有机生态型无土栽培基质浸提液对黄瓜种子萌发及幼苗生长的影响

许耀照 曾秀存* 王勤礼 吕 彪 张文斌 孙芳霞

（1 河西学院，甘肃张掖 734000；2 张掖市经济作物推广站，甘肃张掖 734000；3 甘肃农业大学，甘肃兰州 73007 0）

近年来，日光温室逐渐向非耕地区域发展，甘肃省有19.21 万km2荒漠化土地，利用有机生态型无土栽培可以在这些传统农业无法耕作的地区和中低产地区、盐碱地区进行蔬菜生产，从而缓解粮菜争地的矛盾（蒋卫杰 等，2000）。有机生态型无土栽培的基质是以农业副产品有机物质或天然有机物质为主的有机基质，是作物生长的重要养分来源，含有各种大量元素和微量元素。自1990年以来，有机生态型无土栽培主要集中在基质配方的研究上，蒋卫杰等（1998）利用各种农产品废弃物（向日葵秆、玉米秆、玉米芯、菇渣、锯末等）作为原料配制有机生态型无土栽培基质栽培蔬菜，产量和品质均得到大幅度提高；程斐等（2001）、李谦盛等（2002）用稻壳、药渣和造纸废弃物苇末等材料尝试对基质进行产业化开发，效果较佳；新疆农业科学院海南基地利用椰糠栽培厚皮甜瓜，有效解决了根系病害问题；刘士哲和连兆煌（1994）利用甘蔗渣进行较深入的研究和开发，因地制宜利用当地丰富廉价的农产品废弃资源；曾长立等（2010）以菇渣、锯木屑和珍珠岩为材料，研究不同配比对辣椒生长发育的影响；刘淑娴等（2003）采用稻壳、珍珠岩、蛭石、炉渣、花生壳（粉碎）、砂为栽培基质材料，并配给适量消毒鸡粪、复合肥、尿素等代替营养液，进行黄瓜有机生态型无土栽培试验；王勤礼等（2012）利用玉米秸杆、炉渣、沼渣、牛粪、菇渣不同配比进行辣椒无土育苗基质配方研究；孙世海等（2010）将蛭石、草炭、沙、炉渣灰按不同体积配比，研究了基质浸提液对韭菜、番茄和黄瓜种子萌发的影响。但关于有机生态型无土栽培基质栽培1、2 a 和3 a后，基质的理化特性及其浸提液对蔬菜种子萌发和幼苗生长的影响报道较少。为了循环利用有机生态型无土栽培基质，本试验以甘肃省临泽县平川镇三二村荒漠区现代农业示范园区内有机生态型无土栽培于2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的基质为试验材料，测定了基质的理化性质，并研究了栽培不同年限的基质浸提液对黄瓜（Cucumis sativusL.）种子萌发和幼苗生长的影响，旨在为有机生态型无土栽培基质的可持续利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2011年7～12月在河西学院农业与生物技术学院作物栽培与生理实验室进行。供试黄瓜种子为长青1号，由吉林省蔬菜花卉科学研究院选育，购自张掖市种子公司。供试的有机生态型无土栽培基质（基质配方为玉米秸秆∶牛粪∶菇渣∶炉渣=3.5V∶1V∶1.5V∶2V）于2011年6月取自张掖市临泽县平川镇三二村荒漠区现代农业示范园区，分别为2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的栽培基质。

1.2 试验方法

基质浸提液的制备：参考土壤水溶性盐提取的方法（中国土壤学会农业化学专业委员会，1983），将栽培1、2 a 和3 a 的干基质与蒸馏水按1V∶10V的比例混合后，在烧杯中浸泡24 h，将基质中能溶于蒸馏水的物质全部充分溶解后过滤，浸提液置于棕色细口瓶中备用。栽培1 a 的基质浸提液用N1表示，栽培2 a 的基质浸提液用N2表示，栽培3 a 的基质浸提液用N3表示，对照为蒸馏水。

种子萌发试验：将长青1号种子用75% 酒精处理15 min，然后用蒸馏水充分吸胀6 h。将培养皿（Φ=12 cm）用蒸馏水冲洗3次后，铺2层滤纸，将已经吸胀的黄瓜种子均匀置于培养皿内，每个培养皿内放20粒，3次重复，用5 mL N1、N2 和N3处理黄瓜种子，以蒸馏水处理为对照。将培养皿置于智能人工气候箱（RXZ-310B型）中避光培养。每隔1 d 向处理培养皿中加入5 mL 基质浸提液，对照加5 mL 蒸馏水，连续处理3 d，第4 天开始用称量培养皿质量的方法向培养皿补充水分，以保证黄瓜种子萌发所需的水分。

黄瓜幼苗培养：取菜园土装入营养钵（上口10 cm，下口7 cm，高10 cm）中，将黄瓜种子用75%酒精处理15 min，用蒸馏水吸胀6 h后播于营养钵中，每钵播种2粒。用N1、N2 和N3浇透营养钵，以蒸馏水处理为对照，每个处理5次重复。将营养钵置于河西学院农业与生物技术学院教学与科研示范基地的日光温室中，每隔1 d 向处理营养钵中加入50 mL 基质浸提液，对照加入50 mL 蒸馏水，连续处理3 d后，进行常规管理。

1.3 项目测定

基质理化性质的测定参照钱笑天等（2009）的方法：将自然风干的基质加满体积为625 cm3的塑料烧杯（塑料烧杯质量为m0），称质量m1；浸泡在蒸馏水中24 h后，称质量m2；倒置烧杯，待烧杯中的水分自由沥干后，称质量m3。

参照电位法（中国土壤学会农业化学专业委员会，1983）测定基质的pH值，用1∶2.5 浸提法测定，称取10 g 风干基质加蒸馏水25 mL，搅拌后放置30 min，用定量滤纸过滤，以pH计（雷磁PHS-2F型）测定。参考土壤水溶性盐提取的方法（中国土壤学会农业化学专业委员会，1983）测定基质的电导率（EC）值，用1∶5 浸提法，称取10 g 风干基质加蒸馏水50 mL，搅拌后放置30 min，用定量滤纸过滤，用数字电导仪（DDS-11H型）测定。

在种子萌发过程中观察并记录黄瓜种子的萌发数，计算发芽率、发芽势和发芽指数。

式中，Gt为第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

当黄瓜种子萌发6 d后测量黄瓜幼苗的主根长、胚轴长，并统计侧根数，萌发9 d后测量黄瓜幼苗的上胚轴粗、下胚轴粗，3次重复，每个处理测定15株黄瓜幼苗。

种子发芽均以芽长≥5 mm 为标准统计，第7 天结束发芽，第10天时统计黄瓜幼苗出苗率，第30天时测定黄瓜幼苗的株高、地上部鲜质量、地上部干质量、地下部鲜质量、地下部干质量，并计算根冠比。采用浸提法测定黄瓜幼苗叶绿素含量（王学奎，2006）：取新鲜幼苗功能叶片，洗净剪碎，称取0.2 g 放入试管中，加入10 mL 95%乙醇，在黑暗中浸提24 h，待植物组织变白后吸取浸提液上清液4 mL 在分光光度计（型号为722S）上测定665、645 nm 和470 nm 处的吸光度值，计算叶绿素含量。

黄瓜幼苗光合指标的测定（钱笑天 等，2009）：当黄瓜幼苗长到五叶一心时，用TPS-2型光合仪（美国PP Systems 公司生产）测定第4片真叶的光合指标，测定时光量子通量密度（PFD）设定为924 μmol·m-2·s-1，叶室温度控制在25℃，测定从上向下数第2位叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr），计算水分利用率WUE=Pn/Tr。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2003 软件对数据进行处理，采用DPS 13.5 软件对数据进行Duncan 新复极差法显著性分析。

2 结果与分析

2.1 基质理化性质的测定

由表1可以看出，栽培3 a 的基质的容重、持水孔隙度、pH值和EC值分别较栽培1 a 的基质增加24.49%、9.84个百分点、1.42%、66.94%，差异达极显著水平；栽培3 a 的基质的总孔隙度和通气孔隙度分别比栽培1 a 的基质降低4.21个百分点、14.05个百分点，差异达极显著水平。基质大小孔隙比由栽培1 a后的1∶1.55 降为栽培3 a后的1∶3.41。

表1 不同栽培年限的基质理化性质

基质容重大小与基质的松紧程度密切相关，基质容重在0.1～0.8 g·cm-3范围内作物栽培效果较好，基质总孔隙度在54%～96%范围内可以满足作物生长，大小孔隙比在1∶4～1∶2范围为宜（郭世荣，2003）。基质栽培3 a后，基质容重为0.61 g·cm-3；总孔隙度为74.81%；大小孔隙比为1∶3.41（表1），基质的特性已逐渐接近作物适宜生长的上限。基质的EC值超过1.25 mS·cm-1便须要淋洗盐分，以免会对植物构成渗透逆境（康红梅 等，2005），基质栽培2 a后，EC值就达到1.57 mS·cm-1，已超出作物适宜生长的EC值。

2.2 基质浸提液处理对黄瓜种子萌发特性的影响

由表2可以看出，N3处理的黄瓜种子，其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数依次为95.00%、62.00%、12.61 和58.26，较对照分别降低5个百分点、23个百分点、16.86%、36.10%，差异达极显著水平。活力指数反映种子萌发的速度和质量，活力指数大表明发

芽快而且长势好（晋丽娟 等，2007），N3处理极显著降低了黄瓜种子的活力指数，表明栽培3 a后的基质内所含的物质对黄瓜种子的萌发有抑制作用。

表2 基质浸提液处理对黄瓜种子萌发特性的影响

2.3 基质浸提液处理对黄瓜幼苗生长指标的影响

由表3可以看出，N3处理的黄瓜幼苗的主根长、胚轴长、侧根数、上胚轴粗和下胚轴粗依次 为2.33 cm、2.29 cm、8.00条、1.47 mm、1.79 mm，较对照分别降低19.65%、26.37%、42.86%、7.55%、6.28%，差异达极显著水平。主根生长的好坏对其根系的发育起着重要的作用，侧根数量是描述根构型的重要参数之一（范伟国和杨洪强，2007），N3处理极显著抑制了幼苗主根的生长和侧根数量的增加，表明栽培3 a后的基质内所含的物质对黄瓜幼苗根系的发育有抑制作用。

表3 基质浸提液处理对黄瓜幼苗生长指标的影响

2.4 基质浸提液处理对黄瓜幼苗质量的影响

由表4可以看出，N3处理的黄瓜幼苗的株高、地上部鲜质量、地上部干质量分别为4.87 cm、909.10 mg、63.00 mg，较对照分别降低11.93%、58.24%、43.70%；幼苗地下部鲜质量和地下部干质量分别为231.50 mg 和22.50 mg，较对照分别增加19.39%、92.31%，差异达极显著水平。黄瓜幼苗的根冠比和G值随着基质栽培年限的增加逐渐降低，N3处理较N1处理分别降低74.75%、73.24%，差异达极显著水平。表明栽培3 a后的基质内含物对黄瓜幼苗质量有显著的抑制作用。

表4 基质浸提液处理对黄瓜幼苗质量的影响

2.5 基质浸提液处理对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

由表5可以看出，N3处理的黄瓜幼苗叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素（a+b）含量和叶绿素a/b 的值依次为2.209、1.269、3.478 mg·g-1和1.74，较N1处理分别降低25.65%、21.42 %、24.16%、5.38%，差异达极显著水平。表明栽培3 a后的基质内所含的物质对黄瓜幼苗叶绿素的合成有抑制作用。

表5 基质浸提液处理对黄瓜幼苗叶绿素含量的影响

2.6 基质浸提液处理对黄瓜幼苗叶片光合特性的影响

由表6可以看出，N3处理的黄瓜幼苗叶片的光合速率和水分利用率分别为2.54 μmol·m-2·s-1和1.04 mmol·mol-1，较对照分别降低29.44%和51.17%；气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率分别为192.60 mmol·m-2·s-1、363.60 μmol·mol-1和2.45 mmol·m-2·s-1，较对照分别增加66.51%、12.11%和44.97%，差异达极显著水平。表明栽培3 a后的基质内所含的物质对黄瓜幼苗叶片的光合特性有抑制作用。

表6 基质浸提液处理对黄瓜幼苗叶片光合特性的影响

3 结论与讨论

无土栽培具有避免土传病虫害及连作障碍、肥料利用率高、节约用水以及生产的可控性强等诸多优点，已成为发展无公害绿色蔬菜生产的可靠途径（连兆煌，1994）。栽培基质质量的好坏直接影响到蔬菜的生长和发育。吴志行等（1988）研究认为基质适宜的容重为0.2～0.8 g·cm-3，总孔隙度为65%～95%，通气孔隙度大于15%，水气比为3～4。刘伟等（2006）研究认为有机生态型无土栽培基质的适宜pH值为5.8～6.4。本试验测定了栽培于2010年（栽培1 a）、2009年（栽培2 a）和2008年（栽培3 a）的有机生态型无土栽培基质的特性，栽培1 a 到栽培3 a，基质的容重、持水孔隙度、pH值和EC值在逐年增加，基质的总孔隙度、通气孔隙度和大小孔隙比在逐年降低，基质的物理特性已逐年接近不适宜作物生长的范围。且本试验中，栽培2 a 的基质的EC值和pH值就超出作物适宜的范围，这可能是由于有机生态型无土栽培中大量施入肥料，使得基质中含有大量的矿质元素造成的。

孙世海等（2010）用以草炭和蛭石为主的基质浸提液处理韭菜、番茄和黄瓜种子，发现基质浸提液抑制早期幼苗根长的生长，有降低韭菜和番茄种子发芽率的趋势，但对黄瓜种子萌发特性的影响不确定。本试验中基质的组分以玉米秸秆、牛粪、菇渣和炉渣为主，在基质栽培1、2 a 和3 a后，用基质浸提液处理黄瓜种子和幼苗，栽培3 a 的基质浸提液抑制黄瓜种子萌发和幼苗生长，抑制幼苗叶片的光合特性。

综上所述，在有机生态型无土栽培中，为有效循环利用栽培基质，基质栽培3 a后需要采取部分更换基质或淋洗基质中盐分等措施，以改变基质的理化特性，满足蔬菜植物生长发育对基质和养分的需求，但基质在栽培中营养成分的变化特征还需进一步研究。

程斐，孙朝晖，赵玉国，李式军.2001.芦苇末有机栽培基质的基本理化性能分析.南京农业大学学报，24（3）：19-22.

范伟国，杨洪强.2007.人工基质培养条件下营养亏缺对湖北海棠实生幼苗根构型的影响.中国农业科学，40（1）：161-166.

郭世荣.2003.无土栽培学.北京：中国农业出版社：134-144.

蒋卫杰，刘伟，余宏军.1998.几种农产废弃物作为草炭替代物在无土栽培中的应用.农业工程学报，14（s）：177-180.

蒋卫杰，余宏军，刘伟.2000.有机生态型无土栽培技术在我国迅猛发展.中国蔬菜，（s）：35-39.

晋丽娟，张文辉，王涛.2007.NaC1 胁迫对花棒种子萌发的影响.干旱地区农业研究，25（3）：150-153.

康红梅，张启翔，唐菁.2005.栽培基质的研究进展.土壤通报，36（1）：124-127.

李谦盛，郭世荣，李式军.2002.利用工农业有机废弃物生产优质无土栽培基质.自然资源学报，17（4）：515-519.

连兆煌.1994.无土栽培原理与技术.北京：中国农业出版社：48-49.

刘士哲，连兆煌.1994.蔗渣做蔬菜工厂化育苗基质的生物处理与施肥措施研究.华南农业大学学报，15（3）：1-7.

刘淑娴，张金云，高正辉，吴孝良，赵仁敏.2003.黄瓜有机生态型无土栽培基质的筛选.安徽农业科学，31（4）：549-550，552.

刘伟，余宏军，蒋卫杰.2006.我国蔬菜无土栽培基质研究与应用进展.中国生态农业学报，14（3）：4-7.

钱笑天，郭世荣，田婧，刘香娥，刘超杰.2009.醋糟复配基质对西瓜幼苗生长及光合作用的影响.江苏农业科学，（5）：155-158.

孙世海，李树和，罗莎.2010.不同基质浸提液对蔬菜种子萌发的影响.种子世界，（9）：21-22.

王勤礼，许耀照，王佩堂，吕彪，张文斌，张东昱.2012.以有机废弃物为主的辣椒无土育苗基质配方研究.土壤通报，43（1）：182-185.

王学奎.2006.植物生理生化实验原理和技术.2版.北京：高等教育出版社.

吴志行，凌丽娟，张义平.1988.蔬菜育苗基质的理论与技术的研究.农业工程学报，（3）：20-27.

中国土壤学会农业化学专业委员会.1983.土壤农业化学常规分析方法.北京：科学出版社：166，195.

曾长立，刘丽，陈禅友，雷刚.2010.不同有机生态型基质配比对辣椒生长发育的影响.长江蔬菜，（6）：47-49.