有机土基质在大白菜育苗中的作用研究

贺超兴 张 谦 王怀松 章时藩 张志斌 孙日飞

摘要以草炭蛭石和大田土为对照育苗基质,研究了有机土对大白菜幼苗营养生长、可溶性糖含量、叶绿素含量、净光合速率和气孔导度等指标的影响。结果表明,选用有机土育苗,综合各项测定指标,其幼苗素质与草炭蛭石育苗相当,均表现为植株生长健壮,干物质、可溶性糖和叶绿素含量高;净光合速率高,气孔导度大,适宜于大白菜育壮苗,而大田土育苗效果及相关指标均较差。草炭蛭石作为育苗基质,虽然理化性质好,但基质成本高且资源有限是影响其应用于育苗的主要因素。因此,从经济效益和可持续发展的角度考虑,可以将有机土代替草炭蛭石用作大白菜育苗的低成本基质。

关键词有机土基质;大白菜;育苗;影响

中图分类号S634.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)21-0058-03

育苗是蔬菜栽培的重要环节之一,秧苗质量的高低直接关系到蔬菜定植后植株的生长发育与产量形成[1]。随着世界园艺业与植物容器栽培的发展,天然土壤的物理、化学性质已不能满足蔬菜、花卉、种苗及其他植物容器生产的需求,因此国内外的研究机构纷纷致力于栽培基质的研究开发,基质的研究逐步成为一个重要的课题[2]。目前,国内外蔬菜工厂化穴盘育苗多采用草炭、蛭石配制成复合基质。但是,草炭资源的分布不均匀性和不可再生性已严重影响到穴盘育苗成本和资源保护[3]。

由于各地生产水平各异,配制无土育苗基质时必须因地制宜,选择资源丰富、价格便宜,能满足根系养分、水分以及空气供应的原料为基质。据研究,用种过蘑菇的棉籽壳、猪粪、炉渣灰、糖醛渣、蛭石等配制的复合基质,能明显促进幼苗生长发育和营养吸收,提高壮苗指数,且大大降低育苗成本[4]。用炭化稻壳7份、砂3份作为育苗基质,配合使用pH值为6的营养液[5],幼苗亦生长良好。利用蚯蚓粪作基质配合添加适当肥料,用于穴盘育苗效果良好[3]。根据以上情况,笔者以春播大白菜为对象,研究了有机土[6]作为育苗基质对大白菜育苗的影响,以期为大白菜育苗基质的选择提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2007年春在中国农业科学院蔬菜花卉研究所日光温室中进行,供试大白菜品种为春试1号,由中国农业科学院蔬菜花卉所培育。2007年3月22日用72孔穴盘和营养钵(8cm×8cm)分别育苗,4月16日定植于大棚内。育苗基质设3个处理,分别为有机土(腐熟秸秆与大田土的混合物)、草炭蛭石育苗基质(草炭、蛭石按2∶1配比,1m3基质加3kg复合肥,7kg鸡粪)、大田土(直接取自露地菜田),本试验所用有机土为已种过一茬番茄的有机土,用前过筛使其粒径小于2mm。采用直播和催芽2种方式播种,每处理重复3次,每重复设50株。除基质类型不同外,其他管理措施均按常规方法进行。

1.2测定方法

1.2.1基质的物理化学性质测定。影响作物生长的主要物理因子有基质的三相比、吸水性、排水性、再吸湿力及其表面水分散失特性等[7,8]。反映其物理性质的重要参数有容重、总孔隙度、通气孔隙度、粒径分布、容器容水量等。试验前用环刀法测定基质的容重,用饱和浸提法测定总孔隙度、持水孔隙度和通气孔隙度[9]。基质的化学性质由农业部蔬菜品质监督检验测试中心检测。

1.2.2生长指标的测定。播后7d内,每天3次记载各处理基质温度(早上8∶00;中午14∶00;下午17∶00)。记录播后7d内的出苗情况。各处理小区随机选5株,按不同要求定期测其植株高度、开展度、单株叶数、外叶长和宽、茎基粗以及单株地上部和地下部鲜、干重等植物学性状。用蒽酮法测定白菜幼苗的可溶性糖含量,用丙酮液浸提法测定叶绿素含量。

1.2.3光合参数的测定。用LI-6400型便携式光合系统(美国LI-COR公司制造)于5月17日(晴天)上午测定净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)。取自上至下第3~4片功能叶测定,重复3次。注意测定相关参数时应利用缓冲瓶,以减小测定过程中由于CO2浓度变化而造成的误差,从而提高测量结果的可靠性和准确性。

2结果与分析

2.1育苗基质的物理化学性质

从表1可以看出,大田土的容重最大,超出了适宜范围(0.1~0.8g/cm3),而草炭蛭石和有机土的容重都在蔬菜育苗最适宜的容重范围,说明草炭蛭石和有机土的松紧程度较适宜。大田土的总孔隙度最小,为50.2%,草炭蛭石的总孔隙度略高于有机土,为68.1%,但二者相差不大;大田土的持水孔隙和通气孔隙均最小,而草炭蛭石的持水孔隙略大于有机土,有机土的通气孔隙略大于草炭蛭石。因此,大田土的大小孔隙比明显小于有机土和草炭蛭石基质,说明大田土对水分和空气的容纳量小,在管理过程中要增加供液次数和保持土壤的疏松透气,而草炭蛭石和有机土的水分和空气含量较为适宜。

从表2可以看出,大田土的pH值为7.76,显微碱性,而草炭蛭石和有机土的pH值均呈中性。大白菜生长最适宜的pH值是中性或微酸性,因此适合白菜生长的应是有机土和草炭蛭石。有机土的电导率较高,其次是大田土,草炭蛭石最低。由此可知,有机土的水溶性离子较多,供肥强度大,而草炭蛭石和大田土则相对较小。草炭蛭石和有机土有机质含量均显著高于普通土,而大田土有机质含量很低。从速效养分来看,有机土的速效氮含量最高,其次是草炭蛭石,大田土的最低,还不到有机土的1/3,可见大田土的供氮能力较差。在速效磷方面,草炭蛭石含量最高,有机土和大田土略低一些。就速效钾而论,在这3种基质中,草炭蛭石的速效钾最高,其次是有机土,二者超过或接近大田土的2倍,可见草炭蛭石和有机土营养元素明显优于普通土。综合可知,草炭蛭石和有机土在有机质、速效氮以及速效钾等特性方面相差不大,因此它们是营养丰富、可相互替代的较为理想的轻基质,而大田土相比之下较为贫瘠。

2.2不同育苗方式基质温度和大白菜出苗率

不同育苗基质在播种白菜后根际温度的变化结果如图1、图2所示。由图1、图2可知,不同基质在营养钵内的温度有明显差异,表现为大田土温度变化相对较高,草炭蛭石育苗基质的温度变化相对较低,有机土的居中;气温最高时,大田土温度可达31.6℃,有机土为30.0℃,草炭蛭石为28.8℃,表明3种基质土壤增温速度有差异。穴盘内的育苗基质的温度差异不太明显,原因可能是穴盘的穴孔小,所容纳的基质少且更易受周围空气温度的影响。

不同育苗基质在播种白菜后的出苗情况如图3、图4所示。由图3、图4可知,营养钵育苗齐苗时间较短,且几种基质表现比较一致,差异不大;而采用穴盘育苗则差异显著,应用有机土和草炭蛭石效果较好,大田土出苗率较前者明显降低,且长时间不能齐苗。这可能由于出苗期温室内气温过高,光照很强,并且穴盘容积小,持水量也相对小,缓冲能力相对营养钵的差一些,而致使营养钵的出苗情况显著优于穴盘育苗,但仍可看出有机土穴盘育苗出苗率高且出苗快。

2.3不同育苗基质的大白菜幼苗素质

由表3可知,有机土育苗其植株的茎基粗、叶片数、外叶长及宽均高于大田土育苗,略低于草炭蛭石而居中。干物质的积累量是植株生长的一个重要评价指标,它反映了作物的光合作用强度和生长状况,通常用干重来表示。不同育苗基质的大白菜幼苗其干物质积累量明显不同,以草炭蛭石作为育苗基质培育的白菜幼苗干物质积累量最大,其次为有机土,而大田土育苗的干物质的积累量最小。从干鲜比来看,有机土和大田土2种基质的幼苗无明显差异,但二者比草炭蛭石高,且差异达到了极显著水平,草炭蛭石基质育苗干鲜比相对较低。

2.4不同育苗基质的大白菜幼苗可溶性糖含量

对叶片可溶性糖的测定结果表明(见表4),有机土育苗的大白菜幼苗叶片可溶性糖含量最高,与大田土和草炭蛭石的差异达极显著水平,大田土大白菜幼苗叶片可溶性糖含量最低。由此可知,用有机土育苗,植株光合作用产物多,且幼苗的抗逆能力相对较强一些。

2.5不同育苗基质的大白菜幼苗叶绿素及光合特性

绿色植物的光合作用对农业生产具有十分重要的意义。作物总干重的90%~95%是光合作用中合成的有机物质,因此它是构成作物产量的基础。叶绿素是光合作用的启动者,在一定范围内叶绿素含量越高,净光合速率越强。由图5可以看出,不同基质的大白菜幼苗其叶绿素含量明显不同,草炭蛭石育苗基质的叶绿素含量最高,其次是有机土育苗,大田土育苗的叶绿素含量相对较低。

对光合速率的测定结果表明(见表5),草炭蛭石育苗的光合速率最强,大田土基质苗最弱,有机土基质苗略低于草炭蛭石基质苗。因为草炭蛭石和有机土育苗光合速率高,利于光合作用的进行,故有利于其有机物积累。气孔是控制叶片内外水分和二氧化碳扩散交换的门户,它的开闭调节着光合、蒸腾和呼吸作用过程。气孔导度是叶片气孔开闭程度的量化指标,对于气孔导度与蒸腾之间的关系进行研究,可以加深对这一过程的理解[10]。草炭蛭石和有机土育苗,其气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率也相对较高,优于大田土育苗,均利于光合作用进行和有机物积累,说明有机土和草炭蛭石育苗植株代谢旺盛,总的光合能力较强。从植物学性状测定结果也可以明显看出,草炭蛭石和有机土育出的幼苗明显优于普通土,表现为植株粗壮、叶片数多、叶面积大、干物质含量高。

3结论与讨论

试验重点研究比较了有机土在蔬菜育苗中的作用,发现有机土与草炭蛭石在总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙和大小孔隙比指标上相当且均在最适范围内;有机土的容重虽比草炭蛭石略大,但也在最适范围内。而大田土的容重偏高,总孔隙度偏小,因此从物理结构上,有机土较普通土更适于蔬菜育苗。

育苗基质的影响主要由基质的物理、化学性质决定。不同特性的基质会影响植物的生长及其水分与施肥管理[11]。从当前育苗基质的营养成分方面上看,有机土的速效钾虽低于草炭蛭石,但有机土的速效氮含量却高于草炭蛭石。因此,从理化性质和经济性考虑,试验中的3种育苗基质,以有机土较为适宜,具有成本低、结构优等特点。

植株可溶性糖主要有蔗糖、葡萄糖、果糖和半乳糖等,它既是高等植物的主要光合产物,又是碳水化合物代谢和暂时贮藏的主要形式,在植物碳代谢中占有重要位置,是光合作用的直接产物,也是植物体内多糖、蛋白质、脂肪等大分子化合物合成的物质基础[12]。植物干物质是植株体内各种新陈代谢过程的最终产物,并以碳素代谢和氮素代谢为中心过程[13]。因此,植物干物质积累与其可溶性糖的含量有密切关系。在逆境条件下,植物通过调节体内的渗透调节物质,改变组织细胞的渗透势,减少逆境伤害,以适应逆境环境,可溶性糖起到重要作用。试验中,有机土育苗基质的叶片可溶性糖含量最高,因此可认为有机土育出的苗抗逆性强,素质高。总之,从植株长势、干鲜重、可溶性糖含量、光合性能等测定指标结果上看,有机土和草炭蛭石育苗均可提高白菜幼苗光合性能,利于培育壮苗,是比较适宜的育苗基质。

草炭蛭石育苗基质的成分以草炭、蛭石为主,由于这些原料资源短缺,形成期长,生产的运输成本高,限制着育苗基质的持续利用和发展。特别是育苗基质成本高一直是困扰穴盘育苗工作的大问题,相比之下,以腐熟秸秆和有机肥、大田土所配制的有机土[6],材料来源丰富,成本约为草炭蛭石育苗基质的1/10。随着可持续农业的发展,以玉米、小麦等秸秆为主要成分的有机基质将逐渐成为今后蔬菜育苗生产中的重要基质来源。试验用的有机土虽然种过一茬作物而使其有机质大为降低,但研究表明它用于大白菜育苗,其效果还是较为理想的,因此将有机土栽培与育苗相结合,不仅可用于栽培生产,还可将这种材料来源丰富、成本低、有环保价值的有机土用于蔬菜育苗,既利于培育壮苗,也很好地解决了育苗成本高的问题,它将为有机土提供新的应用前景。有机土用于蔬菜栽培和育苗,扩大了玉米、小麦等秸秆的利用途径、减轻了环境污染,必将为改善农田生态系统及促进农业可持续发展起到积极的推动作用。

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