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泥炭是植物残体在潮湿厌氧环境中经上千年腐殖化后形成的一种不可再生资源[1-2]，具有丰富的营养物质和良好的物理性状，被公认为最佳的园艺栽培基质并被广泛应用于园艺实践中[3-5]。然而，近年来随着人们对生态环境的不断关注，不可再生的泥炭资源的替代性研究成为重要方向[6-8]。蚯蚓粪是蚯蚓消解有机废弃物的产物，具有良好的物理特性（孔隙度，保水性等）、丰富的营养物质（氮、磷、钾及中微量元素）以及赤霉素、生长素等植物生长调节类物质，被认为能够替代泥炭资源[9]。
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蚯蚓粪能够提高栽培基质中的养分含量并能够改善栽培基质的物理结构，如孔隙度、通气性、排水能力等[10]。蚯蚓粪还能够提高基质中的微生物数量、生物多样性及活性，为植物生长提供了良好的生长环境。但是，研究认为蚯蚓粪低替代比例下 （30%～50%）对于植物的生长是最佳的[11]，高替代比例下可能会对植物生长产生抑制，这可能是高比例的蚯蚓粪会降低栽培基质中的通气性和孔隙度，增加盐浓度及重金属含量，进而对植物生长产生毒害作用[12-13]，在生产实践中要谨慎使用。
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绿萝与吊兰是两种国内常见的花卉植物，对泥炭资源的需求巨大。现有研究未见将蚯蚓粪作为绿萝、吊兰的栽培基质成分[14-18]，因此对绿萝和吊兰花卉的泥炭基质开展替代性研究具有重大生态环境保护意义。
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本研究以蚯蚓消解半腐熟后的牛粪和蘑菇渣所得的蚯蚓粪为主要原料，与泥炭、蛭石和竹炭按照不同比例混合作为复合基质，研究蚯蚓粪替代泥炭对复合基质理化性质及绿萝与吊兰两种花卉生长发育的影响，以期为蚯蚓粪替代型花卉基质开发提供技术支撑。
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1 材料与方法
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1.1 试验材料
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试验所需蚯蚓粪由牛粪和蘑菇渣（体积比为2∶1） 先经过26d堆肥预处理，再经过45d蚯蚓（大平二号）消解所得。供试绿萝（Epipremnum aureum）、吊兰[Chlorophytum comosum （Thunb.） Baker]、花盆和营养液购于唐山市滦南县花卉市场。花盆规格为15cm×9cm×10.5cm（上圆直径 × 下圆直径 × 盆高）。营养液为通用型，氮、磷、钾比例为1∶2∶1，并含有植物所需各种微量元素。泥炭（粒度4.0～8.0mm）、蛭石和竹炭购于北京广达恒益有限公司，具体性状指标见表1。
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1.2 试验设计
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试验于2018年9月27日至2019年1月5日在河北省唐山市滦南县扒齿港镇杜平托村温室大棚内进行（39.511°N，118.592°E），棚内温度控制在10～30℃。试验设绿萝和吊兰两组，每组5个处理基质。各处理基质中蚯蚓粪∶泥炭∶竹炭∶蛭石的体积比分别为0∶80∶5∶15（VC0%，无蚯蚓粪替代）、20∶60∶5∶15（VC25%，蚯蚓粪替代泥炭比例为25%）、40∶40∶5∶15（VC50%，蚯蚓粪替代泥炭比例为50%）、60∶20∶5∶15（VC75%，蚯蚓粪替代泥炭比例为75%）和80∶0∶5∶15（VC100%，蚯蚓粪替代泥炭比例为100%）。为防止绿萝和吊兰生长后期缺肥（“脱肥”），试验期间每3d灌水1次，每10d灌营养液1次。每花盆选取大小一致的绿萝（无根）和吊兰进行移栽，每盆1株，每处理3次重复。
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1.3 测定方法
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1.3.1 栽培基质容重及孔隙度测定
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本研究测定的基质物理指标包括容重、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度。测定方法参照郭世荣[19]的方法：取一塑料烧杯[体积不小于500mL（V）]进行称重（W1），然后填加自然风干的待测基质，填满进行称重（W2），将填满基质的塑料烧杯用两层纱布封口，水中浸泡24h后取出称重 （W3），也将封口用的两层湿纱布进行称重（W4），称重后用两层湿纱布包住塑料烧杯，进行倒置，然后让塑料烧杯内的水分自由沥干至没有水渗出后称重（W5）。按以下公式进行计算：①容重（g/cm3）=（W2-W1）/V；②总孔隙度（%）=（W3-W2）/V×100； ③通气孔隙（%）=（W3+W4-W5）/V×100；④持水孔隙（%）=总孔隙度-通气孔隙。
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1.3.2 栽培基质化学指标测定
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本研究测定的基质化学指标包括pH值、EC值、有机碳、有效磷、速效钾、铵态氮和硝态氮。测定方法如下。① pH与EC测定：将新鲜样品与去离子水按1∶10（V∶V）混合，在室温下用振荡器振荡混合液30min，然后静置30min。过滤上清液，分别使用pH计和电导率仪测定上清液的pH值和EC值。②有效磷、速效钾测定：有效磷采用钒钼黄比色法测定，速效钾采用火焰光度法测定。 ③铵态氮、硝态氮测定：将新鲜样品与2mol/L的KCl溶液按1∶10（V∶V）混合，在室温下用振荡器振荡30min，然后静置30min，过滤上清液，然后用流动分析仪测定硝态氮和铵态氮。④有机碳测定：采用碳氮分析仪器测定。
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1.3.3 花卉生长及生理指标测定
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本研究测定的绿萝生长发育指标包括植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、根系鲜重增量、茎叶干重、根系干重、根长及SPAD值。测定的吊兰生长发育指标包括株高增量、展开度增量、叶片数增量、茎叶干重、根系干重、根长及SPAD值。绿萝植株的植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、根系鲜重增量和吊兰植株的株高增量、叶片数增量、展开度增量指标是试验前和试验后的差值。
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植物鲜重、茎叶鲜重、根系鲜重、茎叶干重、根系干重的测定：样品清水洗净后直接称取鲜重，在105℃下杀青30min，在80℃下烘干至恒重后称取干重；株高用直尺测量，以基质表面到生长点的自然高度为准；叶片数用记数法测定，以完全展开为1片叶；展开度用直尺测量，为吊兰叶片横向最大垂直宽度；根长用直尺测量最大根长；SPAD值直接用SPAD仪测量。
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1.4 统计分析
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本研究用Excel2016软件进行数据整理，用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析（One-way ANOVA），处理间的差异显著性使用Duncan分析。
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2 结果与分析
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2.1 蚯蚓粪替代泥炭对栽培基质理化性质的影响
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2.1.1 对栽培基质物理特性的影响
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由表2可知，蚯蚓粪替代泥炭显著增加了基质的容重（P<0.05），并且随着替代比例的增大，基质容重随之增加。与VC0%相比，VC25%、 VC50%、VC75%和VC100%的容重分别增加了43.8%、56.3%、71.9%和90.6%。蚯蚓粪替代泥炭显著降低了基质的总孔隙度（P<0.05）。与VC0%相比，VC25%、VC50%、VC75%和VC100%的总孔隙度分别降低了7.8%、7.3%、3.3%和7.5%。蚯蚓粪替代泥炭对基质的通气孔隙度和持水孔隙度也产生了影响。通气孔隙度方面，除VC100%以外，其余VC25%、VC50%和VC75%相比VC0%分别显著降低了19.6%、17.6%和23.3%（P<0.05）。持水孔隙度方面，VC75%相比VC0%显著增加了7.3%（P<0.05），VC100%相比VC0%显著降低了9.1%（P<0.05），其余VC25%、VC50%与VC0%相比无显著差异（P>0.05）。
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注：同行不同字母表示相同时期各处理在0.05水平上差异显著。下同。
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2.1.2 对栽培基质化学特性的影响
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由表3可知，蚯蚓粪替代泥炭显著提高了基质的pH值（P<0.05），并且随着替代比例的增加而提高。对于EC值而言，VC100%相比VC0%显著增加了5.4%（P<0.05），但VC25%、VC50%、 VC75%相比VC0%并没有显著增加（P>0.05）。蚯蚓粪替代泥炭对基质的有机碳与速效养分影响较大。对于有机碳和铵态氮而言，蚯蚓粪替代泥炭后均显著降低（P<0.05），并且随着替代比例的增加而降低，在蚯蚓粪完全替代泥炭（VC100%）的情况下，基质的有机碳和铵态氮相比无蚯蚓粪替代基质（VC0%）分别降低了68.1%和78.3%。对于基质的硝态氮、有效磷和速效钾而言，蚯蚓粪替代泥炭后均有所提高，且随着替代比例的增加而增加，在蚯蚓粪完全替代泥炭（VC100%）的情况下，基质的硝态氮、有效磷和速效钾相比VC0%分别显著增加了140.1%、1620.5%和37.6%（P<0.05）。
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2.2 蚯蚓粪替代泥炭对绿萝与吊兰生长的影响
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2.2.1 对绿萝生长的影响
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由表4可知，蚯蚓粪替代泥炭对绿萝的植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、根系鲜重增量、根系干重与根长无显著影响。但蚯蚓粪替代泥炭在VC50%情况下显著增加了绿萝的茎叶干重（P<0.05），从0.50g增加到1.16g，增加了132.0%。不同蚯蚓粪替代比例之间的植株鲜重增量、茎叶鲜重增量与茎叶干重存在一定差异。植株鲜重增量方面， VC25%显著高于VC50%、VC75%和VC100%处理 （P<0.05），分别较VC50%、VC75%和VC100%增加了128.4%、118.4%和150.0%；茎叶鲜重增量方面， VC25%显著高于VC75%和VC100%处理（P<0.05），分别比VC75%和VC100%增加了153.6%和176.4%，但与VC50%处理无显著性差异（P>0.05）；茎叶干重方面，VC50%显著高于VC25%、VC75%和VC100%处理（P<0.05），分别较VC25%、VC75%和VC100%增加了48.7%、73.1%和46.8%。
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绿萝叶片的SPAD值变化如图1所示，在整个生育期内，各处理之间绿萝叶片的SPAD值变化趋势基本一致，在0～50d，各处理中绿萝叶片SPAD呈上升趋势，并在第50d达到最大值；在之后的第50～100d，绿萝叶片的SPAD值呈现先下降后上升的趋势，并在第100d时达到最大值。
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图1 绿萝生长过程中叶片SPAD值变化
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2.2.2 对吊兰生长的影响
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由表5可知，蚯蚓粪替代泥炭对吊兰的株高增量、展开度增量、叶片数增量、茎叶干重、根干重及根长无显著影响（P>0.05）。同时，不同蚯蚓粪替代比例之间吊兰的各个生长指标均无显著性差异 （P>0.05）。
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吊兰叶片的SPAD值变化如图2所示，在整个生育期内，各处理吊兰叶片的SPAD值变化基本一致。在0～50d，各处理吊兰叶片SPAD值为25～35，变化较为平稳； 但在第50～100d，各处理吊兰叶片的SPAD值呈现明显的下降趋势。
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图2 吊兰生长过程中叶片SPAD值变化
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3 讨论
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蚯蚓能够消解畜禽粪污、污泥、植物残体等多种固体废弃物，这为蚯蚓粪替代泥炭提供了丰富的物料来源。目前大量研究认为，蚯蚓粪促进植物生长的原因主要有以下几点：第一，蚯蚓粪中含有丰富的大、中微量元素，能够为植物生长提供必要的营养物质；第二，蚯蚓粪中具有丰富的微生物群落，这在植物根系与微生物互作、活化养分、促进植物吸收养分方面发挥重要作用；第三，经过蚯蚓采食消解的废弃物，源自植物中的赤霉素、生长素等多种生长激素类物质在蚯蚓粪中富集，进而刺激植物生长；第四，蚯蚓粪能够改善生长基质的物理性状，对于改善保水性能等发挥重要作用。
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3.1 蚯蚓粪栽培基质理化性状对绿萝和吊兰生长的影响
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在本研究中，蚯蚓粪替代泥炭后对栽培基质的物理化学特性产生了较大的影响。Abad等[20]研究表明，园艺生长基质的容重小于0.4g/cm3 是植物生长较为适宜的范围。本研究中，随着蚯蚓粪替代泥炭的比例从0%增加到100%，基质的容重从0.32g/cm3 增加到0.61g/cm3，增加了1.91倍。其中，仅VC0%处理的容重在该推荐范围内，其余蚯蚓粪替代基质的容重均大于该推荐值，这可能与本试验中选用的蚯蚓粪等材料的容重较大有关（表1）。Tian等[21]和Cai等[22]研究认为，栽培基质的总孔隙度在54%～96%、通气孔隙度在15%～30%和持水孔隙度在36%～77%是适宜植物生长的范围。本研究中5种栽培基质的总孔隙度 （64.2%～69.6%）、通气孔隙度（18.8%～24.5%）和持水孔隙度（41.0%～48.4%）均在此推荐范围内。
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适宜的栽培基质pH值和EC值对于植物的生长是非常重要的。Bunt[23]研究表明，对于观赏类植物，pH值5.2～6.3是适宜植物生长的范围。同时，Do等[24]和Gong等[25]用堆肥复合栽培基质进行了观赏性盆栽植物的生长试验，结果表明，高pH值的基质可能会对植物产生毒害作用。在本研究中，随着蚯蚓粪替代泥炭的比例从0%增加到100%，栽培基质的pH值从6.4提高至7.5，增加了1.1个单位，并且5种栽培基质的pH值均大于推荐范围，这可能与本研究中选取的蚯蚓粪、泥炭、蛭石和竹炭原料的pH值较高有关（表1）。 Belda等[26] 研究认为，高EC值会通过降低渗透压，进而限制基质中的水分向植物运输，影响植物生长。同时，Yadav等[27]研究认为，蚯蚓粪的EC值小于3.0dS/m时适宜在农业中应用。本研究中，蚯蚓粪及5种栽培基质的EC值均小于3.0dS/m，在推荐范围内。从两种花卉的生长发育指标来看，在VC0%和VC25%两种容重与pH值较低的栽培基质中，绿萝的植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、根系鲜重增量、根系干重和吊兰的株高增量、展开度增量、茎叶干重等指标均大于其余3个有较高容重和pH值的基质中的植株。这表明在园艺实践中，需要选取适宜pH值和容重的蚯蚓粪等原料来调配绿萝和吊兰的栽培基质，对于类似本研究中的pH值或者容重较高的蚯蚓粪，基质化的过程中需要与其他较低pH值和容重的原料进行掺混，进而调节蚯蚓粪栽培基质的pH值和容重，使其处于适宜植物生长范围内。
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3.2 营养液浇灌对蚯蚓粪栽培基质促生长效应的影响
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蚯蚓粪能在植物生长过程中提供丰富的营养物质，这为蚯蚓粪替代泥炭提供养分基础。蚯蚓粪中的硝态氮、有效磷和速效钾的含量均比泥炭高（表1），而铵态氮的含量低于泥炭，这是因为在蚯蚓粪堆肥过程中发生了硝化作用，使铵态氮转为植物易吸收的硝态氮。本研究在绿萝和吊兰生育期内定期施用氮、磷、钾比例为1∶2∶1的通用型营养液，使各处理中的养分差异随着施用营养液次数的增加而缩小，这可能是蚯蚓粪栽培基质中吊兰的生长发育指标与对照基质无明显增加的原因。Blouin等[11]用整合分析的方法分析了蚯蚓粪对植物生长的影响，研究表明，在不施肥的情况下，蚯蚓粪对地上部生物量的增加达到了134%，根系的生物量增加了72%，而在施肥的情况下，地上部的生物量仅增加28%，地下部生物量增加39%。由此可知，本试验中营养液的浇灌可能弱化了蚯蚓粪基质的促生长效应。
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4 结论
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蚯蚓粪替代泥炭后显著提高了栽培基质的容重、pH值、速效钾和有效磷含量，而总孔隙度和有机碳含量显著降低。蚯蚓粪替代泥炭后栽培基质的总孔隙度（64.2%～69.6%）、持水孔隙度 （41.0%～48.4%）、通气孔隙度（18.8%～24.5%） 与EC值（334.8～352.9 µS/cm）均在推荐范围内，而栽培基质的容重（0.46～0.61g/cm3）和pH值 （7.4～7.8）超出推荐范围。
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与VC0%处理相比，蚯蚓粪替代泥炭在VC50%情况下显著增加了绿萝的茎叶干重。在不同蚯蚓粪替代比例之间，替代比例较低时（VC25%和VC50%）更利于绿萝的生长发育（植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、茎叶干重）。但是，在浇灌营养液的情况下，蚯蚓粪替代泥炭对吊兰生长无影响，并且不同替代比例之间也无显著差异。
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摘要
以蚯蚓粪作为泥炭的替代材料，研究了不同蚯蚓粪替代比例（0%、25%、50%、75% 和 100%）对栽培基质理化特性及其对绿萝和吊兰两种花卉生长的影响。结果表明：蚯蚓粪替代泥炭后显著提高了基质的容重、pH 值、速效钾和有效磷含量（P<0.05），而总孔隙度、有机碳含量显著降低（P<0.05）。蚯蚓粪替代泥炭后基质的总孔隙度（64.2% ～ 69.6%）、持水孔隙度（41.0% ～ 48.4%）、通气孔隙度（18.8% ～ 24.5%）与 EC 值 （334.8～ 352.9 µS/cm）均在推荐范围内，而基质的容重（0.46～ 0.61 g/cm3 ）和 pH 值（7.4～ 7.8）超出推荐范围。蚯蚓粪替代泥炭对绿萝的植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、根系鲜重增量、根系干重与根长无显著影响（P>0.05）。但蚯蚓粪替代泥炭比例在 VC50% 情况下显著增加了绿萝的茎叶干重（P<0.05）。在不同蚯蚓粪替代比例之间，替代比例较低时（VC25% 和 VC50%）更利于绿萝的生长发育（植株鲜重增量、茎叶鲜重增量、茎叶干重）。蚯蚓粪替代泥炭对吊兰的株高增量、展开度增量、叶片数增量、茎叶干重、根干重及根长均无显著影响（P>0.05）。同时，不同蚯蚓粪替代比例之间吊兰的各个生长指标均无显著性差异（P>0.05）。生长过程中绿萝叶片 SPAD 值变化总体保持一致，无明显缺肥现象，而吊兰叶片 SPAD 值后期下降明显，出现“脱肥”现象。总之，蚯蚓粪替代泥炭明显增加了栽培基质的容重、pH 值、速效钾和有效磷含量，明显降低了栽培基质的总孔隙度和有机碳含量。蚯蚓粪在低替代比例下（VC25% 和 VC50%）更有利于绿萝生长，但蚯蚓粪替代泥炭对吊兰的生长没有显著影响。
Abstract
This research evaluated the effects of vermicompost as peat substitute in growing media（0%，25%，50%， 75%，and 100%）on the physical and chemical properties of the substrate and the growth of two flowers of green radish and Chlorophytum．The results showed that the replacement of peat by vermicompost significantly increased the bulk density， pH，available potassium，and available phosphorus of the matrix，while the total porosity and organic carbon decreased significantly．The total porosity（64.2% ～ 69.6%），water-holding porosity（41.0% ～ 48.4%），aeration porosity （18.8% ～ 24.5%）and EC（334.8 ～ 352.9 µS/cm）of the matrix after vermicompost replacing peat were all within the recommended range，but the bulk density（0.46～0.61 g/cm3 ）and pH（7.4～7.8）of the matrix were beyond the recommended range．The replacement of peat by vermicompost had no significant effect on the fresh weight increment，stem and leaf fresh weight increment，root fresh weight increment，root dry weight and root length of green radish（P>0.05）．However， vermicompost replacing peat significantly increased the stem and leaf dry weight of green radish at VC50%（P<0.05）． In the case of low replacement ratio（VC25% and VC50%），it was more beneficial to the growth and development of green radish（plant fresh weight increment，stem and leaf fresh weight increment，stem and leaf dry weight）．The replacement of peat by vermicompost had no significant effect on the height increment，expansion degree increment，leaf number increment， stem and leaf dry weight，root dry weight and root length of Chlorophytum（P>0.05）．And there was no significant difference in the growth indexes of Chlorophytum among different replacement ratios of vermicompost（P>0.05）．During the growth process，the changes in SPAD of the leaves of green radish generally remained the same，without obvious nitrogen deficiency， while the SPAD of the leaves of Chlorophytum decreased significantly at a later stage，and the phenomenon of“defertilization” appeared．In short，the replacement of peat by vermicompost significantly increased the bulk density，pH，available potassium and available phosphorus of the substrate，and significantly reduced the total porosity and organic carbon of the substrate．The low replacement ratio（VC25% and VC50%）of vermicompost is more conducive to the growth of green radish，but the replacement of peat by vermicompost has no effect on the growth of Chlorophytum．
Keywords
vermicompost ； peat ； cultivation substrate ； flower growth ； soilless cultivation