| 标题 | 不同复配基质理化性质及其对辣椒幼苗生长发育的影响 |
| 范文 | 鲜开梅 摘 要：为确定适宜辣椒无土穴盘育苗基质配方，以玉米芯为发酵原料，EM酵素菌、有机物料腐熟剂、金宝贝菌剂为发酵菌剂，以筛选出最佳的发酵菌剂，后将用最佳菌剂发酵好的玉米芯与蛭石、珍珠岩按不同比例复配，进行育苗配比优化试验。结果表明，EM酵素菌为最佳发酵菌剂；玉米芯固持作用差，适合与其他基质复配，可形成理化性质良好的有机型基质，以复配基质处理A1（玉米芯∶蛭石=1∶1）和A4（玉米芯∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1）辣椒幼苗干质量、鲜质量、壮苗指数较高，与对照水平相似，且出苗率较高，出苗期较集中。 关键词：发酵菌剂；玉米芯；复配基质；理化性质；辣椒；生长发育 中图分类号：S641.3 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2014）18-0060-05 育苗基质是无土育苗的重要组成部分。大量的被抛弃或燃烧的废弃物经过一定的加工处理后可作为良好的环保型无土栽培有机基质。近年来，科研工作者利用各种农业有机物及某些废弃物研制合成了成本低、资源丰富、可再生的环保无土栽培有机基质，在各种园艺作物上栽培应用效果良好。 目前主要通过高温好氧堆肥化处理，使有机废弃物中不稳定的有机物经生物氧化和腐熟后形成性质稳定、对农作物无害的堆肥产品。但堆肥速度与质量依基质种类、发酵条件（发酵微生物、基质 C/N比、含水、氧量等）而不同。 传统秸秆堆肥采用改善环境条件或增加营养、利用土著微生物来降解作物秸秆。但由于有益微生物量少，因此往往存在发酵时间长、产生臭味且肥效低等问题[1，2]。作物秸秆含大量木质纤维素，难以被充分利用或被大多数微生物直接作为碳源转化利用[3]。在发酵过程中，粗脂肪和碳水化合物容易降解，纤维素和半纤维素较难降解，木质素基本不降解，木质纤维素的生物降解成为生物技术处理作物秸秆的关键，也是近年来的研究重点。 研究表明[4～6]，接种微生物菌剂或有效的菌种进行秸秆堆肥，反应进程将得到明显促进。陈华癸[7]曾指出，在堆肥过程中，人为接种微生物，可加速腐熟，且形成高温利于消灭某些病原体、虫卵和杂草种子等。目前有采用单一菌株作为发酵剂的，也有采用高效复合菌剂作为发酵剂的。此外，在堆肥发酵过程中加入木质素分解菌，以促进木质素这类难降解有机物质的分解，可有效缩短发酵时间，提高堆肥处理效果。 玉米芯是玉米的副产品，新疆地区玉米资源丰富，每年经过脱粒后的玉米芯，倘若经过腐熟堆肥化作用后作为无土栽培基质，将利于资源的综合利用和地方经济的发展。目前利用玉米芯开发基质的研究很少，因此，本试验旨在通过将我区来源广泛、成本较低的玉米芯作为原料，研制开发本土化无土栽培有机基质，为玉米芯发酵基质的工厂化生产和应用提供理论和技术支持。 1 材料与方法 1.1 供试材料 试验于2013年3月5日至12月10日在石河子大学农学院试验站设施温室内进行。以玉米芯为材料。试验采用的3种市售微生物菌剂分别是EM酵素菌（购于河南磐龙酵素菌生物工程有限公司）、有机物料腐熟剂（购于北京世纪阿姆斯生物技术有限公司）、金宝贝菌剂（购于北京华夏康源科技有限公司）。供试基质为发酵好的玉米芯与蛭石、珍珠岩的不同复配基质。所用穴盘为国产72孔穴盘。所用制干辣椒供试品种为里格尔87-5（购于石河子）。 1.2 试验处理 ①发酵菌剂筛选 试验采用堆肥化腐熟处理，堆置前将玉米芯粉碎至0.3～0.5 cm，玉米芯添加羊粪、尿素以及水等配料，调配至适宜的C/N比（30∶1）及控制总物料含水量为50%～60%，将预培养的菌剂均匀地与玉米芯基质充分混合。试验共设置4个处理（见表1），以不添加发酵菌剂的处理为对照（CK1）。随机区组设计，重复3次。堆体直径约1.5 m，高0.8 m，堆体上覆盖塑料薄膜进行发酵。堆肥发酵期间每天14：00时观察堆体温度，待堆体温度达到65℃左右时，及时翻堆并调整水分含量在50%～60%。在试验期间共取样4次，依次为发酵后0、10、20、30 d，取各处理堆体中心部位处基质100 g作为样品，带回实验室使其自行风干后进行理化性质的测定。待堆体温度与环境温度基本一致，发酵物料变成深褐色，无恶臭味时结束。 ②玉米芯发酵基质育苗 用筛选出的发酵菌剂进行玉米芯发酵，将发酵好的玉米芯基质与珍珠岩和蛭石分别按照不同体积比进行复配，具体试验处理方案见表2，以草炭∶蛭石=1∶1基质作为对照。播种前催芽，当发芽率在90%左右的时候选择出芽一致的种子播在72穴盘内。每个处理播3盘，随机排列。全部处理在育苗后期浇灌营养液。待6叶1心的时候测其生理和生长指标。 1.3 测定内容及方法 ①基质基本物理性质 将玉米芯装入容积（V）已知的容器中，向内加水至饱和状态，而后称饱和水状态下玉米芯质量W1，称取24 h后玉米芯质量W2、风干后玉米芯质量W3、烘干玉米芯质量W4。计算方法，容重=W4/V；吸湿水（%）=（W3-W4）/W4×100%；总孔隙度（%）=（W1-W4）/V×100%；持水孔隙度（%）=（W2-W4）/V×100%；通气孔隙度=总孔隙度-持水孔隙度；大小孔隙比=通气空隙/持水空隙[8]。 ②基质化学性质 将干基质与蒸馏水以1∶5 （W/V）的比例混合，充分振荡，经24 h后取滤液，测定pH值和电导率（EC值）。 ③幼苗形态指标 a.株高与茎粗。每处理随机抽取3株苗，测取平均值，用直尺测量株高，用游标卡尺测量靠子叶上方平行子叶方向的茎粗。 b.干质量。分别取植株地上部、地下部置于烘箱105℃杀青15 min，80℃恒温24 h，然后称其质量。 c.壮苗指数的计算。壮苗指标=（地下部干质量/地上部干质量+茎粗/株高）×全株干质量。 d.根冠比。地下部分的干质量或鲜质量比地上部分的干质量或鲜质量。 ④生理指标 用叶绿素仪测定功能叶片的叶绿素含量；根系活力的测定采用TTC比色法[9]；可溶性糖的测定采用蒽酮比色法[10]。 1.4 数据处理 数据取平均值，采用 Microsoft Excel 2003和DPS 7.5软件进行数据处理，并对差异显著的指标进行Duncan's多重比较。 2 结果与分析 2.1 玉米芯发酵菌剂的筛选 通过对不同处理玉米芯基质发酵过程中温度、理化性质及养分含量的变化分析，研究结果表明，添加3种不同微生物菌剂可以有效迅速使玉米芯发酵腐熟，缩短发酵时间，其中添加酵素菌的玉米芯发酵效果最佳。 2.2 玉米芯发酵基质复配后的主要理化性状 一般认为理想基质的物理性质如下，容重为0.1～0.8 g/cm3，最佳容重0.5 g/cm，总孔隙度>70%，持水孔隙40%～75%，水气比在1～4，pH值范围为6～8，电导率<2.6 mS/cm。 由表3可以看出，复配基质的容重在0.223～0.314 g/cm3，为较理想的基质，A2处理表现为最高，为0.314 g/cm3，与其他各处理差异明显。总孔隙度在69.57%～79.68%，水气比在1.62～2.11，pH值在7.15～7.88，电导率在2.17～3.83，CK和A3处理的电导率在理想范围内。A1处理中蛭石的量大于A2处理，A1的总孔隙度、持水孔隙度、通气孔隙度高于A2。玉米芯与蛭石、珍珠岩等多种基质复配后其理化性质发生了变化，绝大部分混合基质的容重比CK的容重有所增加，通气空隙增大，持水空隙略微升高。与CK相比，玉米芯经过与蛭石和珍珠岩复配后，各处理的理化性质均符合栽培基质的要求。 2.3 不同复配基质对辣椒不同时期形态指标的影响 不同基质配方处理下植物株高、叶片数、干鲜质量可直观反映作物生长势及通过光合作用合成碳水化合物的量，根冠比反映作物地上、地下部生长的均衡度，壮苗指数则直接反映作物的健壮程度，综合分析以上指标可较客观反映植株的生长情况。 从表4可看出，不同复配基质对播后25 d辣椒幼苗的形态指标影响较大。播后25 d辣椒幼苗株高在7.53～8.86 cm，A4的株高大于CK，且A1、A4和CK间差异不显著。茎粗在3.51～4.05 mm，A1和A4的茎粗大于CK，但A1、A4和CK间无显著差异，基于玉米芯的5个处理中以A1和A4综合表现最好。除A1和A3，其他处理辣椒幼苗地上部分的干质量都较对照有较小幅度增加。各处理地下部分的干质量均小于对照，A4最大，为0.147 g，但各处理与CK均无显著差异。各处理辣椒幼苗的根冠比均小于对照，A4最大，为0.39，与CK无显著差异，以A5最差，根冠比最低。A4处理的壮苗指数大于对照及其他各处理，与A2、A3和A5差异显著，A1与对照相比无显著差异。 从表5中可以看出，不同复配基质对播后35 d辣椒幼苗的形态指标影响较大，在播后35 d，以A1、A4综合表现最好，其中A4处理的株高、鲜质量、干质量大于对照及其他各处理。播后35 d辣椒幼苗的株高在10.26～13.18 cm，A1、A3和A4株高均大于CK，且A1和CK间差异不显著，A4与CK相比增加15.7%，差异显著。茎粗在4.21～4.97 mm，A2的茎粗大于CK，但二者之间无显著差异。除A2和A5，其他各处理对辣椒幼苗地上部分的干质量都较CK有较小幅度的增加。各处理（除A4外）地下部分的干质量均小于CK，A4在各处理中表现为最大，干质量为0.284 g，与CK无显著差异。各处理辣椒幼苗的根冠比均小于CK，A4最大，为0.246 g，与CK无显著差异，以A3最差，其根冠比最低。A4的壮苗指数小于A1和CK，且无明显差异。 2.4 不同复配基质对辣椒不同时期生理指标的影响 ①叶绿素含量 从图1可以看出，播种后25～35 d，幼苗叶片中叶绿素含量在26.8～34.2 mg/g。除A1、A4随着时间的延长，叶绿素含量有较小的增加量，其他各处理和对照均随着时间的延长叶绿素含量降低，但升高或降低的幅度较小，差异不显著。A1、A4和CK之间差异不显著，与其他各处理差异显著。从叶绿素含量看，CK的含量最高，其次是A1、A4、A3和A2处理，A5处理叶绿素含量最低。 ②根系活力 从图2可以看出，除处理A5外，其余各处理播种后35 d的幼苗根系活力较播种后25 d增加12.3%～15.7%。播种后35 d，A1和A4的根系活力最强，与对照无显著差异，但与A2、A3、A5差异显著。 ③可溶性糖含量 从图3可看出，播种后25 d各处理中可溶性糖含量在2.38%～2.67%，A1、A2、A3之间无显著差异，但较A4、A5差异显著。在播种后25～35 d，幼苗中可溶性糖迅速积累，播种后35 d各处理可溶性糖含量在4.72%～5.03%，与播种后25 d相比，可溶性糖含量增加了88.4%～98.3%。但播种后35 d，各处理与对照之间无显著差异，且各处理之间差异不显著。 从图1～3可以看出，各处理之间的生理指标除了可溶性糖含量在播后35 d差异不明显外，叶绿素含量和根系活力均表现出差异。从叶绿素含量看，CK的含量最高，其次是A1、A4、A3、A2，A5含量最低。从根系活力的大小看，根系活力是增加的，在播后25 d时，A2、A3和A5的根系活力显著低于其他处理，其他处理间无显著差异，在播后35 d时，以A3、A5的根系活力显著低于其他处理。从各项指标综合来看，A1和A4处理的叶绿素、根系活力、可溶性糖较高，与对照表现较一致。 3 讨论与结论 育苗基质在穴盘育苗中除了支持、固定植株外，更重要的是使水分得以存储，植物根系从中按需选择吸收养分，植物根系直接与基质接触，基质质量的优劣直接决定了植物营养的供给情况好坏。 本试验通过对玉米芯、蛭石、珍珠岩、草炭等的复配，研究不同复配基质内部理化性质及其对辣椒幼苗生长发育等指标的影响，以期从节约育苗成本、加大玉米芯废弃物利用率等角度出发，筛选出适合温室辣椒幼苗生长的最佳复配基质配方。 玉米芯经过与蛭石和珍珠岩复配后，各处理的理化性质均符合栽培基质的要求；不同复配基质对辣椒幼苗（播后25 d和播后35 d）生长发育各指标的影响以A1和A4处理的较为明显，与CK差异不显著；生理指标除了可溶性糖含量差异不明显外，叶绿素含量和根系活力均表现出较大差异，A1、A4处理的叶绿素含量、根系活力、可溶性糖含量较高，与CK表现较一致。 综上所述研究结果表明，A1（玉米芯∶蛭石=1∶1）和A4（玉米芯∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1）处理的各项指标综合表现较好，为温室辣椒幼苗生长较理想的复配基质配方。 参考文献 [1] 李国学，张福锁.固体废物堆肥化与有机复混肥生产[M].北京：化学工业出版社，2000. [2] Bernheisel J F. What's the status of municipal solid waste composting？[J]. Resource Recycling， 1999， 14（10）： 64-74. [3] 邹仪明.植物纤维素化学（第2版）[M].北京：中国轻工业出版社，1995：152-154. [4] VanderGheynst J S， VanderGheynst G B， Walker L P.Measuring oxygen in composting piles[J]. Biocycle， 1997， 38（10）： 72-84. [5] Chen Z， Huang G H， Chakma A. A screening approach for decision analysis of composting actions： A Canadian case study[C]. Saskatoon Canada： The 49th Annual CSCHE Conference， 1999. [6] Vuorinen A H， Saharinen M H. Evolution of microbiological and chemical parameters during manure and straw co-composting in a drum composting system[J]. Agriculture Ecosystems and Environment， 1997， 66（1）： 19-29. [7] 陈华癸.微生物学[M].北京：农业出版社，1979. [8] 郭世荣.无土栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003. [9] 陈林根，姜雪芳.固体有机废弃物好氧堆肥发酵工艺概述与展望[J].环境污染与防治，1997，19（2）：35-38. [10] 李伟，作物秸秆综合利用的创新技术[J].农业工程学报，2000，16（1）：14-17. 本试验通过对玉米芯、蛭石、珍珠岩、草炭等的复配，研究不同复配基质内部理化性质及其对辣椒幼苗生长发育等指标的影响，以期从节约育苗成本、加大玉米芯废弃物利用率等角度出发，筛选出适合温室辣椒幼苗生长的最佳复配基质配方。 玉米芯经过与蛭石和珍珠岩复配后，各处理的理化性质均符合栽培基质的要求；不同复配基质对辣椒幼苗（播后25 d和播后35 d）生长发育各指标的影响以A1和A4处理的较为明显，与CK差异不显著；生理指标除了可溶性糖含量差异不明显外，叶绿素含量和根系活力均表现出较大差异，A1、A4处理的叶绿素含量、根系活力、可溶性糖含量较高，与CK表现较一致。 综上所述研究结果表明，A1（玉米芯∶蛭石=1∶1）和A4（玉米芯∶蛭石∶珍珠岩=2∶1∶1）处理的各项指标综合表现较好，为温室辣椒幼苗生长较理想的复配基质配方。 参考文献 [1] 李国学，张福锁.固体废物堆肥化与有机复混肥生产[M].北京：化学工业出版社，2000. [2] Bernheisel J F. What's the status of municipal solid waste composting？[J]. Resource Recycling， 1999， 14（10）： 64-74. [3] 邹仪明.植物纤维素化学（第2版）[M].北京：中国轻工业出版社，1995：152-154. [4] VanderGheynst J S， VanderGheynst G B， Walker L P.Measuring oxygen in composting piles[J]. Biocycle， 1997， 38（10）： 72-84. [5] Chen Z， Huang G H， Chakma A. A screening approach for decision analysis of composting actions： A Canadian case study[C]. Saskatoon Canada： The 49th Annual CSCHE Conference， 1999. [6] Vuorinen A H， Saharinen M H. 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[4] VanderGheynst J S， VanderGheynst G B， Walker L P.Measuring oxygen in composting piles[J]. Biocycle， 1997， 38（10）： 72-84. [5] Chen Z， Huang G H， Chakma A. A screening approach for decision analysis of composting actions： A Canadian case study[C]. Saskatoon Canada： The 49th Annual CSCHE Conference， 1999. [6] Vuorinen A H， Saharinen M H. Evolution of microbiological and chemical parameters during manure and straw co-composting in a drum composting system[J]. Agriculture Ecosystems and Environment， 1997， 66（1）： 19-29. [7] 陈华癸.微生物学[M].北京：农业出版社，1979. [8] 郭世荣.无土栽培学[M].北京：中国农业出版社，2003. [9] 陈林根，姜雪芳.固体有机废弃物好氧堆肥发酵工艺概述与展望[J].环境污染与防治，1997，19（2）：35-38. [10] 李伟，作物秸秆综合利用的创新技术[J].农业工程学报，2000，16（1）：14-17. |
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