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金盏菊栽培中园林废弃物堆肥与牛粪替代泥炭的效果分析

郝丹 张璐 孙向阳 龚小强

引用本文:
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金盏菊栽培中园林废弃物堆肥与牛粪替代泥炭的效果分析

    作者简介: 郝丹 E-mail:617201056@qq.com;
    通讯作者: 张璐, E-mail:zhanglu1211@bjfu.edu.cn
  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(31700537)。

Effect analysis of garden waste compost and cow manure substituting peat in Calendula officinalis cultivation

    Corresponding author: ZHANG Lu, E-mail:zhanglu1211@bjfu.edu.cn ;
  • 摘要:   【目的】   探究园林废弃物堆肥和牛粪有机肥替代进口泥炭用于金盏菊 (Calendula officinalis L.) 无土栽培的可行性。   【方法】   在添加10% 珍珠岩和10% 蛭石 (体积比) 不变的条件下,将园林废弃物堆肥和牛粪有机肥按照V园林废弃物堆肥∶V牛粪有机肥 = 4∶0 (T1)、3∶1 (T2)、2∶2 (T3)、1∶3 (T4) 和0∶4 (T5) 配制栽培基质,并以T0处理 (10% 珍珠岩 + 10% 蛭石 + 80% 进口泥炭) 作为对照,总计6种栽培基质,用于金盏菊无土栽培。在180 天的温室培育后,测定并分析金盏菊总鲜质量、根鲜质量、地上部分鲜质量、根长、花朵数、冠幅以及株高等指标,利用冗余 (RDA) 分析探究影响金盏菊各形态指标的主要因素,并根据植株形态指标综合评价体系来评估金盏菊生长状况,最终确定不同配比的栽培基质品质的优劣。   【结果】   T0处理与T1处理的金盏菊根系发育优于T2~T5处理;T1~T5处理的金盏菊地上部分生长情况均优于对照组T0处理,其中T5处理的金盏菊株高、冠幅生长效果最优,T2处理的金盏菊花朵数增多效果最优;T1~T5处理金盏菊生物量积累均高于对照组T0处理。通过RDA分析可知,金盏菊地上部分的生长、总鲜质量和地上部分鲜质量主要受栽培基质的速效磷、速效钾、全氮、pH、电导率 (EC值) 和容重影响;金盏菊地下部分生长情况主要受栽培基质的EC值、有机质、总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙影响。通过综合评价可知,T1处理栽培基质条件下金盏菊综合评价指数最高 (0.72),金盏菊的综合生长状况最优。   【结论】   园林废弃物堆肥和牛粪有机肥替代进口泥炭进行金盏菊无土栽培可以有效提高金盏菊品质,降低我国花卉无土栽培对进口泥炭的依赖。其中,以10% 蛭石 + 10% 珍珠岩+80% 园林废弃物堆肥对金盏菊生长最为有利,既可利用廉价的有机固体废弃物,又可提高金盏菊的生产效益。
  • 图 1  不同栽培基质对金盏菊生物量的影响

    Figure 1.  Effects of different substrates on the biomass of Calendula officinalis

    图 2  金盏菊形态指标与栽培基质理化性质之间关系的二维排序图

    Figure 2.  Bidimensional ordering chart of the RDA of relationships of morphological index of Calendula officinalis and physicochemical property of cultivation substrate

    表 1  试验处理基质组成 (%,体积比)

    Table 1.  Composition of substrate treatments (%,in volume)

    基质编号
    Substrate
    code
    珍珠岩
    Perlite
    蛭石
    Vermiculite
    园林废弃物堆肥
    Garden waste
    compost
    牛粪
    Cow
    manure
    泥炭
    Peat
    T0 10 10 0 0 80
    T1 10 10 80 0 0
    T2 10 10 60 20 0
    T3 10 10 40 40 0
    T4 10 10 20 60 0
    T5 10 10 0 80 0
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    表 2  栽培基质理化性质[16]

    Table 2.  Physical and chemical properties of cultivation substrates

    处理
    Treatment
    容重
    Bulk density
    (g/cm3)
    总孔隙度
    Total porosity
    (%)
    持水孔隙
    WH pore
    (%)
    通气孔隙
    Aeration pore
    (%)
    pHEC
    (mS/cm)
    全氮
    Total N
    (g/kg)
    速效磷
    Available P
    (mg/kg)
    速效钾
    Available K
    (mg/kg)
    有机质
    OM
    (g/kg)
    T0 0.31 87.93 58.29 29.64 6.21 0.264 8.11 0.08 0.15 790.29
    T1 0.33 82.65 56.02 26.63 8.24 3.727 19.30 1591.11 16999.76 514.22
    T2 0.36 78.38 53.71 24.67 8.90 3.856 17.83 1978.20 19000.20 489.36
    T3 0.38 74.26 50.56 23.70 9.45 2.480 21.33 2295.26 25000.89 501.98
    T4 0.38 69.05 47.10 21.95 8.87 2.143 23.38 2591.67 28500.33 509.77
    T5 0.44 60.12 42.03 18.09 8.82 1.190 24.44 2818.83 27999.44 454.71
    注(Note):WH pore—持水孔隙Water holding pore;OM—有机质Organic matter.
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    表 3  不同栽培基质处理对单株金盏菊根系生长的影响

    Table 3.  Effects of different substrates on the root growth of individual Calendula officinalis

    处理
    Treatment
    根鲜质量 (g)
    Root fresh weight
    根长 (cm)
    Root length
    根冠比
    Root-shoot ratio
    T0 7.0 ± 4.3 b 27.50 ± 6.23 a 0.34 ± 0.24 a
    T1 16.2 ± 3.8 a 31.21 ± 7.67 a 0.24 ± 0.08 ab
    T2 8.8 ± 3.2 b 24.75 ± 9.30 a 0.11 ± 0.07 b
    T3 7.6 ± 3.5 b 22.51 ± 6.93 a 0.09 ± 0.06 b
    T4 8.2 ± 2.5 b 25.19 ± 10.02 a 0.12 ± 0.03 b
    T5 4.6 ± 1.7 b 24.50 ± 7.25 a 0.06 ± 0.04 b
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 4  不同栽培基质处理单株金盏菊株高、冠幅和单株花朵数

    Table 4.  Plant height, crown width and flower number of each Calendula officinalis in different substrates

    处理
    Treatment
    株高 (cm)
    Plant height
    冠幅 (cm2)
    Crown width
    花朵数
    Flower number
    T0 18.4 ± 5.6 c 511 ± 300 b 1.7 ± 1.3 b
    T1 29.0 ± 4.1 b 683 ± 133 ab 8.1 ± 1.8 a
    T2 40.6 ± 12.6 a 738 ± 142 ab 9.1 ± 3.2 a
    T3 39.1 ± 9.2 a 826 ± 178 a 8.5 ± 1.5 a
    T4 40.2 ± 6.5 a 876 ± 146 a 7.6 ± 2.8 a
    T5 43.7 ± 3.4 a 922 ± 240 a 7.0 ± 1.7 a
    注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 5  金盏菊形态指标与栽培基质理化性质的RDA分析结果

    Table 5.  RDA analysis result of morphological index of Calendula officinalis and physicochemical property of cultivation substrate

    排序轴Axes
    EV 0.806 0.178 0.012 0.003
    SEC 1.000 1.000 1.000 1.000
    CVSP (%) 80.6 98.3 99.5 99.8
    CVSER (%) 80.6 98.3 99.5 99.8
    SEV 1.000
    合计Sum 1.000
    注(Note):EV—特征值 Eigenvalue;SEC—物种-环境相关性 Species-environment correlations;CVSP—物种数据累计百分比 Cumulative percentage variance of species data;CVSER—物种环境关系累计百分比 Cumulative percentage variance of species-environment relation;SEV—典型特征值 Sum of all canonical eigenvalues.
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    表 6  测定指标重要性排序及栽培基质理化性状变化的解释量

    Table 6.  Importance sequencing, and explained variation of the physicochemical property of cultivation substrate

    指标 Index重要性排序 Importance ranking解释量 Explained variation (%)FF-valuePP-value
    有机质Organic matter 1 76.7 13.176 0.074
    pH 2 76.5 13.015 0.010
    速效磷 Available P 3 65.9 7.727 0.064
    速效钾Available K 4 63.6 6.988 0.098
    全氮Total N 5 61.3 6.342 0.134
    EC 6 48.1 3.710 0.024
    通气孔隙Aeration pore 7 42.8 2.990 0.188
    容重Bulk density 8 39.7 2.632 0.168
    总孔隙度Total porosity 9 36.7 2.322 0.206
    持水孔隙Water holding pore 10 32.8 1.950 0.218
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    表 7  不同栽培基质处理对金盏菊主要形态指标的综合评价

    Table 7.  Comprehensive evaluation of main morphological indicators of Calendula officinalis

    处理
    Treatment
    根长
    Root length
    株高
    Plant height
    花朵数
    Flower number
    冠幅
    Crown width
    总鲜质量
    TFW
    根鲜质量
    RFW
    地上部分鲜质量
    AFW
    根冠比
    Root-shoot ratio
    CEI
    T00.570.000.000.000.000.210.001.000.22
    T11.000.420.860.420.781.000.670.640.72
    T20.260.881.000.551.000.361.000.180.65
    T30.000.820.920.770.980.261.000.110.61
    T40.310.860.800.890.640.310.640.210.58
    T50.231.000.721.000.750.000.810.000.56
    注(Note):TFW—总鲜质量 Total fresh weight; RFW—根鲜质量 Root fresh weight; AFW—地上部分鲜质量 Aboveground fresh weight; CEI—综合评价指数Comprehensive evaluation index.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-26
  • 网络出版日期:  2020-09-23
  • 刊出日期:  2020-08-31

金盏菊栽培中园林废弃物堆肥与牛粪替代泥炭的效果分析

    作者简介:郝丹 E-mail:617201056@qq.com
    通讯作者: 张璐, zhanglu1211@bjfu.edu.cn
  • 北京林业大学林学院,北京 100083
  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(31700537)。
  • 摘要:    【目的】   探究园林废弃物堆肥和牛粪有机肥替代进口泥炭用于金盏菊 (Calendula officinalis L.) 无土栽培的可行性。   【方法】   在添加10% 珍珠岩和10% 蛭石 (体积比) 不变的条件下,将园林废弃物堆肥和牛粪有机肥按照V园林废弃物堆肥∶V牛粪有机肥 = 4∶0 (T1)、3∶1 (T2)、2∶2 (T3)、1∶3 (T4) 和0∶4 (T5) 配制栽培基质,并以T0处理 (10% 珍珠岩 + 10% 蛭石 + 80% 进口泥炭) 作为对照,总计6种栽培基质,用于金盏菊无土栽培。在180 天的温室培育后,测定并分析金盏菊总鲜质量、根鲜质量、地上部分鲜质量、根长、花朵数、冠幅以及株高等指标,利用冗余 (RDA) 分析探究影响金盏菊各形态指标的主要因素,并根据植株形态指标综合评价体系来评估金盏菊生长状况,最终确定不同配比的栽培基质品质的优劣。   【结果】   T0处理与T1处理的金盏菊根系发育优于T2~T5处理;T1~T5处理的金盏菊地上部分生长情况均优于对照组T0处理,其中T5处理的金盏菊株高、冠幅生长效果最优,T2处理的金盏菊花朵数增多效果最优;T1~T5处理金盏菊生物量积累均高于对照组T0处理。通过RDA分析可知,金盏菊地上部分的生长、总鲜质量和地上部分鲜质量主要受栽培基质的速效磷、速效钾、全氮、pH、电导率 (EC值) 和容重影响;金盏菊地下部分生长情况主要受栽培基质的EC值、有机质、总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙影响。通过综合评价可知,T1处理栽培基质条件下金盏菊综合评价指数最高 (0.72),金盏菊的综合生长状况最优。   【结论】   园林废弃物堆肥和牛粪有机肥替代进口泥炭进行金盏菊无土栽培可以有效提高金盏菊品质,降低我国花卉无土栽培对进口泥炭的依赖。其中,以10% 蛭石 + 10% 珍珠岩+80% 园林废弃物堆肥对金盏菊生长最为有利,既可利用廉价的有机固体废弃物,又可提高金盏菊的生产效益。

    English Abstract

    • 园林废弃物堆肥是指利用树木生长和林地绿地管护过程中产生的树叶、落花、草屑、乔灌木剪枝和死亡植株等植物残体作为原材料,经过粉碎、调节C/N值等处理后,在一定的条件下经过微生物有氧发酵作用,其中的有机可腐物转化成有机营养物或者腐殖质而得到的腐熟产品[1-3]。经大量研究表明,园林废弃物堆肥具有通气透水性好、保水保肥能力强、养分充足等特点,可以替代泥炭基质进行花卉的无土栽培[4]。并且,园林废弃物堆肥是利用园林废弃物堆腐而成,不仅可以促进园林废弃物资源化再利用,而且其制作成本低、原材料来源广泛,可以显著降低我国花卉无土栽培的经济成本[3-4]。张强等[5]研究表明添加园林废弃物堆肥可以提高彩叶草的花青素含量,并且当园林废弃物堆肥与素土以5∶5比例配制时,所得栽培基质对大花马齿苋和彩叶草的综合效果最优;张璐等[6]将园林废弃物堆肥以不同比例替代进口泥炭用于青苹果竹芋的栽培,表明其对青苹果竹芋生长具有明显的促进作用,能够部分或全部替代进口泥炭用于花卉无土栽培;李燕等[7]将园林废弃物堆肥用于红掌和鸟巢蕨栽培,其替代60%~80% 泥炭时具有较好的栽培效果;刘勇等[8]以10% 木炭、25% 磷矿石、65% 园林废弃物堆肥混合基质作为玉簪栽培基质,可以显著增加玉簪生物量,优化和维持植物形态的建成。另一方面,牛粪经好氧堆肥处理后制成的有机肥也是一种良好的栽培基质原材料,其具有营养成分全面、肥效长久等特点,可以显著平衡园林废弃物堆肥养分种类,增加有益微生物和酶含量,促进植株生物量积累,优化植株品质[8-11]。但是,园林废弃物和牛粪在堆肥过程中会产生大量小分子有机物和盐离子,导致其pH、电导率 (EC值) 过高。因此,在使用时应注意两种栽培基质原材料的添加比例,或者选择可以适应相应环境的植物作为试验对象[12]

      金盏菊 (Calendula officinalis L.) 又名金盏花,菊科植物,具有良好的观赏价值和药用价值,可以应用于园林、医药、化妆品等多个领域,易栽培,适应性强,喜阳光充足环境,以疏松、肥沃的基质栽培最好,此外其也具有一定耐盐碱能力,对栽培基质中较高的pH和EC值有一定的适应性[13-15]。因此,将园林废弃物堆肥和牛粪有机肥用于金盏菊栽培具有一定可行性。同时将二者混合配制的基质替代泥炭用于金盏菊无土栽培的研究尚未见报道。鉴于此,以园林废弃物堆肥和牛粪有机肥 (辅以一定体积的蛭石和珍珠岩) 为栽培基质原材料替代进口泥炭进行金盏菊的栽培。通过温室盆栽试验,探讨不同处理的栽培基质对金盏菊的栽培效果,以期筛选出适合于金盏菊栽培的新型基质配方,降低花卉无土栽培对泥炭的依赖,为有机固体废弃物资源化再利用产品的应用与推广提供实践经验。

      • 花卉选择:金盏菊,菊科草本花卉,喜阳,适应性强,耐盐碱,耐–9℃低温[13-14]。试验种子由北京林大林业科技股份有限公司提供。

        基质选择:供试园林废弃物堆肥来源于北京市京圃园生物工程有限公司堆肥基地,其采用好氧堆肥法堆置,制作过程为:堆肥前,用尿素调节堆体碳氮比至25,用水调节堆体含水量至60%~70%,加入5 mL/kg自制菌剂 (康氏木霉和白腐菌混合菌种);堆肥过程中,每7 天翻堆1次并定期洒水,使堆体含水量维持在60%~70%;堆肥至42天时,各指标显示堆肥腐熟;堆肥产品的pH为8.62、有机质含量为464.31g/kg、总腐殖酸含量为17.11%。供试牛粪有机肥购于北京林大林业科技股份有限公司,pH为8.80、有机质含量为554.36 g/kg、总腐殖酸含量为19.30%。供试泥炭 (丹麦进口品氏泥炭)、珍珠岩以及蛭石均购于北京林大林业科技股份有限公司。

      • 本研究于2016年9月至2017年3月在北京林大林业科技股份有限公司温室大棚内进行,共设置6个栽培基质处理,每个处理设5次重复。试验设计方案见表1

        表 1  试验处理基质组成 (%,体积比)

        Table 1.  Composition of substrate treatments (%,in volume)

        基质编号
        Substrate
        code
        珍珠岩
        Perlite
        蛭石
        Vermiculite
        园林废弃物堆肥
        Garden waste
        compost
        牛粪
        Cow
        manure
        泥炭
        Peat
        T0 10 10 0 0 80
        T1 10 10 80 0 0
        T2 10 10 60 20 0
        T3 10 10 40 40 0
        T4 10 10 20 60 0
        T5 10 10 0 80 0
      • 根据表1,量取适宜体积的园林废弃物堆肥、牛粪有机肥、泥炭、珍珠岩以及蛭石,倒入内尺寸66.0 cm × 41.2 cm × 17.0 cm的塑料方盘中,充分混合后,拌入质量比为0.1% 的多菌灵杀菌消毒。将充分混匀的基质装入高180 mm、直径160 mm的塑料花盆 (基质表面距花盆顶部约3 cm),待用。不同处理栽培基质的基本性质见表2

        表 2  栽培基质理化性质[16]

        Table 2.  Physical and chemical properties of cultivation substrates

        处理
        Treatment
        容重
        Bulk density
        (g/cm3)
        总孔隙度
        Total porosity
        (%)
        持水孔隙
        WH pore
        (%)
        通气孔隙
        Aeration pore
        (%)
        pHEC
        (mS/cm)
        全氮
        Total N
        (g/kg)
        速效磷
        Available P
        (mg/kg)
        速效钾
        Available K
        (mg/kg)
        有机质
        OM
        (g/kg)
        T0 0.31 87.93 58.29 29.64 6.21 0.264 8.11 0.08 0.15 790.29
        T1 0.33 82.65 56.02 26.63 8.24 3.727 19.30 1591.11 16999.76 514.22
        T2 0.36 78.38 53.71 24.67 8.90 3.856 17.83 1978.20 19000.20 489.36
        T3 0.38 74.26 50.56 23.70 9.45 2.480 21.33 2295.26 25000.89 501.98
        T4 0.38 69.05 47.10 21.95 8.87 2.143 23.38 2591.67 28500.33 509.77
        T5 0.44 60.12 42.03 18.09 8.82 1.190 24.44 2818.83 27999.44 454.71
        注(Note):WH pore—持水孔隙Water holding pore;OM—有机质Organic matter.

        选取颗粒饱满无损伤的金盏菊种子均匀播种于花盆,每盆播种12粒,每粒种子埋于基质表面下0.5 cm处,播种后对基质进行充足灌水。播种至幼苗发芽期间,每2天浇一次水,使基质保持湿润,约15 天后统计出苗数。统计结束后,进行第一次间苗,留下长势茁壮的幼苗4~5株 (若出苗数 ≤ 5株则全留)。栽培30 天后,进行第二次间苗,留下长势一致且茁壮的幼苗2株。栽培180天后,测定每株金盏菊的花朵数、冠幅以及株高。测定完毕后,将金盏菊植株挖出洗净并测定其总鲜质量、根鲜质量、地上部分鲜质量以及根长等形态指标。除栽培基质外,其它环境条件与栽培管理措施均保持一致。

      • 株高为花盆内栽培基质表面至金盏菊成株最高点的距离。冠幅为金盏菊横向和纵向的冠幅直径(d),冠幅面积(cm2)=π × (d/2) 2。记录每株金盏菊的花朵数。

        地上部分鲜质量、根鲜质量、总鲜质量以及根冠比测定:用精度为0.01 g的电子称分别称量洗净的金盏菊地上部分鲜质量和根部鲜质量,总鲜质量 = 地上部分鲜质量 + 根鲜质量,根冠比 = 根鲜质量/地上部分鲜质量。

        根长:用0—100 cm的软尺测量金盏菊根部最长根的长度。

        每盆金盏菊形态指标的数据均取盆内2株金盏菊的平均值。

      • 采用Microsoft Office Excel 2013和SPSS 16.0对数据进行方差分析和多重比较 (0.05水平)。采用CANOCO 4.5分析金盏菊形态指标与栽培基质理化性质的关系。采用植株形态指标综合评价体系评估金盏菊植株的生长发育状况,进而评定不同配比的栽培基质品质的优劣。其中,评定指标包括金盏菊的株高、冠幅、花朵数、地上部鲜质量、根鲜质量、总鲜质量、根冠比和根长。具体方法如下[17]

        1) 分别对不同基质栽培条件下的金盏菊植株,用公式X(f) = (XXmin) / (XmaxXmin) 求得形态指标隶属函数值,其中X为某一基质条件下某一指标的测定值,Xmax为该指标测定的最大值,Xmin为该指标测定的最小值。

        2) 若某一指标与植株形态呈负相关,可通过反隶属函数X(f) = 1 – [ (XXmin) / (XmaxXmin) ]计算其隶属函数值;

        3) 将不同栽培基质条件下不同形态指标的隶属函数值进行累加,求其平均值,即为植株形态综合评价指数,其值越大说明植株生长越好,栽培基质品质越优良。

      • 表3可知,T1处理的根鲜质量显著高于对照组T0处理,较对照组T0处理增加131.4%;T2、T3和T4处理的金盏菊根鲜质量与对照组T0处理差异不显著,分别较对照组T0处理增加25.7%、8.6% 和17.1%。

        表 3  不同栽培基质处理对单株金盏菊根系生长的影响

        Table 3.  Effects of different substrates on the root growth of individual Calendula officinalis

        处理
        Treatment
        根鲜质量 (g)
        Root fresh weight
        根长 (cm)
        Root length
        根冠比
        Root-shoot ratio
        T0 7.0 ± 4.3 b 27.50 ± 6.23 a 0.34 ± 0.24 a
        T1 16.2 ± 3.8 a 31.21 ± 7.67 a 0.24 ± 0.08 ab
        T2 8.8 ± 3.2 b 24.75 ± 9.30 a 0.11 ± 0.07 b
        T3 7.6 ± 3.5 b 22.51 ± 6.93 a 0.09 ± 0.06 b
        T4 8.2 ± 2.5 b 25.19 ± 10.02 a 0.12 ± 0.03 b
        T5 4.6 ± 1.7 b 24.50 ± 7.25 a 0.06 ± 0.04 b
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters indicate significant difference among treatments (P < 0.05).

        不同处理的根长无显著性差异。仅T1处理的根长高于对照组T0处理,比对照组T0处理增加13.5%;T2、T3、T4、T5处理的根长均小于对照组T0处理,其中,T3处理的根长最短,较对照组T0处理降低18.2%。

        根冠比的大小可以反映植物光合产物的分配状况,也能反映植物根系的生长发育结果,适宜的根冠比可以为植株创造良好的营养生长条件[18-19]。由表3可知,对照组与试验组处理的根冠比均小于1,根系物质的积累显著低于地上部分物质的积累[20]。T1~T5处理的根冠比均小于对照组T0处理,且T2~T5处理与对照组T0处理呈显著性差异。由此可知,与T1~T5处理相比,对照组T0处理的金盏菊在生长发育过程中产生的光合作用产物被更多地分配到地下部分来促进根系的生长,以扩大营养吸收的范围[19]

      • 栽培180天后,对金盏菊株高、花朵数以及冠幅进行记录。经过分析可知,园林废弃物堆肥和牛粪有机肥均能促进金盏菊地上部分的构建 (表4)。

        表 4  不同栽培基质处理单株金盏菊株高、冠幅和单株花朵数

        Table 4.  Plant height, crown width and flower number of each Calendula officinalis in different substrates

        处理
        Treatment
        株高 (cm)
        Plant height
        冠幅 (cm2)
        Crown width
        花朵数
        Flower number
        T0 18.4 ± 5.6 c 511 ± 300 b 1.7 ± 1.3 b
        T1 29.0 ± 4.1 b 683 ± 133 ab 8.1 ± 1.8 a
        T2 40.6 ± 12.6 a 738 ± 142 ab 9.1 ± 3.2 a
        T3 39.1 ± 9.2 a 826 ± 178 a 8.5 ± 1.5 a
        T4 40.2 ± 6.5 a 876 ± 146 a 7.6 ± 2.8 a
        T5 43.7 ± 3.4 a 922 ± 240 a 7.0 ± 1.7 a
        注(Note):同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).

        表4可知,T1~T5处理的株高均显著高于对照组T0处理。其中,T5处理株高最高,其次是T2、T4和T3处理,T1处理最低,分别较对照组T0处理提高137.6%、120.6%、118.4% 、112.6%和57.5%。

        随着园林废弃物堆肥比例的降低和牛粪有机肥比例的提高,金盏菊的冠幅逐渐增大。其中,T3、T4和T5处理的冠幅显著高于对照组T0处理,分别提高61.6%、71.4% 和80.4%;T1和T2处理的冠幅分别较对照组T0处理提高33.7% 和44.4%,但差异不显著。

        花朵数可作为评价指标来评估栽培基质对金盏菊观赏效果的影响[21]。由表4可知,T1~T5处理与对照组T0处理相比,均能显著提高金盏菊花朵数,能够收获观赏效果较好的金盏菊。其中,与对照组T0处理相比,T2处理花朵数提高435.3%,提高幅度最大;其次是T3、T1和T4处理,分别提高377.8%、376.5% 和347.1%;T5处理花朵数提高幅度最小,仅为311.8%。

      • 生物量反映植物生长发育的旺盛程度,也是植物生命力强弱的客观反映。生物量大,表示植物生长茁壮;反之植物生长羸弱[22]

        图1可知,T1~T5处理的金盏菊地上部分鲜质量显著高于对照组T0处理。与对照组T0处理相比,T2、T3处理的地上部分鲜质量均提高251.5%,提高幅度最大,其对金盏菊地上部分生物量的积累效果最好,T1、T4、T5处理的地上部分鲜质量约提高161.8%~203.7%,其对金盏菊地上部分生物量的积累效果稍差。

        图  1  不同栽培基质对金盏菊生物量的影响

        Figure 1.  Effects of different substrates on the biomass of Calendula officinalis

        T1~T5处理金盏菊总鲜质量均显著高于对照组T0处理,与地上部分鲜质量的表现基本一致。由此可以看出,与泥炭相比,园林废弃物堆肥和牛粪有机肥可以有效促进金盏菊生物量的积累。

      • 本研究采用冗余分析 (RDA) 方法,将金盏菊的8个形态指标作为物种 (species) 变量组,栽培基质的10个理化性质作为环境 (environments) 变量组,以便更好地揭示栽培基质的理化性质对金盏菊生长发育的影响。由表5可知,金盏菊形态指标以及金盏菊形态指标和栽培基质理化性质的关系在第Ⅰ轴、第Ⅱ轴的累计解释量可达98.3%,由此可以看出,前两轴能够很好地反映金盏菊形态指标与栽培基质理化性质间的关系。

        表 5  金盏菊形态指标与栽培基质理化性质的RDA分析结果

        Table 5.  RDA analysis result of morphological index of Calendula officinalis and physicochemical property of cultivation substrate

        排序轴Axes
        EV 0.806 0.178 0.012 0.003
        SEC 1.000 1.000 1.000 1.000
        CVSP (%) 80.6 98.3 99.5 99.8
        CVSER (%) 80.6 98.3 99.5 99.8
        SEV 1.000
        合计Sum 1.000
        注(Note):EV—特征值 Eigenvalue;SEC—物种-环境相关性 Species-environment correlations;CVSP—物种数据累计百分比 Cumulative percentage variance of species data;CVSER—物种环境关系累计百分比 Cumulative percentage variance of species-environment relation;SEV—典型特征值 Sum of all canonical eigenvalues.

        图2可知,实线指向金盏菊形态指标,虚线指向栽培基质理化性质;栽培基质理化性质的箭头连线的长短表示栽培基质理化性质与金盏菊形态指标相关程度的大小,连线越长表示栽培基质理化性质与金盏菊形态指标的相关程度越大,反之相关程度越小;箭头之间的夹角越小代表二者相关性越大,箭头与排序轴的夹角代表着某个环境因子与排序轴的相关性大小[23]。从图2中箭头连线的长短可以看出,对金盏菊形态指标起很好解释作用的因子为有机质、pH、EC值、容重和速效磷,其次是速效钾、全氮、总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙。从图2中箭头之间的夹角大小可以看出,栽培基质的速效磷、速效钾、全氮、pH和容重与金盏菊株高、花朵数、冠幅、总鲜质量和地上部分鲜质量呈正相关,与根鲜质量、根长和根冠比呈负相关;栽培基质的有机质与金盏菊根长和根冠比呈正相关,与其它形态指标呈负相关;总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙与金盏菊根长和根冠比呈正相关,与其它形态指标呈负相关;EC与根冠比呈负相关,与其它指标均呈正相关。

        图  2  金盏菊形态指标与栽培基质理化性质之间关系的二维排序图

        Figure 2.  Bidimensional ordering chart of the RDA of relationships of morphological index of Calendula officinalis and physicochemical property of cultivation substrate

        表6可知,pH和EC值对金盏菊形态指标的影响为显著 (P<0.05),其余8个指标对金盏菊形态指标的影响为不显著。其中,有机质、pH、速效磷、速效钾和全氮占栽培基质解释量的比例达60.0% 以上,是影响金盏菊形态指标的主要因子。

        表 6  测定指标重要性排序及栽培基质理化性状变化的解释量

        Table 6.  Importance sequencing, and explained variation of the physicochemical property of cultivation substrate

        指标 Index重要性排序 Importance ranking解释量 Explained variation (%)FF-valuePP-value
        有机质Organic matter 1 76.7 13.176 0.074
        pH 2 76.5 13.015 0.010
        速效磷 Available P 3 65.9 7.727 0.064
        速效钾Available K 4 63.6 6.988 0.098
        全氮Total N 5 61.3 6.342 0.134
        EC 6 48.1 3.710 0.024
        通气孔隙Aeration pore 7 42.8 2.990 0.188
        容重Bulk density 8 39.7 2.632 0.168
        总孔隙度Total porosity 9 36.7 2.322 0.206
        持水孔隙Water holding pore 10 32.8 1.950 0.218
      • 植物形态发育过程中各指标对植物的评价都具有重要意义,任何一个单一指标均不能准确反映植物的综合性状[6]。因此,本研究采用植株形态指标综合评价体系,求出金盏菊根长、株高、花朵数、冠幅、总鲜质量、根鲜质量、地上部分鲜质量和根冠比等指标的隶属函数值,进而求出综合评价指数来评估不同栽培基质条件下金盏菊的生长情况,最终选出本研究中适合栽培金盏菊的最优基质配方。结果如表7所示。

        表 7  不同栽培基质处理对金盏菊主要形态指标的综合评价

        Table 7.  Comprehensive evaluation of main morphological indicators of Calendula officinalis

        处理
        Treatment
        根长
        Root length
        株高
        Plant height
        花朵数
        Flower number
        冠幅
        Crown width
        总鲜质量
        TFW
        根鲜质量
        RFW
        地上部分鲜质量
        AFW
        根冠比
        Root-shoot ratio
        CEI
        T00.570.000.000.000.000.210.001.000.22
        T11.000.420.860.420.781.000.670.640.72
        T20.260.881.000.551.000.361.000.180.65
        T30.000.820.920.770.980.261.000.110.61
        T40.310.860.800.890.640.310.640.210.58
        T50.231.000.721.000.750.000.810.000.56
        注(Note):TFW—总鲜质量 Total fresh weight; RFW—根鲜质量 Root fresh weight; AFW—地上部分鲜质量 Aboveground fresh weight; CEI—综合评价指数Comprehensive evaluation index.

        表7可知,T1~T5处理所得金盏菊的综合评价指数均高于对照组T0处理;其中,T1处理基质条件下所得金盏菊的综合评价指数最高 (0.72),栽培金盏菊的效果最优,为本研究中栽培金盏菊的最优基质配方;其次是T2、T3处理,所栽培的金盏菊的综合评价指数分别为0.65和0.61。

      • 植株形态指标能反映植株长势强弱,可直观判断不同栽培基质对植物生长影响的差异,从而判断该栽培基质的优劣[24]。良好的栽培基质能促进金盏菊地上部分与地下部分的共同生长,使二者达到良好的循环,逐渐使金盏菊的各个指标均达到优秀[6]

        对照组T0处理的栽培基质具有疏松多孔、通气透水性好、有机质含量丰富的特点,能为金盏菊地下部分的生长提供良好的物理环境,但其也存在有效养分含量极低的问题,因此,对照组T0处理的金盏菊在生长发育过程中产生的光合作用产物优先分配给地下部分,以促进根系的生长,增加对基质中营养物质的吸收[19]。但是,栽培基质中的有效养分含量低对金盏菊生物量的积累 (尤其是地上部分生物量的积累) 以及地上部分形态的构建造成不利影响,并且由于养分含量低,栽培于其中的金盏菊在栽培180天后花朵数最少且开花较晚,观赏价值最差。这一结果与魏乐等[25]研究园林废弃物堆肥替代泥炭用于天竺葵和金盏菊栽培的结果和胡雨彤[26]研究牛粪替代泥炭用于万寿菊栽培的结果一致。

        T2~T5处理栽培基质中含有较高的氮、磷、钾等金盏菊可利用的营养物质,对金盏菊地上部分形态的构建起到了重要的促进作用,因此,T2~T5处理的金盏菊地上部分生长状况显著优于对照组T0处理。但是,栽培基质的物理环境随园林废弃物堆肥添加比例的下降和牛粪有机肥添加比例的上升逐渐变差。同时,T2~T5处理栽培基质中较高的营养物质,使得金盏菊生长发育过程的光合作用产物主要向金盏菊的地上部分运输,不利于金盏菊根系的生长发育。因此,T2~T5处理的金盏菊地下部生长状况均低于对照组T0处理。这一结果与曹静等[9]研究牛粪和绿化废弃物堆肥替代泥炭作为栽培基质对刺槐生长影响的结果基本一致。

        T1处理的物理性质接近于对照组T0处理且含有丰富的营养物质,因此T1处理既可以促进金盏菊地下部分生长,又可以促进金盏菊地上部分生长,使二者达到一个良好的相互促进的循环,最终获得综合评价指数最高且品质优良的金盏菊植株。

        国家林业局发布的花木栽培基质行业标准 (LY/T 2700-2016) 规定,栽培基质各理化指标的范围为:容重0.30 ~1.80 g/cm3,总孔隙度50% ~95%,大小孔隙比 (1∶1.5) ~(1∶4.0),pH 5.0~8.5,EC值0.1 ~2.0 mS/cm[27]。在本研究中,最佳栽培基质配方T1处理各理化指标为:容重0.33 g/cm3、总孔隙度82.65%、大小孔隙比1∶2.1、pH 8.2、EC值3.7 mS/cm。由此可知,除EC值外,T1处理的各指标均在行业标准的范围内。针对EC值略高的情况,笔者认为金盏菊具有一定耐盐碱能力,对栽培基质中较高的pH和EC值有一定的适应性,而且在RDA分析中也可看出,在一定范围内,EC值的升高对金盏菊的生长发育有一定的促进作用。因此,笔者认为对于具有耐盐碱性的植物 (如金盏菊),EC值范围可以适当扩大。因此,T1处理基本符合花木栽培基质行业标准 (LY/T 2700—2016) 的规定,但是其更适用于金盏菊等耐盐碱的植物。因此,如果将制备的栽培基质在大范围推广与应用的话,未来需在T1处理的配方基础上进行改良,例如添加酸性材料[12, 28] (木醋液、腐殖酸粉末等)、改良堆肥条件[29-30]等,以此降低园林废弃物堆肥的pH,使其满足大多数植物对栽培基质pH的要求。

      • 6种栽培基质对金盏菊栽培效果优劣排序依次为T1 > T2 > T3 > T4 > T5 > T0,使用园林废弃物堆肥和牛粪有机肥替代进口泥炭栽培基质原材料具有一定的可行性,可以显著节约我国进口泥炭使用量,降低花卉无土栽培经济成本,提高花卉品质。其中,以10% 蛭石+10% 珍珠岩+80% 园林废弃物堆肥栽培基质理化性状最佳,可以为金盏菊提供适宜的栽培环境和充足的养分来源,对金盏菊地下部和地上部生物量的共同积累具有明显的促进作用,建议在金盏菊栽培中使用。

    参考文献 (30)

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