生物炭和蚯蚓粪配施对草莓种苗生长和繁殖的影响

张紫昕 付宁 包艺雯 徐佳俊 梁潇

摘要 探究蚯蚓糞作为栽培基质以减少草炭使用的可行性，为高效利用蚯蚓粪和生物炭提供参考。本试验以草莓苗为主体材料，与设施立体无土栽培技术相结合，设置了5种不同基质配方，包括草炭∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加（CK）；蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加（Q1）；草炭∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加，在此基础上按体积比添加10%的生物炭（Q2）；蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加，在此基础上按体积比添加10%的生物炭（Q3）；草炭∶蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比1∶1∶1∶1添加，在此基础上按体积比添加10%的生物炭（Q4），分别测定各配方基质对草莓植株生长繁殖情况产生的影响。结果表明，在生物炭基质中添加适量的蚯蚓粪不影响草莓缓苗成活，可促进植株株高、茎粗、冠幅、叶长、叶宽和叶面积等的生长；蚯蚓粪可提高草莓叶片叶绿素含量，进而促进植株光合作用，有利于草莓苗繁殖。综合来看，草炭、蚯蚓类、蛭石和珍珠岩等体积配比，添加一定量的生物炭可作为草莓栽培基质推广应用。试验结果为蚯蚓粪替代草炭作为无土栽培复合基质的新原料提供参考。

关键词 蚯蚓粪；生物炭；无土栽培草莓；成活率；草莓苗繁殖

中图分类号 S668.4；S-3   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2024）08-0027-05

Effects of biochar and earthworm manure combined application on the growth and

reproduction of strawberry seedlings

ZHANG Zixin1    FU Ning1    BAO Yiwen1    XU Jiajun1    LIANG Xiao1，2

（1College of Agriculture， Liaodong University， Dandong 118000， China；

2Modern Characteristic Agriculture Research Institute， Liaodong University， Dandong 118000， China）

Abstract Explored the feasibility of using earthworm manure as a cultivation substrate to reduce the use of peat， provided a reference for the efficient utilization of earthworm manure and biochar. This experiment used strawberry seedlings as the main material， combined with facility three-dimensional soilless cultivation technology， and set up five different substrate formulas， including peat： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1 （CK）; earthworm manure： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1 （Q1）; peat： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1， and on this basis， 10% of biochar was added in a volume ratio of 2∶1∶1 （Q2）; earthworm manure： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 2∶1∶1， and on this basis， 10% of biochar was added in a volume ratio of 2∶1∶1 （Q3）; grass Charcoal： earthworm feces： vermiculite： perlite added in a volume ratio of 1∶1∶1， and on this basis， 10% biochar （Q4） was added in a volume ratio， to determine the effects of each formula substrate on the growth and reproduction of strawberry plants.The results showed that adding an appropriate amount of earthworm manure to the biochar substrate did not affect the survival of strawberry seedlings， but could promote the growth of plant height， stem thickness， crown width， leaf length， leaf width， and leaf area; Earthworm manure could increase the chlorophyll content of strawberry leaves， thereby promoting plant photosynthesis and promoting the reproduction of strawberry seedlings.Overall， the volume ratio of peat， earthworm manure， vermiculite， and perlite， along with the addition of a certain amount of biochar， could be promoted and applied as a substrate for strawberry cultivation.The experimental results provided a reference for earthworm manure replacing peat as a new raw material for soilless cultivation composite substrate.

Keywords wormcast; biochar; soilless cultivation of strawberries; survival rate; strawberry seedling propagation

草莓种植一般采用设施大棚内土壤栽培方式，连作在一定程度上造成了土壤板结、病虫源基数增加，在一定程度上制约了草莓种植的经济效益最大化。草莓种苗基质培养一定程度上能够降低草莓根部病虫害发病率，同时优化草莓移栽等环节。生产中常用草炭等无土栽培基质代替常规土壤栽培草莓，但草炭为不可再生资源，储量有限，长期开采和不合理使用可能导致草炭资源枯竭，甚至影响生态环境和气候[1-3]。因此，选用可再生材料代替草炭是目前配制栽培基质时需要考虑的一个关键问题[4]。近年来，研究者发现蚯蚓粪和生物炭作为农业废弃物的加工产物，可作为栽培基质材料，在部分作物的无土栽培中取得较好的应用效果[5-6]。

蚯蚓是土壤中數量较大的生物群体，在改善土壤结构，增强土壤的保水性和透气性，分解有机物质，提高土壤中有效氮含量[7]等方面发挥着重要作用。蚯蚓粪具有良好的通气排水性，有机质含量较高，且含有微量元素以及生长素、赤霉素和细胞分裂素等植物激素，因此，蚯蚓粪可作为农业生产中的一种优质高效的有机肥料[8]。相关研究表明，蚯蚓粪被作为栽培基质、生物有机肥、饲料和土壤改良剂等在农业生产方面广泛应用[9]，在促进植物生长发育[10-12]、提高作物的产量和品质[13]、改善土壤肥力[14]、缓解土壤连作障碍[15]以及降低土传病虫害发病率[16]等方面都有促进作用。相关研究表明，蚯蚓粪作为育苗基质能够提高茄果类蔬菜的抗氧化酶活性，从而提高茄果类蔬菜穴盘育苗的耐热性[17]。

生物炭具有疏松多孔的结构，具有较大的比表面积和孔隙度，保温保水性能好，氮、磷和钾等营养元素含量大，能够促进植株幼苗生长发育[18]。相关研究表明，生物炭可有效缓解连作障碍，在调控苹果[19]、黄瓜[20]和棉花[21]等作物连作障碍方面具有较好成效，并且对大豆[22]、玉米[23]、棉花[21]和甜瓜[24]等作物的生长发育起促进作用。本试验以草莓种苗为研究对象，配制以蚯蚓粪为主体的草莓育苗基质，添加一定比例生物炭，探究在基质中配比生物炭和蚯蚓粪对草莓植株生长状况和繁殖情况的影响，为蚯蚓粪替代草炭作为无土栽培复合基质的新原料提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试草莓品种为‘红颜，种苗由丹东市农科院提供；供试草炭购自吉林奥新农业科技有限公司；蚯蚓粪购自凤城市农业开发公司；蛭石、珍珠岩购自吉林前程珍珠岩有限公司；生物炭购自辽宁金和福农业开发有限公司。制备方法参考文献[25]。

1.2 试验方法

以蛭石、珍珠岩为主要原料，分别配置5种不同基质配方。草炭∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加（CK）；蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加（Q1）；草炭∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加，在此基础上按体积比添加10%的生物炭（Q2）；蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比2∶1∶1添加，在此基础上按体积比添加10%的生物炭（Q3）；草炭∶蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比1∶1∶1∶1添加，在此基础上按体积比添加10%的生物炭（Q4）。各处理基质理化特性见表1。试验在辽东学院阳光温室进行，采用H型立体草莓栽培架，高架距离地面80 cm，长50 cm，宽20 cm，高15 cm，体积1 500 cm3，两侧放穴盘，各处理穴盘基质同种苗基质配方一致。选取长势良好，具有3～5片功能叶的草莓种苗定植。草莓定植时间为2023年4月14日，各处理3次重复。

1.3 测定项目与方法

成活率调查，定植10 d后调查各处理草莓苗成活率。草莓苗生长指标测定，草莓苗定植30 d后，各处理随机选取3株草莓进行标记，在草莓生长期用直尺和游标卡尺测量植株的生长性状，包括叶长、叶宽、单株叶面积、株高、茎粗和冠幅等。各处理草莓苗叶绿素含量用叶绿素测量仪测定。调查草莓繁殖情况，草莓苗定植后58 d，各处理选择10株草莓苗记录其匍匐茎和子苗的数量。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2007软件和SPSS 22.0等软件进行统计分析，采用Duncan新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 草莓苗成活率

从图1可以看出，CK、Q4的成活率最高，为100%，其他处理成活率均有所下降。Q1处理中用蚯蚓粪代替草炭，草莓种苗的存活率为67%，说明用蚯蚓粪代替草炭的基质可能影响草莓种苗的缓苗；Q2主要成分相比CK增加了10%体积的生物炭，草莓苗成活率也有所下降。Q3处理在定植10 d后草莓苗全部死亡，Q3与Q1相比添加了10%生物炭，即以蚯蚓粪为主体的基质添加10%生物炭影响草莓种苗的缓苗和生长。Q4处理由草炭、蚯蚓粪、蛭石和珍珠岩按等体积配制，配合10%生物炭，其草莓种苗成活率为100%，有利于草莓种苗的缓苗。

2.2 草莓苗生长指标

不同生物炭基质栽植的草莓苗生长指标如表2所示。由表2可以看出，Q1、Q2和Q4处理的株高、茎粗、叶长和叶宽均比CK处理表现好，说明基质中增加生物炭或蚯蚓粪能够促进草莓生长。其中Q4处理综合生长指标表现最优，与CK相比株高增加了20.97%，茎粗增加了52.11%，叶长增加了30.30%；与Q1处理相比株高增加了20.70%，茎粗增加了14.19%。各处理冠幅差异不大，为30.15～33.80 cm；草莓种苗叶面积为33.72～51.41 cm2，以Q1、Q4处理叶面积较大。可见草炭、生物炭和蚯蚓粪组配的效果比单独用蚯蚓粪或生物炭对草莓苗生长的促进效果更好。

注：不同大写字母表示各处理差异存0.01水平上存在统计学意义；不同小写字母表示各处理差异在0.05水平上存在统计学意义。

2.3 草莓叶片叶绿素含量

叶绿素是衡量植物生长发育的关键因素之一，是光合作用的载体。光合作用是植物合成有机碳的重要途径之一。叶绿素含量能够间接地影响作物的产量及品质。不同成分组配基质栽植的草莓叶片叶绿素含量如图2所示。从图2可以看出，不同处理草莓叶片的叶绿素含量表现为Q4>Q1>Q2>CK。Q4、Q1处理中均含有蚯蚓粪，其叶绿素含量较高，说明蚯蚓粪能够提高草莓叶片的叶绿素含量，进而促进其光合作用。

2.4 草莓繁殖情况

不同成分组配基质栽植的草莓苗繁殖情况如图3所示。从图3可以看出，添加生物炭处理（Q1、Q2和Q4）的草莓子苗数均优于CK，各处理子苗数表现为Q4>Q2>Q1>CK，其中Q4处理的草莓苗子苗数最多，是CK处理的2.25倍，说明生物炭和蚯蚓粪复配基质对草莓匍匐茎和子苗繁殖具有促进作用。

3 结论与讨论

有机质和全氮量是衡量无土栽培基质的重要指标。本试验以蚯蚓粪代替草炭为出发点，配合生物炭探索可再生无土栽培基质，研究发现原基础配方草炭+蛭石+珍珠岩适合草莓种苗的缓苗和生长，原基础配方添加10%生物炭后对缓苗有一定的影响，本试验中生物炭添加比例较高，在生物炭梯度设置上有待进一步优化。蚯蚓粪+生物炭组合对草莓缓苗不利，分析原因可能与蚯蚓粪中氮含量较高、生物炭中钾含量较高有关，两者添加量较大的情况下不利于缓苗。蚯蚓粪+草炭+生物炭+蛭石+珍珠岩组合适合草莓种苗的缓苗。

蚯蚓粪具有均一、多孔的结构，且比表面积大，有较好的孔性、通气性、排水性和高持水量，富含多糖，对土壤团聚体的形成和保持具有积极作用[26]。相关研究表明，50%蚯蚓粪替代化肥可有效改善土壤化学性状，同时可以在提高小白菜产量的情况下增加其植株可溶性糖含量及维生素C含量，改善小白菜的品质[27]。本试验结果表明，在生物炭基质中加入蚯蚓粪在一定程度上提高了草莓种苗的生长发育，其中Q1处理下草莓种苗的冠幅、叶宽和叶面积均较高，Q4处理蚯蚓粪和草炭混合施用对草莓种苗株高、茎粗和叶长等方面具有促进作用。在作物生长发育过程中，高质量且数量多的叶片是进行光合作用和光合产物积累的前提条件，也是培育壮苗的基础[28-29]。

在叶绿素方面，施用蚯蚓粪的两个处理生长状况与其他处理相比较好，生长期不同处理叶绿素含量表现为Q4>Q1>Q2>CK。Q4、Q1处理中均含有蚯蚓粪，其叶绿素含量大于CK和Q2处理，说明蚯蚓粪可促进光合作用，促进壮苗形成。蚯蚓粪对光合作用的促进机制，一方面是其本身有机质含量丰富，另一方面可能是蚯蚓粪分解产生有机酸，通过酸溶作用促进土壤中矿物分解以及养分释放，同时通过螯合作用使矿质养分有效性得到提高。生物炭和蚯蚓粪复配基质对草莓匍匐茎和子苗繁殖具有一定促进作用。

综上，本试验以草莓种苗为研究對象，配制以蚯蚓粪为主体的草莓育苗基质，添加一定比例生物炭，探究在基质中施入生物炭和蚯蚓粪对草莓植株生长状况和繁殖情况的影响。结果表明，在生物炭基质中添加适量的蚯蚓粪不影响草莓缓苗成活，可促进草莓植株株高、茎粗、冠幅、叶长、叶宽和叶面积等的生长；蚯蚓粪可提高草莓苗叶片叶绿素含量，进而促进其光合作用，有利于草莓苗繁殖。生产中，蚯蚓粪的成本要低于草炭，能够提高作物品质和增强作物抗逆性。但需要注意蚯蚓粪不能单独作为基质的主料配方，应与草炭、蛭石和珍珠岩等配合使用。

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（责编：李 媛）

基金项目 丹东市农业科技成果转化项目（丹科发〔2020〕22号）。

作者简介 张紫昕（2002—），女，辽宁铁岭人，从事生物炭农业应用研究。

通信作者 梁潇（1986—），女，辽宁锦州人，博士，副教授，从事生物炭农业应用研究。

收稿日期 2024-01-08