稻壳不同用量对盆栽空心菜生长及土壤肥力的影响

吴恒容 孙 慧 陈绍娜 薛永军

（1.上海华东师范大学附属进华中学，上海 普陀200333；2.中国福利会少年宫，上海 静安200040；3.华东师范大学生命科学学院，上海 闵行200241）

空心菜（Ipomoea aquatica）为旋花科番薯属植物，喜高温、湿润和强光照环境，富含多种营养物质，具有解热排毒、治疗痢疾等辅助功效[1]。随着各地城市化发展的推进，许多都市家庭喜爱在阳台上栽种蔬菜，既可体验农耕的乐趣，又可吃到健康的蔬菜产品。阳台盆栽蔬菜大多采用营养少、透气性差的常规土壤，不利于蔬菜的生长发育。稻壳是稻米加工副产品，为农业废弃物。我国年产稻壳8 000 万t，大部分以焚烧的方式处理，既浪费资源又污染环境，如果将这些稻壳利用起来，不仅可变废为宝，还有利于保护环境。据报道，稻壳可用作肥料、无土栽培原料，有改良土壤、抑制杂草生长的功效[2]。为此，我们以空心菜为试验对象开展家庭阳台盆栽蔬菜试验，探明土壤中添加不同量的稻壳对空心菜生长、产量和土壤肥力的影响，为家庭盆栽蔬菜提供科学指导，促进阳台蔬菜产业的发展，也为稻壳变废为宝提供应用渠道。

1 材料与方法

1.1 试验材料

空心菜由上海正义园艺有限公司提供，稻壳由上海交通大学新农村发展研究院科学试验站提供，土壤由华东师范大学生命科学学院生物站提供，花盆（高18 cm、上口内径17 cm、下口内径13 cm）、培养皿、温湿度计、游标卡尺、电子秤均从网站购买。

1.2 试验方法

试验设7 个处理（稻壳和土壤量），分别为0+2.00 kg（对照）、0.05 kg+1.95 kg（DA）、0.10 kg+1.90 kg（DB）、0.15 kg+1.85 kg（DC）、0.10 kg+1.90 kg（SDA）、0.20 kg+1.80 kg（SDB）和0.30 kg+1.70 kg（SDC），其中DA、DB、DC处理稻壳为未粉碎状态，SDA、SDB、SDC处理稻壳为粉碎状态（直径小于0.5 cm）。

将稻壳与土壤混匀，分别装入花盆，每盆2 kg，每处理4 盆，4 次重复。将空心菜种子放入50～60 ℃温水中浸泡30 min，再用清水浸24 h后放在室内保湿培育，促其发芽。基质装盆后7 d，浇透水，每盆均匀播种4粒已催芽种子。

1.3 调查统计方法

分别在播种后14 d、28 d、42 d，测量空心菜的株高，与对照相比计算增长率；测定空心菜叶片的叶绿素含量、品质指标（硝酸盐和VC含量）、土壤常规五项（pH 值，有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量）、土壤酶活性（脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶）。所有检测由上海纪宁实业有限公司完成。试验数据用Excel 2016 软件进行统计分析。

增长率（%）=[（处理平均值-对照平均值）/对照平均值]×100

2 结果与分析

2.1 稻壳不同用量对空心菜生长的影响

稻壳不同用量对空心菜生长的影响见图1、图2、表1。

图1 各处理空心菜的株高

图2 各处理空心菜的增长率

由图1可知，播种后14 d、28 d，对照与各处理空心菜的株高差异不显著。由图2可知，播种后28 d，与对照相比，DC、SDA 处理的株高抑制率分别为4.24%和1.16%；播种后42 d，DA 处理空心菜的株高显著高于对照，增长率为37.81%，其他处理较对照差异不显著。由表1可知，DA、DB处理空心菜的单株质量较对照均显著增加（P＜0.05），其他处理间差异不显著；各处理空心菜的茎粗和主根长较对照差异不显著。由此可见，添加适量未粉碎稻壳可以促进空心菜生长，添加过量则有抑制效应，以每盆添加0.05 kg未粉碎稻壳效果最佳。

表1 各处理空心菜播种后42 d的长势和产量

2.2 稻壳不同用量对空心菜叶绿素含量的影响

稻壳不同用量对空心菜叶绿素含量的影响见图3。

由图3可知，DA、DB、SDA、SDB 处理空心菜的叶绿素含量显著高于对照，但各处理间差异不显著；DA 处理空心菜的叶绿素含量相对较高，这很好地解释了DA处理空心菜株高和单株质量较高的原因。

图3 各处理空心菜的叶绿素含量

2.3 稻壳不同用量对空心菜品质的影响

稻壳不同用量对空心菜品质的影响见表2。

表2 各处理空心菜的品质

由表2 可知，DA、DB、SDA 处理空心菜的品质指标均好于对照，其硝酸盐含量较对照分别降低了47.475%、50.114%、45.006%，VC含量分别增加了52.729%、42.037%、45.286%；SDC 处理空心菜的品质最差，硝酸盐含量较对照降低了32.884%（P＜0.05），VC含量增加了23.063%（P＞0.05）。

2.4 稻壳不同用量对土壤pH值和有机质含量的影响

稻壳不同用量对土壤pH值和有机质含量的影响见图4。

图4各处理土壤pH值和有机质含量

由图4可知，DA处理土壤的pH值与试验前（原土）差异不显著，但显著高于对照和其他处理；DB、SDB处理与对照差异不显著，DC、SDC 处理显著低于对照。对照、DA、DB、SDA 处理土壤的有机质含量较试验前基础值差异不显著；DA 处理土壤有机质含量较对照显著降低，DB、SDA 处理较对照差异不显著，DC、SDB、SDC处理较对照显著升高（P＜0.05）。

2.5 稻壳不同用量对土壤速效养分含量的影响

稻壳不同用量对土壤速效养分含量的影响见图5。

图5 各处理土壤的速效养分含量

由图5 可见，除DB 处理外，对照和各处理土壤的碱解氮含量均显著高于试验前基础值（P＜0.05）；DA、SDB、SDC 处理土壤碱解氮含量较对照显著增加，SDA 处理较对照显著降低（P＜0.05），DB、DC 处理较对照差异不显著（P＞0.05）。除SDB处理外，其他各处理土壤速效钾含量均显著高于试验前基础值（P＜0.05）；除SDB处理土壤速效钾含量较对照显著降低外，其他各处理较对照均无显著差异。DA 处理土壤有效磷含量较试验前基础值和对照差异不显著；除DA处理外，其他各处理之间的土壤有效磷含量均无显著差异；SDA、SDB、SDC处理土壤有效磷含量较对照均显著提高（P＜0.05）。

2.6 稻壳不同用量对土壤酶活性的影响

稻壳不同用量对土壤酶活性的影响见表3。

表3 各处理土壤酶活性

由表3 可知，3 种涉及土壤C、N、P 养分转化的土壤酶活性在栽种空心菜后均有所下降，其中对照的3 种活性酶降幅最大。DB、SDA 处理土壤的蔗糖酶活性较对照差异不显著，DA、SDB、SDC 处理较对照均显著提高（P＜0.05）；DB、DC 和SDB 处理土壤脲酶活性较对照无明显变化，DA、SDA 和SDC 处理较对照均显著提高（P＜0.05）；DA、DC、SDA、SDB 处理土壤酸性磷酸酶活性较对照差异不显著，DB、SDC 处理较对照显著提高（P＜0.05）。

3 结论与讨论

3.1 稻壳不同用量对空心菜生长和产量的影响

郭春铭等[3]研究表明，空心菜生产有机肥与无机化肥配施，比不施化肥增产48.87%；朱玲玲[4]研究表明，空心菜生产有机肥与化肥配施，比不施肥增产64.69%；吴思等[1]研究表明，施用适量平菇下脚料比不添加最高可使空心菜增产40.9%（添加量为100 g）。本试验结果显示，适量添加未粉碎稻壳（0.05 kg）可使空心菜株高增加37.81%、单株产量提高55.90%，施用过量则存在抑制效应。

光合作用是植物生物量积累的有效途径，叶绿素是植物光合作用中物质吸收、传递和光能转换的基础，叶绿素含量是反映光合强度的重要生理指标[5]。本试验结果显示，添加稻壳的各处理空心菜叶绿素含量相对较高，其中每盆添加稻壳0.05 kg、0.10 kg，粉碎稻壳0.10 kg、0.20 kg 处理空心菜叶绿素含量较对照显著提高（P＜0.05），但各处理间无显著差异，可见稻壳的形状对植物叶绿素含量的变化没有直接影响。每盆添加稻壳0.05 kg、0.10 kg处理空心菜叶绿素含量显著高于对照，这很好地解释了每盆添加稻壳0.05 kg、0.10 kg处理空心菜株高和单株质量增加的原因。但同样叶绿素含量显著提高的每盆添加粉碎稻壳0.10 kg、0.20 kg处理，其空心菜的株高和单株质量较对照无显著差异（P＞0.05），可能是因为稻壳粉碎后颗粒太小，降低了土壤的透气性。

硝酸盐含量是蔬菜卫生品质的重要指标，VC含量是蔬菜内在品质的营养指标。本试验中各处理空心菜硝酸盐含量较对照均显著降低（P＜0.05）、VC含量均显著增加（P＜0.05），可见稻壳是否粉碎对空心菜硝酸盐和VC含量影响不大。本试验结果说明，适当添加稻壳有助于改善空心菜的卫生品质和营养品质，特别是在炎热的夏季效果更好。

3.2 稻壳不同用量对盆栽空心菜土壤肥力的影响

土壤酸碱度与植物生长有着密切的关系，植物吸收土壤营养是土壤pH 值变化的原因。本试验中每盆添加稻壳0.05 kg 处理较试验前（原土）土壤pH 值没有显著差异，但每盆添加稻壳0.05 kg 处理显著高于对照和其他各处理（P＜0.05）。试验结果表明，无论添加的稻壳粉碎还是未粉碎，随着添加量的增加，各处理土壤pH 值呈现明显下降趋势，这一结果与祖朝龙等[6]研究结果一致，说明掺加适量的稻壳可显著促进盆栽空心菜的生长及产量的提高，但添加过量会降低土壤pH值，使土壤酸化。

土壤有机质泛指土壤中以各种形式存在的含碳有机化合物，是土壤肥力的基础，也是衡量土壤肥力的重要指标之一。稻壳是高氮碳比的纤维素和硅结合体，虽不容易腐烂，但增强了土壤的透气性。在夏季潮湿的环境中，粉碎的稻壳可能会腐解，致使较多含量的有机质进入土壤。本试验结果显示，每盆添加稻壳0.15 kg，粉碎稻壳0.20 kg、0.30 kg 处理土壤有机质含量显著升高（P＜0.05），而每盆添加稻壳0.05 kg、0.10 kg，粉碎稻壳0.10 kg 处理较对照和试验前无明显差异，说明增加稻壳且经过粉碎的稻壳量，可能更易使稻壳腐解。

空心菜生长吸收利用了大量土壤养分，添加粉碎的稻壳有效缓解了土壤中因蔬菜生长被吸收利用的碱解氮和有效磷养分的下降，有利于改善土壤性能。各添加稻壳处理土壤有效磷含量差异不显著；每盆添加稻壳0.05 kg 处理碱解氮含量显著上升，每盆添加稻壳0.10 kg、0.15 kg 处理碱解氮含量较对照无显著差异。推测可能是添加粉碎的稻壳或添加适量的稻壳有助于土壤微生物的产生，微生物促进了稻壳中某些成分的分解释放，从而提高了土壤相关养分的含量。除每盆施用粉碎稻壳0.20 kg 处理外，对照与各处理土壤速效钾含量较试验前显著增加，但各处理间差异不显著。速效钾含量的测定可能会存在所取的土壤层位置不同导致检测结果与土壤钾肥实际含量不符的现象。

土壤中一切生化反应都是在土壤酶的参与下完成的，土壤酶活性的高低能反映土壤微生物活性和土壤肥力水平[7]，土壤酶活性已成为检测土壤质量的生物指标[8]。现有研究表明，土壤脲酶和蛋白酶都受土壤有机质及全氮代谢的影响[9]。本试验结果显示，3 种涉及土壤C、N、P 养分转化的土壤酶——蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶的活性在栽种空心菜后土壤含量均有所下降，其中对照的3种活性酶降幅最大，添加稻壳可不同程度缓解与养分转化相关的土壤酶活性的降低幅度。与对照相比，每盆添加稻壳0.05 kg 和粉碎稻壳0.20 kg、0.30 kg 处理土壤蔗糖酶活性，每盆添加稻壳0.05 kg 和粉碎稻壳0.10 kg、0.30 kg 处理土壤脲酶活性，每盆添加稻壳0.10 kg 和粉碎稻壳0.30 kg 处理土壤酸性磷酸酶活性显著升高，其中每盆添加粉碎稻壳0.30 kg 处理的3种酶活性均明显高于对照，其作用机理有待进一步探究。

综上所述，盆栽空心菜土壤中添加不同量的稻壳均可在一定程度上提高株高、单株质量及叶绿素含量，改善空心菜品质，减少其硝酸盐含量并增加维生素含量，添加稻壳还可缓解土壤中因植物生长而下降的有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，以及缓解土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性的下降幅度。以每盆添加稻壳0.05 kg效果最佳，即稻壳与土壤的最佳配比为1∶30。