研究表明, 秸秆基质作为栽培基质时存在物理性状方面的缺陷, 表现为体积质量偏小, 大小空隙比偏大, 从而影响作物附着根系的发生以及根系对水肥的吸收。本试验通过不同农业腐熟有机废弃物与河沙组配, 使得复合基质A、B、C、D 的物理性质都在理想基质的适宜范围之内[ 21] , 从而为番茄定植后的生长提供了良好的根际环境。王建湘等利用自然发酵的秸秆配以炉渣、菇渣和体积分数10% 消毒鸡粪制成复合基质的速效营养低于对照( V ( 大田土壤) ：V ( 腐熟牛羊粪) =

8 ：2) , 而有机质含量极显著高于对照。本试验结果表明, 复合基质A、B、C、D 的有机质、碱解氮含量介于CK1 和CK2 之间, 速效磷、速效钾含量均极显著高于CK1 和CK2, 可能缘于玉米秸、玉米芯和稻壳发酵过程中采用了发酵菌剂, 使得有机质腐熟分解彻底, 养分齐全。周艳丽等[ 23] 以充分发酵腐熟的菇渣、木屑和油渣配成有机基质, 进行有机生态型无土栽培番茄试验, 研究得到土壤中种植的番茄株高、茎粗小于有机基质栽培。本试验在番茄定植后, 复合基质A、B、C、D 的株高、茎粗均低于CK1 和CK2, 但是综合分析不同基质对番茄产量和品质的影响可以看出, 基质B 的种植效果在4 种复合基质中最好, 接近于CK1 和CK2。由于复合基质在使用过程中既有自身有机物的降解, 又有外施肥料的作用, 再加上作物的交互影响, 其成分和结构不断发生变化, 因此基质理化性质的稳定性和养分的转化还需要进一步研究。

4 结论
在生产中, 可以采用基质B ( 50% 玉米秸秆+10% 玉米芯+ 20% 河沙+ 20% 牛粪) 配合施用烘干鸡粪和三元复合肥, 来替代不可再生资源草炭用于大棚番茄的无土栽培, 从而达到既提高农业废弃物的资源化利用效率、减少环境污染, 又可以解决我国设施蔬菜生产面临的土壤盐渍化和连作障碍问题、提高果实品质的目的。

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