CN111820102A - 一种适用于番茄栽培的基质及其制备方法与应用 - Google Patents
一种适用于番茄栽培的基质及其制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种适用于番茄栽培的基质及其制备方法与应用，该基质包括以下组分：蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石，所述的蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为(3～9):(1～5):(1～4):(1～6)。本发明中的餐余蚓粪和猪粪蚓粪具有良好的理化性质，含有丰富的营养元素供植物生长，对不同作物由明显的促生长作用，在蔬菜生产方面有较高的利用价值。餐余废弃物和猪粪来源广泛、价格便宜，与泥炭、珍珠岩和蛭石按照一定比例混合配制成番茄栽培基质，拓宽了固体废弃物的资源化利用渠道，保护了生态环境，减少了环境污染；本发明开拓了番茄栽培基质的研究，同时降低了番茄栽培成本，进一步增强番茄栽培基质的市场竞争力，对现代化农业发展具有积极的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种栽培基质及其制备方法与应用，尤其涉及一种适用于番茄栽培的基质及其制备方法与应用。
背景技术
番茄为茄科的一年生草本植物，因其营养丰富、经济效益高而深受人民欢迎，是中国设施栽培的主要蔬菜作物之一。番茄营养价值高，含有丰富的维生素和元素，还含有番茄红素、蛋白质、糖类、有机酸，能够促进消化和增加营养。因其独特的风味和较高的营养，是食用较为广泛的蔬菜之一。近年来，无土栽培技术正在大面积、大范围的推广使用，这就促使栽培基质的使用需求越来越多。在无土栽培中，固体基质的理化性质优良，生产性能稳定，成本较低，选用的复合配方灵活性较强，因此被广泛使用。番茄喜光、喜温、喜水，适合pH在7左右、电导率在2.0mS/cm左右的基质中生长。因此，寻找出适合番茄绿色生长的栽培基质是当下需要做的事情。传统的栽培基质以泥炭为主，但泥炭属于不可再生资源，过度使用容易造成资源短缺。随着工厂化产业的迫切需求，寻找一种新的资源替代泥炭迫在眉睫。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种使用可再生资源部分代替不可再生资源的番茄栽培基质；
本发明的第二目的是提供该基质的制备方法；
本发明的第三目的是提供该基质在番茄栽培中的应用。
技术方案：本申请公开一种适用于番茄栽培的基质，该基质包括以下组分：蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石，所述的蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为(3～9):(1～5):(1～4):(1～6)。
优选地，所述的蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为(7～9):(3～5):(2～4):(4～6)。
进一步地，作为更优选的方案，所述的蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为8：3：4：5。
优选地，所述蚓粪为餐余蚓粪或猪粪蚓粪。
其中，上述猪粪蚓粪为商业购买得到。
本发明还提供了一种上述适用于番茄栽培基质的制备方法：将所述蚓粪、菌渣、泥炭、珍珠岩和蛭石按照体积比进行复配，得到所述适用于番茄栽培的基质。
优选地，上述餐余蚓粪为将餐余废弃物进行预处理，得到餐余废弃物，与菌渣按照体积比1:1-1.5进行复配制得蚯蚓饲料，添加质量分数为6-7％的蚯蚓来处理餐余废弃物，在餐余废弃物经过蚯蚓取食5～7天后转变为蚯蚓粪，得到餐余蚓粪。
进一步地，上述餐余蚓粪为将餐余废弃物进行预处理，得到餐余废弃物，与菌渣按照体积比1:1进行复配制得蚯蚓饲料，添加质量分数为6.25％的蚯蚓来处理餐余废弃物，在餐余废弃物经过蚯蚓取食5天后转变为蚯蚓粪，得到餐余蚓粪。
本申请还提供上述适用于番茄栽培基质的应用，番茄栽培中所述番茄栽培基质的容重为0.23～0.51g/cm3。
优选地，番茄栽培中所述番茄栽培基质的总孔隙度为48～67％。
进一步地，番茄栽培中所述番茄栽培基质的pH为6.75～7.99。
优选地，番茄栽培中所述番茄栽培基质的EC值0.88～2.64mS/cm。
其中，上述应用中，番茄种植定植期的浇水时间为每天浇水5～10分钟或使用营养液每天浇水2～3次，每次4～8分钟。
优选地，在番茄种植结果期还需每隔10～15天喷水一次。
优选地，上述营养液为市售获得的全元素营养液。
有益效果：(1)蚯蚓利用自身丰富的酶系统，能够将餐余废弃物和畜禽粪便中有机物转化为自身或其他生物易于利用的营养物质，并产出富含营养物质的蚯蚓粪，形成非常好的有机肥来源，用本发明配置的基质种植番茄，番茄的产量有明显提高，生长、抗氧化性、风味和营养品质均得到了改善；
(2)本发明中的餐余蚓粪和猪粪蚓粪具有良好的理化性质，含有丰富的营养元素供植物生长，对不同作物由明显的促生长作用，在蔬菜生产方面有较高的利用价值。餐余废弃物和猪粪来源广泛、价格便宜，与泥炭、珍珠岩和蛭石按照一定比例混合配制成番茄栽培基质，拓宽了固体废弃物的资源化利用渠道，保护了生态环境，减少了环境污染；
(3)本发明开拓了番茄栽培基质的研究，同时降低了番茄栽培成本，进一步增强番茄栽培基质的市场竞争力，对现代化农业发展具有积极的作用。
附图说明
图1为以下实验组的番茄长势对比图，从左至右依此是猪粪蚓粪基质、餐余蚓粪基质、泥炭基质、椰糠基质、中药渣基质、中药渣基质和椰糠4年基质，实验时间为2019年；
图2为以下实验组的番茄长势对比图，从左至右依次是猪粪蚓粪基质、餐余蚓粪基质、泥炭基质，实验时间为2020年；
图3为番茄圣果期时的照片；
图4为不同栽培基质对番茄株高的影响；
图5为不同栽培基质对番茄茎粗的影响；
图6为不同栽培基质对番茄SPAD值的影响；
图7为不同栽培基质对番茄叶片过氧化物酶(POD)的影响；
图8为不同栽培基质对番茄叶片过氧化氢酶(CAT)值的影响；
图9为不同栽培基质对番茄叶片超氧化物歧化酶(SOD)的影响；
图10为不同栽培基质对番茄叶片丙二醛(MDA)的影响。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，如无特殊说明，本发明中所用到的试剂均可通过商业渠道获得。
实施例1
番茄栽培基质的配制
将餐余蚓粪和猪粪蚓粪分别与泥炭、珍珠岩、蛭石按比例(体积比)为8：4：3：5进行复配，还有椰糠、泥炭和中药渣等组成的基质处理。基质的具体描述如下：
处理1(ZF)40％猪粪蚓粪+20％泥炭+15％珍珠岩+25％蛭石
处理2(CY)40％餐余蚓粪+20％泥炭+15％珍珠岩+25％蛭石
处理3(NT)70泥炭+10％珍珠岩+20％蛭石
处理4(YK)纯椰糠基质
处理5(YZ)50％中药渣+30％蛭石+15％珍珠岩+5％草炭
处理6(YK4)纯椰糠基质(种植4年)
按照上述配方完全混合均匀，获得番茄栽培基质。
复配后的辣椒育苗基质理化性状见表1、表2。
表1不同栽培基质的基本物理性质
表2不同栽培基质的基本化学性质
实施例2
番茄槽式栽培基质实验
番茄采用槽式栽培，田间统一管理，每个处理设置一条长21m、宽35cm、深度为25cm的槽，每条槽中均种植40株番茄。
营养液管理：采用喷洒浇水，番茄定植三天内每天浇水5分钟，每分钟流量25ml；三天后开始喷洒全元素营养液，全元素营养液为每天3次，每次4分钟。开花结果期的全元素营养液管理不变，每隔半月喷洒清水1天。
病虫害防治：苗期病虫害主要有白粉虱、斑潜蝇、小菜蛾。用100kg水加氟啶虫胺腈7袋(10g)加呲虫啉7袋(10g)加200克磷酸二氢钾喷雾放置白粉虱，用200kg水加100g甲托加烯腚虫胺4瓶(50ml)加灭胺杀虫单7袋(10g)喷雾放置斑潜蝇、小菜蛾。
采样：番茄的采样方式主要为分批次采样，每次记录下果实重量，共采10-20次。
1、不同栽培基质对番茄株高、茎粗、SPAD值的影响
由图4可以看出不同时期的番茄生长的株高情况。在番茄生长的每个时期，CY处理(餐余蚓粪基质)的番茄在每个时期的株高均是最高的，说明餐余蚓粪基质在一定程度上能够促进番茄的生长；随着番茄的生长，ZF处理(猪粪蚓粪基质)的番茄在定植第16天时，仅优于YZ处理，在定植第34、41、50天时，生长优势逐渐显现，且后期与CY处理之间无显著差异。
由图5可以看出不同时期的番茄生长的茎粗情况。在番茄定植第16天时，各处理之间的番茄茎粗无显著性差异，随着番茄的生长，各处理之间的差异逐渐明显。综合来看，CY处理的番茄茎粗效果最为优越，在每个时期CY处理均处于优良水平，其次便是NT处理(泥炭基质)、YZ处理(中药渣基质)；ZF处理在定植16、27、34天时，番茄茎粗优势较为明显，待定植第41、50天时，番茄的茎粗逐渐不如其他处理。
由图6可知，在番茄定植第16天时，各处理之间的SPAD值(相对叶绿素含量)无显著差异，生长后期逐渐有显著差异。综合来看，CY处理仍是所有处理中最为优良的，说明餐余蚓粪基质能够促进番茄叶片的叶绿素含量的增加，其次便是YZ、YK4处理，NT基质的SPAD值效果最差。
2、不同栽培基质对番茄叶片光合特性的影响
植物的光合作用强度影响着其生长状况及产量等，表3可以体现出番茄叶片的光合特性情况。由表4可以看出，YZ处理(中药渣基质)的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度以及蒸腾速率均是最高的，YK处理(纯椰糠基质)的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率是最低的，ZF、CY处理的番茄光合特性没有显现出优势；除YZ处理外，其余处理之间总体无显著性差异，说明不同栽培基质对番茄的光合特性没有显著的影响。
表3不同栽培基质对番茄叶片光合特性的影响(平均值±标准差)
3、不同栽培基质对番茄叶片抗氧化性的影响
由图7可以看出，在番茄生长的苗期，ZF处理(猪粪蚓粪基质)的POD(过氧化物酶)活性最高，其次为CY处理(餐余蚓粪基质)，但各处理之间无显著差异；在番茄开花期时，CY处理的POD活性最高，且与其他处理之间差异显著，YK处理的POD活性最低；在番茄盛果期时，CY处理的POD活性仍是最高，YK4处理活性最低，但各处理之间无显著差异。综合分析来看，CY处理即餐余蚓粪基质的番茄POD活性最佳，说明餐余蚓粪基质能够增强番茄叶片的POD活性。
由图8可知，不同栽培基质在番茄不同生长时期，其叶片CAT(过氧化氢酶)活性也有不同的差异。从图5中可以看出，在番茄苗期，CY处理的CAT活性最高，为146.11nmol/min/g，其次便是YZ处理，与ZF、NT、YK、YK4处理之间均有显著差异；待番茄开花期时，各处理之间的CAT活性均无显著性差异，其中，YZ处理的CAT活性最强，与CY处理相比，增加了8.91nmol/min/g；在番茄的盛果期，YZ处理的番茄CAT活性最强，其次便是CY处理，二者之间无显著性差异。综合分析来看，以YZ处理的番茄叶片活性最强，其次便是CY处理，二者之间在每个生长期均无显著性差异。
从图9中可以看出，在番茄苗期，YK4处理的SOD(超氧化物歧化酶)活性最高，其次是ZF处理，YZ处理的酶活性最低；在番茄开花期，YK处理的SOD活性最强，其次是CY处理，YZ、YK4处理均较低；在番茄盛果期，YK处理的SOD活性仍是最强，其次是NT处理，二者之间无显著差异。总体来看，YK处理的番茄SOD活性最强。
丙二醛(MDA)通常用来衡量植物的氧化胁迫程度，MDA含量越高，植物的抗逆性最低。从图10中可以看出，在番茄苗期，ZF、YK4处理的MDA含量最高，其余处理均较低，且与ZF、YK4处理之间由显著差异；在番茄开花期，ZF处理的MDA含量最高，NT、YK处理较低；在番茄盛果期，ZF处理的MDA含量仍是最高，CY、NT、YK处理的MDA含量较低。综合分析来看，ZF处理的MDA含量在每个时期均是最高，说明猪粪蚓粪基质中的番茄叶片抗氧化性最低，而CY、NT、YK处理的MDA含量在每个时期均较低，有利于番茄叶片的抗氧化性的提高。
4、不同栽培基质对番茄果实产量和形态的影响
单果重、果型指数是判断果实质量的重要指标。从表4可以看出，CY处理的番茄单果重最高，为45.9g，与其他处理相比，增加了0.30、6.63、11.87、4.65、3.28g，番茄果实质量较好；果型指数是番茄果实的纵茎与横茎之比，从表中可知，ZF、CY、YK4处理之间的果型指数相同，果实质量均较好，YZ处理的果型指数最差；产量方面上，NT、YZ处理的单株产量最高，均为2.46kg/株，其次便是CY和ZF，分别为2.41、2.31kg/株；各处理的总产量趋势与单株产量相同，CY、ZF处理的总产量仍处于中等水平，YK、YK4处理的番茄产量最差。
表4不同栽培基质对番茄果实形态、产量的影响
5、不同栽培基质对番茄果实风味的影响
番茄果实风味是衡量番茄品质是否优良的一个重要指标，其中可溶性糖、有机酸、糖酸比均可以体现出番茄的果实的风味品质状况。由表5可以看出，ZF、CY处理的可溶性糖最高，分别为47.84、46.26mg/g，二者之间无显著差异，说明猪粪蚓粪基质和餐余蚓粪基质能够增加番茄果实的可溶性糖含量；CY处理的有机酸含量最低，为0.41％，YK4处理的有机酸含量为1.08％，含量最高，说明CY处理的番茄果实风味品质较好，YK4处理的风味品质较差；糖酸比能够直观的看出番茄果实的风味品质，糖酸比越高，说明番茄的风味品质越高，CY处理的糖酸比为11.15，显著高于其余的处理。综合来看，CY处理的可溶性糖、有机酸、糖酸比均处于优良水平，番茄的风味品质较高，其次便是ZF处理。
表5不同栽培基质对番茄果实风味的影响
6、不同栽培基质对番茄果实营养的影响
果实中的内含物以及营养物质同样是衡量品质是否优良的重要指标，它在一定程度上影响着果实的风味品质，而维C含量、可溶性蛋白、硝酸盐含量均可以作为判断果实营养品质的标准。从表6可以看出，番茄果实的维C含量在24.92-25.66mg/100g之间，其中，ZF处理的番茄果实维C含量最高，YK处理的维C含量最低；ZF处理的可溶性蛋白含量最高，其次是YK4、CY处理，各处理之间的可溶性蛋白含量无显著差异；番茄中的高硝酸盐不仅对人体具有危害，而且还会降低番茄的品质。从表中可以看出，NT、CY、ZF处理的硝酸盐含量最低，分别为149.12、150.16、173.99ug/g，番茄的营养品质较高。综合分析，ZF处理的番茄果实的营养品质最好，其次便是CY处理，说明猪粪蚓粪基质和餐余蚓粪基质能够增加番茄果实的营养品质，从而促进了风味品质。
表6不同栽培基质对番茄果实营养的影响
7、不同栽培基质对番茄果实抗氧化性的影响
果实的抗氧化性的高低能够反应出其品质是否优良，其中，番茄红素、类黄酮、总酚均可以体现出果实的抗氧化性的高低。从表7可以看出，CY处理的番茄果实中的番茄红素最高，为88.23ug/g，与其余处理具有显著性差异，说明餐余蚓粪基质能够增强番茄果实的番茄红素含量；番茄的类黄酮含量在1295.46-1568.18ug/g之间，其中，NT、CY、ZF处理的类黄酮含量均较高，但各处理之间无显著差异；总酚含量范围为3.87-14.98ug/g之间，其中，YK4处理的总酚含量最高，为14.98ug/g，其次是CY处理，为13.97ug/g。总体来看，CY处理的番茄果实番茄红素、类黄酮、总酚均处于优良水平，抗氧化性较强，具有良好的品质。
表7不同栽培基质对番茄果实抗氧化性的影响
综上所述，不同类型的番茄栽培基质理化性质优良，均适合番茄生长。各处理之间相比，餐余蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为8：4：3：5时，番茄生长指标、叶片光合特性、叶片抗氧化性均处于优良水平，番茄果实的风味、营养、抗氧化品质、单果重、果型指数均优于其余的处理，产量处于中等偏上水平，可以达到市场基质的要求，适合作为番茄槽式栽培有机基质。ZF处理的综合效果不如CY处理，但其生长、品质等指标有不同程度的提高，该处理的单株产量较YK、YK4处理分别增加了7.94％、9.48％，总产量分别增加了7.79％、9.43％。因此，可推荐餐余蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为8：4：3：5的基质配方作为番茄槽式栽培基质，应用于番茄栽培基质的工厂化生产。
实施例3
设置其余步骤与培养条件与实施例2相同，餐余蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为3：1：1：1时，与实施例2相比，番茄生长指标、叶片光合特性、叶片抗氧化性均处于良好水平，番茄果实的风味、营养、抗氧化品质、单果重、果型指数略低于实施例2，产量处于中等水平，可以达到市场基质的要求，适合作为番茄槽式栽培有机基质。
实施例4
设置其余步骤与培养条件与实施例2相同，餐余蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为9：5：4：6时，与实施例2相比，番茄生长指标、叶片光合特性、叶片抗氧化性均处于优良水平，番茄果实的风味、营养、抗氧化品质、单果重、果型指数略低于实施例2，但产量处于中等偏上水平，可以达到市场基质的要求，适合作为番茄槽式栽培有机基质。
实施例5
设置其余步骤与培养条件与实施例2相同，餐余蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为7：3：2：4时，与实施例2相比，番茄生长指标、叶片光合特性、叶片抗氧化性均处于优良水平，番茄果实的风味、营养、抗氧化品质、单果重、果型指数略低于实施例2，但产量处于中等偏上水平，可以达到市场基质的要求，适合作为番茄槽式栽培有机基质。
Claims (9)
1.一种适用于番茄栽培的基质，其特征在于：该基质包括以下组分：蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石，所述的蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为(3～9):(1～5):(1～4):(1～6)。
2.根据权利要求1所述适用于番茄栽培的基质，其特征在于：所述的蚓粪、泥炭、珍珠岩、蛭石的体积比为(7～9):(3～5):(2～4):(4～6)。
3.根据权利要求1所述适用于番茄栽培的基质，其特征在于：所述蚓粪为餐余蚓粪或猪粪蚓粪。
4.权利要求1～3所述适用于番茄栽培基质的制备方法，其特征在于：将所述蚓粪、菌渣、泥炭、珍珠岩和蛭石按照体积比进行复配，得到所述适用于番茄栽培的基质。
5.根据权利要求4所述适用于番茄栽培基质的制备方法，其特征在于：所述餐余蚓粪为将餐余废弃物进行预处理，得到餐余废弃物，与菌渣按照体积比1:1～1.5进行复配制得蚯蚓饲料，添加质量分数为6～7％的蚯蚓来处理餐余废弃物，在餐余废弃物经过蚯蚓取食5～7天后转变为蚯蚓粪，得到餐余蚓粪。
6.权利要求1～5任一所述适用于番茄栽培基质的应用，其特征在于：番茄栽培中所述番茄栽培基质的容重为0.23～0.51g/cm3。
7.根据权利要求6所述适用于番茄栽培基质的应用，其特征在于：番茄栽培中所述番茄栽培基质的总孔隙度为48～67％。
8.根据权利要求6所述适用于番茄栽培基质的应用，其特征在于：番茄栽培中所述番茄栽培基质的pH为6.75～7.99。
9.根据权利要求6所述适用于番茄栽培基质的应用，其特征在于：番茄栽培中所述番茄栽培基质的EC值0.88～2.64mS/cm。
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