蔬菜草炭替代型苗基质研究进展pdf

蔬菜草炭替代型育苗基质研究进展摘要：在设施园艺快速发展与农业生产工厂化趋势下，草炭作为无土栽培技术的重要育苗基质，其使用量急剧增加.然而，草炭是一种不可再生资源，其储量有限、地区分布不均、运输成本大，且过度开采易造成环境破坏.这些都迫使研究者们寻找出一种新型的可替代草炭的育苗基质.本文在前人研究的基础上，综述草炭系复合基质育苗现状及替代必要性，进而就不同的草炭替代物的研究进展及优缺点进行了分析探讨.关键词：蔬菜；育苗基质；革炭；替代冯绍华【18】和王自新等【19】通过对不同容器育苗效果的研究，肯定了草炭在工厂化育苗中的优势。秦玲等【20】通过对草炭改良土壤作用的研究，证明了草炭具有较好的离子吸附特性。张成光等【21】在实验中验证了草炭作为基质培育龙胆草的优良特性。这样的研究还有很多，大量的研究者从不同的方面对草炭的各种物理化学性状进行了研究，开发出广泛的草炭应用途径。最终经过多年的生产实践证明了草炭与蛭石或珍珠岩配合使用的经典育苗基质，广泛应用于设施园艺生产与工厂化育苗等方面【22】。然而，草炭的广泛应用在提高生产效率、改善生产方式和推动科研发展的同时，也带来了新的问题。巨大的草炭需求造成了对草炭资源的大规模开发，由于草炭的不可再生性，草炭资源势必日益减少【5】【9】【10】。同时，草炭是重要的湿地类型之一，在抵御洪水、调节径流、蓄洪防旱、控制污染、调节气候、控制土壤侵蚀、美化环境等方面具有不可替代的作用，被誉为“地球之肾”【9】【7】[8】【lo】。对草炭的大量开采造成了被开采地生态环境的破坏和大量耕地的不可恢复损失【耵。因此，寻找草炭替代物就成为了众多研究者为之努力的目标。早在上世纪八十年代，赵明坤【231就提出使用腐熟堆肥代替草炭，用于培育番茄幼苗，并取得了良好的效果。国外的相关研究开始的更早，尼日利亚和美国的科学家于1985年的试验表明，用牛粪堆肥制成类似草炭的纤维状物质作培养基质，培育番茄幼苗，获得成功。此后，经过多年来研究者的不懈努力，各种各样品种繁多，特点各异的草炭替代物先后被开发、研究和使用，众多的替代物效果与优劣均不尽相同。本文就不同的草炭替代物进行了总结与分析论述，希望能通过对过去已有的研究成果的梳理与总结，找出替代物研究的新方向，争取获得更有效廉价的草炭替代物。2草炭替代型育苗基质研究现草炭替代型育苗基质应具备易于获得、成本低廉和可再生等特点。基于且前国内外蔬菜草炭替代基质的相关研究，笔者将所采用的替代物种类分为以下9个种类，逐一展开论述。2．1蘑菇渣我国是食用菌栽培大国，随着食用菌栽培规模的扩大，产生的菇渣废料也相应增多。食用菌栽培的主要原料包括棉籽壳、玉米芯、木屑、稻糠、果枝、麦秸和稻草等。由于栽培原料不同，食用菌栽培后废料的理化性质差别很大，其中只有极少部分可以重复利用，大部分则随地堆积或被焚烧。这既浪费资源，又对环境造成严重污染。如能将菇渣作为一种新型的育苗基质，既解决草炭资源紧张的问题又减轻环境污染。菇渣是在食用菌下脚料中添加有机肥和微生物制剂等材料经高温发酵制成的有机基质。将菇渣用作育苗基质。不仅可以变废为宝，且在一定程度上可减轻环境污染。以香菇渣、金针菇渣作为草炭的替代物是目前比较热门，研究比较广泛的一种替代方式。香菇渣和金针菇渣的总孔隙和持水孔隙大于草炭【101，且与草炭相比，菇渣中的速效磷、速效钾含量更高，各类基质材料中，香菇渣的电导率最高，而草炭的pH值相对最低。洪春来等【24】研究表明，使用金针菇或香菇渣作为番茄育苗的草炭替代物实验中，所有处理成苗率均在88％以上，其中金针菇替代组成苗率较高，而香菇渣替代比例较高的实验组成苗率较低。金针菇渣总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙、pH值、电导率、速效氮磷钾方面均优于草炭。但是，由于香菇渣中的高盐分抑制了番茄苗的生长，因而生长状况劣于草炭对照组。而张殿宇等【25】通过蘑菇渣复合基质对辣椒苗的影响研究发现，蘑菇渣复合基质适合辣椒苗的生长，在株高、茎粗、地上部干重、地下部干重、壮苗指数等方面均优于草炭对照组的生长情况。菇渣确是一种潜在的良好的草炭替代物，其速效磷、速效钾的含量水平高于草炭，但存在电导率较高等问题，替代草炭比例过大会产生高盐抑制生长现象【26】【241。因此，有研究者认为，菇渣替代草炭作为育苗基质时，只有将菇渣淋洗后降低电导率才能使得幼苗正常生长【271。目前，菇渣替代虽然已作为研究最深入和广泛的草炭替代物之一，但因为其所存在的缺陷，本身种类多样，所含成分的多变等原因，依旧没有能在生产中广泛应用。2．2玉米秸秆、柠条玉米秸秆作为农业生产大量产生的废弃物，将其处理作为基质替代物本身具有环保经济的优点。玉米秸秆的加工过程中存在诸多工艺上的不同，造成腐熟的玉米秸秆本身具有性质多样和不可控特性。而玉米秸秆本身由于种类、发酵程度、生产设各、浸泡腐熟时间的不同可能导致秸秆基质的盐分含量、密度、总孔隙度、pH值、EC值发生较大变化。由此可能会产生盐害、保水性差等不确定的缺陷。例如，薛书浩等【28】对番茄幼苗培育的研究中发现，将玉米秸秆与其他田园废弃物(包括河沙、牛粪、稻壳等)混合使用，在一定程度上改善了复合基质的物理性质，但即使在这种情况下，番茄幼苗生长依然存在问题，仅有一个处理与对照差异不明显，其余均出现生长较弱的现象。在这种复合基质中，有机物自身降解与外加入的其他肥料的交叉影响使得基质中成分处在动态变化中，成为一种较不稳定的基质。从现有的研究中可以看出，腐熟玉米秸秆仅在一定条件下可以作为草炭的替代物。如王永红等【冽在研究中发现腐熟玉米秸秆与园土在玉米秸秆比例较小时幼苗生长优良，而替代比例过高则出现氮素胁迫，使得生长情况弱于对照。而根据张秀丽等【30】使用玉米秸秆复合基质进行甜椒育苗的试验结果，玉米秸秆在育苗基质方面表现出水分和氮素胁迫，尤其在生长初期，氮素胁迫表现尤其严重。此外，一种与玉米秸秆类似的替代物，即柠条，与珍珠岩配成复合基质后可使黄瓜幼苗生长良好【311。合理配比的柠条(腐熟)混合基质在通气孔隙度、容重、持水孔隙度、大小孔隙比、pH值、总孔隙度、EC值等理化性质方面基本符合育苗要求，并且在一定程度上优于传统的草炭基质。由上述研究可看出，腐熟秸秆在作为育苗基质方面还存在着欠缺，可以少量部分的替代草炭，但作为完全替代基质依然存在很多不成熟的方面。而柠条在与珍珠岩合理配比的情况下可在一定程度上替代草炭。但是，腐熟柠条作为基质对不同蔬菜育苗效果及蔬菜品质影响的相关研究还需作进一步探究。2．3风化石风化石替代草炭具备诸多优点，包括材料自然、储量丰富、开采空间大、成本低廉和透水透气等。在蔬菜生产中，用风化石作为育苗基质替代草炭的研究目前还较少。借鉴其它作物育苗试验研究结果可为蔬菜草炭替代型育苗基质研发提供依据。李宏光等【32】通过风化石替代草炭培育烤烟悬浮苗的研究表明，以风化石为基本原料，配以一定的药渣和蔗渣替代常规草炭基质作育苗基质是完全可行的．与常规基质比较，替代基质培育的烤烟苗具有出苗率高、生长速度适宜、叶色正常、根系发达、成菌素质好等特点，所育苗达到壮苗标准，某些指标甚至好于对照。但是由于风化石本身为无机物，缺乏有机养分是其先天的缺陷，故而上述实验中要添加一些有机物作为辅助。而在这种情况下，风化石起到的作用更多在于调节孔隙度和持水性，更类似于珍珠岩的作用。因此蔬菜育苗中，尽管风化石具有成本低廉、储量大等诸多优点，但其可能不能单独作为草炭替代物，需与其它草炭替代物配合使用。2．4芦苇末、锯末、香草纤维这三种替代物共同的特点是都以植物纤维为主要成分，在一些上游工业(诸如造纸或木料加工等)集中的地区，原料极为丰富。总体看来，三种基质都可在一定程度上代替草炭。芦苇末【33]和香草纤维【34】分别与珍珠岩、有机肥料配合，对番茄(芦苇末)或羽农甘蓝(香草纤维)等作物可达到较良好的育苗效果。而锯末如果不经过腐熟，新鲜锯末在育苗过程中会出现幼苗黄化现象且出苗率较差。Worrol等【3卸认为，只有将锯末腐熟，才可作为适宜育苗的基质。但是，孙志强等【36】认为由于锯末中速效养分含量较少或刚腐熟锯末基质中存在一些抑制物质，在育苗前期生长缓慢，而在后期才与对照没有差异。2．5花生壳我国年产花生壳近400万吨，花生壳基质替代具有来源广泛，成本低廉的特点。将花生壳与草炭混合用于育苗的试验研究表明，花生壳改善了基质通气性，使基质孔隙度加大，改善了基质的水气平衡和物理结构，优化根际环境，减少了草炭的使用量【371。但花生壳作为基质仍然存在植株缺氮问题，因此有人研究了花生壳与尿素、复合肥、鸡粪3种不同无机、有机肥和EM、酵素茵生物菌剂作为添加物补充氮源混合发酵腐熟，在花生壳添加不同氮源的对比研究中发现，尿素添加量大时会抑制幼苗生长。而复合肥和鸡粪表现相对温和。2．6高炉矿渣、粉煤灰高炉矿渣是冶炼生铁时产生的一种矿渣，根据矿石的成分不同，所得高炉渣的化学成分组成也有差异。大多数高炉矿渣主要成分包括氧化钙、二氧化硅和三氧化二铝等氧化物。高炉废渣目前主要的处理方式是用于制砖、铺路或直接采用填埋处理。而粉煤灰更是“三废”之一，因此会造成一定程度的环境污染，以硅和氧化铁、氧化铝为主要成分．如能将以上材料改造为草炭替代基质，不仅可以减少草炭的使用量，也可以降低环境污染。然而在此方面目前研究并不多。Bardhan等研究表明，高炉矿渣、粉煤灰与烟气脱硫石膏按不同比例混合，可显著提高番茄生物量。然而根据陈兴位等【J和查文菊等‘t∞的研究看来，这种替代前景并不乐观。首先，以上两种材料都具有与上文中提到的“风化石替代”相同的问题，也是这类无机替代物所共同的问题，本身不具有有机成分而必须添加有机物或营养液，使得这种替代产物本身缺少说服力，在一定程度上与蛭石在育苗基质中的作用类似而不是草炭。其次，由于为工业废料，其中可能含有很多工业有毒物质，玻璃渣等杂质，粉煤灰更是强碱性物质，因此处理和使用这类物质都会极大的增加使用的成本，且效果并不是非常理想。尽管如此，高炉矿渣和粉煤灰作物蔬菜育苗基质的研究仍有前景p引。2．7保水剂交联聚丙烯酰胺高分子材料，俗称“保水剂”，能够吸收自身重量数百倍至数千倍的水，其储存的游离水分90％DA上可被植物利用，自身可降解不会带来环境污染。目前有关保水剂作为蔬菜育苗基质中的研究并不多见。根据石俊雄等【411的研究表明，以保水剂与珍珠岩作为育苗基质的处理培育烤烟悬浮苗与草炭对照的生长状况上不具有显著差异，在一定比例(30v缈珠岩)情况下，烤烟苗出苗期提前，获得持平或更优的农学性状和干物质重。在蔬菜生产中，保水剂替代草炭作为基质可能具有一定前景。2．8河泥河泥中富含腐殖质，且成本低廉，在一些地区，挖掘河泥还有利于疏通河道。因此如能将河泥作为育苗基质，具有环保，成本低等优点。根据Chavez等【421的研究，配比适宜的河泥混合基质可以代替草炭，但河泥中硝态氮的淋失，会造成基质质量的下降，因此适当的灌溉方式对河泥替代尤为重要。3研究展望目前对于草炭这种不可再生资源的替代物的研究发展比较迅速，研究的方向很多。大体上可以分为三类：1)有机质腐熟物：这类替代物也是现在研究的主流，其优点是本身具有有机质，在腐熟后能够提供营养，且与草炭的性质最为相似，一般来说获取原料较容易。但这类物质都有一个共同的缺点，草炭是经过大量的混合物经历漫长的时间，其物理化学性质保持稳定平衡，而人工制造的腐熟基质，由于制造规模较小，使用材料较单一，加工过程及时间的相对多变，造成了所得基质营养成分不够均衡，物理化学性质不够稳定，从而很难达到草炭基质所达到的育苗标准，一般都需要人工添加一些物质或在有条件下代替一部分草炭，而不能完全脱离草炭，独立进行育苗。(2)无机物：这类替代物优点是其廉价且较容易获得，一般都可直接使用；而缺点则是由于其本身为无机物，不能像有机基质一样为植物提供较全面的营养物质，而一定需要人工添加有机质或营养液。其功能更趋向于调整土壤孔隙度等物理作用，其作用更类似于传统基质中的珍珠岩。当然，这类基质在客观上也在一定程度上减少了草炭的用量。(3)高分子基质：以保水剂为典型代表，这类基质为人