范如芹， 羅 佳， 張振華

(1.農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081； 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇 南京 210014)

泥炭是傳統(tǒng)的優(yōu)良基質(zhì)原料，在國(guó)內(nèi)外基質(zhì)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。但是泥炭是世界珍貴的短期不可再生資源，隨著近幾十年來(lái)的大規(guī)模開(kāi)采，泥炭資源正面臨枯竭，且價(jià)格不斷升高，導(dǎo)致泥炭原料基質(zhì)生產(chǎn)成本大大增加，因此，尋求可再生的廉價(jià)優(yōu)質(zhì)泥炭替代資源成為世界范圍內(nèi)亟待解決的重要課題[1-4]。到目前為止所選用替代材料中具有一定應(yīng)用價(jià)值的有作物秸稈、畜禽糞便、園藝廢棄物、綠肥、菇渣等農(nóng)業(yè)廢棄物，發(fā)酵床墊料堆肥也是其中之一[5]。然而，由于農(nóng)業(yè)廢棄物來(lái)源復(fù)雜，前處理技術(shù)水平較低，標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)工藝落后等缺陷，目前此類基質(zhì)普遍存在持水性差、養(yǎng)分保蓄能力差、容重大、易板結(jié)、孔隙性差等問(wèn)題，且原料中含大量畜禽糞尿等成分時(shí)，基質(zhì)電導(dǎo)率往往偏高，易燒苗，不能用于鹽分敏感作物的育苗或栽培[4, 6]。鑒于這種現(xiàn)狀，通過(guò)基質(zhì)調(diào)理劑的添加改善其性能，成為利用農(nóng)業(yè)廢棄物替代泥炭的重要途徑之一，也是該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

高吸水樹(shù)脂(Super absorbent polymer, SAP)分子本身帶有大量強(qiáng)吸水性基團(tuán)，因而具有高吸水性和保水性，可延緩植株的萎蔫發(fā)生時(shí)間，提高植株的水分利用率。前期大量研究結(jié)果證明，在發(fā)酵茶墊料為主料的栽培基質(zhì)中，0.8 g/L的SAP 添加可有效提高基質(zhì)保水性能且對(duì)基質(zhì)空隙度不產(chǎn)生副作用[7]；生物炭對(duì)基質(zhì)保水保肥、通氣透水、作物養(yǎng)分吸收等均具有明顯的促進(jìn)作用，但添加后電導(dǎo)率有上升趨勢(shì)，因此對(duì)鹽分敏感的作物易產(chǎn)生鹽害[4,8-9]；硅藻土是一種重要的非金屬礦物，主要由地質(zhì)演化形成的硅藻遺體組成，其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)使得硅藻土在工業(yè)上已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。硅藻土作為蔬菜及園藝無(wú)土栽培基質(zhì)的應(yīng)用也引起人們的重視，在澳大利亞和美國(guó)已經(jīng)有園藝工作者將硅藻土粉與硅藻土顆粒作為栽培基質(zhì)種植花卉和蔬菜，并已取得很好的效果[10]，而國(guó)內(nèi)運(yùn)用硅藻土作為設(shè)施基質(zhì)栽培的研究極少。硅藻土硬度低，微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，使得其有較小的密度和很大的比表面積，具有較強(qiáng)的吸附作用，因而用作基質(zhì)添加劑吸附養(yǎng)分離子以降低鹽害具有一定潛力[11-12]?？梢哉f(shuō)，這些材料在基質(zhì)性能改良及促進(jìn)作物生長(zhǎng)等方面已初步展現(xiàn)可觀效果[13-14]。但是，單一調(diào)理劑往往只能針對(duì)基質(zhì)一種理化指標(biāo)有改善效果，且某些調(diào)理劑在改善一個(gè)指標(biāo)的同時(shí)會(huì)對(duì)基質(zhì)其他指標(biāo)有負(fù)面作用，針對(duì)基質(zhì)存在的多方面的性能缺陷，復(fù)合調(diào)理劑的研究非常有必要。因此，本研究綜合運(yùn)用SAP、生物炭、硅藻土等材料組成復(fù)合調(diào)理劑，研究其對(duì)基質(zhì)理化性狀及作物生長(zhǎng)的影響具有重要的理論和實(shí)際意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

所用基質(zhì)配方為發(fā)酵床墊料堆肥∶蛭石∶珍珠巖∶泥炭=3∶2∶3∶2(體積比)，其總氮、總磷、總鉀及速效氮、速效磷、速效鉀養(yǎng)分含量分別為24.2 g/kg、8.62 g/kg、10.1 g/kg、1.94 g/kg、2.41 g/kg和5.99 g/kg。蛭石、珍珠巖和泥炭的最大持水量分別為：53.9%、31.4%和31.7%。調(diào)理劑包括SAP、生物炭和硅藻土，SAP來(lái)自江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所，是以改性后的可溶性玉米淀粉為主要原料，丙烯酸和丙烯酰胺為接枝單體，采用水溶液聚合法制備的耐鹽性鉀型丙烯酸類高吸水樹(shù)脂，外觀為白色粉末，粒度為60～100目，容質(zhì)量為0.6～0.8 g/cm3，吸去離子水量為800～1 000 g/g，吸水速率小于30 s，pH值為6.9～7.3，電導(dǎo)率為4.0～5.0 dS/m；生物炭為小麥秸稈在600 ℃高溫下厭氧裂解得到，其容重、持水量、pH和電導(dǎo)率分別為0.31 g/cm3、139%、9.98和1.03 dS/m，顆粒大小均在2 mm以下，碳和氮含量分別為79.3%和0.97%；硅藻土pH、電導(dǎo)率、容重分別為6.29、0.003 dS/m和0.56 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了研究具有保水、保肥、降鹽、增效等功能的基質(zhì)復(fù)合調(diào)理劑，確保在盡可能提高發(fā)酵床墊料(Spent pig litter compost, SPLC)比例，降低泥炭使用量的前提下，提高基質(zhì)產(chǎn)品品質(zhì)。試驗(yàn)設(shè)置以下4個(gè)基質(zhì)配方(F1～F4)，其中第一個(gè)配方F1是經(jīng)過(guò)大量研究結(jié)果和實(shí)踐證明了的成功配方，8個(gè)調(diào)理劑配方，共32個(gè)組合處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。進(jìn)行基質(zhì)理化性能調(diào)控，同時(shí)通過(guò)空心菜的育苗和栽培來(lái)驗(yàn)證調(diào)理劑功效。

基質(zhì)配方(體積比)如下：F1：發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶3∶2∶2;F2：發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=4∶2∶2∶2;F3：發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=5∶1∶2∶2;F4：發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=6∶0∶2∶2;調(diào)理劑配方(生物炭與硅藻土比例為體積百分比)：CK： 0 SAP+0生物炭+0硅藻土;B10D10：10%生物炭+10%硅藻土;SB0D10：0.8 g/L SAP+10%硅藻土;SB10D0：0.8 g/L SAP+10%生物炭;SB5D5：0.8 g/L SAP+5%生物炭+5%硅藻土;SB5D10：0.8 g/L SAP+5%生物炭+10%硅藻土;SB10D5：0.8 g/L SAP+10%生物炭+5%硅藻土;SB10D10：0.8 g/L SAP+10%生物炭+10%硅藻土。

5月7號(hào)開(kāi)始，上述基質(zhì)配方添加不同調(diào)理劑配方后用于空心菜種植?？招牟擞梅叫嗡芰吓?60 cm×50 cm×20 cm)種植，每盆種植3行，每行6穴，每穴播灑2?？招牟朔N子。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。塑料盆置于玻璃溫室內(nèi)(日均溫26～29 ℃)隨機(jī)區(qū)組擺放。空心菜種植7 d后測(cè)定出苗率。生長(zhǎng)40 d左右達(dá)到商品空心菜大小時(shí)收獲，并測(cè)定株高、莖粗、葉面積、最大根長(zhǎng)、生物量、產(chǎn)量等各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定方法

測(cè)定添加不同調(diào)理劑的基質(zhì)理化指標(biāo)，包括容重、總孔隙度、通氣孔隙度、最大持水量、pH、EC、總氮、總磷、總鉀及速效氮、速效磷、速效鉀含量?；|(zhì)與去離子水以體積比1∶5混合攪拌，靜置8 d后用pH計(jì)和電導(dǎo)率儀測(cè)定pH和EC值；容重、最大持水量、總孔隙度及通氣孔隙度等指標(biāo)均參照澳大利亞基質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)(AS3743-2003)進(jìn)行測(cè)定，具體為：取已知體積和質(zhì)量的基質(zhì)浸入去離子水中充分吸水后重力排水，此過(guò)程重復(fù)3次以確?；|(zhì)吸水飽和，重力排水30 min，再次測(cè)定其體積及質(zhì)量，然后放入烘箱105 ℃烘干7 d，再次稱質(zhì)量。用上述質(zhì)量及體積計(jì)算容重、最大持水量、總孔隙度及通氣孔隙度值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行LSD顯著性差異檢驗(yàn)，用皮爾森(Pearson)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析，采用SigmaPlot 12.5軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合調(diào)理劑對(duì)不同配方基質(zhì)物理性狀的影響

由表1可知，不加調(diào)理劑情況下，隨著基質(zhì)配方中發(fā)酵床墊料堆肥比例的增加和泥炭比例的降低，基質(zhì)容重逐漸增加，F(xiàn)3配方基質(zhì)顯著高于F1(F1為研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)驗(yàn)證的優(yōu)良配方[15])，尤其發(fā)酵床墊料完全替代泥炭的配方基質(zhì)(F4)容重是F1的1.64倍。添加不同調(diào)理劑后，各配方基質(zhì)容重發(fā)生明顯變化，其中F1與F2變化趨勢(shì)一致，即除了SB10D5、SB5D5及SB10D0外，其他調(diào)理劑添加顯著增加了基質(zhì)容重，且SB10D0添加后容重最低，說(shuō)明硅藻土的添加對(duì)容重有增大作用，這主要是因?yàn)楣柙逋帘旧砣葜?0.56 g/cm3)較大造成的；SB10D5容重顯著低于SB5D5，SB5D10容重也低于SB0D10說(shuō)明生物炭添加有降低基質(zhì)容重的作用。這與前人研究報(bào)道一致[16-18]。調(diào)理劑添加對(duì)F1配方基質(zhì)容重降低作用最為明顯，對(duì)其他配方基質(zhì)容重影響不顯著(P>0.05)，其中F3及F4配方基質(zhì)容重仍高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)容重的理想值上限(0.4 g/cm3)[19]。

表1復(fù)合調(diào)理劑添加下不同基質(zhì)配方容重

Table1Bulkdensityofsubstratesamendedwithcompositeconditioner

處理 容重 (g/cm3)F1F2F3F4CK0.36bc0.38b0.46b0.59aSB0D100.46a0.49a0.45ab0.61aSB5D100.43ab0.46ab0.50ab0.60aSB5D50.38b0.41b0.55a0.55bSB10D50.33c0.38bc0.51ab0.54bSB10D00.32c0.35c0.42b0.57abSB10D100.38b0.40b0.52a0.55bB10D100.41b0.44ab0.42b0.60a

F1：發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶3∶2∶2(體積比)；F2： 發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=4∶2∶2∶2(體積比)；F3： 發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=5∶1∶2∶2(體積比)；F4： 發(fā)酵床墊料堆肥(SPLC)∶泥炭∶蛭石∶珍珠巖=6∶0∶2∶2(體積比)。調(diào)理劑配方(生物炭與硅藻土比例為體積百分比)，CK： 0 SAP+0 生物炭+0硅藻土；B10D10： 10%生物炭+10%硅藻土；SB0D10： 0.8 g/L SAP+10%硅藻土；SB10D0： 0.8 g/L SAP+10%生物炭；SB5D5： 0.8 g/L SAP+5%生物炭+5%硅藻土；SB5D10： 0.8 g/L SAP+5%生物炭+10%硅藻土；SB10D5： 0.8 g/L SAP+10%生物炭+5%硅藻土；SB10D10： 0.8 g/L SAP+10%生物炭+10%硅藻土。同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。

未添加調(diào)理劑條件下，基質(zhì)總孔隙度和通氣孔隙度均隨SPLC比例增加及泥炭比例降低而明顯降低(表2)。各調(diào)理劑對(duì)F1總孔隙度和通氣孔隙度影響不明顯，但SB0D10添加后其他配方基質(zhì)的總孔隙度和通氣孔隙度均有所降低，說(shuō)明不添加生物炭情況下添加10%硅藻土對(duì)基質(zhì)通氣性有負(fù)面作用。SB10D0與SB10D5添加后F2及F3配方基質(zhì)總孔隙度明顯升高，說(shuō)明生物炭對(duì)基質(zhì)總孔隙度提高有促進(jìn)作用，這與報(bào)道結(jié)果[20-21]一致。這與生物炭本身孔隙特征較好有關(guān)[22]。調(diào)理劑對(duì)F4配方基質(zhì)總孔隙度影響不明顯。各配方基質(zhì)通氣孔隙度均低于標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)理想范圍[19]，且隨調(diào)理劑添加的變化趨勢(shì)與總孔隙度類似，生物炭添加可增大基質(zhì)孔隙孔隙度，但硅藻土對(duì)此有一定的負(fù)面作用。

無(wú)論添加調(diào)理劑與否，4個(gè)配方基質(zhì)最大持水量隨SPLC比例增加和泥炭比例降低而逐漸降低(表3)。通過(guò)添加調(diào)理劑后各配方基質(zhì)數(shù)值變化可知，SAP添加對(duì)基質(zhì)持水量增加最為明顯，且F1～F4配方基質(zhì)均顯著增加；添加SAP調(diào)理劑的配方基質(zhì)均顯著高于未添加SAP的CK及B10D10處理的配方基質(zhì)，也充分說(shuō)明了SAP在增大基質(zhì)持水量方面的重要貢獻(xiàn)。這與前人研究結(jié)果[23-25]一致。4個(gè)配方基質(zhì)的最大持水量中均表現(xiàn)為10%生物炭添加處理高于5%及無(wú)生物炭添加處理，說(shuō)明了生物炭對(duì)增加基質(zhì)水分保持也有一定作用，這可能與生物炭本身多孔結(jié)構(gòu)及吸水性有關(guān)，這與前人報(bào)道結(jié)果[17-18,26]一致。

表2復(fù)合調(diào)理劑添加下不同配方基質(zhì)總孔隙度與通氣孔隙度

Table2Totalandairporosityofsubstratesamendedwithcompositeconditioner

處理總孔隙度 (%)F1F2F3F4通氣孔隙度 (%)F1F2F3F4CK64.67a61.17b54.16b49.62b8.19a8.65a7.36b7.39bSB0D1062.36a59.84b51.80b46.13b7.36a7.16b7.08b6.40bSB5D1063.21a61.17b55.41ab50.14b9.00a8.27ab7.74b6.97bSB5D562.60a61.54b58.20ab52.86ab9.56a8.16ab8.00ab7.85abSB10D566.17a63.76ab60.01a54.31a9.92a9.22a8.04ab7.74bSB10D068.57a65.19a59.90a56.59a10.13a9.99a8.77a8.65aSB10D1066.29a65.12a59.28ab52.79ab9.89a8.32b7.55b7.81abB10D1065.83a64.81a57.17ab49.93b8.01a6.70b7.54b7.43ab

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。

表3復(fù)合調(diào)理劑添加下不同配方基質(zhì)最大持水量

Table3Waterholdingcapacityofsubstratesamendedwithcompositeconditioner

處理 最大持水量 (%)F1F2F3F4CK65.49b64.18b60.90b58.94bSB0D1073.89ab73.41ab68.72ab66.50abSB5D1077.31ab75.77ab71.90ab69.58aSB5D575.75ab73.23ab72.44a68.17abSB10D581.61a79.98a75.90a73.45aSB10D083.65a81.98a77.80a75.29aSB10D1084.58a81.89a74.66a73.12aB10D1068.98b67.60b63.15b62.08b

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。

2.2 復(fù)合調(diào)理劑對(duì)不同配方基質(zhì)化學(xué)性狀的影響

研究結(jié)果[27]表明，從植株利用微量元素的角度來(lái)說(shuō)，基質(zhì)pH范圍在5.0～6.5對(duì)根系吸收微量元素有促進(jìn)作用，蔬菜幼苗對(duì)基質(zhì)的pH反應(yīng)比較敏感，且不同的作物幼苗對(duì)基質(zhì)最適的pH要求有所不同，綜合國(guó)內(nèi)外諸多研究結(jié)果可知，基質(zhì)的pH范圍應(yīng)控制在5.8～7.0。本研究中各基質(zhì)配方在使用之前pH均在此范圍之內(nèi)(表4)，符合作物生長(zhǎng)要求[19]，且表現(xiàn)為添加10%生物炭調(diào)理劑處理(SB10D0、SB10D5、SB10D10)顯著高于不添加生物炭的處理(SB0D10)。這是因?yàn)樯锾勘旧韕H(8.5)較高造成的。對(duì)于生物炭的石灰效應(yīng)大量文獻(xiàn)已有報(bào)道[28-30]。對(duì)生物炭生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，生產(chǎn)適中pH值生物炭是解決這一問(wèn)題的方法之一。有文獻(xiàn)報(bào)道種植蔬菜后土壤pH因根系釋放有機(jī)酸等而有所降低，但是本研究中結(jié)果與之相反，空心菜種植后pH上升的原因仍需進(jìn)一步研究。硅藻土對(duì)各處理pH影響不明顯，這是因?yàn)楣柙逋帘旧韕H與基質(zhì)較為接近。

表4復(fù)合調(diào)理劑添加下不同配方基質(zhì)種植空心菜前后的pH值

Table4ThepHofsubstratesamendedwithcompositeconditionerbeforeandaftercultivationofwaterspinach

處理pH值F1F2F3F4種植前種植后種植前種植后種植前種植后種植前種植后CK6.29b7.05a6.37b7.11a6.44b7.05a6.69b7.17aSB0D106.26b7.00a6.36b7.15a6.48b7.13a6.71b7.24aSB5D106.54ab7.03a6.62ab7.06a6.73ab7.22a6.91ab7.26aSB5D56.61ab7.05a6.70ab7.06a6.62ab7.19a6.83ab7.26aSB10D56.80a7.05a6.78a7.06a6.76a7.23a7.04a7.29aSB10D07.00a6.96a6.70a7.09a6.81a7.19a7.01a7.19aSB10D106.78a7.09a6.93a7.15a6.93a7.22a7.04a7.30aB10D106.77a6.99a7.03a7.10a6.79a7.15a7.02a7.26a

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。

由表5可知，基礎(chǔ)配方基質(zhì)中，隨SPLC比例增加和泥炭比例降低，基質(zhì)電導(dǎo)率迅速上升，由F1的3.76升至F4的5.44。根據(jù)Abad等[19]關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)的電導(dǎo)率范圍可知，4個(gè)配方電導(dǎo)率均偏高，尤其F2～F4(>4.4 )可能會(huì)對(duì)鹽分敏感植物生長(zhǎng)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。種植空心菜后各配方基質(zhì)電導(dǎo)率均明顯下降，這與作物吸收養(yǎng)分及養(yǎng)分隨澆水淋失有關(guān)。添加調(diào)理劑SB0D10后明顯降低了4個(gè)配方基質(zhì)的電導(dǎo)率，調(diào)理劑SB5D10添加后與對(duì)照相當(dāng)，上述結(jié)果說(shuō)明硅藻土對(duì)降低基質(zhì)電導(dǎo)率具有重要作用。當(dāng)生物炭添加比例增至10%后，各配方基質(zhì)電導(dǎo)率均高于對(duì)照，尤其SB10D0配方，更是顯著高于對(duì)照，充分證明了生物炭提高基質(zhì)電導(dǎo)率及硅藻土降低電導(dǎo)率的作用。生物炭提高電導(dǎo)率與其自身較高的比表面積和高電荷密度有關(guān)[28-30]，硅藻土降低電導(dǎo)率的功能可能與其自身低電導(dǎo)率以及較強(qiáng)的吸附能力有關(guān)[11-12]。

表5復(fù)合調(diào)理劑添加下不同配方基質(zhì)種植空心菜前后電導(dǎo)率

Table5Electricalconductivityofsubstratesamendedwithcompositeconditionerbeforeandaftercultivationofwaterspinach

處理電導(dǎo)率(dS/m)F1F2F3F4種植前種植后種植前種植后種植前種植后種植前種植后CK3.76b3.25bc4.41bc3.87bc6.01ab4.05c7.10b5.44bcSB0D103.17c2.88c4.08c3.37c5.65b3.86c6.16c4.71cSB5D103.65b3.48bc5.07b3.25c5.73b4.42bc6.40bc6.04bSB5D54.27ab3.29bc5.23b4.73ab5.98b4.53b7.03b6.41bSB10D54.45ab3.69b5.68a4.52b6.21ab5.10a7.58ab6.57abSB10D05.08a4.95a5.77a5.48a7.10a5.79a8.07a7.71aSB10D104.09ab3.36bc5.40ab4.58b6.17ab5.02ab7.34ab6.23bB10D104.61ab3.72b5.32ab4.51b6.15ab4.92ab7.38ab6.21b

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。

2.3 復(fù)合調(diào)理劑對(duì)不同配方基質(zhì)栽培空心菜出苗率的影響

由圖1可知，4個(gè)配方基質(zhì)中空心菜出苗率隨SPLC比例的增加及泥炭比例的降低而降低，且受調(diào)理劑中硅藻土添加比例的影響十分明顯，整體表現(xiàn)為隨硅藻土比例的增加而增加，尤其是在SPLC比例最高的F4配方基質(zhì)中這種趨勢(shì)更為明顯。這主要是因?yàn)镾PLC本身電導(dǎo)率較高，添加10%生物炭而不添加硅藻土情況下，基質(zhì)高電導(dǎo)率阻礙了空心菜出苗。已有研究者指出，作物種子萌發(fā)及早期發(fā)展更適宜在較低電導(dǎo)率的環(huán)境中進(jìn)行[2]。上述結(jié)果也證明了硅藻土對(duì)降低基質(zhì)電導(dǎo)率有顯著的效果。這可能是硅藻土本身的吸附性能造成的，硅藻土將基質(zhì)中無(wú)機(jī)鹽離子吸附，可使得基質(zhì)電導(dǎo)率降低。對(duì)于硅藻土吸附性能及對(duì)作物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，岳天敬[31]已有報(bào)道。

F1、F2、F3、F4、SB10D0、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。圖1 不同硅藻土添加比例下基質(zhì)栽培空心菜出苗率Fig.1 Emergence rate of water spinach grown in substrate amended with different proportions of diatomite

由圖2可知，在固定調(diào)理劑中硅藻土10%比例的情況下，調(diào)理劑中生物炭添加比例對(duì)空心菜出苗率的影響也十分明顯。SPLC比例較低的F1和F2配方表現(xiàn)為SB10D10處理出苗率顯著高于生物炭比例較低的2個(gè)處理，F(xiàn)3受調(diào)理劑中生物炭比例影響不明顯，但在SPLC比例最高的F4配方中SB0D10處理出苗率最高，SB10D10處理表現(xiàn)較差。這主要是因?yàn)镾PLC比例相對(duì)較低的F1和F2 2個(gè)配方中，生物炭對(duì)基質(zhì)孔隙度和持水性等性狀的改性功能超過(guò)了對(duì)電導(dǎo)率的負(fù)面效應(yīng)，但是隨著SPCL比例及電導(dǎo)率值的升高，高電導(dǎo)率的危害成為主導(dǎo)作用，因此在F4中添加10%生物炭的處理空心菜出苗率最低。上述結(jié)果說(shuō)明，生物炭及硅藻土等調(diào)理劑對(duì)基質(zhì)的調(diào)控不只是對(duì)基質(zhì)單一性狀的改變，其綜合作用決定了對(duì)作物的綜合影響。

F1、F2、F3、F4、SB0D10、SB5D10、SB10D10見(jiàn)表1注。圖2 不同生物炭添加比例下基質(zhì)栽培空心菜出苗率Fig.2 Emergence rate of water spinach grown in substrate amended with different proportions of biochar

2.4 復(fù)合調(diào)理劑對(duì)不同配方基質(zhì)栽培空心菜生物量的影響

不添加任何調(diào)理劑情況下，4個(gè)基礎(chǔ)配方基質(zhì)中空心菜鮮質(zhì)量隨基質(zhì)SPCL比例增加和泥炭比例降低而顯著降低(圖3)。F1配方基質(zhì)中，除處理SB0D10與處理B10D10外，其他調(diào)理劑添加均增加了空心菜莖葉鮮質(zhì)量，且SB10D10、SB10D5及SB10D0處理均顯著高于對(duì)照，其中SB10D10處理表現(xiàn)最佳。F2配方中各調(diào)理劑對(duì)空心菜莖葉鮮質(zhì)量的影響規(guī)律與F1配方基質(zhì)中類似，SB10D10處理仍為最佳。這些結(jié)果說(shuō)明生物炭在調(diào)節(jié)基質(zhì)孔隙度、持水量等方面的重要作用。這與前人研究結(jié)果一致[16-18,32]。在SPLC添加比例高達(dá)50%、泥炭比例降至10%的F3配方中，SB5D5及SB10D10處理仍然能夠使空心菜莖葉鮮質(zhì)量高于對(duì)照水平，且SB5D5處理顯著高于SB10D10處理，充分說(shuō)明了SAP、生物炭、硅藻土以合適比例調(diào)配后對(duì)基質(zhì)性能和空心菜產(chǎn)量具有有效的提升作用。所有配方基質(zhì)中B10D10處理空心菜莖葉鮮質(zhì)量均明顯低于SB10D10處理，驗(yàn)證了SAP在增加基質(zhì)水分保持及作物生長(zhǎng)中的重要作用[23-24,26,33]。

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。圖3 不同調(diào)理劑添加比例下基質(zhì)栽培空心菜莖葉鮮質(zhì)量Fig.3 Fresh shoot weight of water spinach grown in substrate amended with different composite conditioner

各處理中空心菜根部鮮質(zhì)量隨配方基質(zhì)及調(diào)理劑的變化規(guī)律與空心菜莖葉鮮質(zhì)量類似，不添加任何調(diào)理劑情況下，4個(gè)基礎(chǔ)配方基質(zhì)中空心菜根部鮮質(zhì)量隨基質(zhì)SPCL比例增加和泥炭比例降低而顯著降低(圖4)。F1配方基質(zhì)中，添加所有調(diào)理劑均增加了空心菜莖葉鮮質(zhì)量，且SB5D5、SB10D10、SB10D5及SB10D0處理均顯著高于對(duì)照，其中SB10D10處理表現(xiàn)最佳。F2配方中各調(diào)理劑對(duì)空心菜根部鮮質(zhì)量的影響規(guī)律與F1配方基質(zhì)中類似，SB10D10處理仍為最佳。在SPLC添加比例高達(dá)50%、泥炭比例降至10%的F3配方中，SB5D5及SB0D10處理添加仍然能夠使空心菜根部鮮質(zhì)量高于對(duì)照水平。

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。圖4 不同調(diào)理劑添加比例下基質(zhì)栽培空心菜根部鮮質(zhì)量Fig.4 Fresh root weight of water spinach grown in substrate amended with different composite conditioner

由圖5、圖6可知，空心菜莖葉及根部干質(zhì)量隨配方基質(zhì)及調(diào)理劑的變化規(guī)律與其鮮質(zhì)量大體一致，均表現(xiàn)為隨SPLC比例增加及泥炭比例降低而降低，前2個(gè)SPLC相對(duì)較低的配方基質(zhì)中，生物炭添加比例較高的調(diào)理劑對(duì)空心菜生長(zhǎng)促進(jìn)作用十分明顯，但是隨SPLC比例及基質(zhì)電導(dǎo)率值的升高，高生物炭比例調(diào)理劑的效果逐漸消失，而高硅藻土比例調(diào)理劑的效果較為明顯。整體而言，空心菜莖葉干質(zhì)量受調(diào)理劑的影響程度低于鮮質(zhì)量，這可能與調(diào)理劑添加后基質(zhì)水分可利用性及空心菜含水量有關(guān)?？招牟烁少|(zhì)量受基質(zhì)配方及調(diào)理劑的影響程度大于莖葉干質(zhì)量。

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。圖5 不同調(diào)理劑添加比例下基質(zhì)栽培空心菜莖葉干質(zhì)量Fig.5 Dry shoot weight of water spinach grown in substrate amended with different composite conditioner

F1、F2、F3、F4、CK、B10D10、SB0D10、SB10D0、SB5D5、SB5D10、SB10D5、SB10D10見(jiàn)表1注。不同小寫字母表示不同調(diào)理劑之間在0.05水平上有顯著差異。圖6 不同調(diào)理劑添加比例下基質(zhì)栽培空心菜根干質(zhì)量Fig.6 Dry root weight of water spinach grown in substrate amended with different composite conditioner

3 討 論

未添加復(fù)合調(diào)理劑條件下，隨發(fā)酵床墊料(SPLC)比例增加及泥炭比例降低，基質(zhì)持水性、總孔隙度、通氣孔隙度均明顯降低，而電導(dǎo)率則顯著升高。相應(yīng)地，空心菜出苗率及生長(zhǎng)狀況(包括莖葉及根部的鮮質(zhì)量及干質(zhì)量)也逐漸降低。添加復(fù)合調(diào)理劑之后，各配方基質(zhì)理化性質(zhì)及空心菜生長(zhǎng)差異明顯，總體而言，調(diào)理劑中SAP的添加增加了基質(zhì)持水性，促進(jìn)了空心菜出苗及生長(zhǎng)。隨生物炭添加比例的增加，基質(zhì)孔隙度及持水量呈上升趨勢(shì)，但電導(dǎo)率也迅速上升，尤其在電導(dǎo)率本身較高的F4配方基質(zhì)中。隨硅藻土比例的增加，基質(zhì)容重逐漸增加，但對(duì)基質(zhì)電導(dǎo)率有降低作用。在SPLC比例相對(duì)較低的F1和F2 2個(gè)配方基質(zhì)中，生物炭對(duì)基質(zhì)孔隙度和持水性等性狀的改善功能超過(guò)了對(duì)電導(dǎo)率的負(fù)面效應(yīng)，因此空心菜出苗及后期生長(zhǎng)均有明顯提高，SB10D10處理表現(xiàn)最佳。但是隨著SPCL比例及電導(dǎo)率值的升高，高電導(dǎo)率的危害成為主導(dǎo)作用，因此在F4中生物炭添加10%比例的處理空心菜出苗率最低。各種調(diào)理劑綜合作用結(jié)果表明，SB5D5及SB10D10調(diào)理劑添加后，配方基質(zhì)中SPLC比例增至50%，泥炭比例降至10%的情況下，空心菜產(chǎn)量仍然高于不加調(diào)理劑的F1(SPLC比例30%、泥炭比例30%)對(duì)照。