粉碎和添加蛭石對(duì)蚓糞基質(zhì)培育辣椒幼苗的影響

殷朝珍 郁潔 仇美華 錢佳慧 宋早芹 趙海濤

摘要 通過(guò)蚯蚓生物工程床處理牛糞后得到蚓糞，經(jīng)過(guò)風(fēng)干、粉碎、復(fù)混蛭石等工藝生產(chǎn)蚓糞育苗基質(zhì)，采用大棚育苗的方法研究粉碎和添加蛭石對(duì)蚓糞基質(zhì)培育辣椒幼苗的影響。結(jié)果表明，粉碎處理雖然顯著減小蚓糞顆?？臻g尺度，但未破壞蚓糞的微結(jié)構(gòu)，為蚓糞維持優(yōu)良的理化性質(zhì)提供了空間架構(gòu)。粉碎后蚓糞與蛭石按8∶1體積比復(fù)配的基質(zhì)最有利于辣椒幼苗的莖粗、株高、展寬、葉片數(shù)、根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根表面積和根體積的增大，也有利于幼苗的莖葉、根和整個(gè)植株的鮮重和干重增大，同時(shí)幼苗的壯苗指數(shù)也最大?？梢?，粉碎蚓糞與蛭石按8：1體積比復(fù)配的基質(zhì)最有利于辣椒幼苗莖葉生長(zhǎng)、根系發(fā)育，物質(zhì)累積分配和綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的增大，有利于辣椒壯苗的形成。

關(guān)鍵詞 辣椒幼苗;蚓糞;粉碎;蛭石;育苗基質(zhì)

中圖分類號(hào) S 147.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2022）04-0148-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.04.039

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Potting Media Produced by Grinding Vermicompost and Vermiculite on Capsicum annuum Seedling Development

YIN Chao-zhen1，YU Jie2，QIU Mei-hua2 et al （1.Agricultural Technology Extension Service Center of Guangling District，Yangzhou，Jiangsu 225001; 2.Jiangsu Cultivated Land Quality and Agricultural Environmental Protection Station，Nanjing，Jiangsu 210000）

Abstract Cow dung was treated by earthworm bioengineering bed to obtain earthworm dung. The earthworm dung seedling substrate was produced by air drying， crushing and mixed vermiculite. The effects of crushing and adding vermiculite on the cultivation of pepper seedlings were studied by greenhouse seedling cultivation. The results showed that although the crushing treatment significantly reduced the spatial scale of vermicompost particles， it did not destroy the microstructure of vermicompost， which provided a spatial framework for the maintenance of excellent physical and chemical properties of vermicompost. The matrix composed of crushed vermiculite and vermiculite at the volume ratio of 8∶1 was most conducive to the increase of stem diameter， plant height， broadening， leaf number， root length， root tip number， root surface area and root volume of pepper seedlings， as well as the increase of fresh and dry weight of stems， leaves， roots and the whole plant， and the strong seedling index of seedlings was also the largest at the same time. It can be seen that the matrix composed of crushed vermicompost and vermiculite at the volume ratio of 8：1 was most conducive to the growth of stems and leaves， root development， material accumulation and distribution and the increase of comprehensive evaluation indexes， which was conducive to the formation of strong seedlings of pepper.

Key words Capsicum annunm seedling;Vermicompost;Crush;Vermiculite;Potting media

基金項(xiàng)目 江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（JATS〔2021〕348，JATS〔2021〕498）。

作者簡(jiǎn)介 殷朝珍（1980—），女，江蘇睢寧人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，從事耕地質(zhì)量與設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)研究與推廣。*通訊作者，教授，博士，從事土壤健康與農(nóng)業(yè)環(huán)境研究。

收稿日期 2021-07-23

為提高經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)施蔬菜栽培中土壤的復(fù)種指數(shù)較高，加上蔬菜市場(chǎng)和區(qū)域特色農(nóng)業(yè)發(fā)展等限制，導(dǎo)致設(shè)施土壤質(zhì)量劣變，土壤肥力下降，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)產(chǎn)生障礙[1-2]。育苗移栽是提高蔬菜栽培質(zhì)量的重要手段。穴盤育苗是當(dāng)前采用的主要育苗方法，優(yōu)質(zhì)育苗基質(zhì)是培育高質(zhì)量幼苗的核心[3-4]。有機(jī)物廢料作為育苗基質(zhì)的生產(chǎn)材料在番茄、生菜、園藝作物等植物上使用有很好的效果[5]。蚯蚓吞食畜禽糞便、食品生產(chǎn)下腳料等有機(jī)固體廢棄物，通過(guò)腔腸聯(lián)合微生物消解后形成蚓糞，具有良好的特性，具備作為育苗基質(zhì)生產(chǎn)原料的基本要求[6-8]。蚓糞能顯著促進(jìn)草莓生長(zhǎng)、增加產(chǎn)量[9]，無(wú)土育苗基質(zhì)中添加少量蚓糞能夠促進(jìn)萬(wàn)壽菊和蔬菜幼苗生長(zhǎng)[10]，澆灌蚓糞浸提液后辣椒的開花量和果實(shí)產(chǎn)量顯著高于澆灌普通商業(yè)基質(zhì)浸提液[11]。筆者前期試驗(yàn)表明，以蚓糞為原料生產(chǎn)的蚓糞育苗基質(zhì)非常有利于辣椒、茄子、番茄等茄果類蔬菜幼苗形成壯苗[12]。

在基質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程中通常將大塊物料破碎成細(xì)小顆粒，添加蛭石等技術(shù)手段調(diào)節(jié)基質(zhì)理化性質(zhì)，并獲得較好的感官品相。目前研究主要集中在蚓糞對(duì)植物生長(zhǎng)的有益作用及其生理生化機(jī)理等方面[13-14]，而蚓糞基質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程中粉碎、添加蛭石等處理過(guò)程導(dǎo)致基質(zhì)物理結(jié)構(gòu)特征發(fā)生變化及其對(duì)辣椒壯苗形成的影響鮮見報(bào)道。筆者采用溫室育苗的方法，探討粉碎和添加蛭石對(duì)蚓糞基質(zhì)培育辣椒幼苗的影響，為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展和蚓糞作為育苗基質(zhì)材料應(yīng)用提供基礎(chǔ)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)材料為蚓糞、蛭石、通用基質(zhì)和辣椒種子。蚓糞由“大平二號(hào)”蚯蚓處理奶牛糞得到，取自江蘇省揚(yáng)州農(nóng)業(yè)環(huán)境安全技術(shù)服務(wù)中心;蛭石粒徑為2～3 mm，購(gòu)自江蘇連云港;通用基質(zhì)以泥炭為主要原料，購(gòu)自江蘇淮陰;辣椒種子購(gòu)自揚(yáng)州市種子公司，品種為“蘇椒5號(hào)”。蚓糞和通用基質(zhì)基本養(yǎng)分含量見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

蚓糞自然狀態(tài)下呈3～5 m小顆粒狀。將采集蚓糞在陰涼通風(fēng)處風(fēng)干至含水量為4.96%，然后用萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎成粒徑小于1 mm的顆粒。分別取樣觀察風(fēng)干蚓糞（VE）和粉碎蚓糞（CE）的微結(jié)構(gòu)。風(fēng)干蚓糞和新鮮蚓糞與蛭石（M）按照不同體積比均勻混合用于辣椒育苗，試驗(yàn)設(shè)新鮮蚓糞直接作為育苗基質(zhì)（FV），粉碎蚓糞直接作為育苗基質(zhì)（CV）處理，粉碎蚓糞與蛭石按照16∶1、8∶1、4∶1和2∶1的體積配比均勻混合后穩(wěn)定48 h用于幼苗定植，分別用CV16M1、CV8M1、CV4M1、CV2M1表示。以通用基質(zhì)為對(duì)照（CK），隨機(jī)區(qū)組排列，4次重復(fù)，每小區(qū)由8個(gè)50穴標(biāo)準(zhǔn)方格穴盤組成。

試驗(yàn)在揚(yáng)州大學(xué)蔣王蔬菜試驗(yàn)基地進(jìn)行。當(dāng)年12月1日進(jìn)行辣椒苗床催芽、培育小苗;次年2月17日小苗定植于50格標(biāo)準(zhǔn)的穴盤中，每格穴盤的長(zhǎng)、寬、高分別為5、5和8 cm，每穴定植1株辣椒幼苗。定植前1 d將基質(zhì)裝滿穴盤，清水澆透后過(guò)夜，其他措施與一般大田育苗管理相同;4月6日采樣測(cè)定辣椒幼苗各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

幼苗的成苗率采用計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)，以成苗期正常生長(zhǎng)的幼苗為成苗;展寬采用直尺直接測(cè)量，以葉片橫向最大垂直寬度為準(zhǔn);葉片數(shù)采用計(jì)量法測(cè)定，以完全展開為1片葉;株高用直尺測(cè)量，以營(yíng)養(yǎng)缽表面到生長(zhǎng)點(diǎn)的高度為準(zhǔn);莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量，以第一節(jié)位下偏上部為準(zhǔn);鮮（干）重：樣品清水洗凈用吸水紙吸干后直接稱鮮重，在通風(fēng)干燥箱105 ℃條件下維持30 min，將幼苗殺青，80 ℃條件下烘至恒重后稱干重?？傰r（干）重為莖葉鮮（干）重和根鮮（干）重之和;壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+根干重/地上部干重）×全株干重[15]。幼苗根系發(fā)育特征分析通過(guò)WinRHIZ2003b根系分析系統(tǒng)測(cè)定，先將洗凈后的待測(cè)根放在盛有少量水的長(zhǎng)方形平盤中，掃描分析根長(zhǎng)、根表面積、根體積和根尖數(shù)。

蚓糞和通用基質(zhì)的全氮采用半微量凱氏法測(cè)定，全磷采用HClO4-H2SO4消煮-釩鉬黃比色法測(cè)定，速效鉀采用1.0 mol/L NH4OAc提取、火焰光度法測(cè)定[16]。通過(guò)環(huán)境掃描電鏡觀察蚓糞微結(jié)構(gòu)（Philips，XL-30ESEM，環(huán)掃模式，加速電壓為20 kV）。

1.4 數(shù)據(jù)分析 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)正態(tài)分布檢驗(yàn)和轉(zhuǎn)換采用Shapiro-Wilk法，處理間差異顯著性使用新復(fù)極差法（Duncan）。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉碎對(duì)蚓糞微結(jié)構(gòu)的影響

圖1是風(fēng)干蚓糞（VE）和風(fēng)干蚓糞粉碎后（CE）的不同倍數(shù)掃描電鏡圖，在放大100倍的條件下可以看出，粉碎處理使大塊風(fēng)干蚓糞破碎成不均等的小塊顆粒，蚓糞表層呈片層狀構(gòu)造，粉碎后這種構(gòu)造更為明顯。在放大3 200倍的條件下能清楚地看出，蚓糞團(tuán)聚體表面含有大量的微顆粒、微空隙，粉碎后蚓糞的微空隙無(wú)明顯崩解現(xiàn)象，粉碎工藝對(duì)蚓糞的微結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生明顯破壞作用。

2.2 蚓糞基質(zhì)對(duì)辣椒幼苗成苗率的影響 由圖2可知，

各處理幼苗的成苗率均高于92%，F(xiàn)V和CV成苗率比CK分別高4百分點(diǎn)和5百分點(diǎn)，處理間差異不顯著（P=0.233）。蚓糞基質(zhì)粉碎后添加蛭石各處理（CVM）的平均成苗率比CK高2.25百分點(diǎn)。CV16M1和CV8M1的辣椒成苗率均為96%，而CV4M1的辣椒成苗率為92%?？梢?，蚓糞粉碎以及蚓糞粉碎后添加不同量蛭石對(duì)辣椒幼苗成苗率無(wú)顯著影響，添加少量蛭石有利于辣椒成苗率的增加。

2.3 蚓糞基質(zhì)對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)的影響

2.3.1 辣椒幼苗莖葉生長(zhǎng)特征。

FV辣椒幼苗的株高和展寬均大于CV和CK，CV莖粗和葉片數(shù)大于FV和CK，CV幼苗的株高顯著高于CK（圖3）。可見，與對(duì)照基質(zhì)相比，新鮮純蚓糞基質(zhì)與粉碎純蚓糞基質(zhì)能夠顯著增加辣椒幼苗的株高。在粉碎蚓糞基質(zhì)處理中，CV16M1的辣椒幼苗莖粗顯著大于CV4M1和CV2M1，CV8M1的辣椒幼苗株高顯著大于CV2M1，CV8M1的辣椒展寬和葉片數(shù)最大?？梢?，8∶1體積比的粉碎蚓糞與蛭石混合基質(zhì)最有利于辣椒幼苗莖粗、株高、展寬和葉片數(shù)等地上部分各指標(biāo)的提高。

2.3.2 辣椒幼苗根系發(fā)育特征。

辣椒幼苗的根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根尖數(shù)表現(xiàn)為CV依次大于FV和CK，3個(gè)處理間根長(zhǎng)和根尖數(shù)差異顯著，F(xiàn)V和CV間根表面積和根體積差異顯著（圖4）。與對(duì)照基質(zhì)相比，粉碎純蚓糞基質(zhì)能顯著增加辣椒幼苗根系生長(zhǎng)的特征指標(biāo)。在粉碎蚓糞基質(zhì)處理中，CV8M1辣椒幼苗根系的根體積、根長(zhǎng)、根尖數(shù)和根表面積最大，CV16M1次之，CV8M1與CV16M1間差異顯著?？梢?，8∶1 體積比的粉碎蚓糞與蛭石混合基質(zhì)最有利于辣椒幼苗根系的根表面積、根長(zhǎng)、根尖數(shù)和根體積的增大。

2.3.3 辣椒幼苗鮮干物質(zhì)累積特征。

辣椒幼苗根鮮（干）重、莖葉鮮（干）重和總鮮（干）重都表現(xiàn)為CV依次大于FV和CK，CV的根鮮（干）重顯著大于CK，CV的莖葉鮮（干）重顯著大于FV和CK，CV的總鮮（干）重顯著大于CK，與FV間差異不顯著（圖5）。與對(duì)照基質(zhì)相比，粉碎純蚓糞處理最有利于辣椒幼苗鮮（干）物質(zhì)累積。粉碎蚓糞基質(zhì)各處理中，辣椒幼苗的根、莖葉和總鮮（干）重均表現(xiàn)為CV8M1依次大于CV16M1、CV2M1和CV4M1，CV8M1處理與CV2M1和CV4M1間差異達(dá)顯著水平，可見，8∶1體積比的粉碎蚓糞與蛭石混合基質(zhì)最有利于辣椒幼苗各器官鮮（干）重的積累。

2.3.4 辣椒幼苗壯苗指數(shù)特征。CV辣椒幼苗的壯苗指數(shù)大于FV和CK，CV與CK間差異顯著（圖6）?？梢?，粉碎純蚓糞基質(zhì)比對(duì)照基質(zhì)更有利于辣椒壯苗的形成。粉碎蚓糞基質(zhì)各處理中，CV8M1的辣椒幼苗壯苗指數(shù)最大，CV16M1的辣椒幼苗壯苗指數(shù)次之，CV8M1和CV16M1處理間差異顯著?？梢?，8∶1體積比粉碎蚓糞與蛭石混合基質(zhì)最有利于辣椒壯苗指數(shù)的增大。

3 討論

幼苗質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育和最終產(chǎn)量的形成，育苗基質(zhì)既是幼苗的立地環(huán)境，也是幼苗生長(zhǎng)所需各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)的主渠道，是育苗成功的關(guān)鍵[17]。礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)等對(duì)基質(zhì)的質(zhì)量影響顯著[18]。研究表明，與對(duì)照基質(zhì)相比，新鮮純蚓糞基質(zhì)、粉碎純蚓糞基質(zhì)以及粉碎蚓糞添加蛭石的混合基質(zhì)有利于辣椒幼苗的系統(tǒng)發(fā)育。這與蚓糞中含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、理化性質(zhì)優(yōu)良的特征密切相關(guān)[6-8]。

基質(zhì)應(yīng)有較好的形狀，具有較大的比表面、較強(qiáng)的持水能力[19-20]。顆粒大小對(duì)基質(zhì)理化性質(zhì)有較大影響。粒徑在0.5～3.0 mm粒狀基質(zhì)的保水性能較差，但通氣性能良好;粉?；|(zhì)的通氣性能較差，但保水性能好[21]。木屑等有機(jī)固廢作為基質(zhì)材料，在育苗過(guò)程中因微生物等作用而分解破碎，顆粒變小，填充了大空隙，使基質(zhì)通透性能變差，影響幼苗的生長(zhǎng)[22]。蚓糞具有由礦質(zhì)元素和有機(jī)質(zhì)均勻混合而成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[23]，比普通有機(jī)肥具有更大的表面積，養(yǎng)分吸持能力強(qiáng)[24]。蚓糞的微結(jié)構(gòu)對(duì)蚓糞的性質(zhì)特征具有較大的影響，粉碎處理雖然顯著減小蚓糞顆?？臻g尺度，但未破壞蚓糞的微結(jié)構(gòu)，這為蚓糞維持優(yōu)良的理化性質(zhì)提供了空間架構(gòu)。

蛭石具有較強(qiáng)吸附和離子交換能力，常作為添加劑調(diào)節(jié)育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)。蚓糞中含有大量的生物活性物質(zhì)，過(guò)量會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)不利[25]。蚓糞作為育苗基質(zhì)材料使用時(shí)，需要與其他物質(zhì)按照一定比例混合后更有利于培育壯苗。研究發(fā)現(xiàn)，蚓糞和蛭石以2∶1（V/V）比例混合基質(zhì)在番茄育苗中效果最佳[26]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，蚓糞粉碎后添加不同量蛭石對(duì)辣椒幼苗成苗率無(wú)顯著影響，但提高了辣椒幼苗的莖粗、株高、展寬、葉片數(shù)、根長(zhǎng)、根表面積和鮮（干）重等指標(biāo)。蚓糞中加入少量的蛭石（蚓糞∶蛭石=8∶1～16∶1，V/V）有利于壯苗評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)增大，蚓糞中加入大量的蛭石（蚓糞∶蛭石=2∶1～4∶1，V/V）對(duì)辣椒壯苗評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生不利影響，蚓糞粉碎后與蛭石按8：1體積比均勻混合后最有利于辣椒幼苗系統(tǒng)發(fā)育。其主要原因是蛭石具有較小的容重、較高的持水性以及較強(qiáng)的酸堿和鹽緩沖性，添加少量蛭石不但可以調(diào)節(jié)基質(zhì)的孔性和持水性，而且能夠增加基質(zhì)的酸堿緩沖性，以及營(yíng)養(yǎng)鹽的吸附保持和緩釋能力，為辣椒幼苗的壯苗形成提供非常好的生境條件。蚓糞育苗基質(zhì)中含有過(guò)量蛭石會(huì)導(dǎo)致礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的相對(duì)含量明顯下降，幼苗根系無(wú)法吸收足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，影響壯苗形成。

4 結(jié)論

蚓糞基質(zhì)比通用基質(zhì)更有利于辣椒幼苗的壯苗形成。粉碎處理雖然顯著減小蚓糞顆?？臻g尺度，但未破壞蚓糞的微結(jié)構(gòu)，促進(jìn)蚓糞基質(zhì)提升辣椒幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。8∶1體積比粉碎蚓糞與蛭石混合基質(zhì)最有利于辣椒幼苗莖葉、根系、鮮干物質(zhì)累積等指標(biāo)的增大，有利于辣椒幼苗的壯苗形成。

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