以腐熟牛粪为有机组分的不同配比基质对生菜生长及品质的影响研究

张思洋， 雷云辉， 李淑兰， 沈 婷

(农业农村部沼气科学研究所， 成都 610041)

近年来，我国蔬菜种植业发展迅速，生菜栽培面积迅速扩大。天然有机食品的生产已成为国际市场发展的潮流。有机栽培技术是在无机基质无土栽培基础上发展起来的一种新型栽培方式[1-5]，其推广面积超过我国无土栽培总面积的60%。目前，在一些发展中国家，岩棉、蛭石、珍珠岩等常作为基质中的无机成分，因其化学性质较稳定而被广泛运用于温室蔬菜栽培及苗圃育苗中[6]。蛭石因具有较高的阳离子交换量(CEC)、较强的持水力等优点成为重要的基质无机组成部分[7]。珍珠岩具有较大的孔隙度，能作为吸附剂快速地吸附营养成分，控制肥效和肥度，也被广泛的运用于基质中[8-9]。无机基质的劣势在于几乎不含营养成分，需要额外添加有机成分持续补给作物生长所需的营养。有机基质含有丰富的营养成分并具有一定的生物活性，自身的团聚作用能使不同材料的颗粒间形成较大的空隙，从而保持混合物的疏松及容重[10]。已有不少学者开始研究有机生态型无土栽培生菜技术，曹克丽、吴俊超、高蓓[11-13]等人主要研究营养供应方式和施用化肥量对生菜生长的影响；陈耀兵[14]等人也做了生菜的有机培养，对培养基质进行了筛选研究，但其中一种基质选用的是猪粪。从前人的研究可以看出，关于牛粪作为有机基质培养生菜的技术还没有太多报道。选用畜禽粪便作为基质的有机组分，既能有效减少有机废弃物对环境的影响[15]，又能对废弃物中的营养成分进行再利用。因此，本文拟以腐熟牛粪为有机组分的不同配比基质对生菜生长及品质的影响进行研究，在筛选适合生菜生长的最佳基质配比的同时，也为有机基质在生菜的基质栽培种推广应用提供理论支持。文章研究的目的为： 1)以腐熟的牛粪、蛭石、珍珠岩作为基质原料，探索最佳的适合生菜种植的有机生态型无土栽培基质； 2)评价筛选出最佳基质配比对生菜生长及品质的影响，为利用农业有机废弃物进行纯天然有机基质无土栽培生产提供一定的数据参考与技术保证。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试基质原料: 腐熟牛粪、蛭石、珍珠岩。腐熟牛粪由成都市青白江区新希望奶牛场提供(种子发芽率(GI)≥ 80%)；蛭石和珍珠岩的粒径范围为1～3 mm。绿成丰基质来自于绿成丰公司，是一种己经商品化的栽培基质，其主要成分是泥炭土、珍珠岩和蛭石。

供试作物：奶油生菜，生菜种子由四川省农业科学院提供。

1.2 试验设计

试验中基质配比共设7个处理，每个处理各重复30次(见表1)。

表1 基质配比(体积比)

1.2.1 催芽育苗

在培养皿中加入2层滤纸(被无菌水完全浸湿)，将种子放于滤纸上，然后在25℃培养箱中培养48小时。待种子发芽后进行穴盘育苗，育苗基质采用的是蛭石，待种子长出第3片真叶后，在穴盘底部用Hoagland's营养液[16]浸泡，深度大约1 cm，待幼苗长到三叶一心时开始定植。

1.2.2 盆栽实验

试验于2017年6月～9月，在四川省成都市农业农村部沼气科学研究所进行。将腐熟的牛粪与蛭石和(或)珍珠岩按设计比例配好混匀并装入相应的盆钵内(见表1)，每个处理30盆。挑选长势较好且大小一致的健康生菜幼苗，移栽至装有不同基质的盆钵中，常规管理，定期观察记录生菜生长情况，在每个处理的生菜中随机挖取生长良好的植株进行相关指标测定。

1.3 分析方法

1.3.1 基质理化性质的测定

基质按不同比例配好混匀后，分别测定其容重、比重，孔隙度，pH值，EC值，取平均值[17-18]；基质中总氮含量采用开氏法测定，速效氮含量采用NaCl溶液浸提，Zn-FeSO4还原蒸馏法测定[19]；总磷含量采用硫酸-高氯酸氧化-钼蓝比色法，速效磷采用钼锑抗比色法测定；总钾含量采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法测定，速效钾采用NH4-OAc浸提-火焰光度法测定[20]。

1.3.2 生菜生物学性状的测定

生菜幼苗移栽盆钵约1个月后，每周在每个处理组内随机洗取10株测定株高，连续测定3周，取平均值。在收获期，每个处理组内随机选取10株测定叶片面积(每株测定3级叶片)、根鲜重和叶鲜重，叶面积用(长×宽)cm2来表示[21]。

1.3.3 生菜品质的测定

2017年9月，生菜收获期采摘各处理无病害、无生理病斑、无机械损伤的生菜叶片，测定生菜的品质。生菜的硝酸盐含量采用水杨酸法测定；叶绿素含量采用SPAD-502叶绿素仪测定；生菜Vc含量采用碘酸钾萃取分光光度计法测定[22-23]。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2010软件对有关数据进行整理，用SPSS统计分析软件进行差异性分析，用邓肯重复极差法进行显著性检验[24]。

2 结果与讨论

2.1 各基质理化性质与养分含量

基质是无土栽培生产过程中的关键因素，关系到作物是否能够正常的生长，基质的理化性质(见表2)主要是指基质的容重，孔隙度，pH值和EC值等，这些都是与作物生长发育直接相关的评价基质优劣的重要指标。

一般认为，栽培基质容重在0.1～0.8 g·cm-3范围内，作物栽培效果最好。从表2可见，随着牛粪比例的降低，容重减小，但各处理基质的容重在0.27～0.55 g·cm-3之间，均在作物生长的适宜范围内。实验结果表明，各处理总孔隙度均高于T1(61.30%)，其中以T6总孔隙度最高，为79.04%，低于CK(80.80%)，但两者差异不显著，但所有处理均与T1形成显著性差异。栽培基质的总孔隙度一般要求在54%～96% 范围内才能适合多数作物栽培。因此，各处理总孔隙度均在作物适宜生长的范围内。

pH值表示基质的酸碱度，是基质化学性质的一个重要指标，反映基质的缓冲能力，由实验结果可知(见表2)，除T1(8.55)外，各处理pH值均略低于CK(7.55)，为中性偏碱。EC值反映测定栽培基质中水溶液中的总可溶性离子浓度，过低作物矿质养分不足，过高可溶性盐类会使植物受到损伤或造成植株根系的死亡，正常的EC值范围在1～4 mS·cm-1之间。从表2可见，除T1略高于最大临界值外，各处理的EC值都在植株可承受范围之内，为2.96～3.79 mS·cm-1，适合生菜的生长。

表2 不同配比有机基质的理化性质

养分含量测定结果分析表明，如表3所示，T1，T2，T3的全氮含量高于CK，分析原因，这可能与基质配比中牛粪含量比较高有关。以全腐熟牛粪为基质T1全氮含量最高，达到了22.37 g·kg-1，当腐熟牛粪在基质配比中的比例降低时，全氮含量也逐渐降低，T6最低，仅为15.18 g·kg-，T4，T5，T6这3个差异不显著。各处理速效氮也有类似的趋势，T1速效氮含量最高，为1796 mg·kg-1，明显高于其他处理。各处理全磷含量均高于CK，且含量最高的是T2和T3，分别是8.32 g·kg-1，8.34 g·kg-1，但两者差异不显著。速效磷T2达到了416 mg·kg-1，明显高于其他处理，相比CK，增加20.93%；全钾含量最高的是T1，15.3g·kg-1，其次是T2和T3，分别是13.5 g·kg-1，13.4 g·kg-1；速效钾也有类似趋势，T1和T2速效钾含量最高，分别为180 mg·kg-1，187 mg·kg-1。

表3 不同配比有机基质的养分含量

2.2 不同配比基质对生菜生长的影响

2.2.1 不同配比基质对生菜株高的影响

生菜的株高在各个处理组中不同生长阶段都有所不同，从表4中可以看出，整个生长周期T2和T3的株高都高于CK，且T2株高明显高于CK，其余处理株高低于CK。在第1，2，3周时，相比于CK，T2株高分别增加14.79%，6.82%和11.69%。相比于CK，第1周的生菜的生长速度比后面两周的生长速度要快，可能原因是T2中含有较多的速效养分(见表3)，导致早期生菜长势较快。

表4 不同配比基质对生菜株高的影响

2.2.2 不同配比基质对生菜生物量的影响

每个处理在采收期随机抽取10株，测得每株生菜的根叶鲜重、叶面积和产量，然后计算平均值。实验结果表明，采收期生菜的根、叶鲜重和叶面积都随着处理组中腐熟牛粪含量的的减少呈现减小的趋势(除T1外)，处理T2的生菜叶面积最大，且该处理生菜鲜重比对照提高了30.52%，差异显著(见表5)。T1处理组的生菜生长发育不良，生菜叶片面积较小，颜色相对偏黄，植株整体偏小，可能原因是含腐熟牛粪量高，其盐浓度较高，对生菜生长有一些抑制作用。

表5 不同配比基质对生菜生物量的影响

实验结果表明，就单株产量而言，不同配比有机基质的均不同，由图1可知，T2产量最高并显著高于其他处理，与CK相比，产量增加27.31%，T3和CK产量次之，分别为109.27 g，102.33 g。T5产量最低，为84.33g，略高于T1，T4和T6，但差异不显著。

图1 不同配比基质对生菜单株产量的影响

2.2.3 不同配比基质对生菜品质的影响

对生菜品质叶绿素含量测试的实验结果表明，叶片中叶绿素含量随着牛粪含量比例的减少呈现降低的趋势(见表6)，但T1处理可能因为盐浓度较高，植株出现生长发育不良，叶片发黄，导致叶绿素含量较低。与市面有机基质相比(CK)，T2和T3分别增加13.80%，1.55%，且T2表现出显著性差异，其他处理组与CK相比，叶绿素含量相对较少，分别减少0.46%，13.02%和11.94%。导致这一原因可能与基质中含有的速效氮含量有关(见表3)。

由于生菜中含有硝酸盐含量高时会严重威胁人体健康[25-26]，本研究中采用生菜中硝酸盐含量作为反应生菜品质的一项指标。从分析结果可以看出，T1硝酸盐含量达最高，与CK相比，增加52.73%，这与基质中腐熟牛粪中硝酸盐含量成正相关。而T2硝酸盐含量在所有处理中最低，与市面基质相比(CK)，降低14.35%。与对照相比，T1～T3中的维生素C含量分别增加12%，36%和4%，T4～T6中的维生素C含量分别减少8%，28%和36%，说明牛粪能提高生菜的维生素C含量。

表6 不同配比基质对生菜品质的影响

3 结论

试验将有机基质(牛粪)与无机基质(蛭石、珍珠岩)为栽培基质，按一定比例混合后制成有机基质，为蔬菜的种植提供新的栽培基质。盆栽试验表明，牛粪∶蛭石∶珍珠岩=5∶1∶2(T2)较对照市面上的基质而言，可增加生菜的生物量，对生菜的生长有显著的促进作用，同时还能提高生菜的Vc含量，降低生菜的硝酸盐含量，从而改善了生菜的品质。此研究为有机基质在生菜的基质栽培种推广应用提供理论支持。