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摘要：為了探討蔗渣基生物降解育苗杯在水果玉米的應(yīng)用效果，通過大田試驗(yàn)研究蔗渣基生物降解育苗杯的降解情況、對(duì)玉米育苗及生長的影響。結(jié)果表明，蔗渣基生物降解育苗杯能夠滿足玉米育苗的要求；杯苗同移后，蔗渣基生物降解育苗杯埋土后37天降解失重率僅為11.73%，到玉米收獲時(shí)(埋土后54天)降解失重率為15.54%，但杯體已破裂成碎片；蔗渣基生物降解育苗杯在玉米生長前期的降解過慢，限制了玉米生長，后期玉米根系穿過杯體后生長能快速恢復(fù)，但還是導(dǎo)致玉米鮮穗產(chǎn)量顯著減少。蔗渣基生物降解育苗杯基本符合玉米育苗與生長發(fā)育需求，也具有顯著的生態(tài)環(huán)保效果，但在土壤中降解稍慢，還需進(jìn)一步調(diào)控與改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：育苗杯；生物降解；玉米

引言

作物育苗技術(shù)具有集中化、標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化等特點(diǎn)，并有效地促進(jìn)作物早熟高產(chǎn)。隨著室內(nèi)育苗技術(shù)的不斷發(fā)展，育苗容器在作物育苗和栽培中的作用越來越大，在甜玉米產(chǎn)業(yè)中使用也比較普遍。當(dāng)前使用最廣泛的是普通塑料育苗容器，但其透氣、透水性能差，且其強(qiáng)度高、韌性大，影響作物根系發(fā)展，不利于幼苗的生長發(fā)育。其次，在自然條件下難以降解，容易殘留于土壤，造成白色污染。此外，塑料育苗容器進(jìn)行作物轉(zhuǎn)苗移苗時(shí)，容易傷根傷苗，影響種苗成活生長。為解決普通塑料育苗容器不利于作物生長、污染環(huán)境等問題，生物降解育苗容器的研制越來越受到關(guān)注。生物質(zhì)降解容器既起到育苗保溫、保墑、保肥作用，又具有良好的生物降解性、融水性、透氣性等[1-2]，是解決廢棄塑料問題的新方法，將大大減少塑料營養(yǎng)缽造成的“白色污染”[3]。廣東省生物工程研究所(廣州甘蔗糖業(yè)研究所)充分利用蔗渣深加工技術(shù)，研制出淀粉/蔗渣含量80%的PLA/淀粉/蔗渣復(fù)合材料，在自然土埋4個(gè)月的降解率可達(dá)到57.35%[4]，降解效果顯著。本試驗(yàn)采用注塑成型工藝制備出的蔗渣含量為40%的蔗渣基生物降解育苗杯，于2018年4月在水果玉米上進(jìn)行育苗與移栽應(yīng)用試驗(yàn)，以探討蔗渣基生物降解育苗杯的應(yīng)用可行性。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試玉米品種：水果玉米(廣東省良種引進(jìn)服務(wù)公司生產(chǎn)，品種名為“白馬王子”)，供試肥料：雞糞有機(jī)肥。供試樣品：蔗渣基生物降解育苗杯(上口徑5cm，高5cm，蔗渣材料，杯壁厚0.4～0.5mm，每個(gè)平均重量為4.60g)。

1.2試驗(yàn)處理：共設(shè)置處理2個(gè)，T1：蔗渣基生物降解育苗杯移栽；CK：直接著地移栽。

1.3試驗(yàn)方法1.3.1育苗3月28日育苗。使用的基質(zhì)營養(yǎng)土為廣州生升農(nóng)業(yè)有限公司配制的育苗基質(zhì)(含進(jìn)口椰糠、進(jìn)口泥炭、炭化稻谷殼和微生物菌種，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：NY/T2118-2012)，每個(gè)蔗渣基生物降解育苗杯齊口裝好基質(zhì)土后，單粒種子播種于蔗渣基生物降解育苗杯，淋透水后放置整齊。1.3.2移栽4月15日移栽。種子發(fā)芽長到株高3cm后，每株鮮重約5g移栽。經(jīng)過整地、施肥、起畦后，在畦面挖穴直接將蔗渣基生物降解育苗杯連苗移栽到大田，對(duì)照組直接著地移栽，移栽時(shí)去掉育苗杯把苗移栽到畦面穴上。水果玉米大田種植要求：按玉米常規(guī)種植技術(shù)要求開溝、施肥、覆膜、起畦、移栽。起高畦，包溝約為170cm，畦寬120cm，溝寬50cm，移栽時(shí)每畦植2行，株距40cm，行距80cm，種植2000株/hm2。作為基肥施有機(jī)肥4050kg/hm2，先全田撒施后再整地起畦，基肥充分與土壤混勻。后期沒有追施肥料。每畦鋪有2條膜下噴灌設(shè)備，分別靠近每行玉米。在吐絲期，每株玉米植株保留中間1個(gè)果穗，其它果穗去除。

1.4測(cè)定項(xiàng)目和方法1.4.1蔗渣基生物降解育苗杯的降解性能測(cè)定水果玉米植株成活后，每隔10～20天隨機(jī)挖開3個(gè)蔗渣基生物降解育苗杯，洗凈杯子觀察并拍照杯體破敗降解情況，并根據(jù)降解情況分級(jí)。目測(cè)評(píng)價(jià)法：通過肉眼觀察，記錄育苗杯形態(tài)及表面完整性的變化情況，對(duì)其破敗降解情況分級(jí)。降解過程分為5個(gè)階段，具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。洗干凈育苗杯后，晾干稱重，計(jì)算降解失重率。降解失重率=(原始質(zhì)量-使用后質(zhì)量)/原始質(zhì)量×100%。1.4.2甜玉米根系穿透育苗杯能力觀察甜玉米成活后，每隔20天隨機(jī)挖開3個(gè)蔗渣基生物降解育苗杯，觀察并拍照玉米根系生長情況。1.4.3玉米的生長情況調(diào)查出苗率和移栽成活率：出苗后準(zhǔn)備移栽前調(diào)查出苗率，移栽成活后調(diào)查成活率；長勢(shì)調(diào)查：玉米移栽成活后，每個(gè)處理在3行隨機(jī)抽樣10株，每隔10～20天測(cè)量株高。株高以測(cè)量地面至植株桿葉片喇叭口或抽穗后植株雄穗尖部高度。1.4.4玉米收獲農(nóng)藝性狀調(diào)查株高及莖徑：收獲時(shí)每個(gè)處理重復(fù)隨機(jī)取樣10個(gè)玉米植株，調(diào)查株高及莖徑。莖徑以用游標(biāo)卡尺測(cè)量離地面最近一節(jié)的莖桿中部的直徑為準(zhǔn)。收獲時(shí)對(duì)果穗農(nóng)藝性狀調(diào)查，每個(gè)處理每個(gè)重復(fù)各取代表性果穗10個(gè)，單個(gè)稱重后測(cè)定果穗重，去苞葉后分別測(cè)定穗長、穗粗、凈果穗重。1.4.5玉米產(chǎn)量調(diào)查收獲時(shí)，調(diào)查苞葉鮮穗產(chǎn)量、穗柄鮮穗產(chǎn)量、有效穗數(shù)等。鮮穗產(chǎn)量：每個(gè)處理每個(gè)重復(fù)隨機(jī)沿著6m畦面(包溝)，摘下全部有效穗(穗長大于13cm的穗)，包括苞葉、穗柄在內(nèi)的有效穗產(chǎn)量。公頃有效穗數(shù)：計(jì)算每個(gè)處理每個(gè)重復(fù)6m畦面，清數(shù)有效株數(shù)，并把有效穗摘下，清點(diǎn)個(gè)數(shù)，折算公頃有效穗數(shù)。

2結(jié)果與分析

2.1蔗渣基生物降解育苗杯的田間降解情況評(píng)價(jià)2.1.1生物降解杯的田間目測(cè)降解表現(xiàn)蔗渣基生物降解育苗杯經(jīng)過18天的育苗階段，杯體保持基本完整，沒有明顯變軟，處于Ⅰ級(jí)降解，此時(shí)玉米也正常出苗，植株粗壯，說明該配方的蔗渣基生物降解育苗杯能夠滿足育苗的要求；在杯苗同移7天后，杯體雖明顯變軟，但仍保持基本完整形狀，已進(jìn)入Ⅱ級(jí)降解；到22天，杯體底部已有裂縫，產(chǎn)生破敗，但還是保持完整杯體形狀，玉米根系也從杯體裂縫穿透長出來，育苗杯已進(jìn)入Ⅲ級(jí)降解。到30天，育苗杯體開始被降解，隨著玉米根系越來越多從杯體穿透出，導(dǎo)致部分杯體受根系擠出脫落，但還是能夠用手提起杯體，育苗杯進(jìn)入Ⅳ級(jí)降解；到收獲時(shí)(移栽后58天)，部分育苗杯不能較為完整取出；部分育苗杯連土帶杯從土里完整起出，但杯體比較軟薄，機(jī)械性能較差，一經(jīng)水洗就掉了大塊。蔗渣基生物降解育苗杯在田間應(yīng)用的大概降解階段見表2。由于玉米育苗期間，要求育苗杯有比較好的保水作用，且在高溫高濕條件下，杯體機(jī)械性能良好，保持完整，不能破裂。杯苗同移埋土后，育苗杯機(jī)械性能快速下降，有利于玉米根系穿透，加速育苗杯的生物降解。從育苗杯的降解表現(xiàn)，蔗渣基生物降解育苗杯能夠滿足玉米育苗的要求，但在埋土后，蔗渣基生物降解育苗杯降解稍慢，到20天后才產(chǎn)生裂縫，根系才能穿透杯體長出，吸收土壤營養(yǎng)，以供玉米生長與結(jié)穗。2.1.2蔗渣基生物降解育苗杯的降解強(qiáng)度表3結(jié)果顯示，不同蔗渣基生物降解育苗杯隨著埋土天數(shù)的增加，降解加速，失重也增加。在埋土后22天，育苗杯質(zhì)量略有減少，失重率僅為6.20%，埋土后37天失重率11.73%，到玉米收獲時(shí)(埋土后54天)，失重率也僅為15.51%。僅從失重率來看，蔗渣基生物降解育苗杯降解較慢，但目測(cè)觀察，到收獲時(shí)，蔗渣基生物降解育苗杯的部分杯體已基本破裂成碎片了，破裂的碎片還殘留在土壤中，還會(huì)繼續(xù)降解，不會(huì)影響到土壤結(jié)構(gòu)。

2.2蔗渣基生物降解育苗杯對(duì)玉米生長的影響2.2.1不同處理的玉米株高生長速度比較從圖1的玉米株高生長趨勢(shì)來看，蔗渣基生物降解育苗杯與對(duì)照均表現(xiàn)在生長前期快速生長，后期株高生長變緩的趨勢(shì)，說明蔗渣基生物降解育苗杯在整個(gè)玉米生長期對(duì)玉米株高的作用基本一致。但從整個(gè)曲線趨勢(shì)來看，在玉米生長前期(埋土后22～37天)，由于蔗渣基生物降解育苗杯的降解較慢，玉米根系無法穿透杯體長出，限制了玉米吸收營養(yǎng)生長，表現(xiàn)在株高明顯比對(duì)照矮。杯體的限制作用隨著玉米根系穿透杯體后逐漸消除，育苗杯處理的株高生長速度比對(duì)照快，到埋土37天，育苗杯處理的株高基本等同于對(duì)照，到收獲時(shí)株高還略高于對(duì)照。總體來看，使用蔗渣基生物降解育苗杯杯苗同移后，在玉米生長前期稍有限制作用，但最終不會(huì)影響到玉米的生長。2.2.2不同處理的玉米不同部位鮮重比較從圖2可見，蔗渣基生物降解育苗杯處理和對(duì)照處理的玉米根系、地上部及總生物量均隨著埋土?xí)r間的增加而增加。在整個(gè)玉米生育期，蔗渣基生物降解育苗杯處理的玉米根系重量、地上部重量始終低于對(duì)照處理，但重量差異隨著埋土?xí)r間的增加而逐漸縮少。埋土22天時(shí)，育苗杯的根系重量、地上部重及總生物量分別為1.50、20.85和502.23g，比對(duì)照分別低53.86%、45.50%和45.98%；到收獲時(shí)，蔗渣基生物降解育苗杯的根系重量、地上部重及總生物量分別為38.17、464.06和502.23g，比對(duì)照分別少27.97%、6.63%和8.68%。玉米植株各部位的重量減少幅度隨著埋土?xí)r間逐漸降低，表明玉米根系在穿透蔗渣基生物降解育苗杯體后能夠快速生長，對(duì)植株生長有加強(qiáng)作用。從蔗渣基生物降解育苗杯對(duì)植株不同部位的影響來看，其對(duì)根系的影響較大。2.2.3不同處理的玉米農(nóng)藝性狀比較表4結(jié)果顯示，蔗渣基生物降解育苗杯處理的玉米株高、莖徑、穗長高于或等于對(duì)照處理，但差異不顯著，穗粗極顯著粗于對(duì)照處理；但畝有效穗數(shù)極顯著低于對(duì)照處理，說明蔗渣基生物降解育苗杯杯苗同移情況下，蔗渣基生物降解育苗杯對(duì)果穗及植株生長影響不大，但對(duì)結(jié)穗數(shù)降低作用還是比較明顯，從而影響到玉米產(chǎn)量的提高。2.2.4蔗渣基生物降解育苗杯對(duì)玉米產(chǎn)量的影響表5結(jié)果表明，蔗渣基生物降解育苗杯處理的凈果穗重比對(duì)照處理增加33g/個(gè)，增加22%，且與對(duì)照處理的差異達(dá)到極顯著水平；但果穗重卻明顯降低，減少21.43%，極顯著低于對(duì)照處理，考慮到果穗重包括了苞葉和穗柄重量，說明了蔗渣基生物降解育苗杯雖然促進(jìn)果穗的結(jié)粒與飽滿，但又明顯限制果穗的苞葉及穗柄的發(fā)育，從而導(dǎo)致整個(gè)果穗重量的降低，再加上有效穗數(shù)的明顯減少，最終表現(xiàn)在鮮穗的產(chǎn)量(10088.7kg/hm2)，極為顯著低于對(duì)照處理，減產(chǎn)高達(dá)20.57%。說明蔗渣基生物降解育苗杯由于在玉米生長前期的降解過慢，限制了玉米生長，雖后期玉米生長能快速恢復(fù)，但還是導(dǎo)致玉米鮮穗產(chǎn)量減少，這與蔗渣基生物降解育苗杯應(yīng)用于棉花種植增產(chǎn)的結(jié)果相反[5]，可能是由于蔗渣基生物降解育苗杯的降解緩慢的原因。

3結(jié)論與討論

從2018年蔗渣基生物降解育苗杯應(yīng)用于玉米育苗與生長試驗(yàn)結(jié)果來看，該配方的蔗渣基生物降解育苗杯能夠滿足育苗的要求；使用蔗渣基生物降解育苗杯杯苗同移后，由于蔗渣基生物降解育苗杯前期降解速度過慢，在生長前期稍有限制作用，但最終不會(huì)影響到玉米株高、莖徑的生長；玉米植株各部位的重量減少幅度隨著埋土?xí)r間逐漸降低，表明玉米根系在穿透蔗渣基生物降解育苗杯體后能夠快速生長，對(duì)植株生長有增強(qiáng)作用。從蔗渣基生物降解育苗杯對(duì)植株不同部位的影響來看，其對(duì)根系的影響較大。在玉米收獲時(shí)，蔗渣基生物降解育苗杯對(duì)玉米植株及果穗的農(nóng)藝性狀影響不大，但明顯降低了有效穗數(shù)及果穗重，從而導(dǎo)致玉米鮮穗產(chǎn)量明顯降低。從田間蔗渣基生物降解育苗杯的降解過程來看，育苗杯在玉米生長前期降解較慢，到收獲時(shí)失重率僅為15.51%，但目測(cè)觀察，在埋土后20多天，玉米根系已經(jīng)穿透杯體，吸收土壤營養(yǎng)，從而加快育苗杯的裂解成碎片，到收獲時(shí)蔗渣基生物降解育苗杯的部分杯體已基本破裂成碎片了，破裂的碎片殘留在土壤，還會(huì)繼續(xù)降解，不會(huì)影響到土壤結(jié)構(gòu)。通過一季的玉米田間試驗(yàn)，該配方的蔗渣基生物降解育苗杯實(shí)現(xiàn)育苗要求，在田間具有一定的生物降解效果，不會(huì)影響到根系的穿透，但還存在降解緩慢的使用問題，限制了玉米前期生長，從而導(dǎo)致玉米最終鮮穗產(chǎn)量明顯減少，但這種對(duì)產(chǎn)量的影響作用還需要更多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來說明。蔗渣基生物降解育苗杯如能解決目前存在的使用問題，必能取代塑料育苗盤，大面積應(yīng)用于玉米育苗及移栽種植，解決廢棄育苗盤導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)面源污染問題，同時(shí)減少移苗時(shí)傷根傷苗問題，節(jié)省人工。今后在蔗渣基生物降解育苗杯的實(shí)際應(yīng)用過程中，我們要因地制宜，及時(shí)了解當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件以及土壤質(zhì)地、種植方式等因素，綜合考慮，才能充分發(fā)揮蔗渣基生物降解育苗杯的作用，既能實(shí)現(xiàn)在田間降解，又不會(huì)影響作物生長和產(chǎn)量提高。

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作者：黃瑤珠 沈華艷 楊友軍 單位：廣東省生物工程研究所