2015, Vol. 30
常用于蔬菜生产育苗基质的原料主要有草炭、蛭石、珍珠岩、岩棉等，但随着我国蔬菜无土栽培面积的不断扩大，草炭不可再生、珍珠岩成本高、岩棉不可降解等问题日益凸显，因此利用来源方便、价格低廉的农业副产物，开发蔬菜新育苗基质已成为当前设施园艺研究的热点[1, 2] 。近年来，研究人员以工业或农业副产物如芦苇末[3]、菇渣[4]、椰壳粉[5]等为主要成分来开发育苗基质，均取得良好效果。Meerow[6]报道，与草炭相比，椰壳粉具优良的持水性，适宜的pH和电导率，且使用后理化性状改变较小，已作为栽培基质应用于凤梨[7]、香蕉[8]、黄瓜[9]等果蔬作物的育苗。
随着我国生猪养殖规模的迅速发展和扩大[10]，微生物发酵床养猪技术得到了广泛应用[11]，由此也产生了大量的垫料废弃物，该废弃物的再利用问题亟待解决。微生物发酵床养猪形成的垫料，经70℃左右高温分解发酵，是不可多得的人工腐殖质和有机肥[12]。目前对于垫料的资源化转化利用主要是经过高温堆肥处理，制成有机肥料[13, 14]及栽培鸡腿菇[15]。而利用垫料研制育苗基质鲜有报道。农业废弃物作为栽培基质在使用时可能存在对植物产生潜在毒害的问题，如某些化感物质对种子萌发的影响与浓度密切相关，正确使用可促进植物生长，但使用不当会对植物造成毒害[16, 17, 18]。
本研究拟利用垫料替代草炭，生产新型的蔬菜育苗基质。因不同猪场管理模式不同，垫料会存在成分差异[19]，而采用传统方法——穴盘育苗进行基质配方的筛选，周期长且工作量大，不利于工厂化生产。故借鉴浸提液对植物的化感效应及有机肥检测方法[20, 21, 22]，研究通过垫料浸提液快速筛选基质配方的方法意义重大，既可解决因垫料来源和成分差异所带来的问题，又可为采用农业废弃物应用于育苗基质生产提供技术参考。
1 材料与方法 1.1 试验材料供试种子：夏欣三尺黄瓜、红辉199辣椒、农科180番茄、大丰一号白菜、美球甘蓝均购自福建农科农业良种开发有限公司；新盛玉甜瓜，购自香港日升种苗有限公司。
供试基质材料：使用年限分别为1年和半年的微生物发酵床养猪垫料(以下简称垫料)，垫料成分为椰壳粉与猪粪、尿等混合发酵而成；粉碎好的椰壳粉、市场购买的基质。
1.2 试验设计用蒸馏水慢慢浇灌垫料，以垫料吸水达饱和为标准，24 h后用纱布包裹，通过挤压将垫料中吸收的水分压出，获得浸提液；用蒸馏水分别稀释成100%、70%、50%、30%，4℃ 保存备用。选取饱满、无病虫害的甜瓜、黄瓜、辣椒、番茄、白菜、甘蓝种子，55℃温水漂洗，捞出沥干，用稀释后浸提液浸种8 h，设清水对照。浸种结束后转移至铺有两层滤纸的培养皿上，每培养皿30粒，3个重复，9个处理，同时每天以对应浓度的浸提液为营养液进行补水。当种子露白边时，开始每天记录种子发芽数，直到无新增发芽数，检测并统计发芽率、发芽指数、种子活力指数。
同时将不同垫料与椰壳粉按一定比例配制成不同的基质(表 1)，进行以上6类种子的穴盘育苗，设市场采购基质为对照，每处理50株，3个重复，9个处理。种子露土时，开始每天观察出苗数，直到无新增出苗数，统计出苗率，继续观察，直到种苗生长稳定时，统计成苗率。
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表 1 微生物发酵床垫料蔬菜育苗基质配方 Tab.1 Formulation of fermented bedding waste for vegetable seedling cultivation |
基质容重、孔隙度的测定[23, 24]：用一定的容器(容器质量记为W0)，加满装上自然风干基质，称重记为W1；浸泡水中达到饱和状态时称重记为W2；水分自然沥干后，称重记为W3；按下列公式计算：容重=(W1－W0)/V；总孔隙度(TP)=[(W2－W1)/V]×100%；通气孔隙度(AP)=[(W2－W3)/V]×100%；持水孔隙度(WHP)=总孔隙度－通气孔隙度。
基质pH值测定[25]：称取风干基质10 g，固∶液(去离子水)=1∶5(W∶V)混合震荡40 min后提取浸提液，用HANNA Hi8134型pH计测定pH值。
1.3.2 种子发芽指标每天观察种子发芽情况，当无新增发芽数时，每处理随机挑 6 株发芽种子，进行胚芽根长检测，计算种子发芽率、种子发芽指数和种子活力指数[26]。
发芽率/%= (指定天数的发芽种子数/供试种子数)×100%
发芽指数(GI)=Σ(Gt/Dt)
其中，Gt为第td的发芽种子数，Dt为相应发芽天数。
活力指数(VI) =发芽指数×胚根长(cm)
1.3.3 基质育苗指标播种当日开始算苗龄，当无新增出苗数时，观察各处理的出苗株数，计算出苗率；当种苗生长稳定时，观察各处理的育苗成活株数，计算成苗率。
出苗率/%=(出苗株数/播种株数)×100%
成苗率/%=(成活苗株数/播种株数)×100%
1.3.4 数据分析以种子发芽率、发芽指数、活力指数、出苗率和成苗率为指标，各处理为样本，采用SPSS软件，进行相关性分析，各处理间数据差异显著性测验采用新复极差法(Duncan)法。检测垫料浸提液对种子发芽的影响与基质中垫料含量对种苗生长的影响之间的相关性。
2 结果与分析 2.1 不同配方的基质理化性质分析使用半年的垫料与椰壳粉按不同比例配制成的基质其理化性质测定结果(表 2)表明：各处理容重为0.20～0.27 g·cm-3，通气孔隙度为23.4%～38.7%，pH值在6.27～6.64，孔隙度为75.6%～79.6%，持水孔隙度在36.9%～56.2%，容重、通气孔隙度、pH值三者随垫料含量的增多而逐渐增高，孔隙度、持水孔隙度两者随垫料含量的增多反逐渐降低。
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表 2 使用半年的垫料不同配方基质的物理特性 Tab.2 Physical properties of differently formulated substrates using 1/2-year-old bedding waste |
使用1年的垫料与椰壳粉按不同比例配制成的基质其理化性质测定结果(表 3)表明：各处理容重为0.20～0.41 g·cm-3，通气孔隙度为7.5%～23.2%，pH值在6.55～7.05，孔隙度为54.7%～73.1%，持水孔隙度在45.2%～63.4%。容重、通气孔隙度、pH值三者随垫料含量的增多而逐渐增高，孔隙度、持水孔隙度两者随垫料含量的增多反逐渐降低。
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表 3 使用1年的垫料不同基质配方的物理特性 Tab.3 Physical properties of differently formulated substrates using 1-year-old bedding waste |
不同垫料浸提液对种子发芽的影响及不同基质对蔬菜生长的影响结果(表 4～5)表明，不同含量的垫料浸提液对以上6类种子的发芽指数、活力指数、发芽率均有显著影响(P<0.05)，呈现高量抑制，低量促进现象；基质中垫料含量不同对各种子的出苗率和成苗率也均有显著影响(P<0.05)，亦呈现高含量抑制，低含量促进现象。且适宜种子发芽的最佳垫料浸提液质量分数与穴盘育苗最佳基质配方中垫料含量比例一致，呈正相关。使用年限为半年的垫料浸提液对6类种子的发芽指数、发芽率、活力指数影响分析结果(表 4)表明，适宜种子发芽的最佳质量分数依次为30%>50%>70%>100%，其中甜瓜、黄瓜、白菜、甘蓝的浸提液质量分数为30%处理还略优于清水对照，发芽率可达100%。基质对6类种子的出苗率和成苗率的影响分析结果(表 4)表明，适宜种子育苗的最佳基质配方中垫料含量依次为30%>50%>70%>100%，其中甜瓜、黄瓜、番茄、辣椒的基质中垫料含量30%时，出苗率、成苗率还略高于市场基质对照，均达85%以上。
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表 4 使用半年的垫料对蔬菜生长的影响 Tab.4 Effect of fermented 1/2-year-old bedding waste on growth of vegetables |
使用1年的垫料浸提液对甜瓜的发芽指数、发芽率、活力指数综合分析结果(表 5)表明，适宜发芽的最佳质量分数依次为70%>50%>30%>100%，70%处理的发芽率达100%；基质中垫料含量对甜瓜出苗率和成苗率分析，适宜甜瓜育苗的最佳含量依次为70%>50%>30%>100%，基质中垫料含量为70%的处理，其出苗率和成苗率分别为100%和96%。
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表 5 使用1年的垫料对蔬菜生长的影响 Tab.5 Effect of fermented 1-year-old bedding waste on growth of vegetables |
浸提液对黄瓜、白菜、甘蓝、番茄、辣椒种子发芽率、活力指数、发芽指数的分析结果(表 5)表明，适宜各种子发芽的最佳质量分数依次为30%>50%>70%>100%，30%处理的番茄、辣椒、甘蓝、黄瓜发芽率还略比清水对照好，均达97%以上；基质中垫料含量对各种子出苗率和成苗率的分析，适宜育苗的最佳含量依次为30%>50%>70%>100%，基质中垫料含量为30%的处理，其黄瓜、番茄和辣椒育苗出苗率和成苗率均达95%以上，且在番茄、辣椒、甘蓝、黄瓜上还略比市场基质对照好。
2.3 基于垫料的基质配方蔬菜育苗生长特性的相关性分析垫料浸提液对种子发芽的影响与基质中垫料含量对种苗生长的影响两者间的相关性分析结果(表 6、表 7)表明：垫料浸提液对种子发芽的发芽率、发芽指数、活力指数与基质对种苗的出苗率和成苗率两者间均具有显著正相关性(r=0.901~1.000)，且部分达到极显著正相关。相关系数均在0.5以上，最高相关系数达1.0。其中出苗率与种子发芽率、发芽指数、活力指数显著正相关最为突出，相关系数最大达到1.000，最小为0.901。
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表 6 使用半年的垫料基质配方蔬菜育苗生长特性的相关性分析 Tab.6 Correlation analysis on growth characteristics of vegetable seedlings cultured on formulated substrate using fermented 1/2-year-old bedding waste |
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表 7 使用1年的垫料基质配方蔬菜育苗生长特性的相关性分析 Tab.7 Correlation analysis on growth characteristics of vegetable seedlings cultured on formulated substrate using fermented 1-year-old bedding waste |
基质是幼苗生长的介质，其物理结构决定了基质水分、养分吸附性能和空气的含量，从而影响水分、养分的供应、吸收甚至运输[27]。据报道适宜混合基质的标准容重在0. 2 ～0. 8 g·cm-3 ，孔隙度在54%以上、通气孔隙度不低于15%、持水孔隙度不低于50%[28]，pH值以6.0～7.0为宜[29, 30]。本研究用2种垫料所配制的8种基质其容重、孔隙度、pH值均在理想范围内，但垫料含量在50%以上的基质持水孔隙度偏小，主要原因是垫料持水性不够大，陈贵林等[5]曾报道过椰壳粉能提高基质的持水性，与本试验的采用椰子壳粉进行调配相吻合。本研究结果也显示，使用半年的垫料比一年的垫料通气孔隙度大，主要原因是垫料在发酵过程中粗纤维被慢慢降解[31]。总体而言，微生物发酵床养猪垫料具备制备育苗基质的理化可行性，且垫料含量在50%以下的基质配方更符合理想的基质。
作物的种子萌发与种苗生长受根系土壤或栽培介质中某些物质影响，因所含物质含量不同，而表现为促进或抑制作用。贾黎明等[32]研究表明，油松和辽东栎混交林下的枯落叶和表层土壤水浸液对油松及其他植物种子的发芽和幼苗胚根有显著的影响，高含量下表现为强烈抑制作用，在低含量下抑制作用不显著或起促进作用。魏云霞等[17]研究表明，秸秆及绿肥各浸提液处理对莴苣幼苗表现为低含量促进生长，高含量抑制生长的作用。Perez等[33]研究表明，小麦残株腐烂产生的异丁酸、戊酸、异戊酸的浓度低于15 mol·L-1时，可促使燕麦长根，但在浓度高于15 mol·L-1时，对燕麦长根、野燕麦种子的萌发长根表现为强烈的抑制作用。本研究表明，垫料浸提液在低含量下具促进发芽作用，高含量下抑制发芽；同时基质中垫料含量在低含量下具促进种苗生长作用，相反高含量抑制生长。
垫料在发酵过程中高温期可达到70℃[13]，可促使有机物的转化，并杀死病原菌。葛慈斌等[34]研究利用养殖垫料、蘑菇渣土可制备育苗基质。本研究得出，使用1年的垫料比半年的垫料更适宜以上6类蔬菜种子的育苗，使用1年的垫料经过长期发酵无害化后毒性减轻；且发现垫料对白菜和甘蓝的影响比甜瓜、黄瓜、番茄、辣椒更敏感。该结果与王定美等[35]发现新鲜猪粪经堆肥处理对种子的植物毒性减轻，大白菜种子对猪粪及其堆肥的植物毒性较黄瓜种子与樱桃萝卜种子敏感的研究相吻合。
目前关于各类浸提液进行种子萌发的研究很多，但垫料浸提液进行蔬菜种子萌发的研究鲜有报道，而通过检测不同浓度的垫料浸提液对作物种子的发芽影响，筛选最适种子生长的浓度，依据该浓度推导最佳基质配方中垫料含量的研究暂无报道。如筛出最适种子生长的垫料浸提液质量分数为30%，则适宜该种子育苗的最佳基质配方中垫料体积分数为30%。该方法的建立，为将垫料替代草炭应用于新型育苗基质奠定基础，后续将进一步开展利用该方法进行一系列蔬菜种子专用育苗基质配方筛选的研究。
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