张青青 黄璐璐 金海洋 朱吉明 杨业凤 钱志红 薄玉华 林天杰

摘要 以沼渣作為草炭的替代材料，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/cm，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、T、T和T处理的栽培基质的理化性质均在适宜范围，而T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T、T和T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T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/cm， 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， T， T and T were all within the recommended range， while the EC Value of cultivation medium treated with T （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 T， T and T， which was the most suitable substrate for tomato cultivation. However， considering the consumption of biogas residue， the cultivation substrate of T 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。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。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。朱春云研究發现，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。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，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；

T：沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=2∶4∶2∶2；

T：沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶3∶2∶2；

T：沼渣∶草炭∶蛭石∶珍珠岩=4∶2∶2∶2；

T：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。

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T＞T＞T＞T＞CK。与CK相比，T、T、T和T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T、T、T和T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/cm，T处理容重为0.34 g/cm。沼渣替代草炭的T、T、T和T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。

2.2 不同配比栽培基质对番茄农艺性状的影响

不同配比栽培基质对番茄农艺性状的影响不同。从图1可以看出，番茄苗定植后35 d，CK的株高显著高于其他处理（P＜0.05），T处理的株高显著高于T和T处理（P＜0.05），但与T处理差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄株高分别比CK低18.48%、30.93%、27.20%和73.99%。番茄苗定植后48 d，CK的株高显著高于其他处理（P＜0.05），T处理的株高显著高于T、T和T处理（P＜0.05），T处理与T处理差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T處理的番茄株高分别比CK低9.56%、25.89%、23.11%和77.15%。番茄苗定植后76 d，T处理显著低于其他处理（P＜0.05），但其他处理间差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄株高分别比CK低3.47%、12.49%、12.02%和50.50%。整体来看，随着番茄的生长，沼渣替代草炭的T、T、T和T处理的番茄株高与CK的差距缩小。

从图2可以看出，番茄苗定植后35 d，CK的茎粗显著高于其他处理（P＜0.05）。T、T和T处理间的茎粗差异不显著（P＞0.05），但均显著高于T处理（P＜0.05）。与CK相比，T、T、T和T₄处理的番茄茎粗分别比CK低28.35%、31.62%、33.48%和55.13%。番茄苗定植后48 d，CK的茎粗显著高于其他处理（P＜0.05），T处理的茎粗显著高于T、T和T处理（P＜0.05），T处理与T处理间差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄茎粗分别比CK低15.90%、32.52%、34.47%和59.34%。番茄苗定植后76 d，CK的茎粗显著高于T和T处理（P＜0.05），与T和T处理差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄茎粗分别比CK低8.65%、14.11%、7.67%和25.67%。番茄苗定植后100 d，CK的茎粗显著高于T处理（P＜0.05），但与T、T和T处理间差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄茎粗分别比CK低2.71%、4.19%、6.55%和13.97%。整体来看，随着番茄的生长，沼渣替代草炭的T、T、T和T处理的番茄茎粗与CK的差距缩小。

从图3可以看出，番茄苗定植后48 d，CK与T、T和T处理的叶绿素含量差异不显著（P＞0.05），但均显著高于T处理（P＜0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄叶绿素含量分别比CK低3.39%、0.92%、2.02%和38.57%。番茄苗定植后100 d，CK的叶绿素含量显著高于T、T和T处理（P＜0.05），与T处理间差异不显著（P＞0.05）。与CK相比，T、T、T和T处理的番茄叶绿素含量分别比CK低4.24%、7.10%、6.11%和12.59%。

2.3 不同配比栽培基质对番茄产量的影响

由表4可知，不同配比栽培基质的番茄单果重、果高和果径差异不显著（P＞0.05）。T和T处理的果形指数显著高于CK（P＜0.05），但与T和T处理间差异不显著（P＞0.05）。CK的单果重最高，达102.33 g，T处理的番茄单果重最低，仅80.51 g。CK的单株结果数显著高于T、T和T处理（P＜0.05），与T处理差异不显著（P＞0.05）。各处理果高为5.02～5.20 cm，果径为5.35～5.91 cm。

3 讨论

3.1 不同配比沼渣和草炭对栽培基质理化性质的影响

栽培基质的理化性质影响植物对水分和养分的吸收及根系生长，进而对植物的生长发育产生重要影响。沼渣能否作为栽培基质使用且如何使用，取决于其基本理化性质是否符合作为基质的基本条件。研究表明，栽培基质的容重处于0.1～0.8 g/cm，总孔隙度处于55%～95%，非毛管孔隙在20%左右，气水比保持在1∶1.5～1∶4.0，pH处于5.0～7.5，EC值处于0.70～3.49 mS/cm，对栽培作物效果较好。该研究中，各处理的栽培基质容重为0.17～0.34 g/cm，总孔隙度61.87%～68.88%、非毛管孔隙度在11.87%～15.42%、pH在5.67～5.94，EC值在0.21～3.82 mS/cm。栽培基质的容重、总孔隙度、非毛管孔隙度和pH均在理想范围内，可为植物根系生长提供良好的空气流通和水分供给环境，对作物生长具有积极的促进作用。但由于沼渣中含有较多可溶性盐类，使得EC值较高（5.09 mS/cm）。其作为栽培基质使用时，替代草炭比例过高，则会影响作物对水分和营养元素的吸收。该研究中，沼渣100%替代草炭的T处理的EC值为3.82 mS/cm，这远高于作物生长所需的EC值，不利于作物的生长。因此，T处理不适宜作栽培基质。

3.2 不同配比沼渣与草炭栽培基质对番茄生长和产量的影响

沼渣替代草炭的栽培基质的T、T、T和T处理的番茄株高、茎粗、叶绿素含量低于CK，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。究其原因，可能是沼渣替代草炭的比例增高，栽培基质的EC值增加，使得渗透压降低，限制了基质中水分向植物运输，进而抑制番茄的生长。但随着作物的生长，这种抑制作用越来越不明显，番茄的农艺性状差异也越来越小。这可能与作物生长过程中，沼渣替代草炭的栽培基质中养分被稀释，EC值逐渐降低有关。沼渣替代草炭的栽培基质T、T、T和T处理的单果重低于CK，且单株结果数也低于CK。这表明沼渣替代草炭对作物生长和产量的促进作用不明显。

4 结论

沼渣替代草炭能提高栽培基质的pH、EC、容重、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，还可以提高栽培基质的通气孔隙。CK、T、T和T处理的栽培基质的理化性质均在适宜范围，而T处理的EC值高于3.49 mS/cm，不适宜作栽培基质。结合番茄的株高、茎粗、叶绿素含量、单果重以及单株结果数来看，CK（草炭∶蛭石∶珍珠岩=6∶2∶2）最适宜作为番茄栽培基质。但从沼渣消纳的角度来看，沼渣替代草炭比例低的T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。

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