腐植酸在设施番茄无土栽培基质上的应用研究

高 亮 张俊生 侯冠玲 陈 华

1 潍坊岛本微生物技术研究所 潍坊 261041 2 山西晋嘉潍生物科技有限公司 太原 030032 3 浮山县农业委员会 临汾 042600

无土栽培的作物主要有蔬菜、花卉、水果，在欧盟国家温室蔬菜、花卉和水果生产中，已有80%采用无土栽培方式[1]。在我国，无土栽培发展较晚，但由于设施蔬菜栽培中病虫害多发，为预防此类危害，近年来发展速度较快，栽培面积逐年扩大[2]。无土栽培的方式包括水培、雾培和基质培等，其中基质培是无土栽培的主要方式[3]。世界上普遍使用的基质是草炭（泥炭）[4]和岩棉，但这2种原料价格昂贵，且岩棉不能降解，长期应用会对环境造成污染。

我国风化煤资源十分丰富，分布于全国大多数地区，其中以山西、新疆、黑龙江、江西、云南、四川、河南、宁夏、甘肃、贵州等省区储量较大。尤以山西、新疆储量最大，质量最好[5]。风化煤经过微生物降解作用，可提高腐植酸活性[6，7]，增加腐植酸活性官能团，尤其是羟基、羧基等数量增加明显，但不同菌种间的差异较大[8]。其中水溶性腐植酸能够促进营养吸收，促进根系发育，加速植物生长，增强植物抗旱、抗寒、抗病虫害能力，增加土壤微生物的总活性，提高土壤微生物的总量，丰富土壤微生物的多样性，显著增加土壤好气性细菌、放线菌及纤维素分解菌的数量[9]。

本研究在设施番茄无土栽培基质的配方中添加泥炭、发酵的风化煤等，通过研究设施番茄的栽培效果及进行成本与效益分析，得到无土栽培基质的最佳配比，以期为今后设施蔬菜无土栽培的研发和推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

无土栽培基质的主要材料包括无机基质（珍珠岩、蛭石等）和有机基质（风化煤、泥炭、牛粪等）[10]。其理化性状和营养元素见表1、表2。

表1 基质的理化性质Tab.1 The physical and chemical properties of substrates

表2 基质营养元素含量Tab.2 Nutrient element contents of substrates

泥炭产自吉林省通化市，其有机质含量为62.6%，总腐植酸含量37.5%，游离腐植酸含量32.6%，水溶性腐植酸含量3.5%，粉碎即可，不经发酵处理。

风化煤产自山西省交口县，其有机质含量57.4%，总腐植酸含量46.8%，游离腐植酸含量28.1%，水溶性腐植酸含量2.6%，经微生物发酵处理后应用。牛粪系当地肉牛粪，发酵后应用。风化煤、牛粪发酵方法：将风化煤或牛粪粉碎成1～2 mm后，添加营养物质，加水搅拌，保持含水量55%，接种复合微生物菌种[主要含有芽孢杆菌（Bacillus sp.）、青霉菌（Penicillium sp.）、链孢霉菌（Fusarium sp.）、根霉菌（Rhizopus sp.）和链霉菌（Sterptomyces sp.）等，系自主研发]，固态堆积发酵而成。经测定，该发酵风化煤中有机质含量55.3%、总腐植酸含量45.8%、游离腐植酸含量32.4%、水溶腐植酸含量4.3%、有效活菌总数1.17×108cfu/g。发酵牛粪有机质含量42.3%，有效活菌总数0.43×108cfu/g。

番茄品种系适合冬季保护地栽培的“以色列艾玛582”。

1.2 试验设计

试验于2015年9月～2016年3月在山西省浮山县蔬菜科技示范园进行。试验各设5个处理，每个处理3次重复，小区面积33.3m2，随机区组排列。表3为不同处理基质配方及其理化性质。以商品基质为对照（CK），其饱和持水量为267%，营养成分全氮含量1.22%，有效磷含量8.79 mg/L，有效钾含量172 mg/L，有效钙含量1246.5 mg/L，有效镁含量146.3 mg/L，有效铜含量8.94 mg/L，有效锌含量14.32 mg/L，有效铁含量8.96 mg/L，有效硼含量12.43 mg/L（聊城超丰育苗基质有限公司生产）。

表3 不同处理基质配方及其理化性质Tab.3 Diあerent treatment substrates formula and their physicochemical properties

1.3 栽培方式及作物管理

番茄无土栽培系平地下凹式，见图1。根据设施内原有土壤的优劣确定是否铺设塑料地膜。棚Ⅰ（左图）：棚龄3年，土壤出现轻度次生盐渍化，土传病害已发生，用地膜隔离两侧，底部不覆膜；棚Ⅱ（中图）：棚龄6年，连坐重茬严重，土壤盐渍化、土壤酸化、土传病害较重，采用地膜全隔离；棚Ⅲ（右图）：棚龄1年，新建温室，土壤健康，不铺设地膜。

图1 无土栽培方式Fig.1 Modes of soilless culture

栽培方式均系冬暖式日光温室。试验区东西端各设3.6 m保护行，南北端各设1 m保护行。覆盖黑色塑料地膜。于2015年9月3日定植，苗龄45天。铺设滴灌系统，上盖黑色塑料地膜，单干整枝，吊蔓。于2016年2月10～20日打顶换头。其他管理措施相同。

1.4 试验测试指标及方法

2016年3月20～22日每小区随机取10株，测定株高、结果穗数、单果重，观测叶色。每个小区分别收获，单独计算产量。采收时，从刚采收的果实中随机取20个，记录畸形果数，计算畸形果率。于采收盛期统计病毒病和枯萎病发病情况，拉秧后，观察番茄根系感染根结线虫情况，并统计发病率，根据发病程度，计算病情指数。

发病率=发病株数/调查株数×100

病情指数=100×∑（各级病株数×各级代表值）/（调查总叶数×最高级代表值）

1.5 数据处理和统计分析

所记录数据采用Microsoft Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对设施番茄产量的影响

不同处理对设施番茄产量的影响不同（表4）。可以看出，棚Ⅰ各处理的番茄产量由高到低为：处理1＞CK＞处理2＞处理4＞处理3；棚Ⅱ各处理的番茄产量由高到低为：处理1＞处理2＞CK＞处理3＞处理4；棚Ⅲ各处理的番茄产量由高到低为：处理1＞CK＞处理2＞处理4＞处理3。3个试验棚均表现为处理1产量最高，但与CK比较，差异不显著。处理2和处理1、CK之间差异不显著，处于同一水平。棚Ⅰ的处理3和处理4之间差异不显著，但与处理1、处理2和CK相比，差异显著；棚Ⅱ、棚Ⅲ的处理3和处理4之间差异均不显著，且与处理1、处理2和CK相比，差异也不显著。

表4 不同处理对设施番茄产量的影响Tab.4 Eあects of diあerent treatments on tomato yields

2.2 不同处理对设施番茄植物学性状的影响

“以色列艾玛582”番茄是无限生长型品种，生长势强，耐寒、耐高肥水，水肥充足生长发育旺盛，丰产性能良好。不同处理对设施番茄植物学性状的影响见表5。可以看出，同一温室内各处理间对番茄植物学性状的影响差异不显著。且处理1在叶色、结果穗数、畸形果率上较优于CK。

2.3 不同处理对设施番茄病害的影响

同土壤栽培比较，无土栽培可以显著减少设施番茄病害，如病毒病、枯萎病、根结线虫病等。病毒病为地上部病害，主要危害新梢、茎叶和果实。枯萎病为土传病害，主要危害根茎部位。根结线虫主要危害根部。

不同处理对设施番茄病害的影响见表6。可以看出，棚Ⅰ所示，对于病毒病，仅处理3和CK发生，症状不明显，危害较轻；对于枯萎病，处理1、处理2均未发生，处理3、处理4和CK有发生，但危害不大；对于根结线虫，所有处理均有发生，但危害较轻。棚Ⅱ所示，对于病毒病，所有处理均发生，症状较明显，有一定危害，各处理间差异不大；对于枯萎病和根结线虫，所有处理均未发生。棚Ⅲ所示，对于病毒病，除CK稍有发生，且症状不明显，危害较轻外，其余处理均未发病；对于枯萎病，处理1、处理3稍有发生，但危害不大，其余均未发生；对于根结线虫，所有处理均未发生。

表5 不同处理对设施番茄植物学性状的影响Tab.5 Eあects of diあerent treatments on tomato botanic characters

表6 不同处理对设施番茄病害的影响Tab.6 Eあects of diあerent treatments on the borne diseases of tomato

2.4 不同处理基质的成本与效益分析

一种基质能否大面积推广应用，与其成本和产出效益最为相关，不同处理基质的成本与效益分析见表7。可以看出，处理1～处理4不同配方基质价格较低，基本维持在150～200元/立方米，均低于商品基质（260元/立方米）。通过对3种栽培槽处理方式的设施番茄产值与基质投入进行测算，棚Ⅰ的投入产出比以处理1最大，为1︰6.84，远高于CK的1︰4.45；棚Ⅱ的投入产出比以处理2最高，为1︰5.19，远高于CK的1︰3.56；棚Ⅲ的投入产出比以处理4最大，为1︰7.72，远高于CK的5.25。

表7 不同处理基质的成本与效益分析Tab.7 Cost and benef i t analysis of diあerent treatment substrates

3 结论与讨论

本研究将泥炭、发酵风化煤和发酵牛粪有机结合制成有机无土栽培基质，其中配比为风化煤︰泥炭︰牛粪=1︰1︰1的基质，在设施番茄栽培中，产量、叶色、结果穗数、畸形果率、抗病毒病指标上略优于商品基质，且成本降低，适合在设施蔬菜生产中推广应用。

本试验针对设施栽培的时间和连作障碍的危害程度，选用3种栽培槽处理方式：对于新建棚室（棚龄1年），仅挖栽培槽即可，不铺设地膜，这样既能节省劳力，降低塑料薄膜成本，还能让番茄根系充分发展，能充分利用健康土壤中的营养，减少田间管理成本，使之产生最大的生产潜能；对于棚龄3年，土壤出现轻度次生盐渍化，病虫害已发生，用地膜隔离两侧，底部不覆膜，这样可有效预防耕作层土壤次生盐渍化和土壤中病原菌对番茄植株的影响；对于棚龄6年，连坐重茬严重，土壤盐渍化、酸化、病虫害较重，采用地膜全隔离，这样可杜绝问题土壤对番茄根系的影响，充分发挥基质的生产性能。本试验充分证实了3种方法的可行性，对于生产实践具有一定的参考价值。

试验发现，3个大棚产量、植物学性状表现为：棚Ⅲ＞棚Ⅰ＞棚Ⅱ,因3个大棚棚龄不同，铺设地膜不一致，所以造成表现不一致的因素不确定，故棚龄、铺设地膜对产量的影响还需进一步研究。

本研究大大拓宽了无土栽培基质的原料领域，也为新开发利用实用型有机基质，如风化煤、褐煤等提供了研究和应用方向。本研究还可进一步延伸到利用农、林副产洁净的、无毒无害的有机物或废弃物，如各种农作物秸秆、园林废弃物、畜禽粪、食用菌渣、中药渣、糖渣等发酵制作有机无土栽培基质。

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[ 3 ]刘伟，余宏军，蒋卫杰. 我国蔬菜无土栽培基质研究与应用进展[J]. 中国生态农业学报，2006，14（3）：4 ～ 7.

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