大蒜无土栽培有机和混合基质配方筛选

大蒜无土栽培有机和混合基质配方筛选*

杜慧芳, 程智慧* , 杨海花, 贾绍亮

( 西北农林科技大学园艺学院, 陕西杨凌 712100)

大蒜( Al l ium sati vum L. ) 为百合科葱属二年生草本植物, 营养价值高, 具有独特风味, 深受广大人民群众所喜食。大蒜也是我国传统的出口蔬菜之一, 每年出口量达数十万吨, 为国家换取了大量外汇[ 1] 。同时, 大蒜提取液及其中的含硫活性成分对人体、动物和植物许多病原细菌有拮抗活性。大蒜提取液中的活性成分还对一些病毒、原生生物有抑制或杀灭活性的作用[ 2] 。金扬秀等[ 3] 研究发现大蒜与甜瓜轮作, 枯萎病发病率最低; 大蒜与其他类蔬菜作物轮作可减轻连作障害[ 4] 。因此, 大蒜是其他蔬菜作物的好茬口。目前大蒜生产以传统的土壤栽培为主, 存在着栽培方式和栽培季节单一, 周年生产和供应矛盾突出的问题, 也容易引起品种退化和土传病虫害的严重发生, 导致大蒜生长势弱, 产量和品质下降[ 1] 。有机生态型无土栽培是近几年发展起来的一种新型农业栽培技术, 克服了土壤栽培的许多缺点, 作物生长势良好, 产量较高, 品质可达到无公害标准[ 5] 。本研究以农业生产等废弃有机物为主要原料, 筛选适合大蒜无土栽培的有机基质和混合基质配方, 为大蒜新的栽培方式的建立提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试大蒜品种为G88, 在杨凌地区已种植2 a, 生长势较强, 属早熟品种。菇渣为生产过平菇的废弃菌棒, 主要成分为棉籽壳和锯末, 木屑为杨树等阔叶树, 使用前经过充分堆沤腐熟; 炉渣为采暖锅炉炉渣, 使用前用pH= 4、体积比1 : 1 的硝酸和磷酸混合液调节炉渣pH 至7 左右; 泥炭为辽宁省清原县清原镇出品, pH6. 8。基质配方按体积比设5 个, 其组成为A1: 纯菇渣; A2: 菇渣1+ 木屑1; A3: 菇渣4+ 泥炭1; A4: 菇渣2+ 木屑2+ 泥炭1; A5: 泥炭2+ 炉渣3; 以土壤栽培为CK。

鸡粪为消毒膨化商品鸡粪, 河北省恒昌有机肥厂生产, 其养分含量为全氮( N) 2. 23%, 全磷( P2 O5 ) 1. 64% , 全钾( K2 O) 1. 89% , 速效氮( N)1 524. 3 mg• kg- 1 , 速效磷( P2 O5 ) 731. 6 mg•kg – 1 , 速效钾( K2O) 826. 3 mg •kg- 1 。有机复合肥为杨凌博帝森有机复合肥厂生产, 其养分含量为氮、磷、钾含量各占15%。

1. 2 试验方法

本试验于2003 年10 月~ 2004 年4 月在西北农林科技大学园艺学院试验站塑料大棚内进行, 棚长48 m, 宽8 m, 高3. 8 m。采用地下栽培槽, 槽深0. 2 m, 长3. 3 m, 槽间距0. 5 m, 槽建好后在槽底部铺一层0. 1 mm 的聚乙烯塑料薄膜,膜上铺一层直径3~ 5 cm, 厚5 cm 的卵石, 以利排水, 然后在卵石上铺塑料编织袋, 装入15 cm 厚的混好肥料的基质。试验采用完全随机区组设计, 3 次重复, 每小区面积为1. 65 m2。肥料分为基肥和追肥两部分, 基肥为每m3 基质施消毒鸡粪20 kg ; 追肥每次每m3 基质施消毒鸡粪1. 8 kg+ 0. 2 kg 有机复合肥, 播种60 d 后开始追肥, 每隔30 d 追肥1 次。这些基质已种过番茄、黄瓜两茬作物。大蒜于2003 年10 月23 日播种, 每槽3行, 槽内行距20 cm, 株距8 cm。播种后浇透水,之后视天气情况和墒情灌水。

1. 3 测定方法

供试基质的酸碱度用pH 计( H 3CPH ) 测量, EC 值用电导仪( DDS 11A) 测定, 容重、孔隙度以及全氮、磷、钾、有机质的含量与微量元素铁、锰、铜、锌测定及植株叶片的全氮、磷、钾、钙、镁与微量元素铁、锰、铜、锌的分析测算等依据一般土壤与植物理化分析方法[ 6~ 8] 。在播种一个月后开始取样, 以后每隔20 d 取样一次, 每次每处理取样5 株, 测定以下指标[ 9] :株高: 将植株拉直, 茎盘处到最长叶叶尖的距离;假茎粗: 假茎上茎颈部的最大直径;出苗期: 发芽叶露出地面为出苗, 出苗株数占种蒜瓣数目的60%为出苗期, 用从播种到出苗期的天数表示;鳞芽分化期: 鳞芽分化状态按以下级别统计:0 级为未分化, 1 级为叶腋中出现鳞芽原基凸起, 2级为鳞芽生长锥分化出保护叶。通过连续观察,当鳞芽分化指数达0. 5 以上时, 即为该处理的鳞芽分化期, 以从播种到鳞芽分化的天数表示;抽薹期: 以蒜薹总苞露出叶鞘时为抽薹标准,以抽薹株数占总株数的60% 为抽薹期, 以从播种到抽薹期的天数表示;收获期: 从播种到蒜头收获的天数。

2 结果与分析

2. 1 无土栽培基质配方对大蒜生长和形态的影响

由表1 可以看出, 蒜苗在基质中生长大约1个月后的11 月20 日, 各基质栽培的大蒜株高均显著大于土壤栽培, 各基质配方之间无显著性差异, 这一趋势一直持续到第2 年3 月10 日。与株高相似, 假茎粗也是各基质栽培的大于土壤栽培,不同生长时期各处理的差异基本上都达到了显著水平。各处理绿叶数差异相对较小, 但都是基质栽培大于土壤栽培, 到2 月10 日, 绿叶数差异最大, A3 基质栽培比土壤栽培绿叶数增加2. 3 片,A1 基质栽培比土壤栽培绿叶数增加2. 1 片。

各基质栽培的大蒜在不同生长发育时期均较土壤栽培表现出明显的生长优势, 说明5 种基质配方都较土壤适合于大蒜的生长。综合比较认为A3 基质优势更为突出。

2. 2 无土栽培基质配方对大蒜生育期的影响

从表2 可知, 各基质栽培大蒜的生育期均比土壤栽培不同程度地提早, 可加速大蒜发育进程。出苗期以A2 最早, 从播种到出苗的天数为7 d,其余处理的出苗天数均为8 d, 而土壤栽培的为10 d, 基质栽培比土壤栽培提早2~ 3 d。鳞芽分化期以A3 最早, 为79 d; 其次是A2, 为84 d; 其余均为89 d, 而土壤栽培为99 d, 基质栽培比土壤栽培提早10~ 20 d。抽薹期各基质栽培的均为104 d, 而土壤栽培的为111 d, 基质栽培比土壤栽培提早7 d。收获期基质栽培的为114 d, 土壤栽培的为121 d, 基质栽培比土壤栽培提早7 d。各基质栽培对提早大蒜生育期的作用以A3 和A2优势更大。

2. 3 无土栽培基质配方对蒜薹和蒜头产量的影响

从表3 可看出, 基质栽培能显著地提高大蒜单株和小区的蒜薹和蒜头产量, 其中以A3 基质栽培的产量最高, 单株和小区蒜薹产量分别较土壤栽培( CK) 增加52. 6% 和40. 4% , 差异达显著水平, 而且小区产量显著高于其他各处理; 单株和小区蒜头产量分别较土壤栽培( CK) 增加49. 8%和56. 3%, 差异达显著水平, 且显著高于其他各处理。除A5 基质的小区蒜薹产量与对照差异不显著外, 其余基质配方的单株和小区蒜薹和蒜头产量均显著高于对照。基质A1、A2、A4、A5 的单株蒜薹产量分别比对照增加50. 2%、37. 6%、29. 0%和29. 6% , 小区蒜薹产量分别比对照增加23. 4%、1 2. 8%、23. 4%和10. 6% ; 单株蒜头产量分别比对照增加28. 4% 、17. 5% 、28. 7% 和15. 6%, 小区蒜头产量分别比对照增加33. 3%、21. 9%、2 0. 8% 和25. 0%。这一结果与基质栽培增加株高、茎粗、绿叶数和提早生育期相吻合。

2. 4 栽培前后各基质配方的理化性质分析

由表4 可见, 大蒜种植前, 各基质的pH 值均在7. 21~ 7. 75 之间, 呈微碱性。而土壤的pH 值更大, 达到8. 28。与蔬菜作物无土栽培固体基质的最适pH 6 ~ 7 [ 6] 相比, 基质的pH 值稍微偏高, 但均低于土壤。这可能与当地灌溉水质有关。EC 值是基质水溶液的离子总浓度的指标,不同作物所适应的EC 值不同。一般认为理想基质[ 6] 的EC 值应小于2. 5 ms/ cm。EC 值过低, 作物吸收矿质不足, 难以正常生长; EC 值过高, 可能造成盐害, 使根系失水, 出现烧根, 作物无法正常生长。本试验各基质配方以A5 的EC 值略大,达到2. 82 ms/ cm; 其他各基质配方的EC 值在1. 38~ 1. 85 ms/ cm 之间, 且差异较小, 均在作物生长的适宜范围内。除土壤外, 各基质的容重在0. 29~ 0. 44 g/ cm3 之间, 都在理想无土基质适宜范围0. 2~ 0. 8 g/ cm3 之内; 总空隙度在62% ~75% 之间, 都在理想无土基质空隙度范围60% ~90% 之内[ 7] 。不同配方基质的全氮和全磷含量均高于土壤, 并以基质A3 含量为最高, 说明不同配方基质都有潜在的氮磷营养供给能力。而全钾的含量除了对照土壤最高外, 不同配方基质的全钾含量都较低, 在0. 20% 左右, 在栽培大蒜的过程中需要及时补充钾肥。不同配方基质的有机含量均在33% 以上, 而土壤的有机质含量最低, 为2. 54%, 基质的有机质含量几乎是土壤的15 倍。不同配方基质的钙和镁及微量元素含量丰富, 均高于土壤, 并以基质A3 含量最高, 这与郭世荣等[ 10] 的研究结果一致。

表5 表明, pH 值在降低, 降幅为0. 29 ~0. 77。一般认为大蒜适宜的土壤pH 为5. 5~ 6,在大蒜生长期间, pH 一直保持在6. 95~ 7. 45 左右, 土壤pH 值高达8 以上, 而各处理大蒜均生长良好, 因此, 大蒜生长适宜的pH 值范围可能比原先认为的更宽。EC 值也在降低, 降幅为0. 29~1. 67, 表明大蒜吸收养分能力较强, 消耗的养分较多, 没有引起盐分的积累。基质容重和总孔隙度在栽培过程中未见大的变化, 表明基质的物理性质基本保持稳定, 不受其他条件的影响。全氮、全磷、全钾的降幅较小。A1 和A 2 基质的有机质含量稍有降低外, 其余的都有所上升。

2. 5 大蒜叶片矿质营养元素分析

由表6 可见, 所有处理的大蒜叶片中, 全氮含量均在4. 43%以上, 高于2. 0% ~ 4. 0%的最适区间[ 11, 12] 。不同基质间以A3 配方大蒜植株吸收氮素最多, 叶片中氮素含量高达5. 26% , 可见氮素营养在此是充足的。蔬菜作物最适宜生长的磷含量约占干物重的0. 3% ~ 0. 5% , 最适宜生长的钾含量范围是2. 0%~ 5. 0%。本试验中磷与钾含量均在作物生长的适宜范围内, 钾和磷在大蒜叶片中的含量基质栽培高于土壤栽培。因而基质栽培的大蒜植株生长健壮, 为以后大蒜的高产打下了坚实的基础。
不同基质对大蒜叶片营养元素含量的影响

钙在植物组织中的含量因土壤溶液中Ca2+浓度、作物种类和不同器官而异, 适宜范围一般为0. 2%~ 0. 6%。本试验中基质栽培的大蒜叶片钙素含量高于此范围, 而土壤栽培的钙素含量在此适宜范围内。植物组织中镁的最适范围为0. 16%~ 0. 50%, 大蒜叶子中镁含量在正常范围内。此时大蒜叶子中钙和镁的含量基质栽培的高于土壤的。

参照一般认定的植株缺微量元素的临界含量标准[ 12, 13] : 铁50~ 150 mg •kg – 1 , 锰10~ 20 mg•kg -1 , 铜3~ 5 mg •kg- 1 , 锌15~ 20 mg• kg- 1 , 各基质栽培的大蒜叶片中铜和锌含量在缺素水平之上, 而铁和锰含量稍低, 处在临界含量范围内。大蒜叶子中铁、锰、铜和锌的含量基质栽培的高于土壤栽培的, 以基质A3 栽培的含量最高。

3 小结与讨论

3. 1 本研究结果表明, 基质栽培可使大蒜的出苗期天数减少, 鳞芽分化期提前, 蒜薹和蒜头提早成熟。在整个生长发育期内, 基质栽培大蒜的株高、茎粗、绿叶数, 以及蒜薹和蒜头产量, 都比土壤栽培表现出明显的优势。从微量养元素含量分析结果看, 基质栽培的大蒜叶片中微量元素含量较高。表明5 种不同配方的基质都较适合于大蒜的生长发育, 其中尤以基质A3 为最好。

3. 2 本试验结果表明, 5 种不同配方的基质( A1、A2、A3、A4、A5) 的物理性质都优于土壤, 并且物理性质在栽培过程中基本保持稳定。同时不同配方的基质中全氮、全磷和微量元素含量丰富,

并且高于土壤的含量, 所以基质较土壤更适合于大蒜的生长发育。在栽培过程中, 基质的EC 值呈下降的趋势, 表明大蒜吸收养分能力较强, 消耗的养分较多, 没有引起盐分的积累。一般认为大

蒜适宜的土壤pH 为5. 5~ 6, 陆帼一和程智慧[ 13]在!葱蒜类蔬菜周年生产技术∀ 一书中总结了国内外大量研究也认为大蒜适宜于微酸性土壤。本试验表明, 在大蒜生长期间, 基质的pH 虽呈下降趋

势, 但一直保持在7~ 7. 8 左右, 土壤pH 值高达8左右, 而各处理大蒜均生长良好, 未出现明显不良的影响。因此, 大蒜生长适宜的pH 值范围可能比原先认为的更宽。从微量养元素含量分析结果看, 基质栽培的大蒜叶片中微量元素含量普遍高于土壤栽培的, 但铁和锰的含量在临界范围内, 大蒜对铁和锰的需要似乎低于普通植物, 即使植株体内含量略低也不影响生长。

3. 3 由于平菇菌丝在生长过程中对在配料中的木质素、纤维素等大分子养分进行了有效的分解,平菇余料( 菇渣) 中残留了大量可供植物直接吸收利用的有机质和碳氮养分, 加之大量活菌丝体也可成为植物的高效养分, 所以菇渣是各类作物生长的良好有机质来源[ 14] 。本试验的结果也证实了这一结论。但单一使用菇渣作栽培基质存在pH偏大和容重较小的缺点, 导致出苗时易发生大蒜"跳瓣"现象, 影响根系的稳定性, 每次浇水时也易出现基质整体漂浮现象, 影响浇水量, 使根系容易发生缺水干旱现象。本试验中泥炭的添加增加了基质的容重、营养成分和保水性, 木屑的添加缓解了保水与通气的矛盾。泥炭的利用受地域限制,平菇余料在当地易大量取材, 因此可用平菇余料代替泥炭作为栽培基质。
3. 4 本研究中蒜薹和蒜头产量较李树和等[ 1] 的研究结果略低, 可能与品种及水肥管理有关。孙翔等[ 15] 研究认为, 大蒜的吸肥规律为磷的吸收高峰在蒜薹伸长期, 氮和钾吸收高峰在鳞茎膨大期。所以不同配方基质栽培大蒜应在蒜薹伸长期和鳞茎膨大期, 加大施肥量, 增加施肥次数和浇水次数, 这样才能使叶片旺盛的生理功能维持的更长久, 有助于大蒜的增产。

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