发酵中药渣基质黄瓜穴盘育苗效果

赵青松，雷海英，闫志永，崔佳怡

（长治学院生命科学系，山西 长治 046011）

随着我国中医药事业的不断发展，特别是在新冠疫情中中药对病毒预防上的优良表现，中药生产加工规模逐渐增大，随之产生的中药渣逐年增多[1-2]。中药渣是中药材经提取有效成分后剩余的残渣，富含大量的粗脂肪、粗蛋白、粗纤维、氨基酸、生物碱、微量元素及一定量的活性成分等物质[3-4]。中药废渣传统处理大多以焚毁和填埋为主，不仅严重污染环境，而且造成巨大的资源浪费[5-6]。国内外学者以中药渣为基料生产的有机肥在园艺栽培、环境改良等方面起到良好的效果，并且中药渣进行堆肥处理后生产出的有机肥对园艺作物、农作物生长方面具有显著的促进作用[7-10]。大量研究表明，使用有机废弃物作为蔬菜育苗基质原材料可使其变废为宝，且可有效提高种苗质量[11-14]。根据低碳循环农业的理念，生产上使用工农业有机废弃物生物发酵产物与其他物料复配成的专用型栽培基质，不仅可减少对不可再生资源草炭的替代，减少对环境的破坏，同时可为蔬菜工厂化育苗生产提供理论基础，促进废弃物的高效循环利用，实现经济、社会和生态效益多赢。

本研究探索以完全腐熟中药渣为主要原料，开展黄瓜穴盘育苗复配基质筛选研究，对中药渣复配基质理化性质及穴盘育苗效果进行综合评价，从而为中药渣废弃物综合利用提供技术支持。

1 材料和方法

1.1 供试材料

中药渣来自某中药厂，为苦参和土茯苓经提取后的残渣，经45 d堆肥发酵处理后粉碎至直径小于1 cm。蛭石、珍珠岩、草炭均为市场购买。供试黄瓜品种为天津市农业科学院黄瓜研究所生产的津优1号。

1.2 试验设计

育苗试验安排在2020年5月16日至6月16日，在长治学院生命科学系玻璃温室内进行，环境最高温度32 ℃，最低温度18 ℃，平均温度24.2 ℃。试验设置5个处理，分别为按照不同体积比例及加入发酵中药渣配成的5 种栽培基质，以草炭作为对照（CK）。每处理3次重复，每个重复种植3 个穴盘。穴盘规格为50孔。各复合基质的配比如表1所示。

表1 不同处理的基质配比（体积比）Tab.1 Substrateratioofdifferenttreatments（volumeratio）

1.3 测定项目及方法

1.3.1 基质理化性质的测定 育苗前将不同处理基质按处理混合均匀，容重、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度的测定参照郭世荣等[15]的方法；将基质自然风干过筛后，按体积比基质∶去离子水＝1∶5的比例进行混合，充分搅拌30 min，静置10 h，抽滤后用pH计和土壤多参数测定仪分别测定pH值、EC值。

1.3.2 黄瓜幼苗形态指标及生物量的测定 播种5 d后统计出苗率。播种后30 d（三叶一心）分别从每个重复中随机挑选长势一致的5株黄瓜幼苗，测量其株高、茎粗和叶片叶绿素含量。叶绿素含量使用SPAD-502 叶绿素仪（Minolta 公司）测定相对叶绿素含量（SPAD）。测定其地上部分和地下部分的干鲜质量。株高用直尺测定根茎部到生长点的长度；茎粗用游标卡尺测量子叶基部处的粗度；地上部、地下部鲜质量用电子天平测定；地上部干质量和地下部干质量是将植株鲜样置于烘箱105 ℃杀15 min，80 ℃恒温24 h，然后用电子天平称量。从穴盘中取出带苗基质块，从10 cm高度作自由落体，以散落基质质量与完整基质块质量之比为崩坏率。

1.3.3 根系生长指标的测定 播种30 d 后不同处理各取5株幼苗，清洗干净后，采用Epson扫描仪获取根系样本，运行WinRHIZO Pro 根系分析系统软件，对所获取的根系样本进行分析。

1.4 数据分析

采用模糊数学中的隶属函数方法，对不同处理的植株形态指标以及根系生长指标进行综合评价。

式中，Xf为评价系数，X为某一处理下某一指标的测定值，Xmax为该指标测定的最大值，Xmin为该指标测定的最小值。将各个指标的评价系数进行累加，求其平均值，即为该处理的综合评价系数[16]。

采用 SPSS 19.0 结合 Microsoft Excel 2003 作数据的统计与分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同复配基质的理化性质

由表2可知，不同配比处理的容重存在显著差异，其中，T5 处理容重最大，显著高于T1、T2、T3 和CK，T5 处理较 T1 处理容重增加了 0.09 g/cm3，表明随着中药渣添加量增多，基质容重有不断增加的趋势。通过比较不同复配处理基质的孔隙度可知，不同处理间总孔隙度无显著差异。通气孔隙度以T1处理最大，显著高于其他复配基质处理，也高于CK。不同复配基质处理的持水孔隙度在51.79%～55.84%，均显著小于CK，其中，T1 处理的持水孔隙度最小。T1 处理的大小孔隙比最高，较CK 高出71%，且随中药渣添加量增加，不同复配基质大小孔隙比有减少的趋势，其中，T5 处理最小。由表2可知，不同复配基质均呈现出弱碱性，pH值均高于CK。不同配比药渣的EC值均高于CK，其中，T5处理的EC值是CK的3倍。综合来看，不同处理复配基质的容重、总孔隙度、持水孔隙度、pH 值、EC 值均在有机基质所要求的适宜范围内。随药渣添加量的增加，复配基质的pH值和EC值有增加趋势。

表2 不同配方基质的理化性质Tab.2 Physical and chemical properties of substrates with different formulations

2.2 不同复配基质对黄瓜幼苗生长及生物量的影响

从表3可以看出，不同复配基质随中药渣填加量的不同对黄瓜穴盘苗的发芽率有影响，其中，T3处理的发芽率最高，为97%，显著高于对照，T5处理的发芽率最小，显著低于其他处理，也小于对照，表明随着药渣添加量的增加，可能会降低黄瓜穴盘苗的发芽率。不同处理的株高以T3 最高，显著高于其他处理，T2最低，显著低于其他处理。T3处理的茎粗最高，显著高于其他药渣处理，与对照无显著差异。在叶绿素含量上，复配组的含量均显著高于CK，其中，T5处理的SPAD值最高，表明药渣添加量越大穴盘苗营养越充足，同时说明各配比基质养分均较对照充足，能满足黄瓜穴盘苗的生长。

地上部鲜质量以复配基质T3 处理为最大，达到5.994 g，显著大于其他药渣处理，与对照差异不显著。地下部鲜质量也以T3 最大，显著高于其他药渣处理，但小于对照，表明添加药渣后穴盘苗的根系物质积累量小于对照。地上部和地下部干物质积累量与地上部干质量和鲜质量表现出相同的趋势。根坨崩坏率是反映基质根系发育好坏的重要指标，也是评价穴盘苗移栽性能的重要指标，根坨崩坏率越小表明穴盘苗根系盘根性能越好。从表3 可以看出，随着药渣含量的增多，基质崩坏率有下降的趋势，其中，T5处理的崩坏率显著低于其他处理，与对照差异不显著。

表3 不同配方基质对黄瓜各生长指标的影响Tab.3 Effects of different formulation substrates on growth indexes of cucumber

2.3 不同复配基质对根系生长的影响

由表4可知，不同复配处理中以T2处理的总根长最长，达到185.46 cm，显著大于T3、T4、T5 和对照，随着药渣添加量的增多总根长有减少的趋势。不同处理的总根表面积也以T2 处理为最大，达到46.30 cm2，显著高于其他处理，较对照也高出39%。不同复配药渣处理中的平均根系直径以T5 为最大，显著高于其他药渣处理，但与对照差异不显著。不同药渣复配处理的根体积以T2 处理为最大，显著高于其他药渣处理，与对照差异不显著。不同处理的根尖个数随着药渣的添加量增加呈现不断递减的趋势，除T5 外，其他处理的根尖数均大于对照，其中，T2 处理最多，显著多与其他处理。主根长也以T2处理为最长，显著长于其他药渣处理。

从表4可以看出，随药渣添加量的增加除平均根系直径外，各指标均有一个先增加后下降趋势，其中，T2处理在各复配基质中根系生长情况最好，T5 处理根系生长指标最差，说明随着复配基质中药渣添加量的增加，黄瓜穴盘苗的根系生长受到了影响，中药渣添加量的增加对黄瓜穴盘苗根系的生长有一定的抑制作用。

表4 不同处理的根系生长指标Tab.4 Root growth indexes of different treatments

2.4 不同复配基质对黄瓜穴盘苗质量的综合分析

由表5可知，不同处理黄瓜穴盘苗质量中以对照最高，为0.649 8，T3处理为各药渣复配处理中综合指标最高，为0.536 8，这可能与该复配基质的持水能力、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度综合表现良好有关，适宜的pH 值、EC 值对黄瓜穴盘苗生长有促进作用，更能满足黄瓜幼苗对养分的需求。T2处理的综合评价系数次之，为0.472 9，T4处理的综合评价系数最小，为0.151 2，但所有添加中药渣的复配基质处理的综合评价指标均小于对照。从不同配比基质综合评价指标可以看出，随着药渣添加比例的增加，所育的黄瓜穴盘苗综合评价指标有一个先增加后降低的趋势，特别是T4、T5处理有一个显著的下降，表明当复配基质中中药渣的添加量超过70%时，所育的穴盘苗质量较对照有较大差距，随着中药渣的进一步添加会影响黄瓜穴盘苗的综合评价系数。

表5 不同处理黄瓜幼苗质量的综合评价Tab.5 Comprehensive evaluation of cucumber seedling quality of different treatments

3 结论与讨论

本研究表明，经过发酵处理后中药渣的EC 值较高，尤其是纯中药渣处理时EC 值更高。车艳丽等[17]研究发现，发酵后的酒渣和中药渣基质的EC值较高，EC 值过高对盐敏感的植株可能会造成毒害作用，也会对植物产生抑制[18-19]，本研究中高EC值处理（T5）对黄瓜穴盘苗生长也表现出一定的抑制作用，因此，将其作为蔬菜育苗基质使用时要进行混配或者淋洗。本研究随着药渣体积比减少，混配基质EC 值也有所下降，黄瓜穴盘苗各生长性状较对照也差异变小，结合黄瓜各生长指标，T2和T3处理表现较好，因此，从基质EC 考虑，发酵中药渣有机肥使用比例应低于71%。

育苗基质的合理配比是穴盘苗生长及其质量的基础，间接的决定定植后的产量、品质等，即常说的苗好一半产。穴盘苗素质目前还没有一个具体的指标来衡量，本研究表明，不同混配对黄瓜幼苗各指标的影响效果不同，很难选择出一个黄瓜幼苗各指标都优的处理，并且与CK 不存在显著性差异的处理。利用模糊数学中隶属函数的方法，对不同基质条件下黄瓜植株生长情况进行多指标综合评价并计算其综合评价系数，结果显示T3 处理综合评价系数最高，也最接近对照，这一结果与刘新红等[20]将中药渣运用在番茄育苗混配基质类似。但是从本试验结果来看，所有混配基质的综合生长指标均没有超过对照，说明中药渣作为黄瓜穴盘苗育苗基质时仅仅复配蛭石和珍珠岩还是不够的，后续研究中可以添加一定比例的草炭进行试验。

综上所述，以复配苦参中药渣堆肥可以作为黄瓜穴盘育苗基质在生产中加以使用，综合本试验的基质理化性质、植株形态特征以及根系生长指标测定结果，通过数据分析并综合评价，最优复配比例为中药渣∶珍珠岩∶蛭石＝3∶1∶1，药渣∶珍珠岩∶蛭石＝4∶1∶1次之。