蚯蚓粪混配基质的优化及其对黄瓜幼苗的影响

崔保伟

(商丘职业技术学院，河南 商丘 476000)

育苗是蔬菜栽培的重要环节，也是蔬菜获得高产优质的基础，育苗基质的配方直接影响着育苗的质量。目前穴盘育苗所采用的基质材料大多为珍珠岩、草炭、蛭石等，草炭虽然肥效全而持久，保水透气性较好，是国内工厂化育苗理想的育苗基质[1-2]，但是其资源匮乏，价格昂贵，并且大量开采易对环境造成严重影响。因此，为减少育苗投入成本，增加蔬菜种植效益，研究基质配方中替代草炭的材料及比例成为当前蔬菜育苗热点问题。

牲畜粪便养分含量高，粪质较细，且含有大量的氨化细菌。其含氮化合物较易分解，经过腐熟分解后含有大量的腐殖质和蜡质，且阳离子交换量大，保肥保水效果较好，是具有极大开发应用潜力的有机肥资源[3]。蘑菇渣是食用菌栽培产出的废料，含有丰富的有机质和微生物种群，营养元素齐全，经过无害化处理后可以作为良好基质混配材料[4-5]。目前，家禽粪便、菌渣等废弃物主要用于有机肥生产、生态环境修复、土壤改良等方面，但作为育苗基质的研究深度还不够[6]。以牲畜粪便和食用菌废弃物配制蔬菜栽培基质，可以变废为宝，实现废弃物资源的循环利用，具有显著的经济、生态效益[7]。李颖等[8]研究表明，V(草炭) ∶V(香菇菌渣)=1 ∶ 1较适合草莓幼苗的生长。祁连弟等[9]研究发现，V(腐熟羊粪) ∶V(草炭) ∶V(珍珠岩)=1 ∶ 1 ∶ 1最有利于番茄幼苗生长。浩折霞等[10]研究表明，V(酒糟) ∶V(牛粪堆肥)V(蛭石)=13 ∶ 3 ∶ 4作为黄瓜、番茄育苗基质较好。目前国内学者利用酒糟、羊粪、牛粪、菌渣等资源在蔬菜育苗上的应用已有研究[11-13]，但关于猪粪与蘑菇渣混合无害化处理后，经蚯蚓消解腐熟用于黄瓜育苗基质的研究鲜见报道。为此，以蚯蚓粪(猪粪+蘑菇渣为基础基质，经蚯蚓消解腐熟)与草炭、蛭石按不同比例混配作为黄瓜育苗基质，研究不同基质理化性状、适宜配比及其对黄瓜幼苗生长及生理特性的影响，筛选出猪粪+蘑菇渣经蚯蚓消解腐熟后替代草炭的最佳混配基质配方，为蔬菜穴盘育苗工厂化新型基质开发、废弃物资源循环利用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验黄瓜品种为喜旺(24-915)，由瑞克斯旺(中国)农业服务有限公司提供；育苗基质为蚯蚓粪(猪粪+蘑菇渣)、草炭、蛭石，其中，蘑菇渣购买于民权县天邦农业科技有限公司，蚯蚓粪是猪粪和蘑菇渣先经过无害化处理混合堆积20 d后，再经过蚯蚓消解40 d充分腐熟而成，草炭和蛭石购买于河南豫青伊人育苗基质加工基地。育苗盘采用PVC材料生产，安全环保,105孔穴盘。

1.2 方法

试验设在商丘市梁园区双八镇农户温室大棚内，按照蚯蚓粪、草炭、蛭石不同体积配比共设8个处理(T1—T8，T1为对照)(表1)，每个处理3次重复。装盘前按体积比例将基质混配好，然后将基质按常规方法装入盘中，每个重复装2盘，共计48盘。于2019年9月10日将黄瓜种子播种育苗盘，然后按随机区组排列放到育苗棚内，播种6 d后统计出苗率，出苗25 d后一次性随机取样，调查分析幼苗各生长发育及生理特性指标，管理方式同常规育苗。

表1 不同混配基质的配方(体积比)Tab.1 Mixed matrix formulation (Volume ratio)

1.3 项目测定

1.3.1 混配基质理化性质测定 基质的总孔隙度、持水孔隙度、干容重、通气孔隙度等理化指标采用饱和浸提法测定；有机质、全氮、全磷、全钾含量等参照《土壤农业化学分析方法》测定[14]；pH值采用酸度计测定；电导率采用台式电导仪测定。

1.3.2 黄瓜幼苗形态指标测定 茎粗采用游标卡尺(型号:16EWRi)测量茎第一节间靠上位置的粗度；株高采用刻度直尺测量根茎到生长点的距离；采用电子天平(型号：FA1204B)称根、茎、叶质量；根系体积、根长采用根系扫描仪(型号: GXY-B)测定；叶面积采用叶面积分析仪(型号：LA-S)测定。各形态指标测定时，每个基质配比处理随机取有代表性样品15株，重复3次。

根冠比=地下部分鲜质量/地上部分鲜质量；

壮苗指数=[(茎粗/茎高)+(地下部分干质量/地上部分干质量)]×全株干质量。

1.3.3 生理特性指标测定 叶绿素含量采用手持(SPAD)叶绿素测定仪测定;根系活力采用2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)法测定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定；脯氨酸含量采用磺基水杨酸法测定[15-18]。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2012及DPS 7.05软件统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同混配基质的理化性状分析

由表2可以看出，添加蚯蚓粪的各处理通气空隙度及总孔隙度均显著高于T1,均以T8处理最高，与其他处理差异显著；持水孔隙度除T2处理低于T1，其他处理均高于T1；容重各处理均高于T1，T2、T3、T4处理容重随着蚯蚓粪含量增加呈上升趋势，T5、T7处理之间差别不大。各处理容重在0.21～0.32 g/cm3,总孔隙度在61.04%～75.35%，pH值在5.81～7.42，电导率均低于2.5 mS/cm，符合蔬菜育苗基质理化特性要求。

表2 不同混配基质的物理性质 Tab.2 Physical properties of different mixed matrix

由表3可以看出，有机质含量随着蚯蚓粪添加比例增加呈现上升趋势，T8处理的有机质含量最高，与其他处理差异显著。全氮、全磷、全钾含量随蚯蚓粪添加比例增加呈现下降趋势，T1处理含量均显著高于其他处理，原因是蚯蚓粪中养分以有机态为主，无机养分分解较慢。

表3 不同混配基质的养分含量 Tab.3 Nutrient content of different mixed matrix %

2.2 不同混配基质对黄瓜出苗率的影响

从图1可以看出，黄瓜播种6 d后，出苗率达到95%以上的处理有T1、T4、T5、T6，其中,以T5处理最高，达100% ，与T1达到显著差异，T4、T6处理与T1处理差异不显著，说明4种处理均能促进黄瓜萌发出苗；而T2、T3、T7、T8处理出苗率均低于95%，各处理之间差异不显著。

图中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同Different lowercase letters in the figure indicate significant differences(P<0.05),the same below图1 不同混配基质对黄瓜出苗率的影响Fig.1 Effects of different mixed matrix on the emergence rate of cucumber

2.3 不同混配基质对黄瓜幼苗生长发育的影响

由表4可知，出苗25 d后，黄瓜幼苗株高T5、T6处理高于T1，并且差异显著，以T5处理最高，其余各处理均低于CK，T4、T7、T8、T1处理之间差异不显著，与T2、T3均达到显著差异；下胚轴长T6处理高于T1，其余各处理均低于T1，T5与T6处理差异不显著；茎粗、根长各处理均高于T1，以T4处理表现最好，与T5、T6处理之间差异不显著，与其他处理均达到显著差异；根冠比各处理之间差异比较明显，T2、T3处理显著低于T1，其余处理均显著高于T1，以T7处理表现最好；壮苗指数以T5处理表现最好，与T6处理差异不显著，与其他处理均达到显著差异。综合各项指标分析，T5处理较有利黄瓜幼苗生长发育，其株高、茎粗、根长、根冠比、壮苗指数分别比T1提高了30.9%、8.1%、54.7%、26.7%、30.8%。

表4 不同混配基质对黄瓜幼苗生长发育的影响Tab.4 Effects of different mixed matrix on the growth and development of cucumber seedlings

2.4 不同混配基质对黄瓜幼苗根系活力的影响

黄瓜壮苗先壮根，根系活力影响地上部分生长发育。从图2可以看出，黄瓜出苗25 d后，除T2、T8处理根系活力显著低于T1外，且二者差异不显著,其他处理均显著高于T1，其中以T5处理最强，比T1提高了40.1%，并与T6处理差异不显著，与T3、T4、T7处理均达到显著差异，各处理黄瓜幼苗根系活力具体表现为T5>T6>T3>T7>T4>T1>T8>T2。

图2 不同混配基质对黄瓜幼苗根系活力的影响Fig.2 Effects of different mixed matrix on root system activity of cucumber seedling

2.5 不同混配基质对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

叶片是进行光合作用的主要器官，其叶绿素含量影响幼苗的光合能力。从图3可以看出，除T2处理叶绿素含量显著低于T1外，其他处理均显著高于T1,其中T5、T6、T7处理之间差异不显著，且与T3、T4、T8处理均达到显著差异，分别比T1提高了66.1%、70.6%、64.7%,各处理具体表现为T6>T5>T7>T4>T8>T3>T1>T2。

2.6 不同混配基质对黄瓜幼苗MDA含量的影响

从图4可以看出，除T2、T8处理MDA含量显著低于T1外，且二者差异不显著，其他处理均显著高于T1，其中T4、T5、T6处理之间差异不显著，以T5最高，比T1提高了68.4%,T4、T5、T6均与T3、T7处理达到显著差异，各处理具体表现为T5>T4>T6>T7>T3>T1>T8>T2。

图3 不同混配基质对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响Fig.3 Effects of different mixed matrix on chlorophyll content of cucumber seedling

图4 不同混配基质对黄瓜幼苗叶片MDA含量的影响Fig.4 Effects of different mixed matrix on MDA content of cucumber seedling

2.7 不同混配基质对黄瓜幼苗脯氨酸含量的影响

黄瓜幼苗脯氨酸含量与其抗逆性有着直接关系。从图5可以看出，除T2、T3处理脯氨酸含量显著低于T1外，且二者差异不显著，其余各处理均高于T1，其中T5与T7处理差异不显著，但分别比T1提高了30.1%、31.5%，二者与其他处理均达到显著差异，T4、T6、T8处理之间差异不显著，但T4与T1处理之间达到差异显著，T6、T8与T1处理未达到不显著差异，各处理具体表现为T7>T5>T4>T6>T8>T1>T3>T2。

图5 不同混配基质对黄瓜幼苗脯氨酸含量的影响Fig.5 Effects of different mixed matrix on proline content of cucumber seedling

3 结论与讨论

基质是蔬菜穴盘育苗的重要组成部分，利用农业废弃物资源开发蔬菜育苗基质，可以变废为宝，节省育苗成本，防治对环境污染，实现资源循环再利用。本研究所筛选配方(T1—T8)均符合蔬菜育苗基质物理特性要求，容重在0.21～0.32 g/cm3,总孔隙度在61.04%～75.35%，pH值在5.81～7.42，电导率均低于2.5 mS/cm，添加蚯蚓粪的各处理(T2—T8)容重、通气空隙度及总孔隙度均高于T1,这与刘忠华等[19]研究结果相一致，不同的是持水孔隙度除T2处理低于T1外，其他处理均高于T1外；另外本研究还发现,有机质含量随着蚯蚓粪添加比例增加呈现上升趋势，全氮、全磷、全钾含量呈现下降趋势，原因是蚯蚓粪中养分以有机态为主，无机养分分解较慢。

基质质量影响黄瓜出苗及生长速度，良好基质能为根系提供较好的水、气、肥等生长环境，有利于培育优质壮苗。本研究结果表明，黄瓜播种6 d后，出苗率达到95%以上处理有T1、T4、T5、T6，其中以T5最高，达100%，说明4种处理均能促进萌发出苗。出苗25 d后，T5处理幼苗株高、茎粗、根长、根冠比、壮苗指数等形态指标均显著高于T1，分别比T1提高了30.9%、8.1%、54.7%、26.7%、30.8%，说明适量添加蚯蚓粪代替草炭有利于促进黄瓜幼苗生长，这与郭现坤等[20]研究结果一致。

壮苗先壮根，根系活力影响植物地上部生长发育。本试验中根系活力除T2、T8处理显著低于T1外，其他处理均显著高于T1，其中以T5处理最强，比T1提高了40.1%，说明添加适量蚯蚓粪代替草炭能提高基质中有机质含量，有利于根系对养分吸收，促进植物生长，这与梁海恬等[21]研究结果相似。叶绿素含量影响植株光合作用的能力。本研究发现，叶绿素含量除T2处理显著低于T1外，其他处理均显著高于T1,说明在蛭石与草炭基础上添加蚯蚓粪均能够提高幼苗叶片叶绿素含量，增强光合能力，这与王涛等[22]研究结果一致。MDA含量可为评价细胞膜脂过氧化作用强弱及质膜损害程度[23]。脯氨酸在植物抗逆生长过程中起到保护作用[24]。黄瓜出苗25 d后，MDA含量以T5处理表现最高，脯氨酸含量以T7处理最高，与前人的研究结果相似，说明添加适量蚯蚓粪能够促进幼苗生长，增强抵抗不良环境条件的能力[25-29]。

综合考虑混配基质对黄瓜出苗率、壮苗指数及叶绿素、MDA含量等生理生化指标的影响，T5处理V(蚯蚓粪) ∶V(蛭石) ∶V(草炭)=1 ∶ 1 ∶ 1)为最佳混配基质。将蚯蚓粪与草炭、蛭石按不同比例配制作为黄瓜育苗基质，实现了农业废弃物资源循环利用，有效降低了种植成本。