車艷麗　程瑞鋒　張雅婷　楊其長(zhǎng)

摘要：本試驗(yàn)基于番茄有機(jī)基質(zhì)栽培模式，研究酒糟沼渣不同粗細(xì)渣配制的基質(zhì)ZH（細(xì)渣∶粗渣=2∶1）、ZX（細(xì)渣∶粗渣=1∶0）、常規(guī)基質(zhì)草炭（CT）及椰糠（YK）對(duì)番茄植株生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明，沼渣基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)和總養(yǎng)分含量較高，重金屬和有害生物都遠(yuǎn)低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，四種抗生素在0.75 mg/kg為檢出限情況下未檢出，理化指標(biāo)都在合理范圍內(nèi)，pH和EC值相對(duì)較高。沼渣基質(zhì)可以促進(jìn)番茄生長(zhǎng)、改善果實(shí)品質(zhì)、增加產(chǎn)量，其中ZH處理的株高、莖粗、葉面積高于其它3個(gè)處理，但無顯著差異，僅根冠比顯著高于其它處理;ZH處理產(chǎn)量最高，比最低產(chǎn)量處理YK增產(chǎn)11.58%，但4個(gè)處理間差異均不顯著;沼渣基質(zhì)較椰糠和草炭基質(zhì)提高果實(shí)可溶性總糖、還原糖（果糖、葡萄糖）和V[HT6"SS]C[HT5"SS]含量，降低可滴定酸含量。ZH處理果實(shí)可溶性蛋白顯著高于其它處理。主成分分析表明，ZH處理番茄綜合品質(zhì)評(píng)價(jià)最好;相關(guān)性分析得出，植株葉片C/N與番茄可溶性糖、可滴定酸、可溶性蛋白存在顯著或極顯著相關(guān)。本研究結(jié)論為沼渣基質(zhì)可作為有機(jī)栽培基質(zhì)，綜合生物學(xué)、產(chǎn)量、品質(zhì)性狀分析結(jié)果認(rèn)為，細(xì)渣與粗渣為2∶1的配比基質(zhì)是有機(jī)基質(zhì)栽培番茄的最佳配方。

關(guān)鍵詞：酒糟沼渣;基質(zhì);番茄;品質(zhì);產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S141.4：S641.201文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2020）04-0098-08

Abstract Based on tomato organic substrate cultivation mode， the effects of different proportions of crude residue and fine residue （ZH，fine residue∶crude residue =2∶1;ZX，fine residue∶crude residue =1∶0）， conventional substrate peat （CT） and coconut chaff （YK） on tomato plant growth， yield and quality were studied. The results showed that the biogas residue substrates had higher organic matter and total nutrients with the heavy metals and harmful organisms far below the relevant standards; four kinds of antibiotics were not detected out under the detection limit of 0.75 mg/kg; physical and chemical indicators were within a reasonable range， and pH and EC values were relatively higher. The biogas residue substrates could promote tomato growth， improve fruit quality and increase yield. The plant height， stem diameter and leaf area of ZH treatment were higher compared the other treatments， but the difference was not significant; only its root-shoot ratio was significantly higher. The tomato yield was the highest under ZH treatment， which increased by 11.58% compared with YK treatment with the lowest yield; but there were no significant differences between the four treatments. The content of total soluble sugar， reducing sugar （fructose， glucose）， and vitamin C increased， and the titratable acid content reduced under ZH and ZX treatments. The content of soluble protein was significantly higher under ZH than that under the other treatments. The results of principal component analysis showed that ZH treatment was the best to tomato quality. Through correlation analysis， it was concluded that the C/N value of leaves had significant or very significant correlation with soluble sugar， titratable acid and soluble protein of tomato. In conclusion， the biogas residue substrate could be used as organic cultivation medium， and ZH（fine residue：crude residue =2∶1）was the optimum ??one for organic substrate cultivation of tomato through comprehensive biology， yield and quality characteristics.

Keywords Distillers?grains biogas residue; Substrates; Tomatoes; Quality; Yield

隨著釀酒行業(yè)的發(fā)展，酒廠產(chǎn)生大量的酒糟廢棄物，如果不及時(shí)進(jìn)行處理會(huì)造成嚴(yán)重資源浪費(fèi)和環(huán)境污染[1]。合理有效利用酒糟生產(chǎn)高附加值產(chǎn)物，是實(shí)現(xiàn)白酒產(chǎn)業(yè)資源利用最大化的關(guān)鍵[2]。厭氧發(fā)酵處理酒糟廢棄物是酒糟綜合處理經(jīng)濟(jì)有效的方法[3]。

沼渣和沼液的高效利用直接關(guān)系沼氣工程的經(jīng)濟(jì)效益。沼渣作為厭氧消化產(chǎn)物中含量最多的成分，不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，而且質(zhì)地疏松，適合作為作物栽培基質(zhì)使用。有機(jī)基質(zhì)栽培是無土栽培的一個(gè)研究熱點(diǎn)[4]，近年來沼渣人工基質(zhì)技術(shù)也日益受到重視，被視為是沼渣高值利用的新途徑[5]。沼渣目前在種植業(yè)上應(yīng)用最廣泛，直接還田或者生產(chǎn)有機(jī)肥料、土壤調(diào)理劑等[6-11]。Bath等[9]報(bào)道餐廚垃圾厭氧消化所得沼渣可使韭菜的產(chǎn)量提高，主要是因?yàn)檎釉袩o機(jī)氮可以很好地被作物吸收以促進(jìn)其生長(zhǎng);Rivard等[11]研究表明，城市固體廢物厭氧消化后的沼渣對(duì)于提高玉米單株產(chǎn)量及生物量有積極作用。近幾年國內(nèi)一些科研單位利用沼渣作為栽培基質(zhì)原料，在辣椒、番茄、黃瓜、小麥等作物上進(jìn)行了相關(guān)研究，認(rèn)為通過添加沼渣改善了基質(zhì)肥力，提高了植物光合速率，對(duì)生長(zhǎng)和產(chǎn)量都有促進(jìn)作用，改善作物品質(zhì)[12-14]。趙麗等[15]測(cè)定了沼渣作為基質(zhì)的物理性質(zhì)以及多種元素含量，并與進(jìn)口草炭及華美草炭作對(duì)比，用于黃瓜、甘藍(lán)、番茄、青菜花等的栽培，結(jié)果表明，沼渣基質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，特別是重金屬含量未超標(biāo)。王秀娟[16]將沼渣作為主要有機(jī)基質(zhì)，選出6組配比進(jìn)行番茄和辣椒的栽培試驗(yàn)，結(jié)果表明當(dāng)沼渣、蛭石、珍珠巖按照體積比為2∶3∶1的配比進(jìn)行混合利用時(shí)最能促進(jìn)作物株高和葉片的生長(zhǎng)。

酒糟沼渣較其它廢棄物沼渣具有來源穩(wěn)定、成分相對(duì)一致、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)更加豐富等特點(diǎn)[17-19]，具備了沼渣基質(zhì)化的前提。隨著國家倡導(dǎo)和扶持規(guī)模化生物天然氣及大型沼氣工程[20]，沼渣高值化利用研究顯得尤為必要和緊迫。沼渣基質(zhì)研究目前仍然停留在作為一種輔料添加到各種基質(zhì)配方中，從根本上還是以消納為主要出發(fā)點(diǎn)，并未充分發(fā)揮沼渣在基質(zhì)方面的優(yōu)勢(shì)，所用沼渣大多都沒有經(jīng)過后續(xù)無害化、資源化處理，會(huì)存在土壤污染、食品安全等方面的隱患[3]。針對(duì)完全利用酒糟沼渣的粗、細(xì)渣配比進(jìn)行栽培基質(zhì)的研究尚未見報(bào)道。本試驗(yàn)以醬香型白酒酒糟經(jīng)過大型沼氣工程所得沼渣為試驗(yàn)材料，研究不同沼渣基質(zhì)處理和椰糠、草炭對(duì)番茄栽培的影響，旨在為沼渣基質(zhì)化應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年4—10月在北京市海淀區(qū)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所樓頂溫室進(jìn)行。該溫室為半自動(dòng)化智能玻璃溫室，長(zhǎng)10 m，寬6 m，面積60 m2，實(shí)際栽培面積為44 m2。溫室內(nèi)設(shè)有濕簾、風(fēng)機(jī)、供熱暖氣及遮陽網(wǎng)等，環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)完善。試驗(yàn)期間采用濕簾、風(fēng)機(jī)、遮陽等方式降溫，或通過供熱暖氣提升溫度，從而避免溫度過高或過低，調(diào)控適宜番茄生長(zhǎng)的環(huán)境。

1.2 試驗(yàn)材料

沼渣來源于貴州茅臺(tái)酒廠（集團(tuán)）綠生有機(jī)肥有限責(zé)任公司酒糟沼氣工程，經(jīng)過兩級(jí)螺旋擠壓、臥螺離心后，添加少量新鮮酒糟進(jìn)行好氧發(fā)酵，待含水率降到45%左右用半濕物料粉碎機(jī)粉碎，然后繼續(xù)好氧發(fā)酵，得到的原料為細(xì)渣，粗渣即好氧發(fā)酵后未粉碎的沼渣。

番茄采用基質(zhì)袋栽培?；|(zhì)袋規(guī)格為：100 cm×20 cm×12 cm，材質(zhì)為內(nèi)黑外白的PE薄膜。供試番茄為優(yōu)良越夏品種漢姆077，來源于內(nèi)蒙古赤峰和潤(rùn)農(nóng)業(yè)高新科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為不同栽培基質(zhì)的單因素試驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)處理，分別為：草炭常規(guī)配比基質(zhì)CT（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）、椰糠基質(zhì)YK、沼渣基質(zhì)ZX（細(xì)渣∶粗渣=1∶0）、沼渣基質(zhì)ZH（細(xì)渣∶粗渣=2∶1）。以兩條種植行為一種基質(zhì)處理，兩邊各設(shè)置一條邊緣行。每個(gè)基質(zhì)袋均勻設(shè)置4個(gè)10 cm×10 cm的栽培口，每個(gè)栽培口定植1株番茄種苗，即株距為20 cm。4個(gè)基質(zhì)袋為一條種植行，種植行間距1.2 m，共種植8行。以滴灌方式進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液供給，營(yíng)養(yǎng)液參照前人番茄栽培配方[21]（N 110.4，P 32.3，K 83.6，Ca 122.0，Mg 48.4，F(xiàn)e 2.8，Mn 0.5，Zn 0.05，Cu 0.02，B 0.5和Mo 0.01，營(yíng)養(yǎng)元素含量均以單位mg/L計(jì)）。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 栽培基質(zhì)理化性質(zhì)測(cè)定沼渣基質(zhì)基礎(chǔ)性狀指標(biāo)（有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀、pH值、水分）、重金屬和有害生物根據(jù)NY 525—2012[22]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法進(jìn)行測(cè)定，抗生素根據(jù)GB/T 32951—2016[23]進(jìn)行測(cè)定。4種不同處理基質(zhì)理化性質(zhì)指標(biāo)包括：容重、孔隙度、氣水比、EC值和pH值，參照荊延德等[24]的方法測(cè)定。

1.4.2 植株生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定苗期、花期及結(jié)果期每處理隨機(jī)選取18株番茄測(cè)定各階段番茄株高和莖粗;結(jié)果期測(cè)定葉綠素含量、葉面積、植株鮮重和干重，計(jì)算根冠比。測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[25]。植株碳氮采用ATC-185穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀測(cè)定。

1.4.3 番茄產(chǎn)量和品質(zhì)測(cè)定番茄產(chǎn)量采取小區(qū)產(chǎn)量完全測(cè)量。番茄果實(shí)采收后切至1 cm左右小塊，用液氮凍實(shí)后，在低溫下用研磨機(jī)研磨成粉，再放于-80℃超低溫冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆?。采用超高效液相色譜Waters H-class測(cè)定V[HT6SS]C[HT5SS]含量[26]，UPLC配自動(dòng)進(jìn)樣器。色譜條件：色譜柱HSS T3 100×2.1 mm， 1.8 μm particle size，流動(dòng)相0.1%甲酸，流速為0.25 mL/min，進(jìn)樣量為2 μL，柱溫30℃，檢測(cè)波長(zhǎng)為245 nm。其余品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[27]進(jìn)行：滴定法測(cè)定番茄果實(shí)總酸含量;苯酚-硫酸法測(cè)定可溶性糖含量;考馬斯亮藍(lán)染色測(cè)定可溶性蛋白含量;硫酸-水楊酸法測(cè)定硝酸鹽含量。

物理性質(zhì)是反映基質(zhì)特性的基本指標(biāo)，主要包括容重、總孔隙度、大小孔隙比、pH值、EC值等，這些性質(zhì)能夠影響水分和養(yǎng)分的吸收及根系生長(zhǎng)，進(jìn)而對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生重要影響[37]。劉爽等[38]通過研究生物氫烷工程沼渣對(duì)基質(zhì)理化性質(zhì)和油菜、菠菜幼苗生長(zhǎng)的影響發(fā)現(xiàn)，添加生物氫烷工程沼渣可顯著改善基質(zhì)的容重、總孔隙度、有機(jī)質(zhì)含量、pH值和EC值等理化性質(zhì);適宜配比的生物氫烷工程沼渣對(duì)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。周靜等[39]以白靈菇菇渣、杏鮑菇菇渣、木耳渣、沼渣等有機(jī)物料為試材，通過模糊相似優(yōu)先比方法，研究了不同物料理化性狀、植物毒性與市售草炭基質(zhì)的差別，結(jié)果表明，沼渣基質(zhì)的容重、總孔隙度、氣水比、EC值、發(fā)芽率等指標(biāo)均在合理范圍，是一種比較優(yōu)質(zhì)的草炭育苗基質(zhì)代替材料。從本研究結(jié)果來看，完全酒糟沼渣處理的理化性質(zhì)均在合理范圍內(nèi)，pH值和EC值相對(duì)于草炭和椰糠較高，但其理化性質(zhì)并未對(duì)番茄栽培產(chǎn)生抑制，這和趙玲[40]、朱春云[41]、任濟(jì)星[42]等研究結(jié)果不一致。這一方面與酒糟原料有關(guān)，另一方面與工藝選擇有關(guān)。厭氧發(fā)酵后沼渣再經(jīng)過好氧發(fā)酵、粒徑選擇（粉碎處理）、復(fù)配等工藝，可以實(shí)現(xiàn)完全沼渣做栽培基質(zhì)。

3.2 沼渣對(duì)番茄生物學(xué)、產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的影響

沼渣可通過堆肥化處理制成有機(jī)肥，還能作為基料種植蘑菇以及育苗基質(zhì)，用途廣泛[43-46]。沼渣可增加番茄株高、莖粗、葉片數(shù)和促進(jìn)根系的生長(zhǎng)?；|(zhì)中沼渣含量越多番茄株高、莖粗、葉片數(shù)長(zhǎng)勢(shì)越強(qiáng)，沼渣做基質(zhì)可提高番茄果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量[41]。王玉等[45]發(fā)現(xiàn)沼渣復(fù)配基質(zhì)番茄出苗率、株高、莖粗、根系活力、壯苗指數(shù)等高于其它處理;梁稱福[46]、周國順[47]等也得到類似結(jié)果，沼渣可顯著地提高蔬菜的品質(zhì)和商品性。

本研究中，細(xì)渣∶粗渣=2∶1基質(zhì)處理（ZH）在生育后期株高、莖粗、葉面積高于其它處理，但差異均不顯著，僅根冠比顯著大于其它處理。碳氮代謝是作物正常生長(zhǎng)發(fā)育最基本的代謝途徑，碳、氮代謝互相影響、互相制約，其比值可用于反映碳、氮代謝的相對(duì)強(qiáng)弱[48，49]。本研究中，所有處理的植株C含量都在40%左右，植株N含量差異較大，說明不同基質(zhì)N利用水平不同，ZH和CT處理在同等肥水條件下對(duì)N有較好的吸收，這也可以從葉面積和葉綠素指標(biāo)得到反映，碳氮比ZH處理顯著低于其它處理。根冠比大小反映植物地下部和地上部的相關(guān)性，ZH根冠比顯著高于其它處理。

本研究通過品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，ZH處理優(yōu)于其它處理，沼渣基質(zhì)較椰糠和草炭基質(zhì)提高了果實(shí)可溶性糖、還原糖（果糖、葡萄糖）、V[HT6]C[HT]含量，降低可滴定酸含量，硝酸鹽含量與草炭基質(zhì)處理差異不顯著。這與前人[50，51]研究一致。不同配比沼渣基質(zhì)處理可溶性蛋白、番茄紅素并沒有規(guī)律性。沼渣基質(zhì)可以提高番茄產(chǎn)量，但差異未達(dá)顯著水平。從相關(guān)性分析來看，植株C/N與番茄可溶性糖呈顯著負(fù)相關(guān)、與可滴定酸呈顯著正相關(guān)、與可溶性蛋白呈極顯著負(fù)相關(guān)，因此，番茄基質(zhì)栽培調(diào)節(jié)植株C/N可以改善果實(shí)品質(zhì)。

4 結(jié)論

酒糟沼渣基質(zhì)有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量高，不存在有害生物、重金屬污染風(fēng)險(xiǎn);理化性質(zhì)在合理范圍內(nèi)。本試驗(yàn)表明，沼渣基質(zhì)可以促進(jìn)番茄生長(zhǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)及產(chǎn)量。通過相關(guān)分析可以看出，番茄植株碳氮比與果實(shí)可溶性糖、可滴定酸、可溶性蛋白呈顯著或極顯著相關(guān)，可以作為番茄品質(zhì)研究的一個(gè)方向，在影響機(jī)理、調(diào)控措施方面加以深入研究。

綜合比較來看，酒糟沼渣以細(xì)渣與粗渣配比為2∶1作為基質(zhì)是番茄有機(jī)基質(zhì)栽培的最佳配方。

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