不同浓度有机营养液对黄瓜幼苗质量及后期生长的影响

王龙，闫征南，杨延杰，徐赛

(青岛农业大学园艺学院，山东青岛266109)

蔬菜育苗是蔬菜生产中的重要环节，在适宜的环境下培育出生长旺盛、质量良好的秧苗，最终达到一次性成苗的工厂化育苗是我国现代育苗的主要方式。目前我国蔬菜集约化育苗供苗量约1 000亿株，而蔬菜幼苗需求量超过6 800亿株，缺口很大，蔬菜集约化育苗在我国有广阔的市场前景[1]。

无土栽培是现代农业的重要组成部分，而营养液管理技术又是无土栽培技术体系中的核心部分[2]。研究表明，秧苗质量下降，会影响植株的生长、花芽分化及果实发育，影响最终的产量和品质[3]。工厂化育苗过程中经常使用化学营养液进行浇灌或水培育苗以提高秧苗质量，但化学营养液存在成本高、存放时间短等问题。有机浸提液中不仅含有丰富的植物所需的矿质营养，也含有许多有益微生物及其代谢产物，其生产成本低、养分含量高，具有生物防治和肥效的双重作用[4]，且便于滴灌，推广使用前景较好。辛鑫等[5]和杨从军等[6]分别利用腐熟后的番茄茎秆和番茄茎叶水的提取液，研究适宜番茄、茄子和辣椒生长的浸提液浓度，而利用腐熟香菇渣做浸提液培育黄瓜幼苗的研究较少。

我国是食用菌生产大国，据统计，每年至少产生5.4×107t菇渣[7]，若不能有效处理或利用这些菇渣，不仅会占用大量的土地资源，还会污染环境，孳生大量的病菌和害虫。研究表明菇渣含有多种营养成分，结构稳定且与土壤团粒结构相似，使用过程中一般需经过复配或其他处理后可作为育苗基质。以菇渣∶草炭∶蛭石=1∶1∶1培育番茄幼苗，可显著促进番茄幼苗根系的发育，提高幼苗地上部生物量的积累[8]。将腐熟的菇渣与鸡粪复配后浸提获得的浸提液培育幼苗，是农业废弃物重新利用的新方式之一[9]。利用腐熟的香菇渣与鸡粪复配后所获得的浸提液进行蔬菜作物育苗，可达到降低成本、减少环境污染、提高蔬菜作物产量和品质的目的。但大多学者都是针对菇渣与草炭和蛭石[10]、蚯蚓粪及其他基质复配[11]的研究，而对于香菇渣和鸡粪复配作为有机营养液进行蔬菜育苗的报道较少。

本研究以腐熟香菇渣和鸡粪为原料，按照一定体积比复配后浸提，获得不同稀释浓度的浸提液对黄瓜进行水培育苗，并以霍格兰(Hoagland)营养液为对照，旨在筛选出适宜黄瓜幼苗生长发育的有机营养液，为有机浸提液在黄瓜育苗上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试黄瓜(CucumissativusL.)品种为‘田骄五号’，购于青岛硕丰源种业有限公司。腐熟香菇渣由青岛普瑞有机农业发展有限公司提供，腐熟鸡粪购于旺德福肥料有限公司，鸡粪中的氮、磷、钾含量分别为2.6%、2.9%、2.1%。

1.2 试验处理

将腐熟香菇渣与鸡粪按照体积比3∶1混匀，以蒸馏水为浸提剂，浸提材料与水(体积比1∶2.5)放入40 L的水培箱中搅匀，每隔8 h搅拌30 min，持续浸提24 h后取上清液，过滤后得到有机肥料浸提原液。

将催芽后的黄瓜种子播种于育苗基质中，待黄瓜幼苗两片子叶展平后，选取长势一致的幼苗分别移栽到不同处理水培箱中。将浸提原液按照倍数稀释，得到不同稀释浓度的浸提液，设定T1(1∶2.5)、T2(1∶5)、T3(1∶10)、T4(1∶15)、T5(1∶20)、CK(Hoagland营养液)6个处理，营养液电导率(EC)值分别为5.82、3.47、2.07、1.42、0.93、2.43 mS·cm-1，单株幼苗所占营养液体积为1.25 L，置于温度为(26±1)℃/(18±1)℃(昼/夜)，相对湿度为65%～70%，光照强度为200 μmol·m-2·s-1，光照周期为16 h·d-1的人工气候室中进行培养。当黄瓜幼苗长至两叶一心后将黄瓜幼苗定植于日光温室中，定植后进行常规管理。幼苗移栽到水培箱后的0 d及12 d测定营养液的氮、磷、钾含量，并且分别在0 d、4 d、8 d、12 d 测定幼苗的形态指标。处理12 d后开始定植，并在定植34 d进行相关指标的测量。

1.3 试验指标与测定方法

有机肥料浸提液的EC值采用多参数分析仪(DZS-706-A，上海仪电科学有限公司)测定，矿质元素含量采用等离子体发射光谱仪(ICP-OES，PE公司，美国)测定。黄瓜幼苗的株高和茎粗分别用直尺和游标卡尺测定；幼苗叶面积采用叶面积仪(Yaxin-1241，北京雅欣理仪科技有限公司)测定；地上部和地下部干重采用烘干称重法[12]；壮苗指数参照杨茹薇等[13]的方法计算。叶片叶绿素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、维生素C含量及过氧化氢酶活性均参照王学奎[14]方法测定。定植后选取植株的上叶(从上往下第三片叶)和下叶(从下往上第三片叶)测定光合指标和叶绿素荧光参数，采用便携式光合仪(Li-6400XT，LI-COR公司，美国)测定，测量参数：光照强度为800 μmol·m-2· s-1，叶温为24 ℃，样本室气体流量为500 μmol·s-1，参比气CO2浓度为400 μmol·mol-1。

1.4 数据处理

数据采用Excel 2010和SPSS 18.0 (IBM, Inc., Chicago, IL, USA)软件进行单因素方差分析，显著性分析采用LSD法(P≤0.05)。

2 结果与分析

2.1 有机营养液的氮、磷、钾元素含量

不同稀释浓度的处理液中氮、磷、钾含量差异显著(图1)。0 d和12 d时， T3处理氮含量与CK相比无显著差异；T1、T2处理的氮含量比CK显著升高，T4、T5比CK显著降低；与0 d相比，12 d的各处理氮含量依次减少19%、20%、26%、34%、34%、35%，这说明了在稀释浓度较低的处理中，幼苗吸收氮素含量降低。0 d时，T1、T2、T3的磷含量分别比CK显著高407%、234%、92%，T4与CK无差异，而T5与CK相比减少了8%；各处理在12 d时的磷含量比0 d时依次减少23%、41%、29%、22%、15%、21%，这说明作物幼苗期所需磷含量对黄瓜幼苗的生长影响较小。0 d和12 d时，各处理的钾含量与CK相比高低趋势与氮含量相同。因此，各处理营养液元素含量不同，对幼苗生长影响较大，适宜稀释浓度的营养液可以促进黄瓜幼苗生长。

2.2 有机营养液对黄瓜幼苗生长的影响

2.2.1 有机营养液对黄瓜幼苗形态影响

幼苗的株高和茎粗是反映幼苗健壮程度的重要指标。由图2可知，各处理的幼苗株高及茎粗随时间增加均呈现增长趋势，处理与CK相比，CK的黄瓜幼苗株高和茎粗在处理12 d均最大。随着有机营养液稀释浓度的降低，幼苗的株高和茎粗呈先上升后降低的趋势。除T3外，与CK相比各处理株高和茎粗显著降低。由此可见，T3与CK的黄瓜幼苗在形态和生物量积累上差异较小，长势健壮。

2.2.2 有机营养液对黄瓜幼苗生物量的影响

幼苗的干鲜重能够衡量其生长状况和代谢强度。由表1可知，除T3外其他各处理的地上部鲜重和干重与CK相比均有降低且达显著水平。其中降低较多的两个处理为T1和T5，T1处理的地上部鲜重最小，比CK降低了38%，T5处理的地上部鲜重和干重与CK相比分别降低了41%、28%，T3处理地上部干鲜重与CK相比没有显著差异；幼苗的地下部鲜重和干重在稀释浓度过高或过低的处理下比CK显著降低，不利于幼苗物质的积累。由此可见，有机营养液的浓度对黄瓜幼苗干鲜重有影响，其中T3处理中黄瓜幼苗的干鲜重与CK相比无显著差异，较适合用于黄瓜幼苗培育。

不同浓度的营养液对黄瓜幼苗的叶面积和壮苗指数有显著影响(表1)。与CK相比，除T3外，其他处理的叶面积和壮苗指数均显著降低，其中叶面积降低较多的处理为T4和T5，分别比CK降低了38%和47%；T1和T2处理的黄瓜幼苗壮苗指数降低较多，分别比CK减少21%、29%。由此可知，营养液的稀释浓度过高或过低均不适合幼苗的生长，对幼苗的生长影响较大，其中T3处理叶面积和壮苗指数最佳。

表1 有机营养液对黄瓜幼苗生物量的影响Table 1 Effects of organic nutrient solution on biomass of cucumber seedlings

2.2.3 有机营养液对黄瓜幼苗光合色素含量的影响

植物通过光合作用来合成有机物，叶绿素含量降低导致光合作用减弱，植物的生长受到抑制，故叶绿素含量是衡量叶片生长的重要指标之一。不同浓度的有机营养液对黄瓜幼苗叶片色素含量影响显著(表2)。与CK相比，除T3处理外，其他各处理幼苗叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量和类胡萝卜素含量均有显著降低，其中T1、T2、T4、T5处理总叶绿素含量比CK分别降低了21%、18%、8%、39%；T5处理的叶绿素a/b值与CK相比显著降低；T1、T2、T4、T5处理中类胡萝卜素含量与CK相比差异达显著水平，分别降低了27%、22%、19%、62%。T3处理与CK相比无差异，幼苗叶片颜色浓绿，长势健壮。

表2 有机营养液对黄瓜幼苗光合色素含量的影响Table 2 Effects of organic nutrient solution on thephotosynthetic pigment content of cucumber seedlings

2.2.4 有机营养液对黄瓜幼苗其他生理指标的影响

黄瓜幼苗的可溶性蛋白质、可溶性糖和维生素C含量随着有机营养液稀释浓度的降低呈先上升后下降的趋势。与CK相比，除T3处理的可溶性蛋白含量无显著差异外，其他处理分别降低11%、6%、6%、9%，均达显著水平。可溶性糖含量可作为衡量植物体内碳素营养状况的重要指标，T1、T2、T4、T5处理中黄瓜幼苗叶片的可溶性糖含量与CK相比差异达显著水平。黄瓜幼苗维生素C含量中，T3处理与CK相比无显著性差异，T1、T2、T4、T5处理与CK相比分别降低了5%、5%、3%、4%，均达显著水平。过氧化氢酶是衡量植物代谢强度的重要指标之一，与CK相比，黄瓜幼苗的过氧化氢酶活性均显著性降低，分别降低了25%、17%、5%、14%、31%。综上所述，不同稀释浓度的有机营养液对黄瓜幼苗质量影响不同，适宜的有机营养液浓度，通过可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C含量以及酶活性的提高，增强了幼苗营养代谢，从而培育壮苗。

表3 有机营养液对黄瓜幼苗叶片其他生理指标的影响Table 3 Effects of organic nutrient solution on the other physiological indexes of cucumber seedlings

2.3 有机营养液对黄瓜幼苗定植后栽培的影响

2.3.1 有机营养液对黄瓜植株定植后生长发育影响

幼苗的质量会直接影响到黄瓜幼苗定植后的生长。由表4可知，不同浓度的有机营养液对定植后的黄瓜植株生长发育有较大影响。黄瓜植株的株高和茎粗随有机营养液浓度的降低呈先上升后下降趋势，其中T3处理与CK相比无显著差异。第一雌花节位是植株早熟性的主要性状之一，第一雌花节位变低可以使商品瓜提早上市，满足市场需求。T3处理第一雌花开花节位与CK无显著差异，且显著低于其他浓度处理。除T5处理外，黄瓜植株前期产量与CK相比均无显著差异，其中T3处理前期产量最高。

表4 有机营养液对黄瓜定植后植株生长发育的影响Table 4 Effects of organic nutrient on the growth and development of cucumber plants

2.3.2 有机营养液对黄瓜植株光合和荧光特性的影响

植物的光合作用与其生长密切相关。净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)则直接反映了植物的光合能力。如图3所示，同植株的上叶比下叶光合作用强，且随着有机营养液浓度的减小，黄瓜植株Pn、Gs、Tr呈先增加后递减趋势，Ci值则呈先减少后增加趋势。与CK相比，T3处理的Pn、Gs、Tr无显著差异，其他处理中Pn、Gs、Tr均显著降低，Ci显著升高。

Fv/Fm和Fv′/Fm′分别表示PSⅡ最大光化学效率和有效光化学量子产量，幼苗叶片受到胁迫或是光抑制，Fv/Fm和Fv′/Fm′明显降低。如图3所示，黄瓜植株上叶和下叶的Fv/Fm和Fv′/Fm′随着稀释浓度的降低呈先上升后降低的趋势。黄瓜植株的上下叶中，T3处理的Fv/Fm和Fv′/Fm′与CK相比无显著差异，其他处理的Fv/Fm与CK相比均显著降低。因此，不同浓度的有机营养液对黄瓜植株的光合特性、叶绿素荧光参数均有显著影响，适宜浓度的有机营养液促进了定植后黄瓜叶片的光合作用，其中T3处理黄瓜植株的光合作用能力最强。

3 讨论

将堆沤腐熟好的有机物料经过浸提所获得的提取液称为堆肥浸提液或堆肥茶，是一种农业废弃物再利用的新方式[9]。徐大兵等[15]研究发现猪粪堆肥浸提液能明显改善棉花植株的生长发育，增加棉花的产量。李惠等[9]以腐熟的牛粪、猪粪、菇渣+牛粪、菇渣+鸡粪为原料，获得不同堆肥浸提原液，其结果证明倍猪粪浸提液处理番茄、黄瓜幼苗的形态特征及光合特性均显著优于其他处理，能显著增加幼苗的全氮、全磷含量，有利于番茄、黄瓜幼苗的生长，可以作为优质的液体有机肥应用于幼苗生产。

养分高效管理是农业生产面临的主要挑战之一。营养元素和浓度对植物的生长发育至关重要[16]。EC值能够反映浸提液中可溶性盐离子浓度，是衡量其养分含量的一项重要指标。本研究以霍格兰营养液(Hoagland)及不同稀释浓度的菇渣浸提液水培黄瓜幼苗，其中T3(EC值为2.03 mS·cm-1)处理黄瓜幼苗株高、茎粗、干鲜重及色素含量与CK无显著差异，过高或过低稀释浓度的处理均不利于黄瓜幼苗的生长。T1、T2处理的钾浓度比CK高213%、82%，过量的钾素不仅会抑制作物对钙等阳离子的吸收，还会降低代谢酶的活性，这与本研究中T1、T2处理中的过氧化氢酶活性降低结果一致[17]。此外，较多的钾离子也导致了有机营养液EC值过高，不利于幼苗的生长。12 d时，T4和T5处理中的氮含量分别比CK低34%和67%，钾含量分别比CK低40%和67%，EC值过低不能够均衡的满足黄瓜幼苗的生长发育及营养生长。

氮元素组成光合作用所必需的叶绿素，适宜的氮、磷、钾含量有利于提高番茄的叶绿素含量[18]。T3处理比其他稀释浓度处理幼苗叶绿素含量的增加有助于提高黄瓜幼苗的光合作用，从而积累更多的干物质[19]。Albornoz等[20]认为较高EC值的有机营养物质会降低生菜的产量，这也与本研究中T1、T2处理的黄瓜幼苗生长指标及生理指标与CK相比显著降低的结果类似，T4、T5处理的黄瓜幼苗干物质积累与CK相比显著降低，这可能是较低EC值的有机营养液营养物质含量少，无法给幼苗提供均衡的营养生长所导致。

光合作用是植物合成物质促进成长的生理基础，植物叶片光合作用的减弱会导致同化产物的减少[21]。本研究中，较高稀释浓度与较低浓度的有机营养液所处理的黄瓜植株的Pn、Gs、Tr均显著降低，Ci显著升高，这可能是由高浓度处理中的渗透胁迫和低浓度处理中的营养缺乏引起的[22]。在T4、T5处理中，有机营养液的稀释浓度较低，叶绿素含量显著降低，这可能是叶绿素合成过程中营养元素氮和镁的缺乏造成的。Stefanov等[22]发现植物在盐胁迫下增加叶绿素含量以增强耐盐性，这与本研究中T1、T2处理的结果不一致，这可能是试验的胁迫类型不同造成的。Fv/Fm是研究植物胁迫程度常用的参数，胁迫条件下该参数明显下降[23]。本研究中在稀释浓度较高的处理中Fv/Fm比CK显著降低。Fv′/Fm′反映开放的PSⅡ反应中心原初光能捕获效率，随着营养液稀释浓度的降低，Fv′/Fm′出现先上升后降低趋势，其中T3处理最高，与CK相比无显著差异。

适宜的腐熟香菇渣与鸡粪3∶1配比的浸提液可以用于黄瓜的育苗，幼苗和定植后植株均生长较好，其中以T3(1∶10)EC值为2.03 mS·cm-1的处理效果最优，与使用霍格兰营养液育苗的CK相比无显著性差异，均能培养黄瓜壮苗。本结果也为农业废弃物在蔬菜生产上的再利用提供了参考依据。