茶渣基質中添加殼聚糖對辣椒、番茄幼苗生長的影響

王 燦，屈用函，張雪廷，袁恩平，王紹祥，李 云，趙水靈

（1.云南省文山州農業科學院蔬菜研究所，云南 文山 663000；2.云南農業大學云南省 滇臺特色農業產業化工程研究中心，云南 昆明 650201）

工廠化育苗是現代農業重要的組成部分，隨著規模化的提高，對育苗基質的需求量也急劇上升。目前市面上普遍使用的育苗基質主要成分是草炭，但草炭資源有限且短期內不可再生，大量開發會導致生態環境惡化[1-2]。因此，開發價格低廉的新型有機復合育苗基質代替草炭已成為當務之急和研發的熱點，且具有重要的經濟和生態意義。為此，很多學者利用一些農業有機廢棄物，通過堆肥發酵、復配無機物、添加外源物等方式，挖掘了一些適宜作育苗基質的有機廢棄物配方，且效果顯著。趙婧等[3]以腐熟羊糞、椰糠、腐植酸為主要原材料，按不同配比進行番茄穴盤育苗，結果發現，腐熟羊糞、椰糠、腐植酸體積比為3 ∶5 ∶2時，其番茄株高、莖粗與對照最接近，且干重顯著高于對照，比對照提高了110.5%。李曉麗等[4]研究發現，當70%～75%的中藥渣和雞糞（1 ∶1）混合物與草炭復配其綜合表現較好，可以達到減少草炭用量的目的。汪季濤[5]研究了以油菜秸稈作育苗基質，通過添加不同外源物對番茄育苗的影響，結果發現，添加HM 菌劑效果最好，不僅縮短了發酵時間，而且幼苗質量顯著高于其他對照，當發酵油菜秸稈、蛭石、珍珠巖體積比為2 ∶1 ∶1 時番茄育苗效果最好。

殼聚糖（Chitosan，CTS）又稱脫乙酰甲殼素，由自然界中廣泛存在的幾丁質（Chitin）經過脫乙酰作用得到的，是一種可再生的能源及工業原料。其無毒無味并具有良好吸附性、成膜性和吸濕性[6]，且分解后的產物是肥力較高的有機物，這一特性使得其在農業方面應用有較大的優勢。目前，殼聚糖在種子包衣、果蔬保鮮、飼料加工、土壤改良（重金屬離子吸附）、植物生長調節劑等方面都具有廣泛的應用前 景[7-8]。然而，對于殼聚糖在農業有機廢棄物作育苗基質代替草炭中的應用研究報道相對較少。筆者通過向復合基質（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發酵雞糞=4 ∶3 ∶2 ∶1） 中添加不同用量殼聚糖進行辣椒、番茄穴盤育苗，探討其對幼苗生長質量及生理代謝的影響，以期為殼聚糖在不同有機廢棄物作育苗基質中的應用提供參考和依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2019 年6—9 月在云南省文山州硯山縣國家現代農業示范園區辣椒試驗基地連棟溫室大棚進行。供試辣椒品種為京滇皺皮椒（購買自云南京滇種業有限公司），供試番茄品種為305（由云南農業大學滇臺中心提供）。供試材料為粉碎、淋洗后經過EM 菌發酵腐熟好的茶渣，蛭石（顆粒徑為3～6 mm）、珍珠巖（顆粒徑為5～8 mm）以及發酵好的雞糞（過10～18 目篩），殼聚糖為河南華悅化工產品有限公司生產，其脫乙酰度＞90%，灰分＜1%，粒徑為100 目，水溶性，商品草炭土購買自遼寧鞍山（主要成分為東北草炭土），32 孔塑料穴盤，單個容積為110 mL。

1.2 方 法

1.2.1試驗設計將上一階段試驗篩選得到的適宜復合育苗基質（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發酵雞糞= 4 ∶3 ∶2 ∶1，理化性質如下，容重0.30 cm3、總孔隙度75.91%、持水孔隙度42.66%、通氣孔隙度35.40%、水氣比1.29、有機碳8.43%、全氮2.74%、全磷0.51%、全鉀1.85%、EC值1.09 mS/cm、pH值6.91）按處理A、B、C、D 分別設置4 個殼聚糖添加量0、4、8、16 g/L 和對照（CK，草炭 ∶ 蛭石=3 ∶1），共5 個處理。每處理重復3 次，每個穴盤為一次重復。辣椒、番茄種子經55～60℃熱水浸種消毒并催芽，當露白達到90%以上，選取出芽一致的種子，播種于穴盤中，每孔一粒。日常定量澆灌清水，隨后進行常規管理。

1.2.2測定項目辣椒幼苗生長至4～5 片真葉（苗齡42 d），番茄幼苗生長至3～4 片真葉（苗齡35 d）時，五點取樣法取樣。用刻度尺、游標卡尺測量株高（cm）和莖粗（cm），分析天平測量干重（g/株）、排水法測定根體積（cm3），并計算出苗率（%）、壯苗指數[9]和G 值（mg/d）[10]。葉片低溫保存后第二天測定生理生化指標，TTC 法測定根系活力[μg/（h·g）][11-12]、紫外分光光度法測定葉綠素含量（mg/g）[13-14]、蒽酮比色法測定可溶性糖含量（mg/g）[15-16]、脯氨酸（PRO）含量（μg/g）采用微板法96 樣G0111W 測定（磺基水楊酸法）[17]。

出苗率（%）=破土出苗數/種子總數×100

G 值（mg/d）=全株干重/苗齡

壯苗指數=（地下部分干重/地上部分干重+莖粗/株高）×全株干重

1.3 數據統計

原始數據整理采用WPS 軟件，數據分析使用DPS 7.05（Duncan 新復極差法，P＜0.05）

2 結果與分析

2.1 對幼苗生長的影響

從表1 可以看出，不同處理對辣椒、番茄幼苗生長質量有顯著影響。在辣椒幼苗對比中，C 處理辣椒幼苗株高最高為15.37 cm，其次是B 處理13.73 cm，兩者無顯著差異；最低的是D 處理僅8.27 cm，除A處理9.77 cm 外顯著低于其他各處理。在莖粗比較中，C 處理莖粗最粗為0.34 cm，但與B、CK 處理無顯著差異；最低的是A、D 處理均為0.24 cm，且倆者無顯著差異。在干重比較中，C 處理為0.75 g/株，顯著高于其他處理，其次是B處理0.52 g/株，但與CK處理0.48g/株無顯著差異；最低的是A 處理0.23 g/株，與D處理0.25 g/株，兩者無顯著差異。G 值（生長函數）和壯苗指數均是衡量幼苗生長質量優良的重要指標之 一[18]，在辣椒幼苗G 值、壯苗指數比較中，C 處理最高分別為17.91 mg/d 和0.39，顯著高于其他處理，其次是CK 處理12.93 mg/d 和0.32；A 處理5.40 mg/d 和0.12，顯著低于其他處理（D 處理除外）。在番茄幼苗比較中，情況同辣椒類似，均以C 處理幼苗質量最佳，株高、莖粗、干重、G 值和壯苗指數分別為15.83 cm、0.39 cm、1.07 g/株、30.60 mg/d 和0.43，其次是CK 處理和B 處理，最低的是D 處理。

表1 不同處理對辣椒、番茄幼苗生長指標的影響

綜上所述，在不同殼聚糖添加量中，B 處理（4 g/L）和C 處理（8 g/L）的辣椒、番茄幼苗質量與CK 最接近，尤其是C 處理其幼苗質量最佳，壯苗指數分別比對照提高了20.60%和39.00%。而A 處理（0 g/L）和D 處理（16 g/L）幼苗質量效果不理想。說明在該復合育苗基質中，殼聚糖添加量為4 g/L 和8 g/L 時，對幼苗質量有促進作用，其中以8 g/L 效果最為明顯。

2.2 對出苗率的影響

在出苗率對比中，由圖1 可看出，辣椒幼苗出苗率以CK 最高為95.23%，其次是A 處理84.56%與B 處理78.96%無顯著差異，最低的是D 處理62.50%顯著低于其他各處理。在番茄幼苗比較中同樣以CK幼苗出苗率最高，為96.66%，顯著高于其他處理，其次是A、B、C 處理，分別為87.38%、84.25%和81.50%，且三者無顯著差異；最低的是D 處理，僅78.13%。隨殼聚糖用量的增加，其辣椒、番茄的出苗率反而下降，說明在該復合育苗基質中殼聚糖抑制了種子出苗率，且用量越多抑制效果越明顯。

2.3 對幼苗葉綠素含量的影響

辣椒幼苗葉片葉綠素含量最高的是C 處理，為1.92 mg/g，但與CK 1.90 mg/g 無顯著差異；其次是A 處理和B 處理，分別為1.71 mg/g 和1.74 mg/g，兩者無顯著差異；最低的是D 處理，僅1.67 mg/g，顯著低于其他處理。在番茄幼苗比較中，C 處理為2.24 mg/g，顯著高于其他處理，CK 次之，為2.02 mg/g，A 處理和B 處理分別為1.83 mg/g 和1.89 mg/g，且兩者無顯著差異；D 處理1.72 mg/g，顯著低于其他處理。說明在該復合育苗基質中，殼聚糖添加量為8 g/L 時，對辣椒、番茄幼苗葉綠素含量有顯著促進作用（圖2）。

2.4 對幼苗根體積的影響

由圖3 可知，C 處理辣椒幼苗根體積最大，為1.37 cm3，與CK 1.32 cm3、B 處理1.25 cm3無顯著差異，但顯著高于A 處理0.96 cm3和D 處理1.06 cm3；在番茄幼苗中，C 處理與CK 幼苗根體積無顯著差異，分別為1.89 cm3和1.72 cm3，但均顯著高于其他處理；最低的是A 處理1.36 cm3，除D 處理1.39 cm3外顯著低于其他處理。

2.5 對幼苗根系活力的影響

根系是植物吸取水分和養分的主要器官，根系生長情況和代謝水平直接影響植物個體的生長情況、營養狀況和生產量水平[19]，根系活力是評價根系生長的主要指標之一。從圖4 可知，C 處理的辣椒幼苗根系活力為15.11 μg/（h·g），顯著高于其他處理，其次是B 處理與CK 處理，分別為11.98 μg/（h·g）和12.24 μg/（h·g），最低為D 處理7.20 μg/（h·g），與A 處理7.30 μg/（h·g）無顯著差異。在番茄幼苗中，C 處理幼苗根系活力最高為14.03 μg/（h·g），與其他處理差異顯著，CK 次之，為12.4 μg/（h·g）；A 處理10.80 μg/（h·g）和B 處理11.10 μg/（h·g）無顯著差異，D 處理6.71 μg/（h·g），顯著低于其他處理。綜上所述，在該復合育苗基質中，隨殼聚糖用量的增加，辣椒、番茄幼苗的根系活力均呈先上升后下降的趨勢，其中8 g/L 時根系活力最佳，同時表明過量使用殼聚糖將抑制幼苗根系的生長。

2.6 對幼苗可溶性糖含量的影響

植物可溶性糖在植物生命周期中扮演重要角色，不僅為植物生長發育提供能量，同時在代謝中間產物、信號功能傳遞、植物抗性等方面也發揮著重要作用[20]。因此，可溶性糖含量的高低可作為評價植物生長是否正常的指標之一。隨殼聚糖用量的增加，辣椒、番茄幼苗的可溶性糖含量呈先上升后下降趨勢（圖5）。在辣椒幼苗中，可溶性糖含量最高的是C 處理，為14.20 mg/g，與其他處理差異顯著；其次是CK 13.06 mg/g 和B 處理12.50 mg/g，兩者無顯著差異；最低的是A 處理9.15 mg/g，與D 處理9.34 mg/g 無顯著差異。番茄幼苗中情況與辣椒類似，以C 處理29.34 mg/g 最高，其次是CK 25.16 mg/g，且與B 處理23.07 mg/g無顯著差異；最低的是D 處理19.02 mg/g，除A 處理19.76 mg/g 外顯著低于其他處理。說明適量使用殼聚糖可促進幼苗可溶性糖含量增加，過量則導致含量下降，當8 g/L 時辣椒、番茄幼苗含可溶性糖含量最高分別比對照提高了8.5%和16.65%。

2.7 對幼苗脯氨酸含量的影響

脯氨酸是參與植物細胞質內滲透調節重要物質之一，在干旱、低溫、鹽漬等逆境下其增加量在一定程度上反映了植物的抗逆性[21-22]。試驗中（圖6）C 處理辣椒幼苗脯氨酸含量為139.61 μg/g，顯著高于其他處理；B 處理與CK 無顯著差異，分別為118.61 μg/g和109.26 μg/g；D 處理65.34 μg/g，顯著低于其他處理。在番茄幼苗中，同樣以C 處理188.84 μg/g 最高，與CK 173.68 μg/g 無顯著差異，但顯著高于A、B、D 處理；最低的是D處理，僅151.93 μg/g，與其他處理差異顯著。

3 小結與討論

試驗結果表明，在復合基質（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發酵雞糞=4 ∶3 ∶2 ∶1）中添加殼聚糖可促進辣椒、番茄幼苗的生長，提高幼苗質量，促進根系活力。這一結論與前人研究結果相似，適量殼聚糖可提高幼苗生長質量，同時對可溶性糖、根系活力、脯氨酸含量等有促進作用[23]。前人研究表明殼聚糖通過參與植物幼苗在發育過程中的某些關鍵酶及內源激素的合成來實現對植物生長發育的調控[24]，如α-淀粉酶[25]、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性等[26]，同時能夠顯著提高幼苗中GA3（赤霉素）和IAA（生長素）的含量[27]，促進幼苗生長發育和種子萌發。此外，植物中可溶性糖含量和脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性強弱。在試驗中4 g/L 和8 g/L 條件下辣椒、番茄幼苗可溶性糖含量和脯氨酸含量均顯著高于0 g/L 和16 g/L，且與CK 最接近。說明適量殼聚糖可提高其抗逆性，這為殼聚糖在茶渣基質中的應用奠定了基礎。

董傳遷等[23]研究發現，在腐熟棉籽殼、菇渣育苗基質中，添加殼聚糖4 g/L 時可顯著促進番茄、甜椒幼苗生長，根系活力、凈光合速率和抗逆性顯著增強。游卓瑩等[28]將草炭、菇渣、蛭石和珍珠巖復配成育苗基進行黃瓜育苗，結果表明4 g/L 殼聚糖時黃瓜幼苗出苗率、莖粗、壯苗指數顯著高于其他處理，干重比對照提高了42%，葉綠素含量、凈光合速率、根系活力、根系吸收面積、可溶性糖和脯氨酸含量顯著高于對照。此研究結果與前人結論相似，添加殼聚糖4～8 g/L 可進幼苗生長，但不同處在于前人研究認為殼聚糖添加量為4 g/L 時育苗效果最佳，但在試驗基質中則以8 g/L 時育苗效果最好，造成這一差異的原因可能是由于育苗基質材料的不同。另外伊程程等[29]認為添加適當殼聚糖可提高幼苗出苗率，而在本試驗中，添加殼聚糖抑制了辣椒、番茄的出苗率，且隨添加量的增加抑制效果越明顯，這可能是由于選用基質和殼聚糖的不同而導致結果有所差異。

綜上所述在該試驗條件下，茶渣基質中（茶渣∶蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發酵雞糞=7 ∶1 ∶1 ∶1）添加適量殼聚糖可促進辣椒、番茄幼苗生長、提高抗逆性，當8 g/L 時對辣椒、番茄幼苗生長、生理代謝促進作用最大，可顯著提高生長質量，增強抗逆性。