沼渣替代草炭的栽培基质特性及其对番茄生长的影响

摘要 以沼渣作为草炭的替代材料，研究不同配比沼渣对栽培基质理化性质及其对番茄农艺性状和产量等的影响，探究沼渣替代草炭作栽培基质的可行性，以及沼渣替代草炭作栽培基质的最佳配比。结果表明：沼渣替代草炭后提高了栽培基质的容重、pH、EC、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，而最大持水量、田间持水量、毛管孔隙和总孔隙度降低。沼渣替代草炭后栽培基质容重为0.17～0.34 g/cm³，总孔隙度为61.87%～68.88%，非毛管孔隙度在11.87%～15.42%，pH在5.67～5.94，EC值在0.21～3.85 mS/cm，CK、T₁、T₂和T₃处理的栽培基质的理化性质均在适宜范围，而T₄处理（沼渣∶蛭石∶珍珠岩=6∶2∶2）的栽培基质EC值超过3.49 mS/cm，不适宜作栽培基质。沼渣替代草炭的栽培基质显著降低了番茄的株高、茎粗和叶绿素含量（P＜0.05），且沼渣替代草炭的比例越高，番茄的株高、茎粗和叶绿素含量越低。但随着作物的生长，这种差异逐渐降低。沼渣替代草炭的栽培基质的番茄单果重和单株结果数低于CK。结合番茄的农艺性状和产量，CK（草炭∶蛭石∶珍珠岩=6∶2∶2）的番茄的株高、茎粗、叶绿素含量、单果重以及单株结果数高于T₁、T₂和T₃处理，最适宜作为番茄栽培基质。但基于沼渣消纳的考虑，沼渣替代草炭比例低的T₁处理（沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶4∶2∶2）的栽培基质也较适合在番茄栽培中推广应用。

关键词 沼渣；草炭；栽培基质；番茄

中图分类号 S627；S641.2 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）02-0132-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.02.029

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Cultivation Substrate Characteristics of Biogas Residue Instead of Peat and Its Effect on Tomato Growth

ZHANG Qing-qing， HUANG Lu-lu， JIN Hai-yang et al

（Shanghai Agricultural Technology Extension & Service Center， Shanghai 201103）

Abstract This research evaluated the effects of biogas residue as peat substitute in growing media on the physical and chemical properties of the substrate and the growth of tomato. The results showed that the replacement of peat by biogas residue increased the bulk density， pH， EC， organic matter， alkali-hydrolyzed nitrogen， available phosphorus and available potassium， while the maximum water holding capacity， field water holding capacity， capillary pores and total porosity decreased. After biogas residue replaced peat， the bulk density of cultivation medium was 0.17-0.34 g/cm³， the total porosity was 61.87%-68.88%， the non capillary porosity was 11.87%-15.42%， the pH was 5.67-5.94， and the EC value was 0.21-3.85 mS/cm. The physical and chemical properties of cultivation medium treated with CK， T₁， T₂ and T₃ were all within the recommended range， while the EC Value of cultivation medium treated with T₄ （biogas residue∶vermiculite∶perlite = 6∶2∶2） was beyond 3.49 mS/cm， which was not suitable for cultivation medium. The plant height， stem diameter and chlorophyll content of tomato were significantly reduced after biogas residues were replaced by peat （P<0.05）. And the higher the proportion of biogas residue replacing peat， the lower the plant height， stem diameter and chlorophyll content of tomato. However， with the growth of crops， the difference gradually decreased. The fruit weight and fruit number of single plant of tomato with biogas residue instead of peat were lower than CK. Combined with the agronomic characters and yield of tomato， the plant height， stem diameter， chlorophyll content， fruit weight and fruit number per plant of CK （peat∶vermiculite∶perlite = 6∶2∶2） were higher than those of T₁， T₂ and T₃， which was the most suitable substrate for tomato cultivation. However， considering the consumption of biogas residue， the cultivation substrate of T₁ treatment with biogas residue instead of peat （biogas residue∶peat∶vermiculite∶perlite = 2∶4∶2∶2） is also more suitable for popularization and application in tomato cultivation.

Key words Biogas residue;Peat;Cultivation substrate;Tomato

基金项目 上海市科技兴农项目（2022-02-08-00-12-F01103）。

作者简介 张青青（1992—），女，山西运城人，农艺师，硕士，从事耕地质量管理和土壤保育研究。

*通信作者，高级农艺师，从事土壤肥料研究。

收稿日期 2023-02-17；修回日期 2023-04-03

根据《第二次全国污染源普查公报》公布的数据，2017年全国秸秆产生量为8.05亿t，秸秆可收集资源量为6.74亿t，秸秆利用量为5.85亿t^[1]。如何将秸秆科学合理资源化利用是我国一直关注的问题。目前，秸秆还田的方式主要包括直接还田和间接还田。但秸秆直接还田数量有限，过量还田存在土壤微生物与作物幼苗争夺养分的矛盾，还存在病虫草害加剧、农药用量大、土壤层松动、植株易倒伏等问题^[2-3]。为此，学者从秸秆间接还田角度出发，重点关注秸秆发酵而成的沼渣的资源化利用^[4-5]。朱春云^[6]研究发现，沼渣可增加基质的pH和EC值，增加基质的微生物数量和酶活性，且可增加番茄植株株高、茎粗、叶片数及促进根系的生长，其替代部分炉渣配制的基质可用于温室番茄无土栽培。

草炭因具有丰富的营养物质和良好的物理性状，被公认为最佳的栽培基质，并被广泛应用于生产实践中^[7]。市面上常用的栽培基质配方为草炭、蛭石和珍珠岩按照2∶1∶1的比例配制而成。但因草炭属于不可再生资源，寻找替代草炭的材料已是现在的大趋势。沼渣作为沼气厌氧发酵的产物，富含有机质、腐殖酸及氮、磷、钾等大量元素^[8-9]，且原料易得，制作简单，其能否替代草炭作栽培基质有待进一步研究。

为此，笔者以沼渣为研究对象，与草炭、蛭石、珍珠岩按照不同比例配制成栽培基质，研究沼渣替代草炭对栽培基质理化性质及对番茄农艺性状的影响，探究沼渣替代草炭作栽培基质的可行性以及替代草炭的最佳比例，以期为合理利用沼渣提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试番茄品种为“粉得利”，购买自上海惠和种业有限公司。草炭、珍珠岩、蛭石均购自上海文鑫生物科技有限公司，沼渣由青浦现代农业园农业废弃物处理中心提供，主要由秸秆和猪粪厌氧发酵而成。草炭和沼渣的理化性质见表1。

1.2 试验设计

试验于2021年3—7月在上海永通生态工程股份有限公司日光温室内进行。试验共设5个处理，以不添加沼渣的基质为对照（CK），

CK：草炭∶珍珠岩∶蛭石=6∶2∶2；

T₁：沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶4∶2∶2；

T₂：沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶3∶2∶2；

T₃：沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=4∶2∶2∶2；

T₄：沼渣∶蛭石∶珍珠岩=6∶2∶2。

所有处理均按体积比进行配制。采用基质袋栽培方式，基质袋为41 cm×（25+8×2） cm，黑白袋12 L，单行种植，株距为45 cm。采用滴管方式供营养液，营养液为金美盛水溶肥。

2021年3月9日将番茄苗定植于基质袋中，每袋1株，每个处理9次重复。不同处理的管理方式保持一致，并于定植后35、48、76、100 d对番茄的农艺性状进行调查。

1.3 测定项目与方法

番茄打顶前测定株高、茎粗，每处理测定9株，取平均值。用直尺和游标卡尺分别测量每株植株的株高和茎粗，株高即植株根部到主茎顶部生长点的距离，茎粗即第1片真叶下部节点处的宽度。采用便携式叶绿素仪测定番茄叶片叶绿素含量。每次采收番茄时记录各处理番茄产量、果实个数。

于试验前测定栽培基质的pH、EC、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、容重和孔隙度等理化指标。基质pH、EC、容重、总孔隙度、气水比、田间持水量等参照郭世荣^[10]的方法测定。碱解氮含量采用碱解扩散法测定，速效磷含量采用碳酸氢钠法测定，速效钾含量采用醋酸铵浸提—火焰光度计法测定^[11]。

1.4 数据统计与分析

采用Excel对数据进行整理，采用SAS 9.0软件对数据进行方差分析，并采用Origin 8.5软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 不同配比栽培基质的理化性状

由表2可知，所有处理栽培基质的pH、EC、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾均高于CK，且随着沼渣添加量的增大而增加，整体表现为T₄＞T₃＞T₂＞T₁＞CK。与CK相比，T₁、T₂、T₃和T₄处理的EC值分别高出9.9倍、13.0倍、13.5倍和17.2倍；有机质含量分别高出2.38%、24.63%、30.27%和42.31%；有效磷含量分别高出511.54%、665.38%、673.08%和880.77%；碱解氮含量分别高出69.92%、82.01%、101.29%和226.48%；速效钾含量分别高出220.69%、368.44%、541.96%和661.58%。

由表3可知，不同配比栽培基质的物理性质不同。沼渣替代草炭的T₁、T₂、T₃和T₄处理的栽培基质容重高于CK，且随着沼渣替代草炭比例的增大而增加。其中，CK处理的容重为0.17 g/cm³，T₄处理容重为0.34 g/cm³。沼渣替代草炭的T₁、T₂、T₃和T₄处理栽培基质的最大持水量、田间持水量、毛管孔隙度和总孔隙度均低于CK，且总体随着沼渣替代草炭的比例的增加而降低。