摘 要：为探究苎麻秸秆为原料替代传统草炭基质的可行性，以“中苎1号”副产物为供试材料，将堆沤后的苎麻秸秆、草炭土、菌渣等按不同体积比例混合配制番茄育苗基质。研究配制混合基质的导电率、吸水能力、保水能力、氮磷钾元素含量、pH值及总孔隙度和持水孔隙等理化性质的差异，以及对番茄幼苗生长的生理影响。结果表明：在育苗基质中添加一定比例的苎麻副产物可以改善复配基质的吸水能力、保水能力、氮磷钾元素含量等各项土壤理化性质。添加适当体积比例的苎麻秸秆替代部分草炭土育苗，试验组复配基质T1的各项理化性质均优于对照组CK,番茄幼苗的发芽率、发芽时间、株高、茎粗以及叶片叶绿素含量等生长指标均优于对照组CK。因此，50%草炭土、10%菌渣、40%的苎麻副产物复配基质可以用于番茄育苗基质。
关键词：苎麻；秸秆副产物；草炭土；育苗基质；番茄
农作物秸秆处理、利用一直是制约农业发展的重要因素，中国作为农业大国，可用耕地面积大约1.3亿公顷[1],据估算，每年的秸秆总量达到10亿吨以上，可利用资源约占90%以上[2]。苎麻(Boehmeria niveaL. Gaudich.),俗称为“中国草”[3],荨麻科苎麻属多年生草本植物。中国作为苎麻的主产区，其种植面积、产量均位居世界首位[4]。目前苎麻多用于纤维纺织、青贮饲料以及麻纤维膜等领域，其主要利用部位为叶片、韧皮部，废弃部分苎麻秸秆含有大量的纤维素以及氮、磷、钾等元素，因此副产物苎麻秸秆综合利用率有待提高。秸秆未被有效利用不仅造成了极大的农业资源的浪费，秸秆就地废弃、焚烧还造成了严重的环境污染[5]。
苎麻副产物作为南方地区特色产物，废弃焚烧现象严重。苎麻种植经济效益偏低，因此如何高效利用苎麻秸秆成为推动苎麻产业发展的关键。目前关于玉米秸秆、草炭土等物质混配制成育苗基质的研究较为深入，王宇欣等[6]发现玉米秸秆混配制成育苗基质能够促进黄瓜幼苗的生长，提高玉米作物的附加值，减少农村秸秆焚烧对环境和土地造成的影响，玉米秸秆烘干粉碎可替代部分草炭土用于育苗基质的配制。汪树生等[7]将玉米秸秆粉碎与淀粉糊混合作为辣椒育苗基质，发现混合基质中辣椒幼苗各项生理指标良好，进一步优化秸秆与淀粉糊混合比例能够有效替代土壤作为辣椒育苗基质使用。张翼夫等[8]试验证明，在不同质地的土壤中添加一定量的玉米秸秆可提高土壤水土保持效果和播种质量。
育苗基质含有种子萌发到幼苗移栽整个过程所需要的全部营养，育苗基质的优劣直接影响幼苗的生长发育[9]。草炭土作为优异育苗基质，含有大量的腐殖酸，具有较强的吸附力，能够增加土壤的团粒结构，使地质松软，为土壤保持较强吸水能力和吸氮能力。通过在草炭土中添加不同体积比例的苎麻秸秆副产物，在探索降低育苗基质成本的同时提高苎麻副产物的循环利用[10]。
目前关于苎麻秸秆与草炭土配制育苗基质的研究较少，本研究以草炭土为基础基质，混合不同体积比例的苎麻秸秆副产物以及微生物菌肥，筛选适合番茄育苗的最佳配比的混合基质，旨在促进苎麻秸秆副产物的循环重复利用。
1材料与方法
1.1试验材料
苎麻副产物为“中苎1号”三麻收获后副产物，取自中国农业科学院麻类研究所沅江试验基地。草炭土产自黑龙江地区，复合微生物菌肥为湖南省湘晖农业技术公司生产，食用菌菌渣(主要成分为木屑)取自蘑菇种植农业废弃物。试验用番茄品种为河南豫艺种业公司的“粉都28”,前期试验表明该品种番茄的发芽率在85%以上。
1.2试验方法
将晒干的苎麻秸秆粉碎，在粉碎的秸秆中加入20%体积比例的复合微生物菌肥，堆沤7d,根据不同体积比例复配混合基质。本试验设置4个处理，分别为对照组CK、T1、T2、T3处理，每个穴盘播种30粒，每个处理3次重复，混合基质体积比例配方见表1。
表1 不同体积比例混合育苗基质配方
1.2.1混合育苗基质理化性质测定
吸水能力：不同混合100g土样中，利用时域反射仪[11]测量土壤含水量达到80%时的需水量。
保水能力：相同含水量情况下分别测量12、24、36h土样含水量的变化。
土壤的总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙：选取100mL的容器，质量为W1；装满待测的风干基质，质量为W2；用双层纱布封口，将装满混合基质的容器完全浸没在水中24h,质量为W3；24h后将吸满水的容器去除倒置，滤干重力水后，质量为W4[12]。相关指标计算公式如下：
总孔隙度(%)=(W3-W2)/V×100%(1)
通气孔隙(%)=(W3-W4)/V×100%(2)
持水孔隙(%)=(W4-W2)/V×100%(3)
孔隙度参照《森林土壤土粒密度的测定》LY/T1224—1999方法测定[13]；导电率参照《土壤电导率的测定电极法》HJ802—2016方法测定；铵态氮参照《中性、石灰性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测定联合浸提-比色法》NY/T1848—2010方法测定；有效磷参照《中性、石灰性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测定联合浸提-比色法》NY/T1848—2010方法测定[14]。
1.2.2番茄出芽率及生理指标的测定
出芽率(%)：在播种10d左右统计发芽出苗数量，计算发芽数量占播种总数的百分比。
每个处理选取5株长势均匀的幼苗，在播种第30天后进行各项生理指标测定。
番茄幼苗植株株高：植株根颈部到顶部之间的距离，即测量植物地面的裸露部分到植株最高胚芽之间的距离。
番茄幼苗植株茎粗：利用游标卡尺测量距离栽培基质上方1cm处的茎部直径。
番茄幼苗植株叶绿素含量测定：使用叶绿素仪测定(SPAD-502Plus)。
1.2.3数据处理
数据均采用Excel和SPSS20.0进行方差分析，显著性差异采用Duncan进行多重比较，作图采用Origin9.0软件。
2结果与分析
2.1栽培基质的理化性质分析
通过比较不同处理间的基质相对含水量以及不同配比混合基质理化性质之间的差异发现，在吸水能力、导电率方面，混合基质T1、T2、T3处理组显著优于对照组；在不同配比混合基质的pH值方面，番茄适宜生长的土壤酸碱度为6～7,CK与T1、T2样品的pH值适宜番茄幼苗生长发育，T3样品的pH值偏碱性，可能会抑制番茄幼苗生长发育；在持水孔隙方面，4份样品CK与T1、T2、T3存在显著性差异，在孔隙度方面，处理T1与对照组CK和T2、T3存在显著性差异；在土壤保水能力方面，随时间变化处理T1基质相对含水量优于T2、T3、CK。4个处理基质在浇水24h后水分变化存在显著差异，处理T2、T3混合基质水分蒸发较快、保水能力相对较差；对照组CK也在浇水后的24h出现基质水分蒸发快、基质保水能力差的情况；处理T1在添加适量的苎麻秸秆和菌渣后能够一定程度上提高基质的保水能力，可在相对较长的时间内保障番茄幼苗生长。
表2 不同育苗基质理化性质的比较
从表4可知，对照组CK与处理组T1、T2、T3的土壤速效养分存在显著性差异，对照组土壤速效养分N、P、K的含量均低于处理组。T1相较于T2、T3在铵态N含量上存在显著性差异，显著低于T2、T3处理，T1组铵态N含量是对照组的3倍；处理组T1在有效P、速效K方面与T2差异不显著；T3处理有效P、速效K含量显著低于T2、T1,铵态N显著高于CK、T1。耿广东等[15]研究表明，适宜番茄萌发、幼苗生长的最佳氮、磷、钾比例为2∶1∶2,最佳施肥量分别为0.2、0.1、0.2kg/m3,适宜番茄幼苗生长的最佳氮用量为30～45g/m2,铵态N含量过低过高均影响番茄幼苗的生长[16]。处理T1、T2、T3速效氮磷钾含量均高于番茄幼苗生长所需的正常水平。试验证明适度营养素有利于番茄植株生长。
表3 不同育苗基质土壤保水能力比较
表4 不同育苗基质速效氮磷钾含量测定
2.2不同基质处理对番茄育苗的影响
由表5可知，对照组CK、处理组T1番茄种子出芽率略低于预试验种子出芽率，分析其原因可能为种子萌发前于-20℃保存，未能打破其休眠，进而导致种子出芽率低于预试验种子出芽率，或混合育苗基质进行保水能力测试时，缺少种子萌发时需要的水分条件，导致种子出芽率过低。处理组T1种子出芽率显著高于对照组CK,处理组T2、T3种子出芽率较低，分别为16.7%、0.03%,处理组T3仅有一粒种子萌发。对照组第一粒种子萌发所需时间大约为30h,处理T1第一粒种子萌发所需时间大约为33h,处理T2、T3第一粒种子萌发所需时间分别为42、50h,表明合适的育苗基质可显著促进种子萌发，缩短萌发时间。番茄幼苗生长15d时，每个处理选取4株长势相近的植株，测量幼苗的株高、茎粗以及叶片的叶绿素含量，处理T1中生长的番茄幼苗长势良好，其株高、茎粗以及叶片的叶绿素含量显著高于对照组和其他的处理组，对照组CK番茄幼苗多项生长指标显著高于处理组T2(表6)。处理组T3混合基质不适宜番茄幼苗的生长，番茄种子在T3中发芽率过低，且幼苗在萌发3d后死亡。
表5 不同基质处理对番茄出芽的影响
表6 不同基质处理对番茄幼苗生长的影响
图1不同基质栽培对番茄幼苗生长的影响
3讨论与结论
麻类秸秆副产物是麻类作物获取麻皮纤维后一种废弃的原料，传统的做法是将秸秆就地丢弃或进行焚烧，这种处理方式不仅对环境造成不良影响，还会增加农田土传病的概率。麻类秸秆副产物复配混合基质作为育苗基质，将麻类秸秆副产物粉碎、腐熟后用作育苗基质，能提高麻类秸秆循环利用的价值。试验表明，合适体积比例的麻类秸秆副产物的复配基质可以提高番茄种子出芽率以及增强幼苗抵御外界环境干旱胁迫的能力，混合基质相对含水量、孔隙度以及土壤速效养分含量显著高于对照组。番茄作为一年生蔬菜作物，生长的全过程需水量大，对水分的反应非常敏感，混合基质为番茄幼苗提供良好生存环境。处理T1比T2、T3复配基质更适合番茄幼苗的生长发育，处理T2、T3复配基质中铵态N含量显著高于T1,过量的铵态氮会影响作物产量和品质，严重时会产生烧苗现象[17]。混合育苗基质中过高的氮磷钾元素含量一定程度抑制番茄幼苗生长发育，混合基质T1处理组番茄幼苗的长势均优于对照组，表明苎麻秸秆副产物可替代部分草炭土添加到原有的育苗基质中。麻类秸秆复配基质处理T1,与玉米秸秆复配基质相比，在孔隙度、保水性上存在显著差异[18],苎麻秸秆复配基质在培育番茄幼苗中优于玉米秸秆复配基质。与传统的以草炭为主的基质相比，添加了麻类副产物的复配基质具有良好的团粒结构，保水、保肥能力较好。麻类秸秆副产物作为一种可再生的农业资源，每年产量巨大，相对于草炭具有良好的发展潜质。随着我国农业产业的发展壮大，对于育苗基质的需求日益增加，在现有的育苗基质中添加适量的麻类秸秆副产物，可以缓解草炭资源过度使用，提高农业废弃物的利用率。目前对于麻类秸秆副产物研究相对较少，相关产业研究有待进一步深入。
参考文献
[1]朱睿，杨飞，周波，等.中国苎麻的起源、分布与栽培利用史[J].中国农学通报，2014,30(12)：258-266.
[2]梁月.苎麻简介[J].国际沙棘研究与开发，2012,10(2)：37.
[3]潘江鹏，郭兵，孙士涛，等.秸秆的综合利用及麻类秸秆的发展前景探究[J].现代园艺，2021,44(1)：84-86.
[4]田慎重，郭洪海，姚利，等.中国种养业废弃物肥料化利用发展分析[J].农业工程学报，2018,34(S1)：123-131.
[5]石祖梁，邵宇航，王飞，等.我国秸秆综合利用面临形势与对策研究[J].中国农业资源与区划，2018,39(10)：30-36.
[6]王宇欣，孙倩倩，王平智，等.玉米秸秆复配基质对黄瓜幼苗生长发育的影响[J].农业机械学报，2018(7)：286-295.
[7]汪树生，高汉娜，冯晨，等.玉米秸秆栽培基质对辣椒育苗效果的影响[J].吉林农业大学学报，2019,41(4)：144-418.
[8]张翼夫，王庆杰，胡红，等.华北玉米秸秆覆盖对砂土、壤土水土保持效应的影响[J].农业机械学报，2016,47(5)：138-145+154.
[9]刘娟，刘凯，朱妍妍，等.不同比例沼渣育苗基质对西瓜幼苗生长的影响[J].现代农业科技，2019(11)：52-53.
[10]葛婷婷，李萍萍.不同基质配比对温室黄瓜生长的影响[J].安徽农业科学，2008,36(1)：184-185.
[11]He H,Dyck M.Application of multiphase dielectric mixing models for understanding the effective dielectric permittivity of frozen soils[J].Vadose Zone Journal,2013,12(1)：1-22.
[12]郭世荣.无土栽培学[M].北京：中国农业出版社，2013：45-46.
[13]LY/T1224-1999,森林土壤土粒密度的测定[S].北京：国家林业局，1997.
[14]NY/T1848-2010,中性、石灰性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测定联合浸提-比色法[S].北京：中华人民共和国农业部，2010.
[15]耿广东，宋明军，张素勤.不同氮磷钾配比对番茄幼苗生长的影响[J].黑龙江农业科学，2016(3)：41-43.
[16]刘建新.氮肥对番茄幼苗生长发育和生理特性的影响[J].甘肃农业科技，2004(1)：36-38.
[17]刘兆辉，薄录吉，李彦，等.氮肥减量施用技术及其对作物产量和生态环境的影响综述[J].中国土壤与肥料，2016(4)：1-8.
[18]苏丽影.玉米秸秆混合基质在蔬菜穴盘育苗中的应用研究[D].长春：吉林农业大学，2013.
文章摘自：潘江鹏,郭兵,孙士涛,刘淳劼,朱爱国.苎麻副产物复配育苗基质对番茄育苗的影响[J].中国麻业科学,2021,43(05)：254-259.
