河道淤泥制作育苗基质对黄瓜幼苗生长的影响.pdf

天津农业科学TianjinAgricultural Sciences植物生理与生物技术河道淤泥制作育苗基质对黄瓜幼苗生长的影响2023,29(10):1-5,12谢昶，董青君，张苗，李青，孙春梅，章安康（江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所，江苏淮安2 2 30 0 1）摘要：为实现淤泥的资源化利用，以黄瓜品种致绿0 159为供试材料，将淤泥与当地有机物料、无机物料、珍珠岩、蛭石按不同比例进行复配,开展黄瓜育苗基质试验，通过分析黄瓜的生长情况，筛选出适合黄瓜育苗的最佳基质配方。结果表明：配制的5种育苗基质容重和总孔隙度均在适宜黄瓜幼苗生长的范围内，基质的通气孔隙度和EC值随着淤泥添加比例的增加而减少，基质pH值随着淤泥比例的增加而增大，尤以T4和T5处理表现最优；随着淤泥比例的增加，各基质处理幼苗的地上部生长以T3和T5处理效果最好，根系生长以T4和T5处理表现较优，且均高于对照，其中T5处理的出苗率、茎粗、地上部干质量、SPAD值、根长、根系表面积、根体积和根尖数相较商品基质分别显著增加了5.0 5%、10.3%、8.7 0%、10.0 5%、32.2 1%、30.2 7%、50.45%、31.63%。从壮苗指数、综合评价指数和经济效益指标来看，以T5处理（2 0%清淤淤泥+30%物料1+30%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩)综合效果最好，是适宜黄瓜生长的最佳基质配方。综上所述，在适宜的添加比例下，利用河道淤泥制作育苗基质具有较强可行性。关键词：清淤淤泥；黄瓜；穴盘育苗；生长；综合评价中图分类号：S642.2Effects of Seedling Substrate Produced by River Sludge on the Growth of Cucumber SeedlingXIE Changyan,DONG Qingjun,ZHANG Miao,LI Qing,SUN Chunmei,ZHANG Ankang(Huaiyin Institute of Agricultural Sciences of Xuhuai Region in Jiangsu,Huaian,Jiangsu 223001,China)Abstract:In order to realize the resource utilization of river sludge,this study took cucumber variety Zhilv 0159 as the test material.,compounded the river sludge with local organic materials,inorganic materials,perlite and vermiculite in different proportions to carryout the cucumber seedling substrate test,and to screen the best substrate for cucumber seedings through analyzing the growth of cu-cumber.The results indicated that the bulk density and total porosity of the five kinds of seedling substrates prepared in this studywere all within the range suitable for the growth of cucumber seedlings.The aerated porosity and EC value of the substrate decreasedwith the increase of the sludge addition ratio.The pH value of the substrate increased with the increase of the sludge proportion,andthe physicochemical properties of the substrate were optimized with T4 and T5 treatments.With the increase of sludge proportion,T3and T5 treatments had the best effect on above ground growth of seedlings,while T4 and T5 treatments showed the best performancein root growth,and they were all higher than the control.Compared with the commodity substrate,the germination rate,stem diameter,above ground dry weight,SPAD value,total root length,root surface area,root volume and root tips of T5 treatment were significantlyincreased by 5.05%,10.3%,8.70%,10.05%,32.21%,30.27%,50.45%and 31.63%,respectively.According to the seedling index,comprehensive evaluation index,and economic benefit index,T5 treatment(20%river sludge+30%material 1+30%material 2+10%vermiculite+10%perlite)had the best comprehensive effect,which was the best substrate formula for cucumber growth.In conclusion,it has a strong feasibility to produce seedling substrate by using river sludge under suitable addition ratio.Key words:river sludge;cucumber;plug seedling;growth;comprehensive evaluation文献标识码：AD0I编码:10.39 6 9/j.issn.10066500.2023.10.001随着我国河湖疏浚工程的大力开展，清淤淤泥量不断增加。据不完全统计，江苏省每年河道淤泥的淤积总量约为1.5亿m32.0亿m，截至2 0 2 2 年，淮安清淤量达40 0 0 万m31-21。作为河道疏浚清淤的副产物，淤泥中所含有的泥沙量较大、黏性大、含水率也较高，如何处理已成为制约清淤工程有效开展的一大难题3-4。淤泥处置方式附加值较低，其资源化处理是必然趋势叫,将淤泥加以利用，既可节本增效，又有利于城乡环境综合治理和绿色发展。众多学者针对淤泥资源化利用开展了大量的研究，将淤泥收稿日期：2 0 2 3-0 7-2 3基金项目：江苏省水利科技项目（2 0 2 30 56）；淮安市农业科学研究院科研发展基金项目（HNY202125、H NY 2 0 1912）；乡村河道淤泥的栽培基质应用研究（HABL202230）作者简介：谢昶琰（1990 一），河南开封人，女，助理研究员，硕士，主要从事农业资源化利用研究。通讯作者简介：章安康（196 6 一），江苏述阳人，男，研究员，主要从事作物栽培和土壤肥料研究。2应用于土地利用、填方、建筑和能源回收等领域5-7 ,其中土地利用途径包括农业利用、园林绿化、受损土壤修复等8。在农业利用方面，由于淤泥与土壤具有类似的物理化学性质，且富含供植物生长的营养元素,其可施用于农田土地,以提高土壤理化性质及营养结构。刘银等9在淤泥中添加粉煤灰、玉米秸秆和稻壳,以提高淤泥中的营养成分含量,且处理后的淤泥对植物根系发育及生长均有促进作用。也有研究将淤泥与咖啡渣10 、生物炭叫 虾蚓粪等12 有机物料配合使用，可改善淤泥理化性质，有效满足了植物的养分需求,进而促进植物生长。以上研究表明，改良后的淤泥农业利用价值大大提高。淮安作为江苏省重要的蔬菜作物产区，对规模化育苗及栽培的需求量较高。据统计，淮安全年蔬菜种植面积10.5万hm,产量达440 万t13,在基质产业方面具有较为广阔的发展前景。近年来，我国对育苗基质原料的研究越来越多4,但有些基质材料仍存在缺陷或不足，如基质成本高、资源不丰富等。为此，本研究旨在开发利用当地丰富易得的河道清淤淤泥，以淤泥为研究对象，与当地有机物料、无机物原料容重/gcm）总孔隙度/%pH值EC值/（mScm）有机质/（gkg）全氮/（gkg）全磷/gkg）全钾/（gkg）淤泥1.09物料10.65物料20.40蛭石0.13珍珠岩0.111.2试验设计试验于2 0 2 3年2 月在江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所温室大棚内进行。将淤泥、物料1、物料2、蛭石和珍珠岩按不同比例复配，各配比组合见表3。试验共设7 个处理，以淤泥CK1和商品基质CK2处理物料1/%T160T250T340T4.30T520CK1100CK2注：表中百分比均为体积比。1.3样品采集与测定播种7 d后，统计各处理基质黄瓜的出苗数，天津农业科学料进行复配，筛选出适合黄瓜生长的最佳基质配方，以期实现淤泥的绿色资源化高效利用，为低成本、高质量育苗基质的商品化生产提供技术储备。1材料与方法1.1供试材料供试品种为黄瓜致绿0 159，供试淤泥采自江苏淮安市黄码镇河道，经过清淤后自然晒干、粉碎、过5mm筛备用,其重金属含量见表1。重金属含量值低于GB15618一2 0 18 土壤环境质量标准中的一级标准限值，也远低于NYT5252021有机肥料对于农业应用标准限值。物料1、物料2、蛭石、珍珠岩均为市售，基本理化性质见表2。商品基质购自准安淮农农业科技开发有限公司，其理化性质如下：pH值7.31,EC值1.91,有机质2 44.6 8 gkgl，全氮12.19gkgl,，全磷3.0 2 g*kg,全钾15.2 8 gkg。mgkg-1铅Pb镍Ni镉Cd铬Cr砷As汞Hg10.373.17表2 供试材料基本性质33.098.0958.878.0860.916.9769.807.2364.897.67淤泥/%第2 9卷表1淤泥重金属含量0.083.760.6727.062.77107.972.52513.420.030.04表3不同基质处理配方物料2/%10102010202030203030一商品基质测定其出苗率。待种苗长到三叶一心(30 d)后,每盘随机选取10 株苗，采用游标卡尺测量株高和茎1.561.630.762.301.8322.262.71一一为对照。基质混配后装人50 孔育苗盘中，每穴1粒种子,播种后覆盖1cm厚基质,每个处理3盘(即每处理有3次重复，每重复50 株幼苗）。播种完成后，将基质浇透,在子叶展平期喷施水溶复合肥(N:P:K=17:17:17）,浓度为2%o,7d后追施1次。0.0912.9911.1813.68一一蛭石/%珍珠岩/%10101010101010101010一一第10 期粗,采用手持式SPAD仪测定叶绿素相对含量(SPAD值取平均值），采用根系扫描仪对幼苗根系进行扫描，根系分析软件（WinRHIZO2019版）对各处理幼苗总根长、根表面积、根体积，及根尖数进行分析。将地上部和地下部用剪刀分开后置于烘箱中，烘至恒质量后称取干质量水苗指数公式如下：壮苗指数15I=（茎粗/株高+地下部干质量/地上部干质量）x总干质量(1)基质的容重和孔隙度参照NY/T2118一2 0 12 蔬菜育苗基质方法测定,基质的pH值和EC值分别采用pH计和电导率仪测定。1.4黄瓜植株形态指标的综合评价植物综合评价应用隶属函数法16 ,综合得分越高，说明对植株生长效果越好。公式如下：F=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)式中,X为某一生长指标的测定值;Xmx和Xmin为该指标在各配方基质中的最大值和最小值。将各处理生长指标的隶属值求其平均值，即为综合评价指数。1.5数据处理统计分析所得结果为各处理平均值，采用Excel2016进行数据的统计和图表处理，采用SPSS20.0统计分析软件对数据进行单因素方差分析和显著性检验(P0.05)。处理容重/(gcm-3)T10.790.06bT20.770.03bT30.680.01cT40.490.06dT50.540.04dCK11.090.01aCK20.500.02d注：T1为6 0%淤泥+10%物料1+10%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩；T2为50%淤泥+2 0%物料1+10%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩；T3为40%淤泥+2 0%物料1+2 0%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩；T4为30%淤泥+30%物料1+2 0%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩；T5为2 0%淤泥+30%物料1+30%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩；CK1为10 0%淤泥；CK2为商品基质。同列不同小写字母表示差异显著（PCK2T1T3T2T4CK1。0.8abbbcT2地上部干质量g株-）0.360.002ab0.340.007b0.430.02ab0.440.01a0.460.005a0.240.08c0.420.04ab根体积/（cm株-1）0.250.02bc0.300.07bc0.610.11b1.250.27a1.110.44a0.070.04c0.550.03b0.6ad0.40.2T3T4处理SPAD值35.433.56c38.015.21abc42.444.08a38.674.56abc41.392.19ab39.631.14abc37.232.27bc根尖数/株725.33143.54a764.80153.0a237.3369.37c611.67158.2ab618.026.87ab236.3395,79c422.5026.16bcaaaT5CK1aCK20.0T1图2 不同配比的育苗基质下生长指标的综合评价2.5育苗基质经济效益评价由表7 可知，从育苗基质投入成本来看，不同配比的育苗基质远低于商品基质（CK2),其中T5处理abT2T3T4处理T5CK1CK2第10 期谢昶琰等：河道淤泥制作育苗基质对黄瓜幼苗生长的影响5的投人成本相比CK2处理下降了6 0.57%。这表明以淤泥制作育苗基质不仅实现了当地废弃物的基质处理淤泥元L-）物料1/(元L-)T1一T2一T3T4T5CK1CK23讨论与结论根据淤泥的理化特性，引人当地其他有机和无机物料，适度改良淤泥物理结构不良、通气性差等问题，提高了育苗基质的吸水性、透气性和营养均衡性，适合作为基质材料，促进植物的生长发育18 ,可实现淤泥的基质化利用，将其变废为宝，提高经济价值，推进城乡环境整治。3.1不同配比育苗基质的理化特性育苗基质的理化性质好坏是选择育苗基质的关键4。基质的容重和孔隙度是影响幼苗根系生长的重要指标19。程斐等2 0 研究发现,适宜黄瓜生长的育苗基质容重为0.10 0.8 0 gcm，总孔隙度为54%96%通气孔隙度为2 0%40%。本研究配制的5种基质容重和总孔隙度均在适宜黄瓜幼苗生长的范围内，基质的通气孔隙度则随着淤泥添加比例的减少而增大,其中以T4 和 T5处理处于适宜范围内。原因是淤泥有着较大的容重和较小的孔隙度，当地有机和无机物料的添加可有效改良基质的容重和孔隙度。pH值和EC值是衡量基质能否用于作物育苗的重要因子2 1。本研究中,随着淤泥比例的增加,基质pH值随之增大,基质EC值随之降低,以T3、T 4和T5处理处于适宜范围内。基质中养分含量的高低能够反映植物幼苗生长质量健康状况2 。本研究中,不同配比的育苗基质有机质和全氮含量虽显著低于CK2处理,但综合黄瓜生长情况来看,T3、T 5处理下的地上部生长指标及T4、T 5处理下的根系生长指标与 CK2处理相比差异显著。下一步,笔者将对已试验的不同配比育苗基质结合养分含量的调制进行优化，以期达到商品基质更优效果，用于育苗基质工厂化生产，为河道清淤河泥绿色基质化利用提供新途径。化利用,将其变废为宝，而且很大程度上节省了经济成本，提高了淤泥和当地物料的经济价值和产值。表7 不同配比的育苗基质经济效益评价物料2/元L-）蛭石/(元L-)0.010.91.010.91.010.91.010.9一1.01一一珍珠岩/元L-）0.50.40.50.40.50.40.50.40.90.5一一一一3.2不同配比育苗基质对黄瓜幼苗生长发育的影响育苗基质由于理化性质不同，育苗生长效果也各不相同。本研究表明,随着淤泥比例的增加,基质的株高、茎粗、地上部干质量、SPAD值也相应增加（T 3处理除外）。从根系形态指标来看，各基质处理间根系生长各不相同,其中总根长、根系表面积和根体积以T4和T5处理效果最好,且均高于对照。从壮苗指数可以看出,T5处理的壮苗指数显著高于其他处理，表明其配方基质下黄瓜幼苗生长更健壮，根系更发达。仅通过单一指标不能准确判断各基质处理苗株的生长质量2 3,本研究采用隶属函数法对黄瓜育苗各生长指标进行综合评价分析，结果发现T5处理的综合评价指数最高,其后依次为CK2、T 1、T 3、T 2、T4、C K 1,且T5处理相比CK2处理投入成本减少了60.57%，表明T5处理（2 0%淤泥+30%物料1+30%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩）对植株健壮生长最适宜。综上所述，利用河道清淤淤泥进行蔬菜育苗的方法可行，将淤泥与其他物料复配制成不同配比的育苗基质，以T5处理（2 0%淤泥+30%物料1+30%物料2+10%蛭石+10%珍珠岩)所育黄瓜苗的综合效果较好，可作为黄瓜育苗基质的推荐配方。在后期试验中，笔者将对已试验的不同配比育苗基质结合养分含量的调制进行优化，寻找最佳育苗基质配比组合，以期达到商品基质更优效果。参考文献：1 夏军.基于疏浚淤泥利用的生态护坡基材研究D.武汉：湖北工业大学，2 0 19.2李梦蛟.底泥固废好氧发酵转化为栽培基质的研究D.杭州：浙江大学,2 0 15.3项丽君.底泥基质化利用及对污染土壤重金属的影响D.杭州：浙江大学,2 0 18.(下转第12 页）总费用/元50L-）9.059.1013.6013.650.418.10一一45.901213刘永庆.PEG高渗预处理对番茄种子活力的影响J湖南农学院学报，1994,2 0(1)：42-46.14智慧，陈洪斌，凌莉.PEG处理对提高谷子种子活力方法的研究J.种子,1998,17(3)：11-14.15靳万贵，刘彤，蒋晓玲，等.PEG处理对提高一串红种子活力的研究J.种子，2 0 0 2，2 1(5)：2 4-2 5.16周国雁，隆文杰，雷涌涛，等.PEG处理下小麦种子萌发期的性状变化与品种抗旱性级别划分J.西南农业学报,2 0 15,2 8(6)：2 348-2 354.17孙海丽，王文佳,刘梦兰，等.小麦抗旱鉴定指标的研究现状与进展J.河南科技学院学报(自然科学版)，2020,48(4):1-7.18张龙龙，杨明明，董剑，等.三个小麦新品种萌发期和幼苗期抗旱性的综合评价J.干旱地区农业研究，2 0 16,天津农业科学34(6):228-234,279.19卫云宗，刘新月，张久刚.小麦苗期抗旱类型研究J.中国生态农业学报，2 0 0 8,16(6)：140 9-1412.20冀天会，张灿军，谢惠民，等.小麦品种抗旱性鉴定产量指标的比较研究J.中国农学通报，2 0 0 6，2 2(1)：103-106.21任婕，孙敏，任爱霞，等.不同抗旱性小麦品种耗水量及产量形成的差异J.中国生态农业学报(中英文),2020,28(2):211-220.22吴金芝.冬小麦不同抗旱性品种光合、物质运转和水分利用特征D.北京：中国农业大学，2 0 15:1-140.23白璐，贾永红，杨安娜，等.新疆春小麦品种萌发期抗旱性评价J.中国农学通报，2 0 18,34(2 2)：2 0-2 4.第2 9卷(上接第5页）4胡浩南.利用河道底泥制备草皮种植基质研究D.杭州：浙江大学，2 0 2 1.5薄录吉，王德建，颜晓，等.底泥环保资源化利用及其风险评价J.土壤通报，2 0 13,44(4)：10 17-10 2 4.6贾飞跃，朱晓明，魏华，等.环保疏浚底泥资源化利用技术研究和应用进展CJ/2020中国环境科学学会科学技术年会论文集(第二卷).北京：中国学术期刊(光盘版）电子杂志社，2 0 2 0：40 0-40 6.7 CAPASSO I,LIGUORI B,FERONE C,et al.Strategies forthe valorization of soil waste by geopolymer production:anoverviewJJ.Journal of Cleaner Production,2021,288:125646.8薄录吉，王德建，汪军，等.苏南河道疏浚底泥农用对土壤及水稻生长的影响J.土壤通报，2 0 15，46(3)709-714.9刘银，浩婷，张旭，等.改良疏浚淤泥土对葩麻生长的影响初探.南水北调与水利科技,2 0 13,11(5):17 7-18 0.10 KIM D,KIM M,KIM M,et al.Improvement ofsaemangeum dredged soils using coffee sludge forvegetation soilJ.Advances in Materials Science andEngineering,2016,2016:4698561.11 HUANG X F,LI S Q,LI S Y,et al.The effects ofbiochar and dredged sediments on soil structure andfertilitypromotethegrowth,photosyntheticandrhizosphere microbial diversity of Phragmites communis(Cav.)Trin.ex SteudJJ.Science of the Total Environment,2019,697:134073.12丛玮玮.利用蚯蚓粪改良疏浚太湖底泥效果研究D.扬州：扬州大学，2 0 16.13王林闯，赵建锋，汪国莲，等.淮安市蔬菜工厂化育苗产业发展调研报告J.农业科技通讯，2 0 2 3(3)：2 7-30.14徐昱松，宫彬彬，吴晓蕾，等.以腐熟稻壳为主的黄瓜新型育苗基质研究J.河北农业大学学报，2 0 2 3,46(1)：45-49.15盛宣淋，王晟，邸雪嫣，等.污泥、菇渣复合基质对小白菜育苗的影响J.北方园艺，2 0 2 3(12)：8-14.16王高飞，刘鸿雁，邢丹，等.育苗基质添加辣椒秆生物炭对辣椒幼苗生长与养分的影响J.西南农业学报，2022,35(3):543-549.17王彩云，武春成，闫立英，等.不同营养基质栽培对黄瓜生长及产量的影响J.安徽农业科学，2 0 18，46(26):51-53.18陈江博.基质中底泥添加量对几种典型植物的应用效果研究D.贵阳：贵州大学，2 0 18.19代惠洁，纪祥龙，杜迎刚.椰糠替代草炭作番茄穴盘育苗基质的研究J.北方园艺，2 0 15(9)：46-48.20程斐，张文静，孙令强，等.棉籽壳菇渣复配基质理化性质分析及其对黄瓜幼苗的影响J.中国瓜菜，2 0 16,29(12):41-44,21孙建磊，吕晓惠，赵西，等.椰糠与蛭石不同配比对番茄穴盘苗生长的影响J.中国蔬菜，2 0 16(5)：45-48.22浩折霞，黄大鹏，顾少华，等.酒糟-牛粪堆肥复配瓜果类蔬菜育苗基质配方筛选J.南京农业大学学报，2017,40(3):457-463.23龚小强，李素艳，李燕，等.绿化废弃物好氧堆肥和蚓堆肥作为蔬菜育苗基质研究J.浙江农林大学学报，2016,33(2):280-287.