玉米秸秆与牛粪用作辣椒育苗基质的研究要点Word格式.docx
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1文献综述
1.1国内外基质的研究现状
日本通常使用砻糠灰、田园土、蛭石以及珍珠岩等来作为育苗基质。
近年来，日本又研发了专用育苗钵块，只需将种子直接播入育苗钵内，然后覆盖相同基质，将其放置于苗床之上，再用水喷湿，就完成了种子的播种过程。
钵块由岩棉、草炭等复配而成[1]。
在美国、以色列和西班牙等国家，在将树皮、葡萄渣、橄榄渣、甘蔗渣、花生壳、锯木屑、菇类等经过堆肥化处理后作为基质的使用效果达到甚至草炭的水平。
我国在80年代就引进了美国、欧共体穴盘育苗精量播种生产线，在北京郊区进行大规模的引进操作试验。
1991年农业部把“工厂化育苗”列为“八五”重点项目；
“九五”期间国家科委立项工厂化高效农业产业工程[2]，育苗基质的研究与开发作为一项重要内容被例入其中。
我国穴盘育苗起步较晚，在复配无土育苗基质时要考虑的重要因素是：
因地制宜，当地资源充足、成本低、不影响植物根系生长，能为植物提供水、气、液三相的材料。
青岛农科所将棉籽壳、猪粪、炉渣灰、糖醛渣和蛭石等作为原始材料，复配后用于茄果类、瓜类、叶菜的育苗基质，试验证明：
复配的育苗基质育苗效果好，成本低[3]。
炭化稻壳、砂等基质复配的育苗试验，试验表明：
育苗效果良好。
此外还将腐熟秸秆、糠醛渣、木屑和蛭石复配后用于育苗，其育苗试验效果均不同程度的达到甚至优于草炭的育苗水平。
1.2育苗基质材料的研究
无机基质大多是工业中的产品或者矿石，营养成分少，无生物活性。
无机基质在育苗的过程中起到支撑或者是调节孔隙度和容重的作用。
砂、炉渣、塑料颖粒、岩棉、陶粒、珍珠岩、砾、蛭石等都作为常用的无机基质。
有机基质通常作为育苗的主要材料，有一定的生物活性，缓冲性能好，保水能力强，同时营养成分含量充足。
通常锯末碳化稻壳、草炭（泥炭）和树皮被应用于育苗基质。
一直以来，世界各国通认的较好的基质就是草炭。
草炭是经过植物的茎秆、叶片以及根系在自然的条件下长期堆积，在温度较低，雨水较少的情况下，这些植物残体缓慢分解，最终形成现在所谓的草炭。
此外，随着大量研究也表明，可以用于育苗基质的有机基质已经拓展到玉米秸秆、酒糟、甘蔗渣、椰子壳、菇渣、稻草、玉米芯和花生壳等。
20世纪的90年代开始，随着人们环保意识的增强，岩棉在使用以后难以处理，污染了环境；
草炭的开采量有一定的限度，其属于非再生资源，短期时间内不能够再生，因此，急需要研发泥炭替代品。
有机固体废弃物种类繁多，其中研究较多、开发前景较好的有芦苇末、甘蔗渣、堆制树皮、椰子纤维、锯末屑等[4]。
（1）椰糠
椰糠为椰子加工业产生的副产物，是最具有潜力替代草炭的材料，具有长的纤维，多孔的松泡，使其具有保水性能、通气性能好的优点。
椰衣纤维基质容重约0.08g·
cm-3；
总孔隙度为90%；
pH约4.5～5.5；
C/N比平均值是117，通过与泥炭的比较可以看到，椰衣纤维的纤维素、木质素含量高，而半纤维素低，致使椰衣纤维具有更好的生物稳定性能。
有研究表明，将椰衣纤维用于番茄等蔬菜类和月季以及万年青等观赏植物类的栽培中，其栽培效果与泥炭栽培效果相当，有望部分或者全部取代泥炭。
陈贵林等人研究了椰壳，椰糠的育苗效应。
（2）芦苇末
芦苇末为芦苇纸厂加工业的副产品，通过堆肥发酵等无害化处理，用于园艺生产基质。
芦苇末基质容重约0.17g·
cm-3，总孔度约85%-90%，通气孔隙约40%，持孔隙在45-50%之间，pH约7.0-8.0。
李萍萍的研究表明，纯芦苇末或混合20%的珍珠岩用于蔬菜栽培，生菜的产量比草炭混合基质增高1倍以上，番茄产量高于土壤3倍以上，成熟期大概也提早了20d；
试验表明：
以75%芦苇末+25%蛭石的混合基质番茄穴盘育苗的效果最佳，混合基质通气孔隙为21%，持水孔隙为57%，持水能力和保水能力强，幼苗根系发达，成陀性好，幼苗生长良好。
（3）树皮
树皮中常以松树皮和衫树皮被用于园艺生产基质，其容重在0.4-0.53g·
cm-3左右，pH约4-7；
持水力差，碳氮比在60～100之间，易造成N素的缺乏，而且含有较多的抑制物质例如单宁、酚类、树脂等，要将这些有害物质降解，必须在使用前要经过堆肥等无害化处理。
研究表明：
堆制后的栗树皮与50%的泥炭混合用于仙客来的栽培，其栽培效果良好，不存在植物毒素的现象；
而当栗树皮在基质中的含量大于5%时，存在pH过高，缓冲性能、持水能力弱，透气性能差的现象。
韩孟红等人研究了杉树皮的育苗效应。
喻景权还发现柏树树皮基质对番茄根系病虫害有一定的防治功能。
（4）锯末屑
树木不同，锯末屑的成分也不同，其中以松木和泡桐树为主的未经过腐熟的锯末的C/N比是138.83，容重为0.13g·
cm-3，发酵以后C/N比可以降低至13.64，容重增加到0.25gcm-3左右，经腐熟，锯末的EC均在0.5-0.3ms/cm之间，总孔隙度大于80%，才能满足栽培基质要求，辣椒幼苗能够生长良好。
（5）花生壳
花生壳是由花生壳加少量的用以调节C/N比的鸡粪堆制发酵而成。
其基质容重0.13g·
cm-3，总孔度在85-90%左右，通气孔隙约40%，持水孔隙在45-50%范围内，pH约5-6，EC在3-3.5ms·
cm-1之间。
将花生壳用以工厂化育苗时，以草炭：
花生壳：
膨化鸡粪=5：
4：
1按体积比的配方最好，草炭：
花生壳=1：
2的配方较好，可作为穴盘育苗的基质，可以取代草炭、蛭石、椰子皮等。
（6）菇渣
菇渣指以食用菌下脚料为主料，添加一定量的有机肥和微生物菌剂等材料，经过高温发酵堆肥制成的一种有机基质，堆制时间大约3-4个月。
研究表明，菇渣在基质中所占的比不应大于70%，这是由菇渣自身含有较高的全氮、磷、钾含量较高所造成的。
所以，在菇渣的使用过程中，最好不要用纯菇渣来用于园艺生产，而应该与其他无机基质例如珍珠岩、蛭石等混合使用。
因种植的菌类的种类不同，其菇渣的成分也不同。
种过香菇的木屑废渣容重0.16g·
cm-3，EC为0.4ms·
cm-1；
种过草菇的棉籽壳废渣容重为0.15g·
cm-3,EC2.6ms·
cm-1，pH为6.4；
种过金针菇的玉米芯、稻糠容重为0.20g·
cm-3、EC为1.7ms·
cm-1，pH为6.2。
李晓强将菇渣与珍珠岩或蛭石复配的复合基质用番茄、甜椒、黄瓜的育苗试验，均取得了良好的效果。
（9）秸秆
秸秆基质在使用前，需经过前处理。
包括晒干、粉碎、堆制。
堆制过程中一般要加入牛粪或者菌剂以及氮肥，堆制腐熟后可用于蔬菜、花卉的无土育苗或者栽培。
研究结果显示：
以秸杆纤维为非织布的原料生产的秸秆纤维非织布制品能够用做草坪等无土栽培基质。
1.3育苗基质性质的研究
1.3.1基质物理性质的研究
对作物有较大影响的基质的物理性质，主要有容重、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙、粒径、气水比等。
容重是指基质在自然的状态下，单位体积内基质的干物质的重量，单位为g.mL-1或g·
cm-3。
容重表现了基质的疏松度、紧实度，它与基质的粒径、总孔隙度相关。
如果容重太大，基质就会太紧实，透气透水能力差，对幼苗不利；
如果容重过小，基质就会过于的疏松，尽管通气性能好，有利于植物根系生长，可是对根系支撑作用较差，植物易倒伏，保水能力也会相应减弱。
基质的容重在0.1g·
cm-3～0.8g·
cm-3左右，最好是0.5g·
cm-3，种苗生长较好[5]。
总孔隙指基质中的所有孔隙（持水孔隙和通气孔隙）的总和，总孔隙度=（1-容重/比重）×
100，单位是％。
理想基质总孔隙度要求在54％～96％之间。
基质总孔隙度大，则容重小，质量轻，疏松透气。
高丽红[66]认为复合基质总孔隙度应以60％左右为宜。
Beardsell则认为总孔隙度应在60％～90％范围内，持水孔隙与通气孔隙比例为约为1：
1时，水气两相比较平衡。
通气孔隙为基质中空气所能占据的空间，当孔隙直径大于0.1mm时，浇灌后水分不会停留在这些孔隙中而是会因为重力的作用流出。
持水孔隙为基质中水分所能够占据的空间，当孔隙直径约0.001mm～0.1mm时，液体会因为毛细管作用而在这些孔隙中停留。
气水比是指通气孔隙与持水孔隙的比值。
气水比越大，基质通气性能越好而持水能力越差，基质容易干旱，要增加灌水频率，但是也要注意每次灌水量不宜太大；
反之，气水比越小，基质持水能力越强而通气能力越弱，对幼苗的生长会产生不利的影响。
合理的气水比约为1:
1.5～1:
4。
1.3.2基质化学性质的研究
目前认为基质的渗透势酸碱性、电导率、阳离子代换量和缓冲能力，是比较重要的化学性状。
基质pH直接影响着基质中养分存在形态转化和有效性。
当pH在6.0时，大量元素处于有效量最大的状态；
当pH大于7.0时，植株有缺铁的现象出现；
当pH大于8.0时，植株有缺锰、磷的现象出现。
降低pH值可以使基质中可溶性磷的含量增加，从而增加有效磷的含量；
但是当pH在7.0以上时，降低pH的同时发现K、Ca、Mg的浓度也会随之而降低，甚至还会出现K、Ca、Mg的沉淀的现象。
调节pH常用的有石灰石或硫磺粉，用量与基质阳离子交换量和最初pH有关。
所以，基质pH应在5.5～7.0范围内。
电导率EC的单位是ms·
cm-1，它反映了基质已电离盐类溶液浓度，表明了基质中原来带有可溶性盐的量。
电导率的影响因素有植株对养分的需求、吸收养分的能力、基质自身养分状况、阳离子交换量等。
EC值太高会造成烧苗，太低则无法满足植株对养分的需求，合理的EC值在0.5ms·
cm-1～3ms·
cm-1范围内。
基质既要满足植物对N、P、K、Fe、Mg的需求，又不能因为所含养分太高对植物造成伤害甚至是毒害。
蒋卫杰提出适宜混合基质的标准为：
有机物与无机物之比按体积计最大可至8∶2，有机质占40%~50%以上，容重0.30~0.65g·
cm-3，总孔隙度>
85%，C/N=30左右，pH为5.8~6.4，总养分含量3~5kg·
m-3。
我国土壤的营养成分全氮含量以东北的黑土最高，为2.56～6.95g·
kg-1，全磷的含量大致在0.44～0.85g·
kg-1范围内，最高可达1.8g·
kg-1，低的只有0.17g·
kg-1。
全钾的含量一般在16.6g·
kg-1左右，高的可达24.9～33.2g·
kg-1，低的可至0.83～3.3g·
kg-1。
通过对土壤理化性质的分析确定土壤肥力,如全氮>
0.2%、碱解氮>
120mg·
kg-1、有效磷>
20mg·
kg-1、有效钾>
200mg·
kg-1时肥力水平为高。
按照我国土壤的划分标准：
碱解氮含量>
150mg·
kg-1,速效磷含量>
40mg·
kg-1,速效钾含量>
200mg·
kg-1为一级土壤，而温室中的速效养分含量一般较露地中高，有机质较土壤高。
一级土壤中的速效元素含量远低于配方基质中的含量，可以减少肥料的摄入。
基质合理的C/N比通常在20:
1～30:
1范围内。
如果C/N比过高，则不利于基质中微生物的生长；
如果C/N比过低，基质就会对植株产生负面影响。
就有机基质而言，C/N比过高只能是基质还未完全腐熟的表现，这样会抑制种子的萌发，影响幼苗破土，还会产生“烧苗”。
1.3.3不同粒径基质性状的研究
基质的粒径大小与基质的容重、总孔隙度和气水比有直接的关系。
基质不同所要求的粒径也随之而变化。
砂粒粒径一般为0.2mm～20mm，陶粒粒径要求小于1.0cm，对岩棉无粒径大小的要求。
同一基质，随基质的粒径变大，总孔隙变小，气水比变大；
相反，随基质粒径变小，总孔隙度变大，气水比变小。
基质的粒径大小与基质的容重呈一定的相关关系，具体表现为：
容重随粒径增大而逐渐减小。
基质的粒径要求为大小适中、颗粒均匀。
如果基质粒径太大，则基质透气性好，保水性能较差，需增加灌水频率；
如果粒径太小，则保水性能好，但透气性差，水分在基质内大量的滞留，只是植株根系沤烂，从而影响作物的生长发育甚至是产量或者品质。
育苗基质合理的粒径范围为0.5mm～5mm，小于0.5mm的颗粒最好不要超过总量的5%。
作基质的锯木屑不应太细，小于3mm的锯木屑所占比例不应超过10%，3.0～7.0mm的占80%左右[6]。
1.4育苗基质配比的研究
国外研究认为育苗基质配方最优为50%泥炭+50%葡萄渣作为育苗基质在西班牙广泛使用；
F.Ingelmo,R.Canet,M.A.Ibafiez等[7]研究了0.25泥炭+0.25污泥+0.5葡萄渣；
0.25泥炭+0.25腐熟的城市固态堆肥+0.5葡萄渣；
0.25泥炭+0.25污泥+0.25葡萄渣+0.25未腐熟松树皮；
0.25泥炭+0.25污泥+0.25葡萄渣+0.25未腐熟稻壳；
0.25泥炭+0.25腐熟的城市固态堆肥+0.25葡萄渣+0.25未腐熟松树皮；
0.25泥炭+0.25腐熟的城市固态堆肥+0.25葡萄渣+0.25未腐熟稻壳；
0.25泥炭+0.125污泥+0.125腐熟的城市固态堆肥+0.5葡萄渣用于基质栽培效果。
李晓强等[8]认为辣椒育苗的基质配方为：
菇渣∶珍珠岩=3∶1；
菇渣∶蛭石=4∶1；
菇渣∶蛭石=3∶1。
1.5玉米秸秆研究现状和存在的问题
利用农作物秸秆作为有机无土栽培基质也是近年来研究的热点。
在国外，早在50年前就有人利用秸秆来种植蔬菜，因为其价格低廉，容重小，质量轻，效果好的特点成为代替天然土壤的首选材料。
这种秸秆型基质在欧洲和加拿大被广泛使用，有加拿大的科研工作者发现，秸秆袋培种植的黄瓜，其产量高于普通的天然土壤。
根据联合国坏境规划署的报道，每年全世界农作物秸秆的产量在17亿吨，其中我国就超过7亿吨，位居世界首位，其中稻草类为2.3亿t，玉米秸秆类为2.2亿t，豆类和秋杂粮秸秆为1.0亿t，花生和薯类藤蔓、甜菜叶等有1.0亿t，而仍以每年1251.2万吨的速度增长，其中大部分都未被利用。
如上所述，对秸秆的循环再利用有很多的方法，但是都未能合理的利用秸秆类农业废弃物。
我国每年的秸秆产量大，但是合理的消耗量赶不上它的生产量，导致秸秆的大量剩余。
每年约有32～42亿吨（占总量的65％～84％）秸秆被当做薪柴烧掉或是在田间付之一炬，不但70％以上的纤维素、木质素等没有充分利用，还污染大气，燃烧所致的大量烟雾还对交通造成了一定的影响。
所以，合理有效的利用这些秸秆类农业废弃物成为了亟待解决的问题。
农作物秸秆中含有大量有机质、氮、磷、钾和微量元素，分析得出，每l00kg鲜秸秆中含氮0.48kg，磷0.38kg，钾1.67kg，相当于2.4kg氮肥，3.8kg磷肥，3.4kg钾肥。
可以利用秸秆中含有的可供动植物利用的营养成分，通过堆肥和微生物处理制成饲料供动植物利用；
也可以将秸秆进行堆肥后制成复合有机肥料，不仅为农田提供了大量优质的有机肥料，而且为农村解决秸秆问题找到了一条无害化、资源化、变废为宝的合理出路，因而具有很好的经济效益、环境效益和社会效益[10]。
1.6研究目的与意义
育苗是蔬菜生产中重要环节之一，并作为蔬菜栽培高产、优质的重要技术环节。
穴盘育苗一般常用草炭、蛭石和珍珠岩作为育苗基质。
至此草炭的消耗量很大，但是草炭在我国主要是东北地区较多，其他地方很少，在使用过程中有运输难和成本高的问题，同时，草炭是非再生资源，长期的开采会使资源枯竭。
随着人们危机意识和环保意识的增强，有机生态型无土栽培顺应时代的变化而产生，这项技术不但合理有效利用废气物，为有效解决草炭等非再生资源面临枯竭探索出一条新的途径；
同时将废气资源循环利用，实现了废弃物使用价值的最大化，变废为宝，也为“垃圾”的处理寻找到一种环保卫生的解决办法。
未来15～20年，农业废弃物产生总量依然会呈增加趋势，如不合理利用处理农业废弃物，尤其是畜禽养殖将对环境造成更严重的污染。
因此，研究集成农作物秸秆和畜禽粪便循环利用技术，是实现以“减量化、再利用、资源化”为原则，以“低消耗、低排放、高效率”为基本特征的农业发展模式的根本出路。
许多研究结果表明，许多的工农业的废弃物，例如花生壳、锯末、芦苇末、作物的秸秆、树皮、椰子壳纤维、菇渣、稻壳以及下水道污泥等，都可以作为生产基质，在园艺作物的育苗和栽培中使用。
而作物秸秆作为育苗基质的研究也多是小麦秸秆，玉米秸秆作为有机基质也多以栽培基质为主，作为育苗基质的研究还比较少。
牛粪是一种很好的有机肥料，关于牛粪在作物育苗基质中的应用报道比较多，不过多数是关于牛粪制有机肥以及其养分转化规律的：
如增加牛粪的施用量可以提高矮象草饲用价值；
添加牛粪，显著的增加了西番莲果渣堆肥氮、磷、钾养分的含量，改善了堆肥产品品质等。
而用牛粪作为基质用肥培育幼苗的报道较少。
玉米秸秆、牛粪通过无害化处理后用作有机化土栽培，变废为宝，化污染源为可利用资源，减少环境污染，有利于保护生态环境，同时在育苗期间不追施化肥，还可以生产高产优质无公害蔬菜产品，体现良好的社会和经济效益。
将农产品加工业和农业生产有机的结合在一起，形成良性循环，在节约回收利用资源的同时，做到生态环境保护和农业产业的可持续发展，对于建设节约型社会和发展循环经济、保护生态环境具有重要意义。
试验以腐熟的玉米秸秆、牛粪、蛭石、草炭为材料，通过5种不同体积配比的复合基质，以辣椒（红泽一号）为试材进行穴盘育苗试验，研究其对辣椒形态指标、生理指标、气体交换参数、叶绿素荧光参数等的影响，以及辣椒苗期不同配比基质理化性状，养分含量变化规律，旨在从本试验中选出适宜于辣椒育苗的最佳基质配比，为以后腐熟玉米秸秆型育苗基质提供理论依据，提高废弃物的利用价值,降低育苗成本，又可以加速废弃物的利用和生态环境的改善。
2材料与方法
2.1试材材料
2.1.1试验地点
育苗试验于2013年2月至5月在河北工程大学现代温室中进行。
2.1.2供试品种
试验供试作物为：
红泽一号。
2.1.3供试材料
玉米秸秆：
从河北省邯郸市永年县购买。
牛粪：
从河北工程大学农场购买。
分别将两种废弃物晾干后，调整含水量在60%～80%，发酵1个月，每隔7天进行1次翻堆，并调整含水量。
堆肥腐熟后，晾干。
秸秆以4mm粒径粉碎，腐熟牛粪过5mm筛。
草炭、蛭石从购买。
育苗穴盘采用72孔穴盘，从邯郸市锦龙花卉市场购买。
2.2试验设计
育苗基质以腐熟秸秆、腐熟牛粪、草炭和蛭石为原料。
所有原料按不同体积比混配，共计5个处理，以草炭：
蛭石=2：
1（体积比）为对照，基质配比及处理编号见表1。
表1.不同处理的基质体积配比
处理
草炭（V）
玉米秸秆（V）
牛粪（V）
蛭石（V）
CK
6.7
―
3.3
T1
2.5
T2
4
2
T3
T4
T5
2.3测定指标与方法
选取饱满、整齐一致的辣椒种子，浸种催芽后选取发芽一致的种子进行播种。
育苗容器采用72孔穴盘，每穴播1粒种子，每处理播72株，重复4次，随机区组排列。
从播种到育苗结束一直浇灌清水。
基质物理性质和养分含量在混配后育苗前测定，之后物理性质每隔10d测定一次，养分含量每隔20d测定一次。
播种后第3d开始统计出苗率，出苗后第60d测定各项生长指标、生理指标和塞子苗质量。
2.3.1基质理化性质
基质的容重与孔隙度参照郭世荣[120]的方法测定:
取一已知体积（V，不少于500mL）的塑料烧杯，称重（W1），加满自然风干的待测基质称重（W2），然后将装有基质的塑料烧杯用两层纱布封口，浸泡水中一昼夜，取出称重（W3），并将封口用的湿纱布称重（W4），然后用湿纱布包住塑料烧杯后倒置，让烧杯内的水分自由沥干至没有水渗出后称重（W5）。
按以下公式计算容重和孔隙度：
容重（g·
cm-3）=（W2-W1）/V
总孔隙度（%）=（W3-W2）/V×
100
通气孔隙（%）=（
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