開發(fā)出理化性能穩(wěn)定、取材方便、原材料易于獲取、價格低廉、用后方便處理的基質,是固體基質無土栽培的關鍵。利用蛭石及工農(nóng)業(yè)固體廢棄物如爐渣、廢菇料、秸稈等原料按一定比例混合復配成無土番茄栽培基質,采用盆栽和田間試驗,通過對比選擇出適宜番茄栽培的高效、低成本無土基質,代替常規(guī)以草炭為主要原料的無土栽培基質,在降低栽培成本的同時,保護不可再生的生態(tài)資源,提高生產(chǎn)效率,旨為番茄大規(guī)模無土栽培生產(chǎn)的示范推廣奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

基質原材料種類有草炭(普通園藝用草炭,購于花卉市場)、蛭石(未分級蛭石)、爐渣(0.5 cm篩網(wǎng)過篩)、玉米秸稈(粉碎噴水后用塑料膜覆蓋堆漚3個月)和棉籽皮(以棉籽皮作原料生產(chǎn)食用菌后的廢菇料,噴水后用塑料膜覆蓋堆漚3個月)。將基質原料按不同配比復配成8種復合基質(表1)進行試驗。番茄品種為金棚一號(粉果品種)。

1.2 試驗方法

1.2.1 無土栽培基質的初選

采用常規(guī)方法,分析8種復合基質的理化性質,指標包括容重、總孔隙度、大小孔隙比、pH值和電導率。其中,電導率(EC)和pH值測定參照土壤的EC和pH值測定方法進行,在電導率儀上測定電導率,在pH計上測定pH值。

根據(jù)2008年基質原材料的市場價格草炭240元/m3、蛭石50元/m3、玉米秸稈50元/m3、爐渣60元/m3、棉籽皮60元/m3,計算8種復合基質的原料成本,其中玉米秸稈和棉籽皮的價格主要是粉碎與運輸?shù)某杀?其本身幾乎無成本價格。將8種復合基質的理化性質及其原料成本進行比較,選出可應用于蔬菜栽培的低成本無土栽培基質。

1.2.2 無土栽培基質的優(yōu)選

以初選的幾種基質為測試基質,以常規(guī)基質(基質II)和土壤為對照,進行番茄栽培試驗,研究不同基質種類對番茄生長及產(chǎn)量的影響,以篩選出高效、低成本的無土栽培番茄基質。栽培試驗分盆栽試驗和田間試驗2種。

1.2.3 盆栽試驗

盆栽試驗在河北省農(nóng)林科學院蔬菜高新技術示范園區(qū)溫室內進行,控制白天溫度在25℃左右、夜間溫度在15℃左右。試驗用花盆的上沿直徑為40 cm。將每種復合基質均裝3盆, 2008年8月10日定植番茄苗,每盆栽3株。生長24 d后,測量苗期植株的株高、莖粗、根數(shù)、根體積及葉片的相對葉綠素含量。比較不同基質栽培條件對番茄生長勢、根生長量及植株葉片葉綠素相對含量的影響。植株根體積測定采用量筒法進行,葉綠素相對含量測定采用用手持式葉綠素儀BERC-502進行。

1.2.4 田間栽培試驗

試驗在河北省農(nóng)林科學院蔬菜高新技術示范園區(qū)連棟溫室(總面積648m2)內進行,控制白天溫度在25℃左右、夜間溫度在15℃左右。每種基質裝3行栽培槽,栽培槽長17m,每行栽培槽定植番茄50株, 2008年3月18日定植。栽培槽材料為20 kg/m3聚苯烯發(fā)泡板,厚度2.5 cm。在開花期,測量植株的株高、莖粗、開花節(jié)位、花蕾數(shù)、開花數(shù)以及根活力;在盛果期,測量植株的根長、根數(shù)、根重等根系生長指標,并記錄最終產(chǎn)量。比較不同基質對番茄花期生長勢、開花特性、根活性以及盛果期根生長量及產(chǎn)量等的影響。番茄根活性測定利用A-萘胺氧化法進行。

*比例為按照材料順序配制的體積比。

2 結果與分析

2.1 基質的理化性質及成本分析

8種復合基質的容重、總孔隙度、pH值和電導率均在適宜范圍內(表2),表明從容重、總孔隙度、pH值和電導率4個指標看, 8種復合基質均能夠滿足多數(shù)蔬菜栽培的需求。大小孔隙比反映基質的保水能力,基質III大小孔隙比偏大而且還會隨著秸稈的不斷降解而進一步增大,持水能力將越來越差,所以不宜作為栽培基質應用?；|IV大小孔隙比偏大但成分穩(wěn)定,在實際應用中需要及時補水來克服基質持水能力差的問題;基質I和基質II大小孔隙比偏小,持水能力強,但通氣能力稍差。經(jīng)濟效益決定無土栽培生產(chǎn)發(fā)展的規(guī)模與速度?；|栽培是無土栽培中投資最少的栽培方式,然而不同基質的價格相差很大。有些基質作物雖能夠很好地生長,但是來源不易、運輸困難且價格較高,故不能選用。采用作物殘體或有機廢棄物作為無土栽培中的基質材料來代替生產(chǎn)上常用的草炭、巖棉等基質材料,可以降低生產(chǎn)成本。除基質III外,能夠應用的7種基質成本差異較大(表2)。其中,基質IV、基質VI和基質×成本較低(52.5~60.0元/m3),較基質II(常規(guī)基質)成本降低60%左右,且原料易于獲得,是較適合推廣應用的無土栽培固體基質。更進一步的栽培試驗就以常規(guī)基質II和土壤為對照,以初步優(yōu)選的基質IV、基質VI和基質×為測試基質來進行。

2.2 復合基質種類對番茄生長指標的影響

2.2.1 對番茄苗期生長的影響

粗高比為植株根徑粗(靠近基質表面部分的植株莖粗)與株高的比值,是判斷植株生長是否徒長的指標?；|栽培的番茄粗高比均大于土壤栽培(表3),表明基質栽培番茄的植株生長好于土壤栽培。

*同列數(shù)據(jù)后,小寫英文字母不同,表示在5%水平上差異顯著;大寫英文字母不同,表示在1%水平上差異顯著。下表同。

長度>10 cm的根數(shù)和根體積反映了植株根系的生長量?；|VI栽培的番茄長度﹥10 cm根數(shù)最多,與基質對照差異不顯著,但顯著優(yōu)于其他基質處理;根體積較大,與基質對照和土壤對照以及其他處理差異均不顯著。表明基質VI栽培的番茄根系生長良好。整株重反映了整個植株的生長量?；|VI栽培的番茄整株重最大,顯著高于其他處理。表明用基質VI栽培的番茄植株生長最好。

葉綠素相對含量可以間接反映作物生長速度的快慢?；|II(對照)和基質IV的番茄植株葉綠素相對含量較高,二者差異不顯著,但均極顯著高于土壤處理;而基質VI和基質×的葉綠素相對含量與土壤栽培差異不顯著(表4)。表明用基質IV栽培番茄效果較好。

2.2.2 對番茄花期生長的影響

基質VI和基質×栽培的番茄粗高比最大,二者差異不顯著,與基質對照和基質IV處理差異也不顯著,但顯著大于土壤處理(表5)。表明用基質VI和基質×栽培的番茄較土壤栽培的番茄植株生長明顯粗壯。

基質IV、基質VI和基質×栽培番茄的開花節(jié)位較高,三者差異不顯著,但均較基質對照和土壤對照差異顯著?；|栽培的番茄花蕾數(shù)相近,其中用基質IV和基質VI栽培時花蕾數(shù)稍多?；|II和土壤栽培的番茄開花數(shù)較多,顯著高于基質VI和基質×栽培的番茄,但較基質IV處理差異不顯著(表5)。

總體來看,用土壤栽培的番茄生長勢較弱,開花早,節(jié)位較低;而用基質IV和基質VI栽培的番茄花期生長較好。

植物根系活動能力直接影響植物整體的生長情況、營養(yǎng)水平和產(chǎn)量水平?；|VI栽培的番茄根系活力最高,顯著高于基質對照和其他處理(表6)。表明用基質VI栽培的番茄根系生長最為旺盛。

不同基質栽培的番茄盛果期根系生長差異不大(表7)。從2008年的番茄產(chǎn)量可以看出,基質IV栽培的番茄產(chǎn)量高于基質對照,較土壤對照高7.81%。2008年由于基質VI所在小區(qū)的支架坍塌,導致落果嚴重,嚴重影響了基質VI所在小區(qū)番茄產(chǎn)量的準確統(tǒng)計。2009年進行了重復試驗,結果顯示,基質IV和基質VI栽培的番茄揮種衣劑的實際應用效果。

當前大力提倡和實施的可持續(xù)農(nóng)業(yè)和綠色農(nóng)業(yè)要求人們改變過去在種子包衣中的實用主義觀念,更加強調環(huán)境保護和生態(tài)效益,達到實用和生態(tài)的統(tǒng)一。精細農(nóng)業(yè)和精確農(nóng)業(yè)的觀念促使人們更加注重種子的特點和種子生長發(fā)育的環(huán)境來研制專用特用型種衣劑。同時,隨著技術水平不斷突破和材料科學不斷進步,有力地推動著種子包衣的科技含量的提升。特別是交叉學科和邊緣學科的興起,產(chǎn)生了科學和技術的增長點,生物工程、計算機技術等的滲入必將帶來全新的種子包衣新概念。

來源:河北省農(nóng)林科學院經(jīng)濟作物研究所 作者:焦永剛,石琳琪,董靈迪