人工草炭复合基质对樱桃萝卜出苗率和 果实营养的影响

聂文星，于建兴，李加友，陈雨

(嘉兴学院 生物与化学工程学院，浙江 嘉兴 314001)

草炭是湿地条件下植物残体不完全碳化所形成的产物[1]，主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，具有保水、透气和改良土壤等性能[2]。同时，草炭含有丰富的腐植酸，以及氮、磷、钾等营养成分[3]，是纯天然的有机物质，具有无菌、无毒、无公害、无污染、无残留等优点，是优良的栽培基质。

无土栽培具有省地、省水、省肥、受环境影响小、作物生长快、产量高、质量好、病虫害少等诸多优点，在现代农业中的应用越来越广泛，是我国推广建设“绿色生态”农业的理想方式[4]。传统的无土栽培基质以草炭为主。由于我国对草炭资源进行了限制性开采，草炭价格逐年升高，这制约了无土栽培技术的推广和发展。目前，世界各国都在积极研究草炭的替代物，如加拿大用锯末、以色列用牛粪和葡萄渣、英国用椰子壳等，均取得良好效果[5]。

本试验以水稻秸秆为原料，通过自然发酵，制备人工草炭，对比人工草炭和天然草炭理化性质的差异，以及对樱桃萝卜出苗率和果实营养的影响，为基于秸秆发酵的人工草炭研发和应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2016—2017年在嘉兴学院生化实验中心温室进行。所用基质材料包括由水稻秸秆制备的人工草炭、采购的天然草炭和蛭石。

1.2 人工草炭制备

选用嘉兴市郊当年收割的水稻秸秆，风干粉碎，过孔径0.5 mm的筛板，得到直径<0.5 mm的秸秆粉。按每1 kg秸秆粉加入2.7 L水、300 mL助腐剂的比例混合、拌匀，装入发酵桶中，自然发酵30 d，期间定时翻堆，之后取出自然风干，即为人工草炭。

1.3 处理设计

选用市售普通蛭石混合人工草炭或天然草炭作为复合基质对樱桃萝卜进行培养。共设计5个复合基质配方：A，人工草炭∶蛭石1∶1(体积比，下同)；B，人工草炭∶蛭石2∶1；C，人工草炭∶蛭石3∶1；D，人工草炭∶蛭石3∶2；E(对照)，天然草炭∶蛭石2∶1。

育苗实验在日光温室内进行，以55 ℃水烫种15 min，之后浸种6 h，播种。每个处理播种2育苗盘，每盘75孔，完全随机排列。

待出苗率基本稳定时，每处理抽样10株，移栽入直径13 cm的花盆内。每天浇水1次，每次用喷壶均匀喷浇，浇透为止，培养30 d。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 草炭理化性质

将发酵获得的人工草炭和市场购置的天然草炭分别取样干燥后，进行性能检测。容重：利用一定容积的环刀切割未搅动的自然状态的草炭(基质)，使草炭(基质)充满其中，称量后，计算单位体积的烘干质量。比重：将已知质量的草炭(基质)放入液体中，排尽空气，求出由草炭(基质)代换出的液体的体积。以烘干草炭(基质)(105 ℃)质量除以体积，即为草炭(基质)比重。有机质含量测定采用高锰酸钾氧化法[6]；氮含量测定采用凯氏定氮法[7]；钾、磷含量测定采用电感耦合等离子体法[8]。

1.4.2 樱桃萝卜出苗率

从播种到出苗稳定期间，每隔2天对樱桃萝卜种子出苗率进行观察与测定，计算出苗率。

1.4.3 果实营养分析

待樱桃萝卜成熟，收获块根，随机抽取各组样品，每组2个平行，采用费林法测定还原糖含量、凯氏定氮法测定总蛋白质含量、2,6-二氯靛酚滴定法测定维生素C(VC)含量[9]。

2 结果与分析

2.1 人工草炭与天然草炭理化性状对比

如表1所示，2种草炭的有机质含量均较高(62.4%～65.2%)，但在氮、磷、钾含量方面，人工草炭较天然草炭有较大优势，含磷、钾、氮量高。人工草炭的总孔隙度大于天然草炭，容重小于天然草炭，说明人工草炭的通透性优于天然草炭。二者指标间差异的原因可能在于微生物作用周期差别：天然草炭埋于地表土层，经长时间微生物作用，其中的矿物元素转化为有机质；而人工草炭以新鲜秸秆为原料，仅经历了短时间的发酵(一般不超过3个月)，其中的矿物元素利用(转化)率和微生物生长量均比天然草炭低。

表1 人工草炭与天然草炭部分理化指标对比

孔隙度大说明基质较轻，较疏松，可容纳的空气和水较多，有利于根系生长，但植物易漂浮，锚定植物的效果较差；反之，则基质较重，较坚实，水分和空气的容纳量小，不利于根系伸展，须增加供液次数。对于不同的农作物，理想基质的容重应在0.1～0.8 g·cm-3，总孔隙度应在54%～96%[10]。利用蛭石分别与2种草炭混合配比，得到的5组混合基质的容重和总孔隙度见图1，基本符合基质要求。

图1 复合基质的容重和总孔隙度

2.2 复合基质对种子出苗率的影响

出苗率检测结果(图2)表明：8～10 d各组的出苗率基本稳定，最终出苗率都在80%以上，其中：A组出苗率最高，B组与对照组持平，而C、D组则略低于对照组。该结果与张文文等[11]存在差异，同样的基质配比，辣椒最终出苗率最高的是人工草炭∶蛭石体积比2∶1组，说明不同作物育苗对基质的响应不同，应开展针对性的试验。

图2 不同基质对樱桃萝卜种子出苗率的影响

观测期内，A组的出苗率始终明显高于对照组，说明该复合基质对樱桃萝卜种子发芽有促进作用，用秸秆发酵生产的人工草炭可替代天然草炭用于植物育苗。B组和D组的出苗率在前期较对照组有优势。这可能是由于秧苗生长初期根系延展旺盛，要求基质的孔隙度大、容重小，以人工草炭与蛭石复合的基质在这方面有优势。

2.3 复合基质对樱桃萝卜营养成分的影响

如表2所示，从樱桃萝卜的还原糖、蛋白质和VC含量上来看，基于人工草炭的复合基质效果均优于对照组，其中，以D组在3项指标上均最高：还原糖含量4.90%，蛋白质含量0.781%，VC含量340 mg·kg-1(以湿重计)。

表2 不同基质对萝卜营养成分的影响

3 小结

以新鲜秸秆发酵制备人工草炭，其有机质含量与天然草炭接近，但氮、磷、钾含量，以及总孔隙度等指标优于天然草炭。分别采用人工草炭和天然草炭与蛭石复配，检测其对樱桃萝卜种子出苗率和营养成分的影响，结果发现，在合适的配比下，人工草炭基质下樱桃萝卜的种子出苗率和所测试的营养成分指标优于天然草炭。说明所制得的人工草炭可以替代天然草炭用于育苗、栽培。