牛粪作为烟草漂浮育苗替代基质的效果

刘 铭， 尹福强

(西昌学院农业科学院，四川西昌 615013)

漂浮育苗技术是我国烟草行业目前推广的主要育苗技术，对烟草产业的发展起到了极大的推动作用。漂浮育苗基质的主要原材料为草炭，草炭为非可再生资源，资源有限，大量开采必将会对生态环境造成难以恢复的破坏[1-2]。为了降低育苗成本，保护生态环境，实现烟叶生产可持续发展，主要烟区做了较多育苗基质替代物的研究，并取得了一定的成果[3-8]，但以牛粪作为烟草漂浮育苗基质的研究较少。凉山是我国重要的战略性优质烟叶基地，烟草常年栽培面积为6.6万hm2，每年须从湿地或半湿地开采2万m3草炭，严重破坏了生态环境。凉山州也是四川省三大牧区之一，建有较多大型肉牛场和奶牛场，牛的数量较多[9]。据调查，1头奶牛1年产生的粪便在7 t以上，随着养牛业的快速发展，牛粪便污染已成为一个问题，据有关资料显示，在某些地区牛粪对环境的污染已超过了工业污染的总量，有的甚至高达2倍以上[10]。如何科学、有效地处理好牛粪，也一直是牛场的难题。本研究以牛粪替代传统漂浮育苗基质的草炭成分，研究其替代草炭的可行性，以减少畜牧粪便对环境的污染和大量开采草炭带来的生态环境破坏。

1 材料与方法

1.1 试验材料

烟草品种为红花大金元，由四川省凉山州烟草公司供给；烟草育苗专用肥为四川金叶化肥有限公司生产的鑫叶牌专用育苗肥(N、P2O5、K2O的质量比为=18 ∶10 ∶20，硝态氮含量占总氮含量的55%)。

1.2 试验设计

试验于2016年3—6月在西昌学院试验农场育苗棚内进行。试验共设5个处理，其中T1处理：80%腐熟牛粪+10%膨化珍珠岩+10%蛭石；T2处理：70%腐熟牛粪+15%膨化珍珠岩+15%蛭石；T3处理：60%腐熟牛粪+20%膨化珍珠岩+20%蛭石；T4处理：50%腐熟牛粪+25%膨化珍珠岩+25%蛭石；CK(四川省凉山州烟草育苗专用基质)：70%草炭+15%膨化珍珠 岩+15%蛭石。各处理作3次重复，每盘烟苗作为1次重复，人工播种，每穴1粒，苗床期按照《凉山州2015年烟草漂浮育苗管理技术》手册进行管理。

1.3 测定项目与方法

复配基质理化性质测定参照烟草行业标准YC/T 310—2009《烟草漂浮育苗基质》进行，播种后第9天至第15天调查各处理的出苗率，每天调查1次。成苗期测定烟草的农艺性状和理化指标，农艺性状测定参照烟草行业标准YC/T 142—2010《烟草农艺性状调查方法》进行。叶绿素含量测定采用乙醇提取法；根系活力测定采用氯化三苯基四氮唑法；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，简称SOD)活性测定采用氮蓝四唑法；过氧化物酶(peroxidase，简称POD)活性测定采用愈创木酚比色法；过氧化氢酶(catalase，简称CAT)活性测定采用紫外吸收法[11]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0软件进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 基质的理化性质

由表1可知，各处理的有机质含量随牛粪的比例减小而减少，有机质含量差异极显著，但均介于25.16%～39.53%之间，满足烟草漂浮育苗基质有机质含量≥15%的标准[12]。1～5 mm 粒径比例均超过40%，符合烟草育苗基质对粒径的要求，其中T1处理的比例最高，为52.24%，其次是CK，为 50.40%，两者差异显著；T2处理的1～5 mm粒径比例为49.25%，较CK低，但两者差异不显著；T4处理的比例最低，与其他各处理均差异极显著。T1处理容重最高，为 0.35 g/cm3，T4处理容重最低，为0.26 g/cm3，但均在烟草漂浮育苗基质要求的范围内(0.10～0.35 g/cm3)，符合基质要求。除T4处理外，总孔隙度均在80%以上，处在烟草育苗基质总孔隙度80%～95%的要求范围内，其中，各处理的总孔隙度除T2处理和CK之间差异不显著外，其他处理与CK之间差异均达显著或极显著水平。各处理的电导率均≤1 000 μs/cm，其中T1处理的电导率最高，达246.52 μs/cm，T4处理最低，只有209.66 μs/cm，各处理间电导率差异均达极显著水平。各处理pH值波动幅度较小，介于5.46～5.63之间，均与对照pH值较为接近，符合烟草育苗基质对pH值的要求。可见，除T4处理外，各种处理的基质配方通透性良好，主要理化指标均在烟草漂浮育苗基质标准范围内，有替代传统漂浮育苗基质的可能性。

2.2 烟苗生长发育状况

从表2可以看出，T2处理的出苗率最高，为90.13%，其次为CK的出苗率，为89.54%，两者差异不显著。T3、T1、T4处理的出苗率均比CK低，且差异达极显著水平。各处理的生育进程，到达相应生育时期的时间均以T2处理最短，其后依次为CK、T3、T1、T4处理，到达成苗期时T2、CK、T3处理分别耗时60.27、61.46、62.47 d，而耗时最长的T4处理则需要68.79 d。T2、CK、T3处理的生长势均较强，苗色为绿色。

表1 不同处理基质理化指标

注：表中同列数据后不同小写、大写字母分别表示不同处理间在0.05、0.01水平上差异显著。下表同。

表2 不同处理烟苗生长发育状况

2.3 烟苗成苗期农艺性状

由表3可知，不同处理的烟苗株高不同，T2、T3处理株高较高，分别为12.47、12.46 cm，2个处理的烟苗株高差异不显著；CK的株高为12.30 cm，较T2和T3处理的株高矮，但较T1和T4处理的高。与CK相比，T2和T3处理的茎粗更粗，与其他处理差异均达极显著水平，T1和T4处理的茎粗较CK细，其中T4处理和CK差异显著。根鲜质量和根干质量均以T2处理最大，均与CK差异极显著，其次为CK和T3处理，T1和T4处理较小，与CK差异也达极显著水平。茎叶鲜质量由高到低依次为T2、T3、CK、T1、T4处理，除CK和T1处理差异不显著外，其他各处理间差异均极显著。茎叶干质量以T2处理最大，与CK差异显著，其次为T3和CK处理；T1和T4处理茎叶干质量较小，两者均极显著小于T2处理。可见，T2处理所培育出的烟苗的各农艺性状表现最好，在茎粗、株高、茎叶鲜质量、根干质量、茎叶干质量、根鲜质量等方面均较CK、T1、T3、T4处理效果好。

表3 不同处理烟苗农艺性状

2.4 不同处理对烟苗理化指标的影响

叶绿素含量直接影响烟叶进行光合作用[13]。由表4可知，T1处理叶绿素含量较T2和CK处理高，差异达极显著水平；T2处理叶绿素含量较CK高，但两者差异不显著；T4处理叶绿素含量最低，仅为1.22 mg/g，与其他处理的差异均达极显著水平。

根系活力是影响烟苗生长发育过程中对矿质营养吸收的重要因素，根系活力越强，越有利于烟苗的生长发育[14-15]。如表4所示，各处理根系活力表现为T2处理>CK>T1处理>T3处理>T4处理，且各处理间差异均达极显著水平。

表4 不同处理烟苗理化指标

POD、SOD和CAT是广泛存在于包括烟苗在内的植物体内的保护酶，对维持烟株体内活性氧代谢平衡、清除过量活性氧、保持细胞膜系统稳定性和维持体内正常代谢具有重要作用[16]。如表4所示，含有牛粪不同配比的处理均能不同程度地提高烟草幼苗的POD活性，其中T2处理的POD活性最高，其后依次为T3、T1、T4处理，CK处理的POD活性最低，各处理与CK差异均达极显著水平。SOD活性越高，清除烟苗体内具有细胞毒性的氧自由基能力越强[17-18]，T2处理的SOD活性最高，其后依次为T3、T1、T4处理，CK处理的SOD活性最低，除与T4处理差异不显著外，与其他各处理的差异均达极显著水平，说明牛粪与膨化珍珠岩、蛭石适当地配比能够提高烟苗体内SOD活性，增加抗性。烟草幼苗中的CAT是清除过氧化氢的一种关键酶[18-19]，含有牛粪的处理CAT活性均较CK高，其中以T2和T3处理的CAT活性为最高，两者与T1、T4、CK处理的CAT活性差异极显著，两者之间差异不显著，说明牛粪与膨化珍珠岩、蛭石高配比能够提高CAT活性。

可见，T2处理较CK所育烟苗叶绿素含量高，根系活力强，POD、SOD和CAT等抗氧化酶活性强，烟苗理化指标好。

2.5 效益分析

四川省凉山州的干牛粪市场价为20～30元/m3，草炭市场价为50～60元/m3，牛粪比草炭可以节省20～40元/m3，以凉山州每年栽培6.6万hm2烤烟计算，每年减少草炭 2万m3，基质可节约成本60万元/年，若牛粪替代基质中的草炭，将具有良好的经济效益。再加上大量使用牛粪替代草炭，一方面可以减少奶牛养殖场粪便对环境的污染，另一方面也可减少草炭大量开采对生态环境的破坏，具有良好的生态效益和社会效益。

3 结论与讨论

综合烟草生长发育状况、农艺性状和理化指标等结果可以看出，不同混配比的牛粪基质对烟草漂浮育苗的影响程度差异较大，其中以70%腐熟牛粪+15%膨化珍珠岩+15%蛭石混配的T2处理所育烟苗综合表现最好，具备替代传统以草炭为主的烟草育苗基质的能力，这与李婧等在辣椒育苗基质中的研究结果[20]基本一致。四川省凉山州是半农半畜牧地区，区域内有大量的奶牛养殖场，这为牛粪替代烟草漂浮育苗研究提供了物质基础。本研究结果表明，合理的配方可替代烟草传统育苗基质，减少对短期内不可再生的草炭的使用，减少牛粪不科学处理给环境带来的破坏，具有良好的经济、社会和生态效益，具有很好的推广价值。