醋糟复合基质对小型西瓜幼苗生长及生理代谢的影响

吴芯夷，束胜，朱梦爽，张悦，宋夏夏，郭世荣

（1.江苏南京农业大学园艺学院，210095；2.南京农业大学（宿迁）设施园艺研究院）

醋糟复合基质对小型西瓜幼苗生长及生理代谢的影响

吴芯夷1,2，束胜1,2，朱梦爽1,2，张悦1,2，宋夏夏1,2，郭世荣1,2

（1.江苏南京农业大学园艺学院，210095；2.南京农业大学（宿迁）设施园艺研究院）

为开发出草炭的有效替代物，降低基质育苗的生产成本以及缓解有机固体废弃物的污染，以醋糟发酵合成的有机营养基质为主要原料，按不同比例混配蛭石和草炭，研究不同醋糟复合基质对小型西瓜小兰幼苗生长、叶绿素含量、光合作用、叶片抗氧化酶活性和矿质元素含量等的影响。试验结果表明，在醋糟中添加一定量的蛭石和草炭，复合基质的理化指标均能达到西瓜育苗的基本要求，且各醋糟复合基质优于以草炭和蛭石混配的基质，小型西瓜幼苗生长良好，其中以草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40（体积比）育苗效果最好。

醋糟；复合基质；小型西瓜；育苗；生理代谢

随着设施园艺和无土栽培的发展，以有机废弃物为原料，通过生物发酵合成的有机营养基质因其具有理化性质稳定、缓冲能力强、可再生、来源广泛、且对环境无污染等特点，被广泛应用于设施作物的育苗和栽培，如锯木屑、棉籽壳、菇渣、稻谷壳灰、秸秆、木糖渣等[1～5]。

醋糟是制醋过程中的副产物，富含植物所需的营养成分，风干醋糟含水量10%，粗蛋白质9.6%~ 20.4%、粗纤维15.1%~28%、粗脂肪2%~5%、无氮浸出物20%~30%、灰分13%~17%、钙0.25%~0.45%、磷0.16%~0.37%[6]，还含有丰富的铁、锌、硒、锰等微量元素，利用价值较高。研究表明，将醋糟进行二次发酵，生产的有机肥能够提高葡萄的品质和风味[7]。宋夏夏等[8]利用醋糟∶蛭石∶草炭=6∶1∶3（体积比）的基质栽培水果型黄瓜，效果较好，并认为完全可以替代传统栽培基质用于水果型黄瓜的无土栽培。刘超杰等[9]认为，当复合基质（醋糟、草炭和蛭石）中醋糟含量低于75%时，辣椒幼苗的生长状况均优于仅有草炭和蛭石的复合基质。

采用穴盘育苗的方式，以小型西瓜小兰为研究对象，按不同比例将醋糟与草炭和蛭石混配，制成醋糟复合基质，通过测定西瓜幼苗的生长和生理指标，筛选出适合小型西瓜穴盘育苗的最优醋糟复合基质配方，为更好地利用醋糟基质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

供试西瓜（Citrulus lanatus M.）品种为小兰，种子购自台湾农友公司，为改良型极早熟西瓜品种，是目前国内主栽的迷你型西瓜品种。试验基质采用醋糟、蛭石和草炭按不同比例混配，醋糟、蛭石和草炭均由镇江培蕾有机肥有限公司提供，其基本理化性质见表1。

试验于2013年8~12月在南京农业大学塑料大棚中进行。将醋糟、草炭和蛭石按不同体积比混配，其中以草炭∶蛭石=2∶1（体积比），即A1B3为对照（CK），设20个处理，详见表2。

选取饱满、整齐一致的西瓜种子在蒸馏水中清洗干净，后浸于65℃水中不断搅拌，经自然冷却后继续浸种8 h，然后置于30℃培养箱中催芽。选取发芽一致的种子播于50孔穴盘，每穴1粒，每处理播种1盘，重复3次。随机区组排列。试验期间各处理仅浇清水。

1.2 测定指标

①生长指标幼苗2叶1心时，用直尺测量幼苗根茎部到生长点间的长度作为植株的株高；用游标卡尺测定子叶节下部1/3的粗度作为植株的茎粗；用分析天平测量地上部、地下部鲜质量，于105℃杀青、80℃烘至恒重后用电子天平称量地上部和地下部干质量。

②光合参数采用便携式光合测定系统（Li-6400RT型，美国）于晴天9：00～11：00测定西瓜第3片真叶（从生长点数向下数）的光合参数。测定时，叶室温度（25±1）℃，光强控制在800μmol·m-2·s-1，参比室CO2浓度（380±10）μmol·mol-1，相对湿度60%～70%。测量的参数有净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。

③生理生化指标叶片叶绿素含量采用乙醇－丙酮－水混合液浸提法[10]测定；根系活力采用TTC法[11]测定；SOD活性用NBT还原法测定[12]、POD活性采用愈创木酚法测定[13]、CAT活性用紫外吸收法测定；可溶性总糖采用蒽酮比色法[14]测定

④全氮、全磷含量将植株样品烘干、磨碎，采用H2SO4-H2O2方法消煮，全氮含量用凯氏定氮法测定，全磷含量用钒钼黄比色法测定。

采用Microsoft Excel 2007和SAS 9.2软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 醋糟混配基质对小型西瓜幼苗生长的影响

由表3可以看出，除A1B1、A1B2全株干质量小于对照外，其他处理均显著大于对照；而所有处理的全株鲜质量都高于对照，并且A2~A5处理的全株鲜质量显著高于A1处理。随着蛭石含量的增加、草炭含量的减少（即B1~B4处理），幼苗根长普遍减小，可能是因为蛭石具有较强的保水功能，根际水分充足，但通气状况不佳。随着醋糟含量的增加（A1~A5处理），幼苗的干质量、鲜质量、茎粗普遍增大，但在含有一定量的草炭（15%）时，幼苗的干、鲜质量最大，其他生长指标也处于较高水平，小型西瓜幼苗生长状况最为良好，说明将3种基质按一定比例混配，适宜幼苗生长。

总体而言，A1B1、A5B1处理相比于同组其他混合基质，小型西瓜幼苗生长状况较差。随着醋糟及蛭石含量的同时增加，混配基质处理的幼苗生长状况呈递增趋势，可能是因为醋糟增加了混配基质的通气孔隙，并且能提供大量的营养元素，而蛭石增加了混配基质的持水能力。

表1 基质基本理化性质

表2 育苗基质的体积配比%

表3 混配醋糟基质对西瓜幼苗生长的影响

表4 混配醋糟基质对西瓜幼苗叶片光合色素含量的影响

2.2醋糟混配基质对小型西瓜幼苗叶绿素含量的影响

由表4可知，随基质中醋糟含量的增加（即A1~ A5处理），幼苗中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量不呈线性关系，其中，处理A3B1、A4B2、A4B3、A4B4、A5B4的叶绿素含量显著高于对照，此外，其他处理的叶绿素含量差异不明显，由此可以得出，当混配基质中醋糟含量在45%~60%时，有助于西瓜幼苗的生长。

2.3 醋糟混配基质对小型西瓜幼苗光合参数的影响

由表5可以看出，当草炭含量不为零时，随着醋糟含量的增加，幼苗叶片各光合参数都有所增加；当蛭石含量为25%（即B2处理）时，幼苗净光合速率（Pn）普遍较低；当醋糟含量在45%以上时，幼苗叶片的气孔导度（Gs）普遍较大；当草炭含量在18.5%以内时，幼苗叶片的胞间二氧化碳浓度（Ci）处于较高水平；当蛭石含量较高时，幼苗叶片的蒸腾速率（Tr）较大。总体看来，醋糟及蛭石的含量都较高时，能增强小型西瓜幼苗的光合作用，其中A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）处理的Pn、Gs、Ci、Tr整体高于其他处理。

2.4 醋糟混配基质对小型西瓜幼苗根系活力的影响

从表5可以看出，复配基质中随着醋糟含量的增加、草炭含量的减少，幼苗根系活力普遍增强，草炭含量小于18.75%的处理A5B1、A4B2、A5B2、A4B3、A5B3、A4B4、A5B4的根系活力较强，而其他处理的根系活力较弱且差异不大。

2.5 醋糟混配基质对小型西瓜幼苗叶片抗氧化酶活性的影响

由表5可以看出，当混配基质中蛭石含量为零时，幼苗叶片CAT值都很低，在基质中添加蛭石后，基质的持水能力增强，CAT值也升高。总体来看，随着醋糟含量的增加，幼苗叶片的CAT、POD、SOD值都有所提高，当草炭含量≤15%时，A4B4、A5B2、A5B3、A5B4的CAT活性，A5B1的POD活性，A5B1、A5B2、A5B3、A4B4、A5B4处理SOD活性较高，但叶片中SOD活性总体差异不大。

2.6 醋糟混配基质对小型西瓜幼苗叶片全氮、全磷和可溶性糖含量的影响

由表6可知，当草炭或醋糟含量较高时，幼苗叶片的全氮、全磷及可溶性糖含量均较高，这与草炭和醋糟含营养物质有直接关系。纯醋糟基质（A5B1）处理培育的小型西瓜幼苗叶片全氮、全磷及可溶性糖含量较高，说明醋糟是很理想的营养基质，因此，用醋糟代替草炭作为有机营养基质可行。

3 讨论与结论

表5 混配醋糟基质对小型西瓜叶片光合参数及根系活力的影响

基质通气和保水能力是影响植物根系生长发育的重要因素，容重和孔隙度是衡量其比例是否恰当的简单指标。理想基质的容重应为0.1～0.8 g/cm3，总孔隙度应为54%～96%，而水气比应为2.0～4.0[15]。而醋糟基质质量轻、颗粒粗、通气孔隙度大，通过添加适量的蛭石和草炭可调节基质的性质，以适合作物生长。本试验中，纯醋糟基质和蛭石的容重较接近且较低，蛭石与草炭的总孔隙度和通气孔隙相近，并小于醋糟，而持水孔隙和水气比均大于醋糟。将3种基质混配，容重和总孔隙度都在理想基质的范围内。影响基质物理性状的首要因素是水气比，在醋糟中适当加入蛭石和草炭能提高混合基质的水气比。电导率（EC值）是影响有机营养基质应用于作物育苗或栽培的主要因素[16]，一般通过添加草炭或者蛭石以降低栽培基质EC值，从而不会抑制作物的萌发及生长。醋糟具有较好的通气性，并含有较高的营养物质，但EC值大、pH值较低；蛭石具有很好的保水、持水能力，pH值较高；草炭容重较大、通气孔隙小，醋糟、蛭石、草炭三者综合，可有效弥补各单一基质的缺陷。研究表明，将工农业有机废弃物发酵合成的有机营养基质应用于蔬菜、观赏植物等的育苗和栽培时，应混配适量的草炭才安全[9]；蛭石混配时易破碎，其添加量以不超过30%为宜[17，18]。本试验中，草炭含量较低时，幼苗各生长生理指标均较高，生长健壮。蛭石含量在33.3%以内，幼苗生长状况随蛭石含量增加而增强；而当蛭石含量为40%时，除A4B4处理外，其他处理的幼苗长势均减弱。

表6 混配醋糟基质对西瓜幼苗叶片抗氧化酶活性及全氮、全磷、可溶性糖含量的影响

植物的生物学产量绝大部分来自于光合作用，所以光合作用是衡量作物生长状况的关键指标。引起光合速率变化的因素有气孔因素和非气孔因素，主要是将Ci和Gs的变化方向作为判断的依据。有研究认为，只有Ci和Gs同步变化的情况下，才能证明光合速率的变化主要是由气孔因素引起的[19]。本试验结果表明，与对照相比，小型西瓜幼苗叶片的Ci增大的同时，Gs同步增大，说明其光合速率的变化由气孔因素引起。在混合基质中加入醋糟后，幼苗叶片的气孔导度都有所增大，进入气孔的CO2增多，从而增强了其光合作用，其中，以A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）处理增幅最为明显。

本试验发现，纯醋糟的营养元素高于草炭和蛭石，并且在一定范围内，随着醋糟含量的增加，小型西瓜幼苗叶片的全氮、全磷、可溶性糖的含量逐渐增加，植物生长更加健壮。而基质中添加草炭的含量大于15%时，小型西瓜幼苗的根系活力以及叶片的抗氧化酶活性都有一定程度的降低。

本试验结果表明，当混合基质中蛭石含量一定时，随着醋糟含量的增加、草炭含量的减少，小型西瓜幼苗的生长状况有所改善，说明醋糟代替草炭可行，且效果较好；而在混配基质中适当添加草炭，比例不超过18.7%时，小型西瓜幼苗生长状况较好，其中，以A4B4（草炭∶醋糟∶蛭石=15∶45∶40）为小型西瓜育苗的醋糟复合基质最佳配方。

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Effects of Vinegar Residue Complex Substrates on Grow th and Physiological M etabolism of M ini-watermelon Seedling

WU Xinyi1,2,SHU Sheng1,2,ZHU Mengshuang1,2,ZHANG Yue1,2,SONG Xiaxia1,2,GUO Shirong1,2
(1.College ofHorticulture,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095; 2.Nanjing Institute ofProtected Horticulture)

In order to explore effective substitutes of peat,reduce the production costof substrate culture and the pollution of organic solid waste.We used vinegar residue complex substrates as the main material,studied effects of different vinegar residue complex substrates on the seedling growth,chlorophyll content,photosynthesis,antioxidantenzyme activity and mineral elements content ofmini-watermelon with mixing different proportions of vermiculite and peat.The results showed that,physicaland chemical indicatorsof complex substrates could achieve the basic requirementsofmini-watermelon seedling when adding a certain amount of vermiculite and peat in vinegar residue complex substrates.Meanwhile,each vinegar residue complex substrate was better than the substratemixed with vermiculite and peat and themini-watermelon seedlingsgrewwell.Besides,thebestnurseryeffectwas treatedwith 15%peat+45%vinegar residue+40%vermiculite(V/V).

Vinegar residue;Complex substrate;Mini-watermelon;Grow seedlings;Physiologicalmetabolism

S651

A

1001-3547（2015）16-0052-06

10.3865/j.issn.1001-3547.2015.16.007

国家大学生创新创业训练计划（201310307027）、江苏省农业三新工程项目（SXGC[2014]256）；江苏省科技成果转化专项资金项目（BA2014147）；国家科技支撑项目（2013BAD20B05）

吴芯夷（1993-），女，E-mail：14811118@njau.edu.cn

郭世荣，通信作者，博士，教授、博导，主要从事设施园艺与无土栽培研究，电话：025-84395267，13952094629，E-mail：srguo@njau.edu.cn

2015-05-19