基于混料均匀设计的无土栽培基质研究与应用

【目的】近年来,高端高效高质的农业生产对无土栽培基质的需求日趋增多,而草炭作为其主要原料因不可再生性来源日趋减少。因此,针对本土资源,研究新型基质合成材料全部或部分替代传统材料及配方技术,开发新型基质具有重要现实意义。【方法】选择甘蔗渣、中药渣、褐煤以及传统原料草炭和珍珠岩,采用混料均匀设计,开展白菜育苗、栽培试验,通过调查统计发芽率、农艺性状、产量和产投比并进行二阶回归模拟,优选最佳育苗、栽培基质配方。【结果】不同配方对白菜的育苗发芽率、栽培农艺性状、产量、产投比具有显著影响,不同应用及目的回归模拟的最佳基质配方分别为:(1)以成苗率为目标的育苗最佳基质配方为φ(甘蔗渣):φ(中药渣):φ(褐煤):φ(草炭):φ(珍珠岩)=1.27%:26.76%:13.49%:4.14%:54.33%;(2)以产量为目标的栽培最佳配方为φ(甘蔗渣):φ(中药渣):φ(褐煤):φ(草炭):φ(珍珠岩)=52.71%:1.39%:1.66%:42.26%:1.98%;(3)综合各种原料成本及产量的最优栽培基质配方为φ(甘蔗渣):φ(中药渣):φ(褐煤):φ(草炭):φ(珍珠岩)=7.18%:1.39%:66.03%:21.60%:3.80%。【结论】(1)采用混料均匀设计方法,可以高效、准确地从多种原料中筛选最优配方;(2)利用甘蔗渣或褐煤替代部分草炭基质后,可以达到增加产出、节约成本和保护资源的目的。

多种原料基质配方的多元分析方法应用研究

【目的】研究明确了影响作物栽培的主要理化性质,模拟出基于多种有机原料的无土栽培基质配方。【方法】文章选取8种原料,根据混料均匀设计方法配置了25种不同配比的无土栽培基质进行番茄栽培试验,利用多元分析方法研究不同原料比例组成的基质配方的理化性状、水分特征、栽培效果并优化了配方比例。【结果】主成分分析(PCA)结果表明,基质的多个理化指标可归类为养分、有机质和孔隙度3个主成分,其中孔隙度与基质的水分特征、番茄植株生长及产量有显著相关性。基质的全氮、全磷、全钾、有机质及腐殖酸含量对番茄的增产效果不明显。水凝胶可显著提高保水能力,利于植株生长发育,提高产量,添加量由0.078%增至0.913%(质量比)后,番茄增产22.72%。通过模型回归拟合,优选出基于产量、产投比的最优配方,分别为甘蔗渣28.39%+中药渣4.10%+菌包4.55%+褐煤10.94%+草炭20.84%+珍珠岩19.56%+蛭石10.74%+水凝胶0.88%和甘蔗渣10.25%+中药渣15.79%+菌包20.75%+褐煤24.34%+草炭8.78%+珍珠岩8.47%+蛭石10.74%+水凝胶0.88%,产量和产投比分别可达2692 g/株和3.70。【结论】针对多种原料的配方基质研究,可采用混料均匀设计及多元分析方法,根据组合配方比例及其对应产量模拟二者的相关函数并计算最佳配方,是无土栽培基质配方优化的有效工具。