河道淤泥制作育苗基质对黄瓜幼苗生长的影响

谢昶琰，董青君，张苗，李青，孙春梅，章安康

（江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏 淮安 223001）

随着我国河湖疏浚工程的大力开展，清淤淤泥量不断增加。据不完全统计，江苏省每年河道淤泥的淤积总量约为1.5 亿m3～2.0 亿m3，截至2022 年，淮安清淤量达4 000 万m3[1-2]。作为河道疏浚清淤的副产物，淤泥中所含有的泥沙量较大、黏性大、含水率也较高，如何处理已成为制约清淤工程有效开展的一大难题[3-4]。淤泥处置方式附加值较低，其资源化处理是必然趋势[1]，将淤泥加以利用，既可节本增效，又有利于城乡环境综合治理和绿色发展。众多学者针对淤泥资源化利用开展了大量的研究，将淤泥应用于土地利用、填方、建筑和能源回收等领域[5-7]，其中土地利用途径包括农业利用、园林绿化、受损土壤修复等[8]。在农业利用方面，由于淤泥与土壤具有类似的物理化学性质，且富含供植物生长的营养元素，其可施用于农田土地，以提高土壤理化性质及营养结构。刘银等[9]在淤泥中添加粉煤灰、玉米秸秆和稻壳，以提高淤泥中的营养成分含量，且处理后的淤泥对植物根系发育及生长均有促进作用。也有研究将淤泥与咖啡渣[10]、生物炭[11]、蚯蚓粪等[12]有机物料配合使用，可改善淤泥理化性质，有效满足了植物的养分需求，进而促进植物生长。以上研究表明，改良后的淤泥农业利用价值大大提高。

淮安作为江苏省重要的蔬菜作物产区，对规模化育苗及栽培的需求量较高。据统计，淮安全年蔬菜种植面积10.5 万hm2，产量达440 万t[13]，在基质产业方面具有较为广阔的发展前景。近年来，我国对育苗基质原料的研究越来越多[14]，但有些基质材料仍存在缺陷或不足，如基质成本高、资源不丰富等。为此，本研究旨在开发利用当地丰富易得的河道清淤淤泥，以淤泥为研究对象，与当地有机物料、无机物料进行复配，筛选出适合黄瓜生长的最佳基质配方，以期实现淤泥的绿色资源化高效利用，为低成本、高质量育苗基质的商品化生产提供技术储备。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为黄瓜致绿0159，供试淤泥采自江苏淮安市黄码镇河道，经过清淤后自然晒干、粉碎、过5 mm 筛备用，其重金属含量见表1。重金属含量值低于GB15618—2018《土壤环境质量标准》中的一级标准限值，也远低于NYT525—2021《有机肥料》对于农业应用标准限值。物料1、物料2、蛭石、珍珠岩均为市售，基本理化性质见表2。商品基质购自淮安淮农农业科技开发有限公司，其理化性质如下：pH 值7.31，EC 值1.91，有机质244.68 g·kg-1，全氮12.19 g·kg-1，全磷3.02 g·kg-1，全钾15.28 g·kg-1。

表1 淤泥重金属含量mg·kg-1

表2 供试材料基本性质

1.2 试验设计

试验于2023 年2 月在江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所温室大棚内进行。将淤泥、物料1、物料2、蛭石和珍珠岩按不同比例复配，各配比组合见表3。试验共设7 个处理，以淤泥CK1 和商品基质CK2为对照。基质混配后装入50 孔育苗盘中，每穴1 粒种子，播种后覆盖1 cm 厚基质，每个处理3 盘（即每处理有3 次重复，每重复50 株幼苗）。播种完成后，将基质浇透，在子叶展平期喷施水溶复合肥（N∶P∶K=17∶17∶17），浓度为2‰，7 d 后追施1 次。

表3 不同基质处理配方

1.3 样品采集与测定

播种7 d 后，统计各处理基质黄瓜的出苗数，测定其出苗率。待种苗长到三叶一心（30 d）后，每盘随机选取10 株苗，采用游标卡尺测量株高和茎粗，采用手持式SPAD 仪测定叶绿素相对含量（SPAD值取平均值），采用根系扫描仪对幼苗根系进行扫描，根系分析软件（WinRHIZO 2019 版）对各处理幼苗总根长、根表面积、根体积，及根尖数进行分析。

将地上部和地下部用剪刀分开后置于烘箱中，烘至恒质量后称取干质量水苗指数公式如下：

基质的容重和孔隙度参照NY/T2118—2012《蔬菜育苗基质》方法测定，基质的pH 值和EC 值分别采用pH 计和电导率仪测定。

1.4 黄瓜植株形态指标的综合评价

植物综合评价应用隶属函数法[16]，综合得分越高，说明对植株生长效果越好。公式如下：

式中，X为某一生长指标的测定值；Xmax和Xmin为该指标在各配方基质中的最大值和最小值。

将各处理生长指标的隶属值求其平均值，即为综合评价指数。

1.5 数据处理统计分析

所得结果为各处理平均值，采用Excel 2016 进行数据的统计和图表处理，采用SPSS 20.0 统计分析软件对数据进行单因素方差分析和显著性检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质的理化性质

由表4 可知，各基质处理原料配比不同，其理化性质也不相同。各处理育苗基质的容重在0.49～1.09 g·cm-3之间，且随着淤泥添加比例的增加而增大，并显著大于商品基质（CK2 处理）。其中，以CK1容重最大，T4 处理容重最小。随着淤泥添加比例的降低，育苗基质的总孔隙度和通气孔隙度显著提高。其中，以T4 和T5 处理表现为最优，显著高于CK1和其他基质处理，但与CK2 处理相比未达到显著差异，符合育苗基质的要求。

基质中的pH 值和EC 值是影响基质效果的重要指标，一般育苗基质的pH 值为5.5～7.5、EC 值小于2.6 mS·cm-1为宜[17]。与CK2 处理相比，添加淤泥处理提高了基质中的pH 值，但T4 和T5 处理均在黄瓜生长适宜范围内。各基质处理的EC 值在0.67～1.91 mS·cm-1，EC 值均在适宜范围内，其中CK2 处理的EC 值最大，而CK1 处理的EC 值最小。CK2 处理的有机质和全氮含量均显著高于其他处理，CK1有机质和全氮含量最低，而随着淤泥添加比例的降低，育苗基质的有机质和全氮含量显著增加，但显著低于CK2 处理。

2.2 不同配比的育苗基质对黄瓜地上部生长的影响

由表5 可知，所有基质处理的出苗率均在90%以上，其中T5 和T3 处理出苗率最高，分别为99%、98%。与其他处理相比，CK2 处理的株高最高，其次是T5、T4 和T3 处理。T5 处理黄瓜幼苗的茎粗和地上部生物量均为最高，分别是4.66 mm、0.46 g·株-1，其次是T4 处理，其茎粗和地上部生物量分别是4.38 mm、0.44 g·株-1。与其他处理相比，T3 处理的叶绿素相对含量（SPAD）较高，T5 处理次之，分别为42.44、41.39，相较CK1 显著提高6.6%、4.3%，相较CK2 处理显著提高了12.3%、10.1%。总体来看，T3、T5 处理对黄瓜地上部生长表现较好。

2.3 不同配比的育苗基质对黄瓜幼苗根系生长的影响

由表6 可知，各基质处理的根生物量差异不显著，在根系形态特征方面，T4、T5 处理的根长、根系表面积和根体积表现为最优。其中，T4 处理的根长、根系表面积和根体积相比CK1 分别增加了86.67%、87.45%、94.4%，相比CK2 处理分别增加了32.11%、37.67%、56%；T5 处理的根长、根系表面积和根体积相比CK1分别增加了86.68%、85.96%和93.69%，相CK2 处理分别增加了32.21%、30.27%和50.45%。而根尖数则以T1、T2 处理表现最好，其次是T4 和T5 处理，且T1、T2、T3、T4 处理的根尖数均显著高于CK1 和CK2 处理。

表6 不同配比的育苗基质对黄瓜根系生长的影响

2.4 不同配比的育苗基质对黄瓜幼苗的综合评价

2.4.1 不同配比的育苗基质对黄瓜幼苗壮苗指数的影响 壮苗指数是反映幼苗长势的主要指标。由图1 可以看出，除T2 与CK2 处理无显著差异外，其余基质处理壮苗指数均显著高于CK1 和CK2 处理，尤以T5 处理表现最优，其次是T4 处理。

图1 不同配比的育苗基质对黄瓜壮苗指数的影响

2.4.2 不同配比的育苗基质对黄瓜幼苗综合评价指数的影响 由于不同基质配比下各性状的表现存在差异，单一性状很难界定哪种基质配比更适合。为了评估最优基质配比，本研究引入隶属函数法对不同基质配比进行综合评价。由图2 可知，除CK1 处理外，其余基质处理间未达到显著差异，其中T5 处理的综合评价指数具有较高趋势，数值为0.55，其次是CK2 处理，综合评价指数为0.47。综合评价指数最低的处理为CK1 处理，综合评价指数为0.37。各配方处理下，植株综合评价指数的排序为：T5＞CK2＞T1＞T3＞T2＞T4＞CK1。

图2 不同配比的育苗基质下生长指标的综合评价

2.5 育苗基质经济效益评价

由表7 可知，从育苗基质投入成本来看，不同配比的育苗基质远低于商品基质（CK2），其中T5 处理的投入成本相比CK2 处理下降了60.57%。这表明以淤泥制作育苗基质不仅实现了当地废弃物的基质化利用，将其变废为宝，而且很大程度上节省了经济成本，提高了淤泥和当地物料的经济价值和产值。

表7 不同配比的育苗基质经济效益评价

3 讨论与结论

根据淤泥的理化特性，引入当地其他有机和无机物料，适度改良淤泥物理结构不良、通气性差等问题，提高了育苗基质的吸水性、透气性和营养均衡性，适合作为基质材料，促进植物的生长发育[18]，可实现淤泥的基质化利用，将其变废为宝，提高经济价值，推进城乡环境整治。

3.1 不同配比育苗基质的理化特性

育苗基质的理化性质好坏是选择育苗基质的关键[14]。基质的容重和孔隙度是影响幼苗根系生长的重要指标[19]。程斐等[20]研究发现，适宜黄瓜生长的育苗基质容重为0.10 ～0.80 g·cm-3，总孔隙度为54%～96%，通气孔隙度为20%～40%。本研究配制的5 种基质容重和总孔隙度均在适宜黄瓜幼苗生长的范围内，基质的通气孔隙度则随着淤泥添加比例的减少而增大，其中以T4 和T5 处理处于适宜范围内。原因是淤泥有着较大的容重和较小的孔隙度，当地有机和无机物料的添加可有效改良基质的容重和孔隙度。pH 值和EC 值是衡量基质能否用于作物育苗的重要因子[21]。本研究中，随着淤泥比例的增加，基质pH 值随之增大，基质EC 值随之降低，以T3、T4 和T5 处理处于适宜范围内。基质中养分含量的高低能够反映植物幼苗生长质量健康状况[22]。本研究中，不同配比的育苗基质有机质和全氮含量虽显著低于CK2 处理，但综合黄瓜生长情况来看，T3、T5 处理下的地上部生长指标及T4、T5 处理下的根系生长指标与CK2 处理相比差异显著。下一步，笔者将对已试验的不同配比育苗基质结合养分含量的调制进行优化，以期达到商品基质更优效果，用于育苗基质工厂化生产，为河道清淤河泥绿色基质化利用提供新途径。

3.2 不同配比育苗基质对黄瓜幼苗生长发育的影响

育苗基质由于理化性质不同，育苗生长效果也各不相同。本研究表明，随着淤泥比例的增加，基质的株高、茎粗、地上部干质量、SPAD 值也相应增加（T3 处理除外）。从根系形态指标来看，各基质处理间根系生长各不相同，其中总根长、根系表面积和根体积以T4 和T5 处理效果最好，且均高于对照。从壮苗指数可以看出，T5 处理的壮苗指数显著高于其他处理，表明其配方基质下黄瓜幼苗生长更健壮，根系更发达。

仅通过单一指标不能准确判断各基质处理苗株的生长质量[23]，本研究采用隶属函数法对黄瓜育苗各生长指标进行综合评价分析，结果发现T5 处理的综合评价指数最高，其后依次为CK2、T1、T3、T2、T4、CK1，且T5 处理相比CK2 处理投入成本减少了60.57%，表明T5 处理（20%淤泥+30%物料1+30%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩）对植株健壮生长最适宜。

综上所述，利用河道清淤淤泥进行蔬菜育苗的方法可行，将淤泥与其他物料复配制成不同配比的育苗基质，以T5 处理（20%淤泥+30%物料1+30%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩）所育黄瓜苗的综合效果较好，可作为黄瓜育苗基质的推荐配方。在后期试验中，笔者将对已试验的不同配比育苗基质结合养分含量的调制进行优化，寻找最佳育苗基质配比组合，以期达到商品基质更优效果。