茄子秸秆复合基质在苦瓜育苗上的应用

秦 涛

(商丘职业技术学院，河南 商丘 476000)

随着蔬菜种植技术的不断发展进步，蔬菜育苗逐步由苗床育苗转向基质育苗，蔬菜种植也由传统的土壤栽培向包括基质栽培在内的无土栽培方向发展。随着基质育苗和基质栽培在蔬菜、花卉、苗木上的广泛应用，基质用量逐年扩大，草炭作为基质的重要组成部分也被大量开发利用。草炭作为宝贵的不可再生资源，过度的开发利用不仅会造成当地生态环境的破坏，还导致草炭价格节节攀升，致使基质育苗成本和基质栽培成本逐年增加，因此，寻求育苗基质的低成本和本地化已成为各国学者的研究重点之一[1]。农业秸秆等有机废弃物含有丰富的有机质和大量、微量元素。有研究指出，每100 kg鲜秸秆中含有纯N 0.48 kg、P2O50.38 kg、K2O 1.67 kg[2]。因此，秸秆等农业废弃物通过一定的方式处理后，如果能替代草炭用于基质育苗和基质栽培，不仅能节约宝贵的草炭资源，还为农业秸秆废弃物的科学利用找到了一条资源化、无害化与变废为宝的合理出路[3]。原料的选择、预处理及配比是基质配方成功的关键[4]。农业秸秆含有较高的碳氮比，并具有过于疏松的物理结构，直接用作育苗基质效果不佳，往往需要添加尿素或者畜禽粪便来降低碳氮比[5]，另外畜禽粪便的添加也能改变秸秆过于疏松的物理结构，或者通过添加河沙等无机物质来增加其容重。王跃华等[6]研究指出，传统含有草炭的基质与椰糠复配而成的复合基质能够用于小白菜育苗，且小白菜株高、干质量、株幅等指标随椰糠比例的增加而提高。孙军利等[7]研究认为，棉花秸秆、草炭和蛭石的体积比为1∶1∶1时的基质配方理化性质较好，栽培的草莓产量和可溶性固形物含量较高。代学民等[8]研究表明，辣椒秧∶玉米秸秆为1∶1，加30%鸡粪组成的复配基质，可使小麦发芽率相对较高。可见，有关农业秸秆废弃物用作基质方面的研究在小白菜、草莓、小麦等农作物上已有成功的报道。

茄子是人们喜食的重要蔬菜之一，种植面积较大，但茄子在采收结束后留下的秸秆往往被废弃在农田或道路两旁而得不到有效利用。苦瓜在生产上通常采用基质育苗的方式进行移栽种植。但有关茄子秸秆复配基质在苦瓜育苗上的研究尚未见报道，为此，以传统的草炭蛭石珍珠岩育苗基质为对照，将茄子秸秆与鸡粪按不同体积比配制成4种复合基质作为4个处理，研究茄子秸秆复合基质的理化性质及其对苦瓜幼苗形态指标、生物量、光合色素含量、净光合速率、根系活力及渗透调节物质含量的影响，以明确茄子秸秆与鸡粪在苦瓜育苗中的最佳配比，为茄子秸秆作为轻形环保复合基质的合理开发利用及苦瓜育苗产业的快速发展提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试苦瓜品种为常绿苦瓜。

茄子秸秆废弃物和鲜鸡粪由商丘职业技术学院试验站提供。将收集的茄子秸秆在自然条件下风干后，粉碎成长0.2～0.5 cm的小段备用。

1.2 试验设计

试验于2019年5月20日在商丘职业技术学院试验站进行。试验共设置4个处理(Q2X8、Q4X6、Q6X4、Q8X2)和1个对照(CK)，其中4个处理分别由茄子秸秆与鲜鸡粪按照一定的体积比配制成复合基质，即V茄子∶V鲜鸡粪=2∶8，记作Q2X8，为处理1；V茄子∶V鲜鸡粪=4∶6，记作Q4X6，为处理2；V茄子∶V鲜鸡粪=6∶4，记作Q6X4，为处理3；V茄子∶V鲜鸡粪=8∶2，记作Q8X2，为处理4。对照为V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=3∶1∶1，记作CK。5月20日—7月20日，建堆发酵。各处理的发酵腐熟方法为，按照每个处理的体积比称取一定比例的茄子秸秆和鲜鸡粪，充分混匀后，加入尿素调节其C/N比为25～27，加水调节其含水量至60%～65%，然后将其建成底部长宽均为120 cm、顶部长宽均为100 cm、高60 cm的发酵堆，每隔20 cm从顶部打1个孔至底部，孔直径5～6 cm，用塑料布包裹进行发酵处理。每15 d翻堆1次，并补充水分至60%～65%，然后再次建堆。建堆时尽量将上次在外面的配料放到堆的里面，以便发酵均匀、充分。待配料无臭味、温度稳定在外界环境温度范围内时，即可用作复合基质进行装盘育苗试验。

7月21日，将不同处理的复合基质和对照分别装入32孔穴盘，每处理3次重复，每3盘记1次重复，即每处理9盘，共45盘。将催芽后的苦瓜种子播种于穴盘内，播深为1 cm。播种后浇水，以后根据基质干湿度每3～5 d浇1次水，整个试验期间不加入任何肥料。

1.3 测定项目及方法

参照郭世荣[9]的方法对各复合基质的pH值、EC值、容重、总孔隙度、最大持水量、持水孔隙度、通气孔隙度等指标进行测定。8月16日，用直尺测量株高，从茎基部到心叶的距离为植株高度。用游标卡尺测量茎粗，即茎基部的粗度。用叶面积测定仪测量植株叶面积，总叶面积为所有真叶和子叶的面积之和。用万分之一天平测量植株干质量。根冠比=地下部干质量/地上部干质量。壮苗指数=(茎粗/株高+地下部干质量/地上部干质量)×全株干质量。采用95%乙醇提取法[10]测定叶绿素含量；采用氯化三苯基四唑法(TTC)[11]测定根系活力；采用Li-Cor6400光合仪测定苦瓜叶片净光合速率；采用蒽酮比色法[12]测定可溶性糖含量；采用考马斯亮蓝法[13]测定可溶性蛋白含量。

2 结果与分析

2.1 不同复合基质的理化性质

由表1可以看出，不同配比的复合基质在理化性质上存在差异。由茄子秸秆与鸡粪复合而成的Q2X8、Q4X6、Q6X4和Q8X2四个处理的pH值和EC值均随复合基质中茄子秸秆占比的增加而升高，其中pH值为6.71～7.26，EC值为0.43～1.63，均高于对照，但Q2X8和Q4X6处理的EC值与对照差异不显著。Q2X8、Q4X6、Q6X4和Q8X2四个处理的容重随复合基质中茄子秸秆占比的增加而降低，其中Q2X8和Q4X6处理的容重高于对照，较对照分别提高67.65%和26.47%，与对照差异显著(P<0.05)；Q6X4和Q8X2处理的容重低于对照，其中Q6X4处理与对照差异不显著(P>0.05)，Q8X2较对照降低50.00%，与对照差异显著(P<0.05)。4个处理的总孔隙度和通气孔隙度均随复合基质中茄子秸秆比例的增加呈现出增大趋势，其中Q8X2的总孔隙度和通气孔隙度均最大，分别为77.43%和25.43%，Q2X8的总孔隙度和通气孔隙度均最小，为65.32%和13.55%，较对照分别降低7.95%和19.87%。持水孔隙度以Q4X6处理最大，为54.19%，与对照差异不显著(P>0.05)，但与其他3个处理差异均显著(P<0.05)。

表1 不同复合基质的理化性质Tab.1 Physicochemical properties of different composite matrices

2.2 不同复合基质对苦瓜幼苗形态指标的影响

由表2可知，Q6X4处理株高最大，CK次之，这说明在Q6X4处理下的苦瓜幼苗具有较好的株高优势。Q8X2处理茎粗最大，其他3个处理均低于对照，且以Q2X8处理最小。Q8X2处理总叶面积最大，较对照增加10.63%，与对照差异显著(P<0.05)；Q2X8处理总叶面积最小，较对照降低17.94%，与对照差异显著(P<0.05)。Q8X2、Q6X4处理下的苦瓜幼苗干质量均高于对照和Q4X6、Q8X2处理，这说明Q8X2、Q6X4处理苦瓜幼苗积累有机物的能力高于其他处理和对照； Q2X8、Q4X6处理下的苦瓜幼苗干质量均低于对照，较对照分别降低23.88%、20.90%，与对照差异均显著(P<0.05)。根冠比以Q8X2处理最大，这表明在该处理下的苦瓜幼苗根系较为发达，有利于后期移栽成活。壮苗指数以Q8X2处理最大，且显著高于对照和其他3个处理，这说明Q8X2处理下的复合基质配方有利于优质壮苗的培育。

表2 不同复合基质对苦瓜幼苗形态指标的影响Tab.2 Effects of different composite substrates on morphological indexes of Momordica charantia seedlings

2.3 不同复合基质对苦瓜幼苗光合色素含量的影响

由表3可知，不同复合基质对苦瓜幼苗光合色素含量的影响不同。叶绿素a含量以Q8X2处理最大，较对照增加10.53%，与对照和其他3个处理差异显著(P<0.05)，说明Q8X2处理能促进苦瓜幼苗叶片叶绿素a的合成；Q2X8、Q4X6、Q6X4处理均低于对照，其中Q6X4处理与对照差异不显著，其他2个处理与对照差异显著(P<0.05)。叶绿素b含量以Q8X2处理最大，Q6X4次之，较对照分别增加17.07%、9.76%，与对照差异显著；Q2X8、Q4X6处理的叶绿b含量均低于对照，表明这2个处理下的复合基质不利于叶绿素b的生成。叶绿素a+b含量以Q8X2处理最大，较对照增加12.07%，与对照差异显著(P<0.05)。类胡萝卜素含量以Q8X2处理最大，较对照增加13.04%，与对照差异显著(P<0.05)，其他3个处理均低于对照。可见，Q8X2处理的复配基质能够提高苦瓜幼苗叶片光合色素含量，且光合色素含量显著高于对照。

表3 不同复合基质对苦瓜幼苗光合色素含量的影响Tab.3 Effects of different composite substrates on photosynthetic pigment content of Momordica charantia seedlings mg/g

2.4 不同复合基质对苦瓜幼苗生理指标的影响

由图1可以看出，苦瓜幼苗叶片净光合速率以Q8X2处理最大，为7.35 μmol/(m2·s)，与对照差异不显著(P>0.05)；以Q2X8处理最小，为5.97 μmol/(m2·s),与对照差异显著(P<0.05),说明复合基质中增加茄子秸秆占比能够提高苦瓜幼苗叶片净光合速率。根系活力以Q8X2处理最大，为83.47 μg/(g·h)，较对照增加9.41%，与对照差异显著(P<0.05)；以Q2X8处理最小，为61.76 μg/(g·h),较对照减少20.92%，与对照差异显著(P<0.05)。说明复合基质中茄子秸秆比例增加能促进苦瓜幼苗根系活力的提高，而鸡粪比例的增加会抑制苦瓜幼苗根系活力的提高。除对照外，4个处理的苦瓜幼苗叶片可溶性糖含量随复合基质中茄子秸秆比例的增加而增大，至Q8X2处理时最大，较对照增加10.54%，与对照差异显著(P<0.05)；其他3个处理与对照差异均不显著(P>0.05)。苦瓜幼苗叶片可溶性蛋白含量以Q8X2处理最大，较对照增加10.79%，与对照差异显著(P<0.05)；其他3个处理均低于对照，但与对照差异均不显著(P>0.05)。

3 结论与讨论

复合基质的理化性质对幼苗的生长状况有直接影响。基质固液气三相对基质的理化性质有决定作用，其中容重和总孔隙度是衡量基质物理结构好坏的重要指标[14]。研究表明，理想育苗基质的各理化性质指标：pH值5.5～7.5，EC值<2.6 ds/m[15]，容重0.1～0.8 g/cm3、总孔隙度56%～96%、通气孔隙度15%～30%[16]。本试验条件下，对照与各处理的pH值为6.51～7.26，EC值为0.31～1.63 ds/m，容重为0.17～0.57 g/cm3，总孔隙度为65.32%～77.43%，均在理想基质指标范围内。Q2X8和Q4X6处理的通气孔隙度分别为13.55%和14.28%，低于理想基质对通气孔隙度要求的范围，而Q6X4、Q8X2处理与对照的通气孔隙度均在理想范围内。因此，从通气孔隙度角度考虑，Q8X2、Q6X4处理作育苗基质比Q2X8、Q4X6处理更理想，更适合幼苗的生长发育。总之，Q8X2、Q6X4处理的复合基质各理化指标均在理想育苗基质的理化性质指标范围内。另外，由茄子秸秆与鸡粪复合而成的基质，其pH值和EC值随茄子秸秆在复合基质中占比的增大而升高，可能与蔬菜秸秆废弃物在堆肥发酵过程中pH值和EC值升高有关[17]。

植株幼苗生长状况是检验育苗基质好坏的最直观指标。宫再英等[18]研究指出，菊芋、玉米和小麦经过腐解后用作黄瓜幼苗生长基质，均能促进黄瓜幼苗茎粗、株高及干鲜质量的增加。曹静等[19]研究认为，在牛粪和园林废弃物混配组成的栽培基质中，随着园林废弃物占比的增加，刺槐地茎、株高、主根长和生物量增加。本试验条件下，当茄子秸秆废弃物在复合基质中的占比在20%(Q2X8)和40%(Q4X6)时，不利于苦瓜幼苗株高、茎粗、总叶面积、干质量、根冠比和壮苗指数等生长指标的增大；当茄子秸秆废弃物在复合基质中的占比在60%(Q6X4)和80%(Q8X2)时，有利于苦瓜幼苗株高、茎粗、总叶面积、干质量、根冠比和壮苗指数等生长指标的增大，且以占比80%(Q8X2)时各生长指标均高于对照，这表明用茄子秸秆废弃物与鸡粪按一定比例复配完全可以替代传统的草炭育苗基质进行苦瓜育苗，试验结果与前人在黄瓜、刺槐等植物上的研究结论一致。这可能是因为秸秆的添加改善了基质的理化性质，秸秆在腐解过程中释放出较多的速效钾、速效氮、速效磷等易被植株根系吸收的养分；另外，腐熟之后的秸秆含有较多的微生物，而微生物活动能促进秸秆废弃物的进一步分解，释放出更多的速效养分[20]，同时微生物活动提高根际环境中酶的活性[21]，有利于根系对矿质养分的吸收利用，进而促进苦瓜幼苗的快速生长。

高等植物叶绿体含有叶绿素和类胡萝卜素2种色素，它们在光能的吸收、传递和转换中具有重要作用[22]，其中叶绿素是高等植物进行光合作用的主要色素，其含量高低直接影响植物的干物质质量，又被作为衡量植株幼苗长势的重要生理指标之一[23]。Q2X8和Q4X6处理的苦瓜幼苗叶片叶绿素含量低于对照,而Q8X2处理的苦瓜幼苗叶片叶绿素含量高于对照，这表明复合基质中秸秆含量低、鸡粪含量高的复合基质不利于苦瓜幼苗叶绿素的生成，而秸秆含量高、鸡粪含量低的复合基质更能促进苦瓜幼苗叶绿素的合成。这可能是因为Q2X8和Q4X6处理的复合基质中鸡粪含量较高、肥力过大，养分浓度超出一定阈值，抑制了根系对水分和矿质元素的吸收利用，进而影响植株叶片叶绿素的合成[24]，Q8X2处理的复合基质中养分浓度适中，且氮素含量较高，而氮素和光照是影响植株叶绿素形成的主要条件[25]。

光合速率与植物叶片合成有机物质能力的大小密切相关，并对植株干物质的积累产生影响，其高低除受叶绿素含量、叶片厚度等内在因素影响外，还受温度、湿度、养分、光照等外在因素的影响[26]。郝树芹等[27]研究指出，生姜秸秆与草炭、蛭石按一定比例复配之后，用作育苗基质可以提高黄瓜幼苗叶片光合速率。本试验结果表明，复合基质中当茄子秸秆和鸡粪的比例为8∶2时，苦瓜幼苗叶片净光合速率高于对照，说明茄子秸秆和鸡粪组成的复合基质能够提高苦瓜幼苗叶片净光合速率，试验结果与前人研究结论一致。根系活力直接影响植株的生物量和生长发育状况[28],其强弱常用于表征植株根系对矿质元素及水分的吸收利用状况，根系活力越高越有利于培育出生长健壮的幼苗。本试验条件下，Q8X2处理下的苦瓜幼苗根系活力最高，表明该处理下的基质配比有利于苦瓜幼苗壮苗的形成。可溶性糖与可溶性蛋白是植物体内重要的渗透调节物质，可用于表征植株机体对逆境抵御能力的强弱及对自身代谢调节能力的强弱。陈艺群等[29]研究得出，草炭和椰糠比例为1∶1时，用作栽培基质可提高丝瓜幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量。本研究表明，当茄子秸秆和鸡粪的比例为8∶2时，可提高苦瓜幼苗叶片可溶性糖和可溶性蛋白的含量，试验结果与前人一致，均表明用农业有机废弃物作育苗基质可提高幼苗叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量。可溶性糖和可溶性蛋白含量的提高会降低质膜透性，提高细胞膜的完整性，增强苦瓜幼苗对不良环境的抵御能力。另外，苦瓜幼苗叶片可溶性糖的变化规律与净光合速率变化规律一致，这是因为可溶性糖是叶片进行光合作用的产物，光合速率提高，其光合产物也随之增加，光合速率降低，其光合产物随之减少。

总之，茄子秸秆与鲜鸡粪体积比为8∶2的复合基质的理化性质均在理想育苗基质所要求的指标范围内，且该处理下的苦瓜幼苗形态指标、生物量及相关生理指标均优于对照，可以用茄子秸秆与鲜鸡粪体积比为8∶2的复合基质替代草炭进行苦瓜育苗。