王龍，閆征南，楊延杰，徐賽

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山東青島266109)

蔬菜育苗是蔬菜生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，在適宜的環(huán)境下培育出生長旺盛、質(zhì)量良好的秧苗，最終達(dá)到一次性成苗的工廠化育苗是我國現(xiàn)代育苗的主要方式。目前我國蔬菜集約化育苗供苗量約1 000億株，而蔬菜幼苗需求量超過6 800億株，缺口很大，蔬菜集約化育苗在我國有廣闊的市場前景[1]。

無土栽培是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，而營養(yǎng)液管理技術(shù)又是無土栽培技術(shù)體系中的核心部分[2]。研究表明，秧苗質(zhì)量下降，會(huì)影響植株的生長、花芽分化及果實(shí)發(fā)育，影響最終的產(chǎn)量和品質(zhì)[3]。工廠化育苗過程中經(jīng)常使用化學(xué)營養(yǎng)液進(jìn)行澆灌或水培育苗以提高秧苗質(zhì)量，但化學(xué)營養(yǎng)液存在成本高、存放時(shí)間短等問題。有機(jī)浸提液中不僅含有豐富的植物所需的礦質(zhì)營養(yǎng)，也含有許多有益微生物及其代謝產(chǎn)物，其生產(chǎn)成本低、養(yǎng)分含量高，具有生物防治和肥效的雙重作用[4]，且便于滴灌，推廣使用前景較好。辛鑫等[5]和楊從軍等[6]分別利用腐熟后的番茄莖稈和番茄莖葉水的提取液，研究適宜番茄、茄子和辣椒生長的浸提液濃度，而利用腐熟香菇渣做浸提液培育黃瓜幼苗的研究較少。

我國是食用菌生產(chǎn)大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年至少產(chǎn)生5.4×107t菇渣[7]，若不能有效處理或利用這些菇渣，不僅會(huì)占用大量的土地資源，還會(huì)污染環(huán)境，孳生大量的病菌和害蟲。研究表明菇渣含有多種營養(yǎng)成分，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且與土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)相似，使用過程中一般需經(jīng)過復(fù)配或其他處理后可作為育苗基質(zhì)。以菇渣∶草炭∶蛭石=1∶1∶1培育番茄幼苗，可顯著促進(jìn)番茄幼苗根系的發(fā)育，提高幼苗地上部生物量的積累[8]。將腐熟的菇渣與雞糞復(fù)配后浸提獲得的浸提液培育幼苗，是農(nóng)業(yè)廢棄物重新利用的新方式之一[9]。利用腐熟的香菇渣與雞糞復(fù)配后所獲得的浸提液進(jìn)行蔬菜作物育苗，可達(dá)到降低成本、減少環(huán)境污染、提高蔬菜作物產(chǎn)量和品質(zhì)的目的。但大多學(xué)者都是針對(duì)菇渣與草炭和蛭石[10]、蚯蚓糞及其他基質(zhì)復(fù)配[11]的研究，而對(duì)于香菇渣和雞糞復(fù)配作為有機(jī)營養(yǎng)液進(jìn)行蔬菜育苗的報(bào)道較少。

本研究以腐熟香菇渣和雞糞為原料，按照一定體積比復(fù)配后浸提，獲得不同稀釋濃度的浸提液對(duì)黃瓜進(jìn)行水培育苗，并以霍格蘭(Hoagland)營養(yǎng)液為對(duì)照，旨在篩選出適宜黃瓜幼苗生長發(fā)育的有機(jī)營養(yǎng)液，為有機(jī)浸提液在黃瓜育苗上的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試黃瓜(CucumissativusL.)品種為‘田驕五號(hào)’，購于青島碩豐源種業(yè)有限公司。腐熟香菇渣由青島普瑞有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供，腐熟雞糞購于旺德福肥料有限公司，雞糞中的氮、磷、鉀含量分別為2.6%、2.9%、2.1%。

1.2 試驗(yàn)處理

將腐熟香菇渣與雞糞按照體積比3∶1混勻，以蒸餾水為浸提劑，浸提材料與水(體積比1∶2.5)放入40 L的水培箱中攪勻，每隔8 h攪拌30 min，持續(xù)浸提24 h后取上清液，過濾后得到有機(jī)肥料浸提原液。

將催芽后的黃瓜種子播種于育苗基質(zhì)中，待黃瓜幼苗兩片子葉展平后，選取長勢(shì)一致的幼苗分別移栽到不同處理水培箱中。將浸提原液按照倍數(shù)稀釋，得到不同稀釋濃度的浸提液，設(shè)定T1(1∶2.5)、T2(1∶5)、T3(1∶10)、T4(1∶15)、T5(1∶20)、CK(Hoagland營養(yǎng)液)6個(gè)處理，營養(yǎng)液電導(dǎo)率(EC)值分別為5.82、3.47、2.07、1.42、0.93、2.43 mS·cm-1，單株幼苗所占營養(yǎng)液體積為1.25 L，置于溫度為(26±1)℃/(18±1)℃(晝/夜)，相對(duì)濕度為65%～70%，光照強(qiáng)度為200 μmol·m-2·s-1，光照周期為16 h·d-1的人工氣候室中進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)黃瓜幼苗長至兩葉一心后將黃瓜幼苗定植于日光溫室中，定植后進(jìn)行常規(guī)管理。幼苗移栽到水培箱后的0 d及12 d測定營養(yǎng)液的氮、磷、鉀含量，并且分別在0 d、4 d、8 d、12 d 測定幼苗的形態(tài)指標(biāo)。處理12 d后開始定植，并在定植34 d進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測量。

1.3 試驗(yàn)指標(biāo)與測定方法

有機(jī)肥料浸提液的EC值采用多參數(shù)分析儀(DZS-706-A，上海儀電科學(xué)有限公司)測定，礦質(zhì)元素含量采用等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES，PE公司，美國)測定。黃瓜幼苗的株高和莖粗分別用直尺和游標(biāo)卡尺測定；幼苗葉面積采用葉面積儀(Yaxin-1241，北京雅欣理儀科技有限公司)測定；地上部和地下部干重采用烘干稱重法[12]；壯苗指數(shù)參照楊茹薇等[13]的方法計(jì)算。葉片葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、維生素C含量及過氧化氫酶活性均參照王學(xué)奎[14]方法測定。定植后選取植株的上葉(從上往下第三片葉)和下葉(從下往上第三片葉)測定光合指標(biāo)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)，采用便攜式光合儀(Li-6400XT，LI-COR公司，美國)測定，測量參數(shù)：光照強(qiáng)度為800 μmol·m-2· s-1，葉溫為24 ℃，樣本室氣體流量為500 μmol·s-1，參比氣CO2濃度為400 μmol·mol-1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 18.0 (IBM, Inc., Chicago, IL, USA)軟件進(jìn)行單因素方差分析，顯著性分析采用LSD法(P≤0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)營養(yǎng)液的氮、磷、鉀元素含量

不同稀釋濃度的處理液中氮、磷、鉀含量差異顯著(圖1)。0 d和12 d時(shí)， T3處理氮含量與CK相比無顯著差異；T1、T2處理的氮含量比CK顯著升高，T4、T5比CK顯著降低；與0 d相比，12 d的各處理氮含量依次減少19%、20%、26%、34%、34%、35%，這說明了在稀釋濃度較低的處理中，幼苗吸收氮素含量降低。0 d時(shí)，T1、T2、T3的磷含量分別比CK顯著高407%、234%、92%，T4與CK無差異，而T5與CK相比減少了8%；各處理在12 d時(shí)的磷含量比0 d時(shí)依次減少23%、41%、29%、22%、15%、21%，這說明作物幼苗期所需磷含量對(duì)黃瓜幼苗的生長影響較小。0 d和12 d時(shí)，各處理的鉀含量與CK相比高低趨勢(shì)與氮含量相同。因此，各處理營養(yǎng)液元素含量不同，對(duì)幼苗生長影響較大，適宜稀釋濃度的營養(yǎng)液可以促進(jìn)黃瓜幼苗生長。

2.2 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生長的影響

2.2.1 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)影響

幼苗的株高和莖粗是反映幼苗健壯程度的重要指標(biāo)。由圖2可知，各處理的幼苗株高及莖粗隨時(shí)間增加均呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，處理與CK相比，CK的黃瓜幼苗株高和莖粗在處理12 d均最大。隨著有機(jī)營養(yǎng)液稀釋濃度的降低，幼苗的株高和莖粗呈先上升后降低的趨勢(shì)。除T3外，與CK相比各處理株高和莖粗顯著降低。由此可見，T3與CK的黃瓜幼苗在形態(tài)和生物量積累上差異較小，長勢(shì)健壯。

2.2.2 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生物量的影響

幼苗的干鮮重能夠衡量其生長狀況和代謝強(qiáng)度。由表1可知，除T3外其他各處理的地上部鮮重和干重與CK相比均有降低且達(dá)顯著水平。其中降低較多的兩個(gè)處理為T1和T5，T1處理的地上部鮮重最小，比CK降低了38%，T5處理的地上部鮮重和干重與CK相比分別降低了41%、28%，T3處理地上部干鮮重與CK相比沒有顯著差異；幼苗的地下部鮮重和干重在稀釋濃度過高或過低的處理下比CK顯著降低，不利于幼苗物質(zhì)的積累。由此可見，有機(jī)營養(yǎng)液的濃度對(duì)黃瓜幼苗干鮮重有影響，其中T3處理中黃瓜幼苗的干鮮重與CK相比無顯著差異，較適合用于黃瓜幼苗培育。

不同濃度的營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗的葉面積和壯苗指數(shù)有顯著影響(表1)。與CK相比，除T3外，其他處理的葉面積和壯苗指數(shù)均顯著降低，其中葉面積降低較多的處理為T4和T5，分別比CK降低了38%和47%；T1和T2處理的黃瓜幼苗壯苗指數(shù)降低較多，分別比CK減少21%、29%。由此可知，營養(yǎng)液的稀釋濃度過高或過低均不適合幼苗的生長，對(duì)幼苗的生長影響較大，其中T3處理葉面積和壯苗指數(shù)最佳。

表1 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生物量的影響Table 1 Effects of organic nutrient solution on biomass of cucumber seedlings

2.2.3 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗光合色素含量的影響

植物通過光合作用來合成有機(jī)物，葉綠素含量降低導(dǎo)致光合作用減弱，植物的生長受到抑制，故葉綠素含量是衡量葉片生長的重要指標(biāo)之一。不同濃度的有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗葉片色素含量影響顯著(表2)。與CK相比，除T3處理外，其他各處理幼苗葉綠素a、葉綠素b以及總?cè)~綠素含量和類胡蘿卜素含量均有顯著降低，其中T1、T2、T4、T5處理總?cè)~綠素含量比CK分別降低了21%、18%、8%、39%；T5處理的葉綠素a/b值與CK相比顯著降低；T1、T2、T4、T5處理中類胡蘿卜素含量與CK相比差異達(dá)顯著水平，分別降低了27%、22%、19%、62%。T3處理與CK相比無差異，幼苗葉片顏色濃綠，長勢(shì)健壯。

表2 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗光合色素含量的影響Table 2 Effects of organic nutrient solution on thephotosynthetic pigment content of cucumber seedlings

2.2.4 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗其他生理指標(biāo)的影響

黃瓜幼苗的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖和維生素C含量隨著有機(jī)營養(yǎng)液稀釋濃度的降低呈先上升后下降的趨勢(shì)。與CK相比，除T3處理的可溶性蛋白含量無顯著差異外，其他處理分別降低11%、6%、6%、9%，均達(dá)顯著水平。可溶性糖含量可作為衡量植物體內(nèi)碳素營養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)，T1、T2、T4、T5處理中黃瓜幼苗葉片的可溶性糖含量與CK相比差異達(dá)顯著水平。黃瓜幼苗維生素C含量中，T3處理與CK相比無顯著性差異，T1、T2、T4、T5處理與CK相比分別降低了5%、5%、3%、4%，均達(dá)顯著水平。過氧化氫酶是衡量植物代謝強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一，與CK相比，黃瓜幼苗的過氧化氫酶活性均顯著性降低，分別降低了25%、17%、5%、14%、31%。綜上所述，不同稀釋濃度的有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗質(zhì)量影響不同，適宜的有機(jī)營養(yǎng)液濃度，通過可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C含量以及酶活性的提高，增強(qiáng)了幼苗營養(yǎng)代謝，從而培育壯苗。

表3 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗葉片其他生理指標(biāo)的影響Table 3 Effects of organic nutrient solution on the other physiological indexes of cucumber seedlings

2.3 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗定植后栽培的影響

2.3.1 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜植株定植后生長發(fā)育影響

幼苗的質(zhì)量會(huì)直接影響到黃瓜幼苗定植后的生長。由表4可知，不同濃度的有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)定植后的黃瓜植株生長發(fā)育有較大影響。黃瓜植株的株高和莖粗隨有機(jī)營養(yǎng)液濃度的降低呈先上升后下降趨勢(shì)，其中T3處理與CK相比無顯著差異。第一雌花節(jié)位是植株早熟性的主要性狀之一，第一雌花節(jié)位變低可以使商品瓜提早上市，滿足市場需求。T3處理第一雌花開花節(jié)位與CK無顯著差異，且顯著低于其他濃度處理。除T5處理外，黃瓜植株前期產(chǎn)量與CK相比均無顯著差異，其中T3處理前期產(chǎn)量最高。

表4 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜定植后植株生長發(fā)育的影響Table 4 Effects of organic nutrient on the growth and development of cucumber plants

2.3.2 有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜植株光合和熒光特性的影響

植物的光合作用與其生長密切相關(guān)。凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)則直接反映了植物的光合能力。如圖3所示，同植株的上葉比下葉光合作用強(qiáng)，且隨著有機(jī)營養(yǎng)液濃度的減小，黃瓜植株P(guān)n、Gs、Tr呈先增加后遞減趨勢(shì)，Ci值則呈先減少后增加趨勢(shì)。與CK相比，T3處理的Pn、Gs、Tr無顯著差異，其他處理中Pn、Gs、Tr均顯著降低，Ci顯著升高。

Fv/Fm和Fv′/Fm′分別表示PSⅡ最大光化學(xué)效率和有效光化學(xué)量子產(chǎn)量，幼苗葉片受到脅迫或是光抑制，F(xiàn)v/Fm和Fv′/Fm′明顯降低。如圖3所示，黃瓜植株上葉和下葉的Fv/Fm和Fv′/Fm′隨著稀釋濃度的降低呈先上升后降低的趨勢(shì)。黃瓜植株的上下葉中，T3處理的Fv/Fm和Fv′/Fm′與CK相比無顯著差異，其他處理的Fv/Fm與CK相比均顯著降低。因此，不同濃度的有機(jī)營養(yǎng)液對(duì)黃瓜植株的光合特性、葉綠素?zé)晒鈪?shù)均有顯著影響，適宜濃度的有機(jī)營養(yǎng)液促進(jìn)了定植后黃瓜葉片的光合作用，其中T3處理黃瓜植株的光合作用能力最強(qiáng)。

3 討論

將堆漚腐熟好的有機(jī)物料經(jīng)過浸提所獲得的提取液稱為堆肥浸提液或堆肥茶，是一種農(nóng)業(yè)廢棄物再利用的新方式[9]。徐大兵等[15]研究發(fā)現(xiàn)豬糞堆肥浸提液能明顯改善棉花植株的生長發(fā)育，增加棉花的產(chǎn)量。李惠等[9]以腐熟的牛糞、豬糞、菇渣+牛糞、菇渣+雞糞為原料，獲得不同堆肥浸提原液，其結(jié)果證明倍豬糞浸提液處理番茄、黃瓜幼苗的形態(tài)特征及光合特性均顯著優(yōu)于其他處理，能顯著增加幼苗的全氮、全磷含量，有利于番茄、黃瓜幼苗的生長，可以作為優(yōu)質(zhì)的液體有機(jī)肥應(yīng)用于幼苗生產(chǎn)。

養(yǎng)分高效管理是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要挑戰(zhàn)之一。營養(yǎng)元素和濃度對(duì)植物的生長發(fā)育至關(guān)重要[16]。EC值能夠反映浸提液中可溶性鹽離子濃度，是衡量其養(yǎng)分含量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本研究以霍格蘭營養(yǎng)液(Hoagland)及不同稀釋濃度的菇渣浸提液水培黃瓜幼苗，其中T3(EC值為2.03 mS·cm-1)處理黃瓜幼苗株高、莖粗、干鮮重及色素含量與CK無顯著差異，過高或過低稀釋濃度的處理均不利于黃瓜幼苗的生長。T1、T2處理的鉀濃度比CK高213%、82%，過量的鉀素不僅會(huì)抑制作物對(duì)鈣等陽離子的吸收，還會(huì)降低代謝酶的活性，這與本研究中T1、T2處理中的過氧化氫酶活性降低結(jié)果一致[17]。此外，較多的鉀離子也導(dǎo)致了有機(jī)營養(yǎng)液EC值過高，不利于幼苗的生長。12 d時(shí)，T4和T5處理中的氮含量分別比CK低34%和67%，鉀含量分別比CK低40%和67%，EC值過低不能夠均衡的滿足黃瓜幼苗的生長發(fā)育及營養(yǎng)生長。

氮元素組成光合作用所必需的葉綠素，適宜的氮、磷、鉀含量有利于提高番茄的葉綠素含量[18]。T3處理比其他稀釋濃度處理幼苗葉綠素含量的增加有助于提高黃瓜幼苗的光合作用，從而積累更多的干物質(zhì)[19]。Albornoz等[20]認(rèn)為較高EC值的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)降低生菜的產(chǎn)量，這也與本研究中T1、T2處理的黃瓜幼苗生長指標(biāo)及生理指標(biāo)與CK相比顯著降低的結(jié)果類似，T4、T5處理的黃瓜幼苗干物質(zhì)積累與CK相比顯著降低，這可能是較低EC值的有機(jī)營養(yǎng)液營養(yǎng)物質(zhì)含量少，無法給幼苗提供均衡的營養(yǎng)生長所導(dǎo)致。

光合作用是植物合成物質(zhì)促進(jìn)成長的生理基礎(chǔ)，植物葉片光合作用的減弱會(huì)導(dǎo)致同化產(chǎn)物的減少[21]。本研究中，較高稀釋濃度與較低濃度的有機(jī)營養(yǎng)液所處理的黃瓜植株的Pn、Gs、Tr均顯著降低，Ci顯著升高，這可能是由高濃度處理中的滲透脅迫和低濃度處理中的營養(yǎng)缺乏引起的[22]。在T4、T5處理中，有機(jī)營養(yǎng)液的稀釋濃度較低，葉綠素含量顯著降低，這可能是葉綠素合成過程中營養(yǎng)元素氮和鎂的缺乏造成的。Stefanov等[22]發(fā)現(xiàn)植物在鹽脅迫下增加葉綠素含量以增強(qiáng)耐鹽性，這與本研究中T1、T2處理的結(jié)果不一致，這可能是試驗(yàn)的脅迫類型不同造成的。Fv/Fm是研究植物脅迫程度常用的參數(shù)，脅迫條件下該參數(shù)明顯下降[23]。本研究中在稀釋濃度較高的處理中Fv/Fm比CK顯著降低。Fv′/Fm′反映開放的PSⅡ反應(yīng)中心原初光能捕獲效率，隨著營養(yǎng)液稀釋濃度的降低，F(xiàn)v′/Fm′出現(xiàn)先上升后降低趨勢(shì)，其中T3處理最高，與CK相比無顯著差異。

適宜的腐熟香菇渣與雞糞3∶1配比的浸提液可以用于黃瓜的育苗，幼苗和定植后植株均生長較好，其中以T3(1∶10)EC值為2.03 mS·cm-1的處理效果最優(yōu)，與使用霍格蘭營養(yǎng)液育苗的CK相比無顯著性差異，均能培養(yǎng)黃瓜壯苗。本結(jié)果也為農(nóng)業(yè)廢棄物在蔬菜生產(chǎn)上的再利用提供了參考依據(jù)。