一种以农业废弃物为主料的番茄栽培基质及其制备方法与流程

本发明涉及农作物栽培技术领域，具体涉及一种以农业废弃物为主料的番茄栽培基质及其制备方法。

背景技术：

番茄是一年生或多年生的茄科番茄属，具有较高的营养价值，以独特的风味及鲜美的口味作为世界上消费最广的生鲜品之一番茄种植投资少、见效快具有较高的经济效益,是温室种植栽培结构调整的首选作物之一。

人们为了改善目前番茄栽培中的土壤问题、病虫害问题并且为了提高番茄产量和品质，在多方角度探索并改造番茄的栽培方式，如不同菇渣复合基质对番茄的栽培：草炭蛭石1:1的基质比例下番茄的生理指标的测定等,从多个角度多种方式探求基质的不同配比对番茄生长的影响。而我国农业废弃物资源极其丰富，可以就地取材的农业废弃物有玉米秸秆、稻壳、麦壳、菇渣、椰子壳、锯末、葵花秸秆、甘蔗渣、酒糟、玉米芯、烟草渣、亚麻、废棉花、酒渣、果渣木屑、中药渣等，这些废弃物在经过高温腐熟等处理后可成为优质的基质有机原料。使用有机原料制备的基质具有培育壮苗、性质相对稳定、保水性强、避免连作障碍、节省肥料以及具有良好的缓冲性等优势。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的以农业废弃物为主料的番茄栽培基质及其制备方法，其原料价格低廉，资源丰富，来源广泛，具有节能环保等优点，同时其所含的高养分能够满足番茄生长需求，减少肥料使用量，减少污染，且有效提高番茄质量。

为达到上述目的，本发明中所述的以农业废弃物为主料的番茄栽培基质，它包含腐熟棉花秸秆、腐熟菇渣、腐熟牛粪、蛭石，且体积比为腐熟棉花秸秆：腐熟菇渣：腐熟牛粪：蛭石=3:1:3:3。

本发明的操作步骤如下：

1、制备棉花秸秆发酵产物：

1.1、棉花秸秆晾干后用粉碎机粉碎到5cm左右；

1.2、使用尿素调节物料c/n为25:1，含水率为65%；

1.3、加入复合发酵菌剂，混合均匀后建堆，并覆盖棚膜保温保湿；

1.4、每五天翻堆一次，翻堆完堆制成原形状，至棉杆堆温度接近外界空气温度，含水量稳定在20%时发酵完成；

2、制备菇渣发酵产物：

2.1、取平菇袋培菇渣粉碎到2-3cm左右；

2.2、加入菇渣重量0.1%的发酵专用菌剂，含水率量在70%，混匀后建堆；

2.3、每四天翻堆一次，翻堆完堆制成原形状，至堆体温度接近环境温度不再上升变化，菇渣颜色变褐色、质地柔软松散，ph6.8-7.5、ec≤3ms时发酵完成；

3、制备牛粪发酵产物：

3.1、将新鲜牛粪晾晒，使其含水量调节在65%左右；

3.2、加入复合发酵菌剂，翻混3～4次至均匀；

3.3、将步骤3.2翻混均匀后的物料堆制成高度均为1.5m，长约8m、宽约3m的条形垛式，且每五天进行一次翻堆，翻堆完堆制成原形状；

4、备好基质用成品蛭石；

5、最后将上述棉花秸秆发酵产物、菇渣发酵产物、牛粪发酵产物以及成品蛭石，按照质量比为3:1:3:3的配比混合均匀，即得。

进一步地，所述的步骤1.3中混合均匀后制成底宽2.5m、顶宽1.7m、高1m、底长3.0m、顶长2.2m条垛形堆体。

进一步地，所述的步骤1.3中的复合发酵菌剂由纤维素分解细菌、纤维素分解真菌、纤维素分解放线菌、降解淀粉芽孢秆菌等量复配研制而成。

进一步地，所述的步骤3.2中的复合发酵菌剂中的有效活菌数有效活菌数大于等于80亿cuf/g。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种以农业废弃物为主料的番茄栽培基质及其制备方法，其原料价格低廉，资源丰富，来源广泛，具有节能环保等优点，同时其所含的高养分能够满足番茄生长需求，减少肥料使用量，减少污染，且有效提高番茄质量。

附图说明：

图1是本发明不同处理的基质体积配比图。

图2是本发明不同栽培基质对株高的影响图。

图3是本发明不同栽培基质对番茄茎粗的影响图。

图4是本发明地下部鲜重图。

图5是本发明地上部鲜重图。

图6是本发明地下部干重图。

图7是本发明地上部干重图。

图8是本发明不同栽培基质对番茄根冠比的影响图。

图9是本发明不同栽培基质对番茄根系活力的影响图。

图10是本发明不同基质对番茄脲酶活性的影响图。

图11是本发明不同配比对番茄基质蔗糖酶活性影响图。

图12是本发明不同配比对番茄基质磷酸酶活性影响图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本具体实施方式中所述的以农业废弃物为主料的番茄栽培基质，它包含腐熟棉花秸秆、腐熟菇渣、腐熟牛粪、蛭石，且体积比为腐熟棉花秸秆：腐熟菇渣：腐熟牛粪：蛭石=3:1:1:3。

本具体实施方式中所述的农业废弃物为主料的番茄栽培基质的制备方法，其操作步骤如下：

1、制备棉花秸秆发酵产物：

1.1、棉花秸秆晾干后用粉碎机粉碎到5cm左右；

1.2、使用尿素调节物料c/n为25:1，含水率为65%；

1.3、加入购于南京农业大学资源与环境学院研制的由纤维素分解细菌（中温型+高温型）+纤维素分解真菌（中温型）+纤维素分解放线菌（中温型，产生纤维素水解酶）+降解淀粉芽孢秆菌（产生淀粉水解酶）复配研制而成的复合发酵菌剂，混合均匀后制成底宽2.5m、顶宽1.7m、高1m、底长3.0m、顶长2.2m条垛形堆体，并覆盖棚膜保温保湿；

1.4、每五天翻堆一次，翻堆完堆制成原形状，至棉杆堆ph6.8-7.5、ec≤3ms含水量稳定在20%时发酵完成；

2、制备菇渣发酵产物：

2.1、取平菇袋培菇渣粉碎到3cm左右；

2.2、加入菇渣重量0.1%的发酵专用菌剂，含水率量在70%，混匀后建堆；

2.3、每四天翻堆一次，翻堆完堆制成原形状，至堆体温度接近环境温度不再上升变化，菇渣颜色变褐色、质地柔软松散，ph6.8-7.5、ec≤3ms时发酵完成；

3、制备牛粪发酵产物：

3.1、将新鲜牛粪晾晒，使其含水量调节在65%左右；

3.2、加入复合发酵菌剂，翻混3～4次至均匀；

3.3、将步骤3.2翻混均匀后的物料堆制成高度均为1.5m，长约8m、宽约3m的条形垛式，且每五天进行一次翻堆，翻堆完堆制成原形状；

4、备好基质用成品蛭石；

5、最后将上述棉花秸秆发酵产物、菇渣发酵产物、牛粪发酵产物以及成品蛭石，按照质量比为3:1:3:3的配比混合均匀，即得。

本具体实施方式的有益效果如下：

1、以棉花秸秆、菇渣、牛粪等农业废弃物为主要原料制作有机栽培基质，原材料价格低廉、资源丰富、来源广泛，具有节能环保、资源充分利用的优点；

2、利用作物秸秆、畜禽粪便等充分发酵腐熟的产物为基质主要原料，含有高养分可为番茄的生长发育提供充足的有机养分，减少肥料的施用，减少污染并降低成本；

3、利用本发明番茄栽培基质种植的番茄植株更健壮，并显著促进番茄植株的干物质量积累；

4、利用本发明番茄栽培基质种植番茄，显著提高了番茄的根系活力和根冠比；

5、利用本发明番茄栽培基质种植番茄，显著提高了基质中脲酶的活性和磷酸酶的活性。

试验操作如下：

1、试验材料为育苗基质以腐熟棉花秸秆、腐熟菇渣、草炭、牛粪和蛭石为原料；所有原料按不同体积比混配，共计5个处理，以草炭︰蛭石=7︰3（体积比）为对照，基质配比及处理编号见图1；番茄品种为‘凯旋番茄’。选取饱满、整齐一致的种子，浸种后进行播种。采用穴盘育苗，穴盘采用黑色50孔型塑料穴盘，每穴播1粒种子。育苗基质采取不同体积配比，充分混合搅拌复配，要求保水、保肥、通气性良好，并及时填装穴盘。播种后控制温度15℃-20℃，常常喷水，使苗盘保持湿润。幼苗长至两叶一心时，为了防止养分的流失，基质装盆，，要在盆子底部用塑料袋套好，且每盆的基质量要相当。选取长势一致的幼苗，进行移栽定植，前期每盆定量浇水，定点覆盖遮阳网。在后期的管理中注意幼苗的补水、防晒、防病虫害，并进行各项指标的测定。

2、生长指标的测定，并利用microsoftexcel2010和spss20.0软件进行实验数据统计分析：

2.1、不同栽培基质对番茄株高和茎粗的影响，详见图2和图3；

由图2可得处理组a、b、c、d和对照组ck的最高时茎粗分别是6.76mm、6.60mm、6.57mm、6.59mm、5.71mm，相对于对照组ck，处理组a、b、c、d之间无存在显著性差异，但处理组a、b、c、d之间无显著性差异，各处理组较对照组ck分别高18.3%、15.6%、15.1%、15.4%，则处理组a的茎粗最高，对照组ck的茎粗最小；

由图3可知处理组a、b、c、d和对照组ck的株高分别为69.84cm、64.18cm、58.77cm、62.92cm、54.21cm，则处理组a与处理组b、d之间无显著性差异，但与处理组c和对照组ck之间存在显著性差异，处理组a分别高处理组c和对照组ck18.8%、28.8%；处理组c和对照组ck之间无显著性差异，则处理组a的株高最高，对照组ck的株高最低。

2.2、不同栽培基质对番茄地上部和地下部干鲜重的影响，详见图4-图7，其中鲜重测定:迅速剪取植物材料，装入已知重量的小烧杯中，带入室内，用分析天平称取鲜重；干重测定：提前把烘箱打开，温度升至100~105℃。把称过鲜重的植物材料装入纸袋中，放入烘箱内，100~105℃杀青10min，然后把烘箱的温度降到70~80℃左右，烘至恒重。取出纸袋和材料，放入干燥器中冷却至室温，称干重；

由图4可知番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的地下部鲜重分别为21.01g·株-1、13.55g·株-1、16.59g·株-1、11.80g·株-1、6.78g·株-1，与处理组a相比，对照组ck存在显著性差异，处理组a显著高于对照组ck67.7%，而与处理组c之间没有显著性差异，与处理组b、d之间与显著性差异；处理组a较处理组b、c、d分别高55.1%、26.6%、78.0%；则处理组a的地下部鲜重最高，对照组ck的最低；

由图5可知番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的地上部鲜重分别为92.91g·株-1、102.79g·株-1、90.92g·株-1、61.65g·株-1、38.97g·株-1，对照组ck与处理组d无显著差异，但与处理组a、b、c存在显著差异，处理组a、b、c、d较对照组ck分别高138.4%、163.7%、133.3%、58.2%；处理组b和处理组a、c无显著差异，但与处理组d存在显著差异，处理组b高处理组d66.7%；则处理组b的地上部鲜重最高，对照组ck的地上部鲜重最低；

由图6可知番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的地下部干重分别为1.08g•株-1、0.73g·株-1、0.96g·株-1、0.63g·株-1、0.51g·株-1；相对于处理组a，和处理组c之间无显著差异，和处理组b、dc、对照组ck之间存在显著差异；处理组a较处理组b、c、d、对照组ck分别高47.3%、12.6%、69.7%、110.3%；对照组ck与处理组bd之间无显著差异，与处理组c存在显著差异；则处理组a的地下部干重最高，对照组ck的地下部干重最小；

由图7可知番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的地上部干重分别为7.69g·株-1、8.02g·株-1、7.07g·株-1、5.92g·株-1、4.44g·株-1；相对于处理组b，处理组a、c、d与之无显著性差异，和对照组ck之间存在显著差异，处理组b分别高于处理组a、c、d、对照组分别为ck4.3%、13.4%、35.5%、80.8%；则处理组b的地上部干重最高，对照组ck的地上部干重最低；

综上所述，处理组a的地下部干重和鲜重最高，处理组b的地上部干重和鲜重最高，而对照组ck无论是地上部还是地下部，它的干鲜重都最低。

2.3、不同栽培基质对番茄根冠比的影响，详见图8，根冠比=地下部干重（鲜重）/地上部干重（鲜重）；

由图8可知番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的根冠比分别为0.23、0.13、0.18、0.19、0.17，则相对于处理组a，处理组cd和对照组ck与之无显著差异，但与处理组b之间存在显著差异；处理组a较处理组b、c、d、对照组ck分别高71.6%、23.9%、18.1%、29.9%；且处理组b与处理组cd对照组ck之间无显著性差异；处理组a的根冠比最大，处理组b的根冠比最小。

3、生理指标的测定，并利用microsoftexcel2010和spss20.0软件进行实验数据统计分析：

3.1、不同栽培基质对番茄根系活力的影响，详见图9，根系活力根系活力采用ttc法：快速冲洗根系并用滤纸吸干，在485nm的波长下测定0.5g根样中的ttc还原量，根系活力用ttc还原强度(μg·g-1·h-1)表示；

由图9可知处理组a、b、c、d和处理组ck的根系活力分别为349μm/(g·h)、579μm/(g•h)、351μm/(g•h)、295μm/(g•h)、234μm/(g•h)，处理组b与处理组a、c、d、对照组ck之间存在显著性差异，分别高于其他各组66.1%、65.0%、96.4%、147.7%；而处理组a、c、d与对照组ck之间无显著性差异；则处理组b的根系活力最高，对照组ck的根系活力最低。

3.2、不同配方对番茄基质脲酶活性的影响，详见图10，基质中脲酶采用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定：称取土样与三角瓶中加入1ml甲苯震荡均匀后加入尿素溶液和柠檬酸缓冲液，摇匀后在恒温箱中培养，培养结束后过滤取1ml滤液于容量瓶中，再加入4ml苯酚钠溶液和3ml次氯酸钠溶液，摇匀后显色定容；1h内在分光光度计与578nm波长处比色，脲酶活性(ure)(mg·g-1)=a*ts*v/m；

由图10可得番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的脲酶活性（ure）分别为0.95mg·g^-1、0.70mg·g^-1、0.74mg·g^-1、0.56mg·g^-1、0.63mg·g^-1，相对于处理组a，处理组bcd和对照组ck与之存在显著性差异，处理组a分别高其他各组33.2%、27.4%、64.6%、46.1%；处理组b与处理组c、对照组ck之间无显著性差异，但与处理组d之间存在显著性差异，处理组b高于处理组d23.6%；而处理组c与处理组d、对照组ck之间存在显著性差异，处理组c较处理组d和对照组ck高29.2%、14.7%；所以番茄处理组a的脲酶活性最高，处理组d的脲酶活性最低。

3.3、不同配比对番茄基质蔗糖酶活性的影响，详见图11，基质中蔗糖酶用比色法测定：称取土样与三角瓶中加入15ml蔗糖溶液，5ml磷酸缓冲液和5滴甲苯摇匀混合物后放入恒温箱，培养24h。取出后迅速过滤。取滤液1ml于容量瓶中加入3mldns试剂并在沸腾的水浴锅中加入5min，后用流水冷却3min。溶液呈橙黄色后用蒸馏水稀释至50ml，并在分光光度计上于508nm处进行比色。蔗糖酶活性（葡萄糖）（mg·g-1）=a*ts/m；

由图11可得番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的蔗糖酶活性（葡萄糖）分别为0.767mg·g^-1、0.774mg•g^-1、0.96mg•g^-1、0.87mg•g^-1、2.20mg•g^-1，处理组a、b、c、d之间无显著差异，而对照组ck与各处理组之间皆存在显著性差异，对照组ck分别高于处理组a、b、c、d186.4%、183.7%、129.0%、152.4%，则对照组ck的蔗糖酶活性最高，处理组a的蔗糖酶活性最低。

3.4、不同配比对番茄基质磷酸酶活性的影响，详见图12，基质中的磷酸酶用磷酸苯二钠比色法：称取土样与三角瓶中加入加入2.5ml甲苯,轻摇15min后加入20min磷酸苯二钠，仔细摇匀后放入恒温箱培养24小时，然后在培养液加入100ml硫酸铝溶液并过滤，取3ml滤液于容量瓶然后绘制标准曲线方法显色。用硼酸缓冲液时，呈现蓝色，于分光光度计上660nm处比色；磷酸酶活性（酚）（mg·g-1）=c*v*ts/m；

由图12可得番茄处理组a、b、c、d和对照组ck的磷酸酶活性（酚）分别为4.34mg·g^-1、4.04mg·g^-1、3.50mg·g^-1、3.72mg·g^-1、2.26mg·g^-1，而处理组a、b、c、d之间无显著性差异，但各处理组与对照组ck之间皆存在显著性差异，处理组a、b、c、d分别低于对照组ck92.0%、78.4%、54.4%、64.5%；则处理组a的磷酸酶活性最高，对照组ck的磷酸酶活性最低。

4、试验分析：

本试验研究表明：处理组a的株高茎粗都最高，表明处理组a的的生长状况最好，植株强壮，生长旺盛；对照组ck的株高茎粗都最低，表明对照组ck的生长状况最差，植株细弱矮小，新陈代谢能力不如其他各组。

本试验研究表明：处理组a的地下部干鲜重都为最高，则处理组a的根系生长旺盛；处理组b的地上部和地下部干鲜重都为最高，则处理组b的相对于其他各组，地上部生长最旺盛，有机物质积累最多；对照组ck无论是地上部还是地下部的干鲜重都为最低，则对照组ck的番茄植株有机物质积累较少，地上部的长势较差，地下部的生长不发达。

本试验表明，处理组a的根系活力最高，则处理组a的新陈代谢比其他各组都要旺盛，根系生长最为发达，有机物质的积累相对最高，处理组a的长势最好；对照组b的根冠比最低，则往往叶片比较小，茎杆细小。

本试验表明：处理组b的根系活力最高，则处理组b的生命活力最强，吸收水分与无机盐的能力最强；对照组ck的根系活力最低，则对照组ck的生命活力最差，不能汲取足够的养分致使番茄健康的生长。

本试验表明，番茄处理组a的脲酶活性最高，则基质中的氮素含量高，基质中的微生物数量、和有机物的含量都较高；处理组d的脲酶活性最低，基质中的氮素含量较低，基质中的微生物数量、和有机物的含量都相对较低。

本试验表明，对照组ck的蔗糖酶活性最高，则对照组ck的基质中肥力最高，处理组a的蔗糖酶活性最低，则处理组a的基质中肥力最低。

本试验表明，处理组a的磷酸酶活性最高，处理组a的基质中有效磷的含量最高，对照组ck的磷酸酶活性最低。则对照组ck的基质中有效磷的含量最低。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。