不同配比基质理化特征及其与微生物菌剂协同对上海青生长的影响

欧诗婷，李晓晴，吴雨晴，林凯茹，黄小梅，朱玲珑,谢晓仪，罗小凤，余 晓，李家波，徐国良,3*

（1广州大学地理科学学院，广东广州 510006；2广州爱康农业生物科技有限公司；3广东省农村水环境面源污染综合治理工程技术研究中心）

随着中国城镇化进程的加速，城市建设用地与绿化用地的矛盾日益突出，都市农业在增加蔬菜自给能力、满足居民个性需求、加快城乡一体化发展与改善城市生态环境等方面的作用得到进一步的彰显，已成为现代农业的重要组成部分，是未来城市可持续发展的一条重要途径[1-2]。其中，无土栽培在20世纪80年代后期开始受到农业界的关注，并在近年进入了迅速发展的阶段[3]。相比于传统栽培，无土栽培的栽培过程不受土地状况限制，能为作物提供良好的生长环境，还能克服病虫害和土壤盐渍化等问题，是未来都市农业的发展方向[4]。

栽培基质理化性质的不同会影响作物根系发育以及根系对营养物质的吸收，从而影响植物的生长[5]。如马全会[6]以南疆当地河沙、发酵甘草渣为原料开发设施草莓新型栽培基质，发现75%河沙混配25%甘草渣基质对土壤肥力和草莓的各项生长指标均有促进作用；梁玉芹等[7]以威狮11号辣椒为试验材料，认为在沙子∶蛭石∶花生糠∶鸡粪=6∶2 ∶2 ∶1栽培下辣椒基础养分含量最高，且株高、产量和品质等指标整体上均优于对照组；秦霞[8]对“密斯蒂”蓝莓进行盆栽试验，认为园土∶松针土∶有机肥=2∶1 ∶1的处理综合来说是其生长发育效果最好的栽培基质；张明伟[9]通过比较椰糠与泥炭，认为椰糠是一种可以替代泥炭的优良基质材料；杨梅玉等[10]通过探索不同的基质处理，发现草炭∶菇渣∶锯木屑∶珍珠岩=2∶2∶2∶1和草炭∶菇渣∶锯木屑∶珍珠岩=4∶2∶2∶1两种基质配比对上海青植株生长最优。

微生物可通过其生命活动促进土壤营养循环，提高土壤肥力，也可以增强作物抗逆能力，提高农产品质量及产量，使土壤更适合植物的生长发育需要[11]。张敏硕等[12]采用田间小区试验，施用溶磷解钾微生物菌剂，发现可以显著增加马铃薯的产量并改善其品质。刘一江等[13]通过研究得出，添加菌肥的处理相比于常规施肥与单施化肥的处理，水稻的有效穗数、总粒数、实粒数和每株穗质量均较高。陈秀范[14]发现微生物菌剂的施用，能够使大豆田间长势表现更好，且对其有明显的增产作用；陈家秀等[15]通过田间试验得出，施用亚联微生物肥+复合肥可增加上海青单株叶数和单株重及产量；弓新国等[16]通过施用“德根贝”微生物菌剂认为可降低上海青霜霉病的发病率，促进上海青的生长，提高上海青的产量及产值；皇甫爱华[17]研究得出，底施“复合微生物肥料”可增加上海青产量和改善其生物学性状。

综上，栽培基质类型及微生物菌剂均能影响蔬菜的生长，但鲜有人将两者结合研究。因此本研究将以泥炭土、腐叶土、蛭石、珍珠岩、椰糠为原料进行不同的混配，并通过设置添加或不添加菌剂处理，研究栽培基质改良与菌剂添加对蔬菜生长状况的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本次试验所采取的5种基质中，腐叶土（红壤与腐叶体积比2∶1的混合）与泥炭土均来自广州市绿风生物技术有限公司。蛭石、珍珠岩、椰糠与上海青种子均购自市场，上海青的品种为‘京冠一号’。微生物菌剂为农用复合微生物菌剂（广州状元生物科技有限公司）。栽培盆购自市场，长64.5cm，宽36cm，深30cm。

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理。本次试验供试蔬菜为上海青（Brassica chinensis L.）。试验采用裂区设计，主因子为菌剂，副因子为基质类型。用腐叶土、泥炭土、珍珠岩、蛭石和椰糠5种土壤基质材料，分别按照一定体积比例进行混和（见表1），形成5种基质类型，分别为腐叶土、泥炭土+珍珠岩、泥炭土+椰糠、泥炭土+蛭石、腐叶土+泥炭土，用字母A-E表示；另外，对每种基质类型都设置添加或不添加菌剂处理。试验总共10个处理，每个处理设3个重复，即3个栽培盆，每盆种植6株小苗。上海青于2018年7月30日以小苗种植于广州大学理学试验楼的屋顶花盆中。取100g菌剂稀释500倍液后，于上海青小苗种植后1周内分3次混匀于水后进行添加。2018年8月16日收割上海青地上部分。

表1 基质类型的基质体积比

1.2.2 土壤和蔬菜指标测定。基质pH值、电导率（EC）：先采用基质∶水质量比为1∶5浸提法，再使用pH计和电导仪测定数值。总孔隙度：利用环刀法测定，计算公式为：总孔隙度（%）=（W2-W1）/V-W1。其中：W1为基质的重量，W2为浸泡后的重量，V为水分的体积。

上海青收割后称重，测量株高及计算叶片数目，每花盆中的6棵青菜的鲜重、株高和叶片数的平均值作为一个数据进行后续数据处理。

1.2.3 数据处理与分析。用裂区分析检验栽培基质类型和菌剂对基质理化性质（pH、EC、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度）和上海青生长（鲜重、株高和叶片数）的影响。用单因素方差分析检验不同基质类型对基质性质和上海青生长的影响，并用LSD进行处理间的两两比较。皮尔逊相关分析用于检验基质理化性质与上海青生长的相关性。t检验用于有/无菌剂添加对基质理化性质与上海青生长作用的比较。所有统计分析均在SPSS 20.0中进行。

2 结果与分析

2.1 基质理化性质

不同基质之间理化性质存在显著差异（p＜0.001，表2）。其中A处理和E处理的pH值分别为7.41和6.94，显著高于其它处理（p＜0.001）。其他的基质类型的pH值都在6.00～6.32之间，呈弱酸性。A处理和E处理的EC值均达到1500μs/cm以上，显著高于B处理和D处理。A处理的总孔隙度较低，只有54.72%，其他处理均在63.22%～73.63%之间。A处理与E处理的通气孔隙度大于10%，而其他处理均在8.85%～9.32%之间，各个处理之间并没有显著的差异。持水孔隙度A、D处理均显著高于其他处理，分别为59.91%和62.27%，而A处理只有45.16%，显著低于其他处理，说明加有珍珠岩和蛭石的配方比加有椰糠、腐叶土的配方持水能力更强（图1）。

图1 不同栽培基质pH、EC和总孔隙度、通气孔隙度与持水孔隙度

添加菌剂对基质pH、EC、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度均无显著影响（表2、表3）。栽培基质类型与菌剂之间对测定的基质理化指标的影响无显著交互作用，说明微生物菌剂施加并不会影响到不同配比基质的理化性质，同时栽培基质类型与微生物菌剂对上海青生长的影响是独立的，两者并没有相互促进或消减。

表2 栽培基质类型和菌剂及其交互作用对基质理化性质和上海青生长的影响

表3 添加菌剂与未添加菌剂下的基质pH、EC、总孔隙度、通气孔隙度与持水孔隙度

2.2 上海青生长特征

基质类型对上海青鲜重、株高和叶片数均有极显著影响（p＜0.001，表2）。其中，在A处理和E处理2种基质之间没有显著差异，但却都显著高于其它基质类型，A处理的上海青株高相比其他3个配方（B处理、C处理、D处理）分别增加约50.61%、93.97%、60.73%；鲜重分别增加约519.38%、943.08%、582.60%；叶片数分别增加约75.12%、115.77%、93.85%。相对应的，E处理的上海青株高相比其他3个配方也均分别增加39.27%、79.37%、48.64%；鲜重分别增加约360.64%、675.75%、407.66%；叶片数分别增加约68.36%、107.44%、86.36%。这说明了A处理和E处理的配比基质更为有利于上海青的生长（图2）。

图2 不同栽培基质类型的上海青鲜重、株高和叶片数

从表5可以看出，上海青的鲜重、株高和叶片数均与基质pH值和EC值显著正相关，与基质总孔隙度、持水孔隙度显著负相关，与通气孔隙度无显著相关，上海青的生长指标与基质理化性质有密切的关系。

表4 基质理化性质与上海青生长指标的相关性分析

添加菌剂对上海青鲜重、株高和叶片数也均有显著影响（p＜0.01，表2）。如同一基质类型中，添加菌剂使上海青鲜重提高了24%～153%。其中，E处理提高了70%（p=0.001）。处理之间的株高和叶片数的大小差异情况与鲜重类似。t检验中同一基质类型中，添加微生物菌剂对株高和叶片数的影响不显著，但均有所增加。结合两因素方差分析的结果，说明添加菌剂能显著提高上海青的生长指标。

基质类型和添加菌剂之间对测定的上海青生长指标的影响无显著交互作用。

表5 添加菌剂与未添加菌剂下上海青鲜重、株高和叶片数

3 讨论

3.1 栽培基质理化性质及其对上海青生长的影响

珍珠岩具有容重小、总孔隙度较高、pH值高、EC值低的特点[19]；而蛭石的离子交换性强，通气性和保水性好，pH值较高，EC值相比珍珠岩来说更高一些[20]；椰糠属于有机材料，孔隙性和保水性好，能吸收更多的水分，同时保持良好的通气性，但其植物矿质营养供给能力较差[22]。泥炭则持水性强、通气透水性好、保水保肥力强，pH值较低[21]。

本研究中，经过珍珠岩、蛭石和椰糠等改良后的基质理化指标均位于绝大部分的蔬菜最佳生长区间，但A处理和E处理2个配方结合所得的基质理化性质却更为适合上海青的生长。从pH值上看，在不同配比的基质中，除仅有A处理的基质外，其他处理都具有较低的pH值，位于中性偏酸的程度，这应该与其他基质配方都添加了泥炭有关。同时，这些配方的pH值与王清华等[23]认为的基质的pH值在6.5～7.0之间，可以满足绝大多数作物的生长这一结论有很大的契合度，但A处理pH值较高，最高达7.43，E处理的pH值也达到6.98。由此可见，更适合上海青生长的应是中性偏碱性基质。另外，在EC值上，除了A处理外，其他处理的值均在李谦盛等[24]提出的适宜大多数作物生长的电导率值含量在0.36～0.65mS/cm之间（1∶5浸提法），在这一区间内，可为作物提供足够可迅速利用的水溶性盐，从而利于作物的生长。而A处理和E处理2个配方的EC值均达到1443μS/cm以上。故在本研究范围内，上海青的3个生长指标均与基质溶液电导率呈正相关。最后，总孔隙度是通气孔隙度和持水孔隙度的总和，在这一指标上，各个处理的值均位于郭世荣[5]提出的适合作物正常生长的总孔隙度55%～96%范围内，其中A处理的总孔隙度在60%以下，E处理的配方60.6%，而加有泥炭土的其他处理均位于63.2%～71.3%之间。本研究除E处理、A处理外的样本均加入无机介质，如珍珠岩、蛭石等，且所占比例较大；而范如芹等[25]中的配方也加有一定的无机介质（珍珠岩与蛭石）。这说明，无机介质在一定程度上的确能改善单一泥炭土总孔隙度相对较低的问题，并增强基质的持水性和缓冲能力。总孔隙度和持水孔隙度在作物生长适宜范围内与上海青生长呈现负相关的关系，说明总孔隙度和持水孔隙度过大，虽然通透性较好，适合植物根系生长，但可能由于其不利于根系固定等原因[26]，反而不利于上海青的生长，这个范围根据作物的不同，影响存在一定的差异。

综上，添加蛭石、椰糠与珍珠岩3种无机介质的基质均能很好地改善基质理化性质，但在促进上海青生长的效果上反而不如A处理与E处理2个配方。而且这2个配方pH值、EC值和总孔隙度均与以往学者认为的最佳区间有一定的出入。本研究认为，一方面，基质的容重、总孔隙度、pH值和电导度等虽然重要，但也要根据具体作物的特性而定[23]。另一方面，从作物的生长营养元素上看，腐叶土与泥炭土均含有较为丰富的有机质和充足的营养元素，从而使上述的2个处理在pH值、EC值和总孔隙度3个理化指标与其他处理相比之下不太理想的情况下，也能很好地促进上海青的生长。

3.2 菌剂对基质理化性质和上海青生长的影响

微生物菌肥是经过特殊工艺制成的含有活菌并用于植物栽培的生物制剂或活菌制剂，具有增强基质肥力，促进植物对养分的吸收，提高作物的抗病能力等多种功能；通过微生物的生命活动，直接或间接地为植物提供营养元素，促进作物对营养物质的吸收，提高作物抵抗病虫害的能力，改善作物品质，增加作物产量[27]。王其传等[28]发现，在育苗基质中添加微生物菌剂，通过优化辣椒根际微生物群落，调节叶片气孔开闭，提高叶片净光合速率，进而促进辣椒生长发育，提高产量。候乐梅等[29]对配方基质添加了微生物菌剂40、60d后，发现番茄植株生长量、果实产量及维生素C含量显著高于对照。秦立金等[31]发现微生物菌剂“宁盾”对油菜的株高、小白菜的叶片数、茴香的最大叶面积，以及茴香的根长和油菜的生物量的促进作用最为明显。任杰[31]通过对黄瓜在不同基质中育苗的试验研究，表明微生物菌剂促进黄瓜的生长。本研究中，添加菌剂组上海青鲜重、株高、叶片数均高于未添加菌剂组，可得出微生物菌剂对上海青的生长有着显著影响，与上述所列研究结果均一致。另外，于恩晶等[32]推测微生物菌剂与有机肥配施可显著增加小白菜产量和株高原因是微生物菌剂能促进植物对养分的吸收一致；朱小芳等[33]研究得出，农天使牌复合微生物肥料能提高土壤有机质和速效养分含量，对大白菜生长有促进作用。本研究中的A处理+菌剂、E处理+菌剂也均是微生物菌剂与有机肥的混合使用，因此其对上海青的生长指标有着一定的促进作用。

4 结论

不同栽培基质之间的理化性质存在显著的差异，其中以C处理、D处理、B处理较好。添加菌剂对基质理化性质没有显著影响，但能促进上海青的生长。另外，本研究中，较适合上海青生长的栽培基质配方为A处理+菌剂、E处理+菌剂。