近年来，我国设施栽培取得了极大的发展，而设施栽培生产的一大特点就是无土栽培技术的广泛应用。段彦丹等^[1]、李赛群等^[2]研究得出，采用无土栽培基质育苗具有省地、省肥水、高产优质、清洁无污染、省工省力、可避免连作障碍、不受地区限制、可充分利用空间等优点，拥有广阔的发展前景。

由于无土栽培的基质中含有的养分往往不能满足幼苗生长，需在基质中增添养分。肥料作为增产增收的主要影响因素，施用量也大幅度增长，由此带来土壤性状恶化、生态环境污染等一系列问题。生物有机肥由特定功能微生物、畜禽粪便、农作物秸秆等经无害化处理和有机物分解而成，兼有微生物肥料和有机肥的作用^[3]。为减少化肥的施用量，缓解化肥对环境的污染，可以用生物有机肥替代部分传统肥料使用。经过大量的研究发现，生物有机肥的营养丰富，能改善土壤结构、促进土壤微生物活动、增加土壤有机质、保护农业生态环境^[4]。张雪艳等^[5]研究表明，适量生物有机肥的添加可以显著促进穴盘黄瓜幼苗的生长，还可以提高基质的理化性质。将生物有机肥作为传统肥料的替代品，与基质栽培相结合，是设施蔬菜栽培研究的方向之一。

番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）是国内外种植面积大、具有代表性的重点蔬菜作物之一。番茄具有产量高、维生素丰富、生长周期短、矿物质含量高等优点，深受人们喜爱^[6]。水肥是促进番茄生长、增产增收的必要因素。因此，确定科学合理的水肥供应量，对提高番茄产量及品质具有重要意义。

本试验采用穴盘育苗的方法，通过添加不同量的生物有机肥，研究其对栽培基质的理化性状、番茄幼苗的生长及光合色素含量的影响，以期在降低育苗成本的同时，培育出优质的种苗，为更好地利用生物有机肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本试验于2019年8月20日～11月25日在信阳农林学院试验基地温室大棚内进行。

供试番茄品种为“合作906”，采购于上海长种番茄种业有限公司。

供试生物有机肥为‘威斯特’（N+P₂O₅+K₂O ≥ 5%，有机质≥ 40%，有效活菌数2.12×10⁷ 个·g^-1，其中，细菌1.70×10⁷ 个·g^-1，真菌3.20×10⁶ 个·g^-1，放线菌1.00×10⁶ 个·g^-1），购于河南内乡牧原实业集团有限公司。

栽培基质的基质配比为砻糠灰∶草炭∶蛭石=5 ∶3∶2，材料采购于信阳市上天梯恒源矿业有限公司。其理化性质见表1。

1.2 试验方案

前期筛选出最佳育苗基质配方，砻糠灰∶草炭∶蛭石=5∶3∶2（体积比），在配好的基质中分别添加1%、2%、4%和8%的生物有机肥（表2），搅拌混匀，以不添加生物有机肥为对照（CK），分别装入穴盘，做好标记，浇透水，催芽播种。育苗容器采用50孔穴盘，每个穴盘播1粒种子，每组处理播50株，重复3次。待幼苗五叶一心时采样测定幼苗生长指标及基质的理化性状。

1.3 方法

1.3.1 基质理化性状

基质的容重与孔隙度的测定参照郭世荣^[7]的方法，取适量栽培后的基质，清除杂质后，烘干备用。孔隙度的测定方法：将烘干的基质加满至体积120mL的烧杯中，表面刮平后称重；烧杯口用两层纱布包住，然后将容器放入水中浸泡24h，取出称重；仍用两层纱布封起，将容器倒置，使容器内的水分可以自然流出，2h后，待无水分渗出后称重，最后计算。容重的测定方法：将烘干的基质以自然状态盛满体积120mL的烧杯中，将基质从容器中倒出称重。

电位计法测量土壤pH，取烘干后的基质10g浸泡于50mL去离子水中，3h后过滤，取滤液用电位计测定pH。

采用1∶5土壤悬液电导法（电导仪法）测量土壤电导率，将基质烘干，取10g浸泡于50mL去离子水中，3h后过滤，取滤液用电导仪测定土壤电导率。

1.3.2 光合色素含量

光合色素含量的测定采用乙醇、丙酮、水混合液浸提法，取番茄幼苗生长点下第3片完全展开的功能叶，清洗干净后用纸巾擦干，剪碎后称取0.1g，加12.5mL混合浸提液，摇晃后放在黑暗条件下，浸泡至叶片全部发白，用之前的浸提试剂作为空白对照测定吸光值，选择波长663、646、470nm比色^[8]。

1.3.3 生长指标

采用TTC法测定根系活力，取待测植株根部剪碎，称取0.25g放入试管中，加0.4%TTC和磷酸缓冲液各2.5mL，把根完全浸入，37℃下暗处保温1h，然后加入1mol·L^-1 硫酸停止反应，放置15min后，将溶液倒出，加入10mL甲醇，使根尖完全浸入，置于30～40℃恒温箱中，使根尖完全变白为止。以甲醇作对照，使用分光光度计在485nm下比色^[9]。制作标准曲线，进行计算。

直尺测定株高（根基到生长点长度为株高）； 游标卡尺测茎粗（子叶下1cm处的粗度为茎粗）^[10]； 电子分析天平称量植株鲜重；烘干法测定干重，将植株放入烘箱，在105℃条件下杀青15min，然后将温度调至75℃烘干至恒重，待温度降低后取出，用电子分析天平称量干重；测量植株叶面积，用比重法计算出番茄幼苗叶面积；用排水法测出根体积。

1.3.4 光合参数和荧光参数

选取从生长点数第3片营养叶，于晴天9:00至11:00间采用便携式光合测定系统（Li-6400，美国）进行光合参数和荧光参数的测定。

1.3.5 碳酸酐酶和核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶 （Rubisco）活性

选取从生长点数第3片营养叶，清洗干净后剪碎，用电子分析天平称取0.5g，参照李西腾等^[11] 的方法，采用巴比妥缓冲液研磨，然后用pH计法测定碳酸酐酶活力；参照王盾^[12]的方法测定Rubisco初始活力。

1.4 数据处理

试验所得的数据结果使用SPSS 20.0和Excel2010进行处理和数据分析。平均值多重比较采用最小显著极差法（LSD），处理之间的差异显著性采用单因素方差分析评价。

2 结果与分析

2.1 基质的理化性状

由表3可知，随着生物有机肥添加量的增加，栽培基质的总孔隙度和通气孔隙度呈现上升趋势，但水气比和持水孔隙度呈下降趋势；T3处理的容重和水气比最小，而总孔隙度和通气孔隙度最大，CK的容重和水气比最大；添加生物有机肥后，基质的容重、持水孔隙度和水气比有所降低，基质的通气状况有所改善。各处理基质的pH在5.89～6.51范围内，符合无土栽培中基质最佳pH需呈中性或弱酸性的要求。与处理CK相比，各处理的pH和电导率较高，表明基质中添加一定量的生物有机肥，基质的pH和电导率得到了不同程度的改善。

注：同一列中不同小写字母表示有显著性差异（P<0.05）。下同。

2.2 生物有机肥不同添加量对番茄幼苗叶片光合色素含量的影响

由图1可知，与其他处理相比，T3处理的番茄幼苗的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量和叶绿素总量有显著差异。随着生物有机肥添加量的增加，番茄叶片的叶绿素总量、叶绿素b、叶绿素a和类胡萝卜素含量呈递增趋势，并在T3处理达到峰值。表明添加一定量的生物有机肥可以提高番茄幼苗叶片中的叶绿素含量，从而提高植株的光合能力。

注：不同小写字母表示各处理间有显著差异（P<0.05）。下同。

2.3 生物有机肥不同添加量对番茄幼苗叶片和根系的影响

由表4可知，CK的根系活力、叶面积等指标明显小于其他处理，T3处理的番茄幼苗的叶面积最大，与其他处理相比达到了显著水平；各处理植株的最大根长和根体积无显著差异；随着生物有机肥施用量的增加，植株的根系活力和壮苗指数呈递增趋势，并在T3时达到最大。由此可知，施用生物有机肥可以促进番茄幼苗生长，且以4%的生物有机肥添加量为最佳。

2.4 生物有机肥不同添加量对番茄幼苗生长的影响

由表5可知，T3处理的番茄幼苗的地上鲜重、地上干重、株高、茎粗最大且与其他处理相比差异显著；T3、T4处理的番茄幼苗的地下鲜重无显著差异，但都显著高于CK、T1和T2处理；随着生物有机肥添加量的增加，番茄幼苗的地下干重呈现递增趋势，并在T3达到峰值。由此可知，施用生物有机肥对番茄幼苗的生长有促进作用，且处理T3植株的生长状况最好。

2.5 生物有机肥不同添加量对番茄幼苗叶片光合气体交换参数的影响

从图2可以看出，T3处理的番茄幼苗叶片的气孔导度和胞间CO₂ 浓度高于其他处理，但其各处理间并无显著差异；T1、T2、T3处理的番茄幼苗叶片的净光合速率得到了不同程度的提高，分别比CK提高了12.2%、23.2%、31.6%，且T3与T1、 T2之间差异显著；番茄幼苗叶片的蒸腾速率呈上升趋势，在T3处理达到峰值，而T4处理有明显的抑制效果。

2.6 生物有机肥不同添加量对番茄幼苗叶绿素荧光参数的影响

由图3可知，各处理番茄幼苗的PSⅡ最大光化学效率在0.80到0.88之间，并且没有显著差异；随着生物有机肥添加量的增加，各处理番茄幼苗的PSⅡ实际光化学效率、有效光化学效率、电子传递速率均呈上升趋势，且处理T3最大，与其他处理差异显著。结果表明，与其他处理相比，处理T3不同程度上提高了番茄幼苗的PSⅡ实际光化学效率、有效光化学效率、PSⅡ最大光化学效率和电子传递速率，有效促进了植株光合电子的传递能力和同化力的形成，从而提高番茄叶片的光合作用能力。

2.7 生物有机肥不同添加量对番茄幼苗叶片碳酸酐酶和Rubisco活性的影响

由图4可知，施用不同添加量的生物有机肥能显著提高番茄幼苗碳酸酐酶的活性，与CK相比分别提高了32.5%、50.5%、75.7%、44.3%，且处理T3与其他处理差异显著；同时，番茄幼苗Rubisco的活性随生物有机肥添加量的增加，与CK相比分别提高12.2%、19.1%、34.8%、5.2%，并以处理T3的应用效果最好。

3 讨论与结论

无土栽培是以水、草炭、蛭石等材料作为固定植物根系的基质，从而使植物根系直接与营养液接触的栽培方法。无土栽培中固体基质应具有良好的理化性状，为植株根系的生长发育提供充足的水分、氧气和植株生长所需的营养元素^[13]。

本试验中，CK处理基质的通气孔隙度最小，水气比最大，番茄幼苗的生长状况最差，T3处理的番茄幼苗生长状况最好，基质的通气孔隙度相比于CK处理有所增大，水气比有所降低。由此可知，施用生物有机肥对基质的通气状况有一定程度的改善。pH和电导率对植株的生长发育也有着十分重要的作用，中性或弱酸性是适宜番茄植株生长的pH，T3处理的栽培基质pH为6.51，与无土栽培的理想pH相近，这也是T3处理番茄幼苗生长状况好的原因。电导率反映了基质中水溶性离子的总浓度，电导率过高或者过低都不利于植株的生长，电导率过高，会造成烧根，电导率过低，则无法提供植株生长所需的矿质元素^[14-15]。本次试验中CK和T1的电导率明显过低，不利于番茄幼苗生长，而T3的电导率则较为合适。试验表明，施加生物有机肥对基质的理化性状有改良作用，有利于番茄幼苗的生长。

植物重要的能量来源之一就是光合作用，绿色植物可以通过叶绿素利用光能进行光合作用，把CO₂ 和水转化成贮存着能量的有机物，所以叶绿素的含量影响着植物的光合作用和干物质量的积累^[16-17]。结果表明，与其他处理相比，T3处理的番茄幼苗叶片中的叶绿素a、叶绿素b含量和叶绿素总量最高，其株高、茎粗、最大根长、根体积、根系活力、植株干鲜重也均优于其他处理，表明施用4%生物有机肥能大大提高番茄幼苗叶片中叶绿素的含量，其光合能力也明显增加，有利于番茄幼苗的生长发育。

光合作用是构成植物生产力的最主要因素^[18]。气孔因素和非气孔因素是叶片光合作用速率降低的主要原因，判断的依据主要是气孔导度和胞间CO₂ 浓度的变化方向^[19]。本试验中，施用不同添加量的生物有机肥使得番茄幼苗叶片的净光合速率和蒸腾速率均有明显提高，但对气孔导度和胞间CO₂ 浓度并无显著影响，表明施用生物有机肥可能是通过调节非气孔因素进而提高番茄幼苗的光合作用。

叶绿素荧光参数能反映植物叶片光合系统SPⅡ对光能的吸收和利用情况^[20-22]，F_v/F_m、Φ_PSⅡ、 F_v′/F_m′和ETR分别反映PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ 实际光化学效率、有效光化学效率和电子传递速率^[23]。 PSⅡ的最大光化学效率在非胁迫条件下变化极小，且不受物种和生长条件的影响，生物有机肥不同添加量对番茄幼苗的PSⅡ最大光化学效率没有显著影响，说明各处理的光系统Ⅱ的反应中心没有受到显著影响；ΦPSⅡ的大小与PSⅡ反应中心的开放程度和电子传递能力有关^[24-25]，处理T3的 Φ_PSⅡ较高于其他处理，说明处理T3提高了PSⅡ的实际光化学效率，促进了植株同化力的形成，增强了光合电子传递能力，进而提高了番茄幼苗叶片的光合效能。

碳酸酐酶能催化CO₂ 和HCO₃^- 之间相互转化，降低CO₂ 在叶肉细胞中扩散时受到的阻力，促进CO₂ 向Rubisco扩散，从而为羧化反应提供底物^[26]；同时，Rubisco是卡尔文循环的关键因子，在碳同化过程中起固定CO₂ 的重要作用，可以有效提高植物光合速率^[27]。在本试验中，碳酸酐酶和Rubisco的活性随生物有机肥添加量的增加而显著提高，从而促进碳同化，实现增加光合产物的积累。

综上所述，施用4%生物有机肥可明显改善基质的理化性状，促进番茄幼苗的生长发育，具有显著的生态和经济效益，可以作为番茄穴盘育苗的最适肥料添加量。

参考文献