随着无土栽培的发展及泥炭资源的日益匮乏， 对栽培基质的要求越来越向环保型、经济型、集约型以及具有优良理化性质的方向发展。农业废弃物主要包括种植业废弃物（如作物秸秆、粮食外壳、 果蔬残体等）、农产品加工废弃物、畜禽粪便和农村居民生活废弃物^[1-3]。由于农业废弃物富含氮、 磷、钾等丰富的营养元素、具有较好的理化性质， 因而采用农业废弃物开发基质既可以解决废弃物对环境的污染问题，又节约了宝贵的泥炭资源。我国每年可产生稻草秸秆1.037×10⁸ t，居世界之首，采用农作物秸秆开发基质已成为农业废弃物资源化利用研究的热点^[4-9]。基质配方的关键在于原材料的选择、配比与前处理^[10，1-3]，在各种处理工艺与技术中，最常用的方法是好氧堆制发酵（堆腐）及基质复混化技术。由于稻秸秆的碳氮比较高，同时物理结构过于疏松，采用稻秸秆为主料制备基质时通常需要加入氮源或低C/N的其他废弃物来调整C/N，国内学者^[11-12]曾研究采用尿素、畜禽粪便与稻秸秆混合制备基质，但发现堆体可以正常发酵， 但发酵秸秆的pH值、EC值等理化性质不符合国家农业部蔬菜育苗基质标准（NY/T 2118-2012）规定范围^[13]，须进一步淋洗或复配才能栽培作物。不适宜直接栽培作物。因此，研究稻秸秆与不同有机、无机物复混制备基质过程中理化性质变化是稻秸秆基质化开发研究的关键。

菇渣（食用菌菌糠）是食用菌栽培基质的废弃物，酒糟是玉米、木薯等发酵制作酒精后的废弃物，它们均具有较低的C/N，同时具有较好的物理性质，由于缺乏经济、合理、可产业化的技术途径，造成大量废弃，对环境造成了污染，研究它们与稻秸秆联合处理与利用具有重要意义。

1 材料与方法

试验由原料堆腐（无害化处理）与育苗试验二部分组成。

1.1 基质堆腐试验

1.1.1 试验材料

稻秸秆取自江苏太湖地区农业科学研究所试验田，试验前粉碎为均匀的5 ～ 15 cm。金针菇菇渣取自太仓市食用菌生产企业，系金针菇培养基的废弃物，试验前粉碎至2 ～ 8 mm。酒糟系木薯发酵酒精后的剩余物。基质堆腐原料的基本性质见表1。堆腐装置为一个体积为1 m³ 的堆肥箱，箱体为正方体塑料箱，箱体长宽高均为1.0 m，底板密布直径为2.0 cm的气孔，呈蜂窝状分布，底板下部设有鼓风用的通风口，箱体侧面设有取样孔，顶面开口。

注：含水率以湿基计算；总有机碳和总氮均为干基含量。

1.1.2 试验设计

堆腐试验共设两个处理，分别由不同体积比例的物料组成，其中处理1 为稻秸秆 + 金针菇菇渣（CK），体积比例8∶2；处理2 为稻秸秆 + 酒糟， 体积比例为8∶2，每处理重复3 次。以上物料按体积比例混合均匀，调节含水率达60%～ 65%，堆腐时间从2017 年4 月3 日至5 月29 日，共56 d， 堆腐第14 d进行一次翻堆。

1.1.3 样品的采样与测定方法

分别在堆腐后在第1、7、14、21、28、35、 42、49、56 d取样，每次在堆肥箱内按梅花5 点取样法进行，每个处理每次采集5 个混合样共500 g， 其中250 g测定总碳（TC）、总氮（TN），250 g测定水溶性指标pH值、EC值等。

每天9:00 用温度计测定堆体上、中、下3 处温度后取平均值。所取堆肥样品置105℃烘箱烘24 h，烘干水分至恒重，计算水分含量^[14]；含碳量采用重铬酸钾-浓硫酸法测定^[14]；含N量采用硫酸-双氧水消煮法测定^[14]；铵态氮、硝态氮采用2 mol/L CaCl₂ 溶液1∶5 浸提，再用流动分析仪测定^[14]；EC值采用去离子水1∶5（V/V）浸提^[14]，电导仪法测定^[14]；pH值采用去离子水1∶5（V/V）浸提，pH计测定^[14]；将新鲜堆肥样品与水按1∶10（V/V）混合振荡0.5 h，上清液经滤纸过滤后待用，把一张滤纸放入干净无菌的9 cm培养皿中，滤纸上整齐摆放20 粒小白菜（苏州青）种子，吸取3 mL滤液于培养皿中，在25℃、黑暗条件下的培养箱中培养48 h，测定种子的发芽率和根长，同时用去离子水做空白对照。发芽指数计算公式为：GI=（堆肥处理的种子发芽率 × 种子根长）/（对照的种子发芽率 × 种子根长）×100%^[15]。

1.2 育苗试验

1.2.1 试验材料

基质的有机原料取自1.1.2 所述处理2（稻秸秆 + 酒糟）所得腐熟堆体，无机原料珍珠岩颗粒直径为0.80 ～ 0.30 mm。草炭、蛭石采购自淘宝网，供试辣椒品种为中蔬4 号，采购自河北青县纯丰蔬菜良种繁育场。育苗播种盘为72 孔塑料蔬菜育苗盘^[16]。

1.2.2 试验设计

根据1.1.2 堆腐试验，选择性质优良的处理2（稻秸秆 + 酒糟）所得腐熟物料开展试验，试验共设4 个处理，分别由处理2（稻草 + 酒糟）所得腐熟物料与珍珠岩按不同体积比例组合而成，另设对照草炭 + 蛭石（V∶V为3∶1）1 个，重复3 次，每重复为一个育苗盘^[15]（表2）。

注：数值为体积比例。

1.2.3 试验方法

将处理基质装入72 孔穴盘，浇透水后播种，每穴播1 粒番茄种子。种子出苗后进行湿润管理，出苗7 d后施用育苗营养液1 次，以后按常规生产管理^[16]。

1.2.4 取样与测定方法

基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度参照连兆煌的方法测定^[17]。pH值、EC值按1.1.3 所述方法测定，全氮、全磷、速效钾测定采用土壤理化分析常规方法^[17]。播种20 d后记录出苗率，34 d后进行幼苗生长指标测定，株高为茎基部到生长点之间的长度，用直尺测定；茎粗以根上部2 mm处为准，用游标卡尺测定。幼苗鲜重用电子天平测定，测完鲜重后，将幼苗放入烘箱内105℃杀青20 min，再置于80℃烘干至恒重，称干重。根据生长指标计算壮苗指数^[17]。

壮苗指数=（茎粗/株高）× 全株干重

播种34 d后用日产SPAD-502 型叶绿素计测定相对叶绿素含量，选定有代表性的叶片，每株测定1 叶，每处理测定15 株，取平均值。播种34 d后从穴盘中取出带苗的基质块，从10 cm高度作自由落体运动，以散落基质重占全部基质块重的比例作为基质块崩坏率，并以此作为衡量根坨的质量指标，每处理测定10 块基质，重复3 次^[18]。

1.3 数据分析方法

数据分析采用Excel 2016、SPSS 20.0 软件，制图采用Origin 9.0 软件。

2 结果与分析

2.1 堆腐基本指标

2.1.1 温度的变化

2 种堆腐处理堆温见图1，稻秸秆 + 酒糟处理的堆肥最高温度达到61.0℃，并在50℃以上维持了19 d，而稻秸秆 + 菇渣处理的堆温在50℃以上只维持了6 d，稻秸秆 + 酒糟处理50℃以上高温维持天数较稻秸秆 + 菇渣处理多13 d，平均堆温较稻秸秆 + 菇渣高9.5℃。根据我国堆肥无害化卫生标准（GB7959-87），堆体温度50 ～ 55℃保持5 ～ 7 d， 二种处理均达到无害化要求^[19]。从高温期持续时间来看，稻秸秆 + 酒糟处理优于稻秸秆 + 菇渣处理。

2.1.2 pH值的变化

pH值反映微生物的酸碱度生长环境。中性或弱碱性可能表明堆体中细菌与放线菌较为活跃^[20]。由图2 可见，在堆腐起初的40 d内2 种处理的pH值变化差异不大，约为8.0 ～ 8.2，但之后出现了较大差异，到堆腐结束时稻秸秆 + 菇渣处理的pH值上升并达到8.86，稻秸秆 + 酒糟处理的pH值下降为7.62，处理间差异显著（P< 0.05）。

注：数值是3 次重复的平均值与标准误，下同。

2.1.3 EC值的变化

由图3 可见，2 种处理的EC值由堆前的0.22、 0.21 mS·cm^-1 分别上升到结束时的0.97、0.71 mS·cm^-1，稻秸秆 + 酒糟处理的最终EC值较稻草秸秆 + 菇渣低0.26，达显著水平（P< 0.05）。可见， 稻秸秆 + 酒糟处理较对照有利于EC值的控制。

2.1.4 C/N的变化

由图4 可见，2 种配方物料的C/N均随堆腐进程逐步下降，到堆腐结束时C/N分别由堆腐前的51.75、30.0 下降到24.50、16.80。C/N下降通常表明腐熟度的增加，这是因为微生物活动可以分解有机物的分子结构，变成CO₂、CH₄ 等气态形式溢出所致。本试验表明稻秸秆 + 酒糟处理无论是起始、 终了，C/N均低于稻秸秆 + 菇渣。通常C/N较低对于制备基质有利，因为较低的C/N不会与根系争夺氮素。

2.1.5 堆肥产品对种子发芽指数的影响

种子发芽指数（GI）是目前较为公认的评价固体废弃物腐熟度的指标，GI值可综合体现堆肥样品的低毒性（影响根长）或高毒性（影响发芽），被认为是最敏感、可靠、有效和最能反映堆肥产品植物毒性的判断堆肥无害化和腐熟度参数。 Zuceonit等^[21]认为，当GI值>0.8 时，堆腐完全腐熟。由图５可见，堆腐后2 种处理的种子发芽指数迅速上升，均能很快稳定在104.1%～ 119.2%之间， 最终2 个处理间均无显著差异，表明均能达完全腐熟。

2.2 育苗基质的理化性质

基质的物理性质如同土壤一样重要。通常容重以0.7 ～ 1 g·cm^-3 为宜^[22]。 由表3 可见， 稻秸秆 +酒糟腐熟物料分别与珍珠岩复配后容重均略有降低但不显著，总体而言，T1 ～ T3 均在适宜范围内并优于对照。一般理想基质的总孔隙度在54%～ 96%^[22]， 由表3 可见，2 种腐熟物料分别与珍珠岩复配后的总孔隙度，T1 ～ T3 在55.72%～ 70.11%之间，均优于对照（CK），且都在适宜的范围内。基质的颗粒大小直接影响着总孔隙度和大小孔隙比。为了使基质既能满足根系吸水的要求，又能满足根系吸收氧气的要求，基质的颗粒不能太粗，也不能太细^[22]。由表3 可见，稻秸秆 + 酒糟腐熟物料与珍珠岩复配后通气孔隙度、持水孔隙均较复配前有显著改善（P< 0.05）。

注：平均数（n=3）后的小写字母不同表示数据差异达5%显著水平。下同。

酸碱性是影响幼苗养分吸收的主要因素之一。据潘静娴等^[23]研究，基质的pH值以6.0 ～ 6.5 最佳， 蔬菜育苗基质标准（NY/T 2118-2012）规定基质的pH值为5.5 ～ 7.5^[13]，由表4 可见，稻秸秆 + 酒糟腐熟物料与珍珠岩复配前后pH值没有显著变化。

电导率（EC值）是栽培基质的重要化学性质， 过多的可溶性盐会带来很多问题。据前人研究，最适合作物幼苗生长的EC值为小于1.25 mS·cm^-1[23]。 表3 表明，随着珍珠岩比例的增加，基质EC值有下降趋势，稻秸秆 + 酒糟腐熟物料与珍珠岩复配后T3 处理EC值可显著下降（P< 0.05）。总体上，所试基质的EC值仍在适宜范围内，对幼苗的影响还有待于育苗后进一步观察。

对基质的养分测定表明，复配基质的养分含量均较高，特别是全氮、速效钾含量均较对照有显著提高（P< 0.05）。

2.3 不同基质对番茄出苗及幼苗生长的影响

2.3.1 出苗及地上部生长的影响

植株幼苗生长是检验基质优良的最直观标准， 研究表明不同配方基质的出苗率差异不大，但生长量有差异（表4），T1、T2、T3 的单株鲜重、单株干重、壮苗指数均高于CK（P< 0.05）。可见，稻秸秆 + 酒糟处理腐熟物可能在基本理化性质、营养性质等方面更利于幼苗的生长。稻秸秆 + 酒糟腐熟物及复配系列内，随着珍珠岩比例的增加壮苗指数也得到提高。

2.3.2 地下部生长及散坨率的影响

由表5 可见，稻秸秆 + 酒糟腐熟物料与珍珠岩复配后单株根干重、根冠比、单株根长、根表面积、单株根体积、根平均直径等指标均较复配前有促进作用，其中单株根干重、根表面积、单株根体积、根平均直径等优于CK（P< 0.05）。各复配处理的根坨质量优于复配前，其中T2 的散坨率最低， 与T4（CK）之间无显著差异。

对pH值、EC值与植株生长主要性状幼苗叶绿素SPAD、基质全氮含量、出苗率等的逐步回归分析表明，pH值与幼苗叶绿素SPAD呈显著负相关（P< 0.05），相关系数为-0.886，与EC值呈显著正相关（P< 0.05），相关系数为0.947，与基质全氮含量、壮苗指数、单株根干重呈正相关，但不显著。 可见，过高的pH值会影响幼苗叶绿素合成，进而影响幼苗生长。复配基质EC值与单株根干重、鲜重均呈负相关，表明过高的EC值会影响根系、植株的生长。

注：* 表示在5%水平上显著相关。

3 结论

与稻秸秆 + 菇渣（CK）相比，在采用稻秸秆堆腐制备基质时，稻秸秆 + 酒糟能使堆体温度大于50℃的高温维持天数增加14 d，平均堆腐温度增高9.50℃，稻秸秆 + 酒糟处理利于高温堆腐进程，提高堆腐效率。

与稻秸秆 + 菇渣（CK）相比，稻秸秆 + 酒糟可降低腐熟物料的pH值、EC值分别为15.0%、 26.8%（P< 0.05），更加接近农业部蔬菜育苗基质标准（NY/T2118-2012）要求^[13]。

稻秸秆 + 酒糟腐熟物料组配珍珠岩后，可显著降低基质EC值（P< 0.05），通气孔隙度、持水孔隙度等物理性质也得到改善（P< 0.05），幼苗单株鲜重、单株干重、壮苗指数、单株根干重、根系平均直径等指标也得到较大提高（P< 0.05），腐熟物料与珍珠岩的体积比例以7∶3 较好。

采用稻秸秆制备基质时，添加体积比例为20%的酒糟，有利于堆腐体理化性质的提高，腐熟物料与珍珠岩复混后理化性质进一步改良，蔬菜幼苗单株地上与地下部生长特性、根坨质量等方面优于或接近草炭复合基质草炭 + 蛭石（V∶V=3∶1）。

参考文献