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菇渣复合基质对番茄幼苗生长的影响
张永亮1，续建国2，李灵芝3
1.五寨县农业委员会，山西忻州036200； 2.山西省农业种子总站，山西太原030006；3.山西农业大学园艺学院，山西晋中030801
目前， 无土栽培在设施园艺中广泛应用，我国无土栽培以基质栽培为主，以草炭为主要材料，辅以蛭石、珍珠岩、腐熟的动物排泄物等形成复合基质。但复合基质中的草炭价格昂贵，导致生产成本较高。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。高新昊采用秸秆复配基质研究了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，均取得了成功。由于我国地域、气候等条件限制， 各地的主要农业生物质来源和数量不同， 因地制宜筛选出适合作物生长的基质配方对于推广基质栽培很重要。本试验以草炭、蛭石及珍珠岩为基础材料， 利用农业废弃物菇渣通过不同比例配制、构建不同理化性状的复合基质，研究其对番茄幼苗生长发育的影响， 旨在筛选适合本地番茄栽培的复合基质配方， 为菇渣废弃物循环再利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验所用基质材料为菇渣、草炭、生物菌肥、蛭石及珍珠岩，供试番茄品种为红瑞。
1.2 试验设计
试验于2013 年9 月—2014 年5 月在山西农业大学园艺学院园艺站内进行。将菇渣、草炭、蛭石、珍珠岩等按照不同体积比混合， 配制成不同配方的复合基质，见表1。以草炭∶蛭石∶珍珠岩=50∶20∶30的基质作为对照，完全随机区组设计。每个处理3 次重复。
播种前1 d 将基质浇透水， 并对种子进行消毒。先用55~60 ℃温水浸种30 min，然后放在28 ℃培养箱中进行避光催芽，早晚各用清水冲洗1 次。经过温汤浸种催芽后，选择整齐度一致的种子播于穴盘中，播后覆盖蛭石。每个处理3 盘，3 次重复。待其长到4 叶1 心时，每个处理选20 株分别移入营养钵中，放置在相同培育条件下栽培，每天浇1 次水，每隔3 d 浇1 次营养液。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 基质物理性质的测定
容重和孔隙度的测定参照郭世荣的方法并加以改进。具体测定方法如下：取一体积为V 的烧杯称其重量，记录为W1，加入自然风干的复合基质至刚好与烧杯口齐平，称重量记录为W2，然后烧杯用纱布封口， 浸泡在水中24 h， 等达到饱和水状态后，取出称取重量记录为W3，并将封口用的湿纱布称取重量记录为W4，最后用湿纱布封住烧杯后倒置，让烧杯内的水自由沥干至无水流出，称重量记录为W5。容重和孔隙度计算公式如下：
容重＝（W2－W1）/V；
总孔隙度＝（W3－W2）/V×100；
通气孔隙＝（W3+W4-W5）/V×100；
持水孔隙＝总孔隙度-通气孔隙；
气水比=通气孔隙度/持水孔隙度。
1.3.2 基质pH 值和EC 值的测定
用风干基质与蒸馏水按照1∶5 的比例倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌1 min，静置8 h 后提取其浸提液， 用便携式酸度计与电导率仪测定基质的pH 值和EC 值。
1.3.3 番茄幼苗形态指标的测定
待移植后的番茄幼苗缓苗后， 各处理分别挑选3 株长势一致的幼苗挂上标签。
株高：用直尺测定根茎部到生长点长度（cm）；茎粗：用游标卡尺测量茎与基质接触面上方1 cm 处的粗度（cm）；叶片的面积：用直尺量取叶片的叶长和最大叶宽，然后利用番茄叶面积计算公式，得出番茄叶片的实际面积；
干重的测定：每个处理选3 株幼苗，分别测定植株中根、茎和叶片的鲜重，测定各器官的干重时，先在105 ℃下杀青30 min，在75 ℃恒温干燥箱内烘干24~32 h 后测定；
根冠比：根冠比=根干重/地上部干重；壮苗指数计算公式：壮苗指数=（茎粗/株高+根干重/地上部干重）×全株干重。
1.3.4 番茄叶片叶绿素含量的测定
叶绿素含量的测定参照李合生的测定方法。各处理选取3 株幼苗选择同一叶龄的叶片用光合仪进行测定。叶绿素用研磨法进行测定。每个处理3 个重复， 将叶片剪碎、混匀， 称取0.1 g 放入研钵中研磨成匀浆， 再加96%乙醇10 mL 继续研磨至组织变为白色。取滤纸1 张，放入漏斗中用96%乙醇湿润， 把提取液倒入漏斗中，滤入25 mL 容量瓶中，用乙醇冲洗数次倒入漏斗。用滴管吸取96%乙醇，一滴一滴将滤纸上的叶绿素提取液全部吸入瓶中， 直到滤纸和残渣中无绿色为止。最后用96%乙醇定容到25 mL。将叶绿体色素提取液倒入比色杯中，以96%乙醇作为对照。用分光光度计分别在波长665 nm、649 nm、470 nm 下测定吸光度，按下列公式计算：
式中，Ca、Cb： 叶绿素a 和b 的浓度；CX·C：类胡萝卜素的总浓度；A665、A649和A470： 叶绿体色素提取液在波长665 nm、649 nm、470 nm 下的吸光度。
计算叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素的含量，（1）、（2）式相加即得叶绿素总浓度。求得色素浓度后再按下式计算组织中叶绿体色素含量（用mg·g-1 鲜重表示）。
式中，C：叶绿体色素的浓度（mg·L-1）；FW：鲜重（g）；VT：提取液总体积（mL）；n：稀释倍数。
2 数据处理
数据用Excel 整理， 用SPSS19.0 数据分析软件处理分析。
3 结果与分析
3.1 不同配比复合基质的理化性质分析
基质内部的气、液、固三相比例是由基质的物理性状来决定的，而通过对基质比例的改变，一般能够影响植株根系对营养物质的吸收以及改变根系的生长发育状况， 同时基质的化学性质也决定着基质环境是否适合植物生长发育。因此， 基质的理化性质是衡量基质品质的重要指标。本试验测定了基质的孔隙度、气水比、EC值等理化性质，见表2。
容重反映基质的疏松、紧实程度。适宜番茄苗生长的容重范围为0.1~0.8 g/cm3。由表2 可以看出，各处理的容重都在适宜范围内。总孔隙度反映基质容纳空气和水分的能力， 总孔隙度较大的， 容纳空气与水的量相应较大， 反之则小。所有处理的孔隙度均在理想基质的总孔隙度（54%~96%）范围内。通气孔隙反映基质包含空气的能力， 以T1 处理的通气孔隙最大，为6.82%，CK 最小，仅4.96%，均比理想范围15%~30%低。持水孔隙度反映基质保留水的能力，以CK 最大，达61.75%，T2 处理最小，为55.48%，都在理想范围内（40%~70%）。气水比能够反映出基质中气、水之间的状况，气水比大，说明空气容量大而持水容量较小，气水比小，则空气容量小而持水量大。一般而言，气水比在1∶1.5~4范围内为宜，而试验中各处理只有T1 的气水比接近适宜范围。番茄的适宜pH 值范围是5.0~7.5，T1 处理的pH 值为碱性， 其余2 个处理为酸性，但都处于番茄生长的理想范围内。EC 值是基质水溶液所含盐离子总浓度的一个指标，EC 值过低，植株吸收矿质元素的营养不足，作物无法正常生长，而EC 值过高，则会出现烧根的现象。一般认为，育苗的合理EC 值不高于2.5 g/cm3。试验中，T1、T2 处理的EC 值都大于CK，但在合理范围之内。
3.2 不同配比育苗基质对番茄幼苗形态指标的影响
3.2 不同配比育苗基质对番茄幼苗形态指标的影响
见表3。
3.2.1 不同配比育苗基质对番茄幼苗株高的影响
株高可直观反映植株的长势。由图1 看出，5月11 日，T1 处理与T2 处理、T2 处理与CK 处理之间差异不显著。5 月11 日以后，各处理生长量开始增大，但CK 和T2 处理增长速度较慢，且增幅显著低于T1 处理。到6 月1 日时，T1 处理的番茄幼苗株高最高，达25.50 cm，比T2 处理、CK处理分别高11.07 cm、12.43 cm；T2 处理与CK处理之间差异不显著，株高相差仅1.36 cm。
3.2.2 不同配比育苗基质对番茄幼苗茎粗的影响
茎粗也是植株长势的重要指标， 一定程度上还可反映幼苗的健壮程度。由图2 可知，5 月11 日，T1 处理的茎粗极显著高于T2 处理和CK处理，T2 处理与CK 处理间差异显著。5 月11日—6 月1 日，T2 处理与CK 处理番茄幼苗的增长速度缓慢，而T1 处理番茄幼苗的增长速度是先慢后快再慢。到6 月1 日时，T1 处理茎粗最高达9.19 cm，比T2 处理、CK 处理的茎粗分别高3.49 cm、4.17 cm。T2 处理与CK 处理之间差异显著，T2 处理的茎粗比CK 处理高0.68 cm。
3.2.3 不同配比育苗基质对番茄幼苗叶面积指数的影响
3.2.3 不同配比育苗基质对番茄幼苗叶面积指数的影响
叶面积指数是反映植物群体生长状况的一个重要指标。由图3 可以看出3 个处理对于番茄幼苗叶面积指数的影响，从5 月11 日—6 月1 日，T1 处理的番茄幼苗叶面积指数增长幅度很大，T2 处理与CK 处理的变动幅度很小。到6月1 日时，T1 处理、T2 处理与CK 处理的叶面积指数分别为2.84 m2/m2、0.93 m2/m2、0.82 m2/m2，T1 处理的叶面积指数极显著高于T2 处理与CK 处理， 比T2 处理、CK 处理的叶面积指数高1.91 m2/m2、2.02 m2/m2，T2 处理与CK 处理之间的差异不显著，T2 处理比CK 处理叶面积指数仅高0.11 m2/m2 。
3.2.4 不同配比基质对番茄幼苗干物质重量的影响
番茄苗期幼苗素质好坏直接影响定植后植株的营养生长和生殖生长， 幼苗干重是反映苗期幼苗素质的重要指标之一。由表4 可看出，T1处理、T2 处理的番茄幼苗地上部干重均大于CK 处理，其中T1 处理幼苗地上部干重最大，比T2 处理、CK 处理分别高1.42 g、1.59 g。T2 处理与CK 处理之间差异不显著。T1 处理的地下干重最大， 极显著高于T2 处理和CK 处理，T2 处理与CK 处理幼苗地下干重仅差0.07 g。各处理番茄幼苗全株干重与地上、地下部干重差异趋势表现出一致性，T1 处理幼苗的全株干重最大，比T2 处理和CK 处理分别高1.84 g、2.07 g。
3.2.5 不同配方基质对番茄幼苗根冠比和壮苗指数的影响
3.2.5 不同配方基质对番茄幼苗根冠比和壮苗指数的影响
根冠比是指植物地下部与地上部干重或鲜重的比值，它能反映植物的生长状况，以及环境条件对地上部与地下部生长的不同影响。从表4 可以看出，T2 处理的根冠比最大为0.42，分别比CK 处理、T1 处理大0.03、0.09。CK 处理的根冠比比T1 处理大0.06。壮苗指数具有较强的产量预测性，反映幼苗的素质，可作为评价幼苗质量的指标。从表4 可以看出，T1 处理的壮苗指数最大， 极显著高于T2 处理和CK 处理，T2 处理比CK 处理大0.22。
3.2.6 不同配比育苗基质对番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响
3.2.6 不同配比育苗基质对番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响
叶绿素的高低可以作为衡量叶片光合能力的一个指标，与植物的抗病性等抗逆能力有关。高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种。由表5 可以看出，T1 处理叶绿素a 含量最高为0.686 7， 比T2、CK 分别高0.08、0.22；其次是T2 处理，比CK 处理高0.14。3 个处理对番茄幼苗叶绿素b 含量的影响差异不显著。所以光合速率以T1 处理最高，说明它有利于番茄幼苗叶绿素的合成， 有利于光的吸收与光能的传递。类胡萝卜素能够吸收传递光能，保护叶绿素，是光合作用必不可少的光合色素。由表5 知，T2 处理番茄幼苗叶片的类胡萝卜素含量最高，与T1 处理叶片的类胡萝卜素含量差异不显著， 二者极显著高于CK 处理；CK处理叶片的类胡萝卜素含量最低为0.11，比T1处理、T2 处理分别低0.03、0.05。
3.3 生产成本分析
由于不可再生资源草炭价格昂贵， 本试验利用价格相对低廉的农业生产废弃物菇渣和生物菌肥来替代草炭。从表6 可以看出，T1 处理和T2 处理复合基质的成本明显低于CK 处理的成本， 分别为CK 处理成本的83.12% 、95.22%。而T1 处理复合基质的成本比T2 处理还要低一些。因此，T1 处理更经济，更容易被接受，也更适合用于大面积生产推广。见表6。
相对成本计算公式如下：
相对成本计算公式如下：
4 讨论与结论
4.1 讨论
4.1.1 不同配比基质的理化特性
无土生长提供一个相对稳定、适宜的根系环境，如水分、空气、酸碱度、养分等，而这些因素都和基质的理化性质密切相关。基质的理化性质包括容重、总孔隙度、pH 值、EC 值等指标。郭世荣提出理想的基质容重应为0.1~0.8 g/cm3，总孔隙度为54%~96%，气水比为0.25~0.5。本试验中各处理的容重、总孔隙度、持水孔隙都在理想范围内。而通气孔隙都比理想范围低，其中
T1 最高；气水比只有T1 处理最接近理想范围，综合分析番茄幼苗形态指标发现，T1 处理好于其他2 个处理，说明通气孔隙、气水比有可能影响着番茄幼苗的生长。谭新霞、张云舒在研究菇渣等复合基质对番茄育苗效果的影响时认为V（腐熟菇渣）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）=1∶1∶1 和V（腐熟菇渣）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）=2∶1∶1 番茄育苗效果最好， 这2 种复合基质的通气孔隙分别为11.76%、7.79%，气水比分别为5.5、8.4，虽然都比理想范围低，但仍可达到较好效果。
4.1.2 复合基质对番茄幼苗形态的影响
菇渣是种植草菇、平菇等食用菌后剩下的出菇料。菇渣中富含有机物和多种矿质元素，可为作物生长提供丰富的营养物质， 并具有良好的持水、透气和吸附能力。近年来，我国很多研究者对丰富廉价的菌菇生产有机废弃物资源进行了研究。李晓强利用菇渣作为育苗基质的原料，加入不同体积配比的珍珠岩、蛭石，进行了番茄、甜椒和黄瓜营养钵育苗试验，得出菇渣混合基质优于草炭混合基质；洪春来等研究表明用100%、83.3%、66.7%、33.3%金针菇渣和66.7%香菇渣替代草炭的复合基质处理的番茄幼苗生物学性状表现良好；周艳丽等研究指出，菇渣与泥炭混合栽培效果最好，能明显地促进番茄的生长发育，使地上部生长、叶绿素含量均优于其他处理，与本试验结果相符。从本试验植株的株高和茎粗来看，T1 处理的番茄幼苗的地上部分生长势更旺盛一些， 可以合成更多的光合同化物，供给番茄幼苗生长发育所需。从叶绿素含量来看，T1 处理的番茄均优于其他2 个处理， 能为番茄生长提供丰富的养分和适宜的根部环境，促进番茄地上部生长，同时促进叶绿素的合成。从植株形态、全株干重、根冠比以及壮苗指数综合来看，T1 处理的番茄幼苗质量最高、育苗效果最好，表明可以用菇渣代替泥炭作为栽培基质。
4.2 结论
（1）复合基质T1 处理（菇渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=20∶30∶20∶30）的理化性状优良，最适于用作番茄育苗基质。
（2）复合基质T1 处理（菇渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=20∶30∶20∶30）的番茄幼苗在株高、茎粗、叶面积指数、叶绿素含量、幼苗干重及壮苗指数方面均显著高于T2 处理和CK 处理，育成的幼苗也相对健壮，并且质量较高，而且其成本相对较低， 因此可以用菇渣替代部分草炭进行番茄育苗。
