幾種秸稈基質對辣椒生長及果實品質的影響

魏曉強　鐘啟文　張廣楠　李莉　譚龍

摘 要： 菊芋是青海高原的特色經濟作物，地上部秸稈生物量大，為解決其綜合利用問題，將發(fā)酵完全的菊芋、小麥、油菜及玉米的秸稈復配羊糞、商品基質土、蛭石和珍珠巖作為辣椒的栽培基質，采用槽式無土栽培，通過對辣椒不同時期生長情況的監(jiān)測來分析作物秸稈對辣椒生長、品質及產量的影響。結果表明，添加作物秸稈對辣椒生長、品質及產量都有正向影響，尤其是添加了菊芋秸稈的栽培基質在株高、莖粗、株幅等生長指標中都優(yōu)于對照，果實的可溶性總糖、維生素C含量也都高于其他處理，有效增加了辣椒生物量，提升了果實品質，并且辣椒產量較對照增加了3%～5%。綜合試驗結果，添加菊芋秸稈可以提高辣椒的生物量、果實品質和產量。

關鍵詞： 辣椒;菊芋秸稈;基質栽培;品質;產量

中圖分類號：S641.3? ? ?文獻標志碼：A? ? 文章編號：1673-2871（2020）05-024-08

Abstract： Jerusalem artichoke is a special economic crop of Qinghai Plateau. The biomass of above-ground straw is large. In order to solve the problem of comprehensive utilization， we will fertilize complete straw of Jerusalem artichoke， wheat， rape and corn with sheep manure， matrix soil， vermiculite and perlite. Using slot-type soilless cultivation， the influence of crop straw on chili growth， quality and yield was analyzed by monitoring the growth of chili peppers at different periods. The results showed that the addition of crop straw had a positive effect on the growth， quality and yield of pepper. Especially the cultivation substrate with the addition of Jerusalem artichoke straw was superior to the control in plant height， stem diameter and plant growth. The content of sugar and ascorbic acid was also higher than the other treatments， which effectively increased the biomass of pepper and improved the quality of the fruit， and the yield of pepper increased by 3%-5% compared with the control. Based on the comprehensive test results， the addition of Jerusalem artichoke straw can increase the biomass， fruit quality and yield of pepper.

Key words： Pepper; Jerusalem artichoke straw; Substrate cultivation; Quality; Yield

近年來，隨著我國農業(yè)的快速發(fā)展，農作物種植面積和牲畜養(yǎng)殖數量呈現快速增長趨勢，直接導致了這些農作物廢棄秸稈和禽畜產生的糞便也大幅增加[1-2]。如果不對其進行合理化處理和再次利用，不僅會污染環(huán)境，還會使農牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展受阻。

當下研究中，農作物秸稈做栽培基質主要應用在蔬菜、食用菌和花卉上。如利用菌渣[3]、小麥秸稈[4]做栽培基質的添加物得到黃瓜栽培基質的配方;郜永博等[5]研究發(fā)現，在栽培基質中添加10%的菇渣最有利于茄子產量形成，而添加30%或40%的菇渣有利于茄子果實品質形成;賈榮[6]研究發(fā)現，V玉米秸稈∶V稻殼∶V菇渣=3∶4∶3時，辣椒株高、莖粗、株幅等均優(yōu)于對照，平均單果質量最高，單株果數最多，單株產量最高，總產量也顯著高于對照。

菊芋做為近年來的一種新型經濟作物，具有抗病、耐旱、耐寒等多種優(yōu)良性狀，因此被廣泛種植。但目前對菊芋的研究主要在青貯飼料、荒漠化防治、能源加工、果聚糖提取[7-11]等方面，這些研究主要集中在地下塊莖部分，關于地上莖葉部分的研究較少。菊芋的地上部莖葉中含有豐富的糖類等營養(yǎng)元素，且生物量占全株的40%～50%[12]。劉明池等[13]研究發(fā)現，在番茄栽培基質中添加20%～40%的菊芋發(fā)酵秸稈可以優(yōu)化復合基質的理化性質，促進番茄生長發(fā)育;季延海[14]在劉明池的研究基礎上進一步發(fā)現，在番茄栽培基質中菊芋發(fā)酵秸稈添加量為20%～30%處理的維生素C含量、可溶性糖含量和糖酸比顯著高于對照，菊芋發(fā)酵秸稈添加量20%和10%處理的產量顯著高于對照14.50%和12.50%。通過前人的研究可以看出，菊芋秸稈作為栽培基質具有很大的潛力。

因此，筆者以小麥、油菜、玉米和菊芋4種大田作物的秸稈為研究材料，采用靜室好氧發(fā)酵的方法對秸稈進行發(fā)酵，復配上羊糞、商品基質土、珍珠巖與蛭石，作為辣椒有機生態(tài)型無土栽培的栽培基質。通過定期采樣對辣椒的生長量、品質、產量等進行分析，比較菊芋秸稈與其他3種秸稈之間的差異，探討適合青海省辣椒有機生態(tài)型無土栽培的作物秸稈，開發(fā)出適合于青海省日光溫室辣椒有機生態(tài)型無土栽培的本地化、廉價化、清潔化的基質，為規(guī)模化生產實踐提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用小麥、油菜與玉米秸稈購自青海省海東市民和縣西溝鄉(xiāng)農戶家中，菊芋秸稈來自于青海省農林科學院園藝所試驗地。將4種秸稈粉碎成1 cm左右的小段。秸稈發(fā)酵菌劑選用鄭州益富源生物科技有限公司生產的秸稈降解劑008-J。菌劑使用前進行擴繁，室溫下擴繁5～7 d，每天進行攪拌。發(fā)酵采用室內靜態(tài)高溫好氧的方式，每5 d翻堆灑水，保持水分含量在60%左右。室內平均溫度為6.3 ℃。供試辣椒品種‘樂都長辣椒（P1）和‘航椒八號（P2）。其中青海本地品種‘樂都長辣椒品質較高，但抗病蟲害能力較弱，產量較低;‘航椒八號是如今國內栽培面積較大的辣椒品種，其產量高，抗病蟲害能力強，但品質略低于‘樂都長辣椒。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機區(qū)組設計，共6個處理（分別表示為Q1玉米秸稈、Q2油菜秸稈、Q3小麥秸稈、Q4菊芋秸稈、CK1基質對照、CK2羊糞對照），每個處理設置3次重復，2個品種共36個試驗小區(qū)采用槽式栽培，每個小區(qū)的種植槽為下挖式種植槽，長3 m，寬70 cm，深35 cm，槽間距為50 cm，壟上采用雙行種植，整枝方法采用單桿整枝，株距30 cm，每槽共20株。試驗處理的基質體積比如表1所示。

1.3 栽培管理

試驗在40 m×7 m的塑料大棚內進行，辣椒種子于2018年2月25日進行溫湯浸種消毒。2018年2月26日采用72孔塑料穴盤播種，育苗基質為V基質土︰V珍珠巖︰V蛭石=3︰1︰1。4月20日定植，選擇生長情況一致的壯苗。灌溉采用水肥一體化管理，澆灌辣椒專用營養(yǎng)液。

1.4 指標測定與方法

定植時與定植后100 d時對基質進行物理性狀的測定。參照李謙勝[15]的方法測定腐熟秸稈的理化性質。取已知體積（650 mL）的燒杯，稱重W1;將烘干后的秸稈加入燒杯中，稱重W2;將裝有秸稈的燒杯用兩層濕紗布封口，完全浸泡在水中過夜（即水要沒過容器的頂部），取出稱重W3，并將濕紗布稱重W4。再次用濕紗布將燒杯封口后倒置，讓杯內的水自由瀝干直至無水流出，稱重W5。按以下公式計算各項指標：

容重BD/（g·cm-3）=（W2-W1）/V;

總孔隙度TP/%=（W3-W2-W4）/V×100;

通氣孔隙AFP/%=（W3-W5）/V×100;

持水孔隙WPP/%=總孔隙度-通氣孔隙;

氣水比=通氣孔隙/持水孔隙。

將堆料烘干后粉碎，按堆料和蒸餾水1∶10的體積比混合，置于振蕩器中振蕩（200 r·min-1，30 min），振蕩后離心取上清液待用。用ORION STAR A211 pH儀測定pH，用FiveEasy電導儀測定EC值。

定植后60、90和120 d對辣椒地上部及果實進行取樣，并使用直尺測量株高、葉面積及株幅;用游標卡尺測量辣椒的莖粗;在辣椒果實成熟后，直接收獲并稱量單株產量和總產量。

將所取各個時期的樣品進行品質指標測定，辣椒葉片及果實可溶性蛋白測定采用考馬斯亮藍比色法;辣椒果實維生素C含量測定采用鉬藍比色法;辣椒果實及地上部可溶性總糖含量測定采用蒽酮比色法;辣椒地上部及果實干物質含量測定為單株干質量/單株鮮質量。

1.5 數據分析

數據使用Excel 2007和SPSS 16.0數據分析軟件進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同栽培基質的理化性質

基質理化性質的優(yōu)劣決定了作物的生長環(huán)境。測量2個辣椒品種的不同栽培基質在第1天和第100天的理化性質，如表2所示，pH、EC值和容重在不同處理中都有不同程度的升高，通氣孔隙下降而持水孔隙升高，氣水比相應下降。結果表明，通過營養(yǎng)液的灌溉、二次發(fā)酵和腐殖質的進一步分解，基質疏松透氣，有效改善了基質的理化性質。從2個辣椒品種的栽培基質處理中可以看出，Q4處理的pH與EC值在100 d時達到最大值，分別達到了6.72、11.28與6.71、11.32。

2.2 不同栽培基質對辣椒莖粗的影響

定植60 d后測得2個品種中Q4處理的莖粗較大，分別為8.58與9.32 mm;在P1中，Q3的莖粗較小，為6.93 mm，在P2中，Q2莖粗較小，為8.77 mm;P1中Q4處理與CK2差異不顯著，與其他處理差異顯著;P2中各處理間差異不顯著。定植90 d后，在P1中CK2處理最大，Q3處理的莖粗仍為最小;P2中Q1與Q4處理較大，CK2處理較小，但各處理間差異不顯著。定植120 d后，各處理表現差異不顯著（表3）。各處理在2個品種不同時期中的表現說明Q4處理即添加菊芋秸稈的復合基質對辣椒莖粗的生長有促進作用。

2.3 不同栽培基質對辣椒株高的影響

由表4可知，定植60 d后測得2個品種中均為CK1處理株高較大，分別為52.25與64.22 cm，與其他處理差異顯著，在P1中，不同秸稈處理間也有較大差異，在P2中卻無顯著差異;定植90 d后，在P1中仍為CK1處理株高較大，為56.09 cm，且與其他處理差異顯著，添加秸稈的處理中Q2、Q4處理株高大于Q1、Q3處理，在P2中各處理之間差異不顯著;定植120 d后，P1、P2處理中均為Q4處理株高較大，分別為93.87和89.78 cm，但各處理間差異不顯著。說明添加秸稈能促進辣椒植株的生長，且2個不同辣椒品種間表現基本一致。其中，Q4處理促進效果較好。

2.4 不同栽培基質對辣椒株幅的影響

由表5可知，定植60 d后測得2個品種中均為CK1處理株幅較大，分別為41.54與54.43 cm，與其他處理差異顯著，不同秸稈處理間差異不顯著;定植90 d后，在P1中不同處理之間差異不顯著，在P2中CK1處理株幅最大且與各處理差異顯著，不同秸稈處理間以Q4處理株幅最大;定植120 d后，P1、P2處理中均為Q4處理株幅最大，分別為68.98和75.78 cm，但各處理間差異不顯著。說明添加秸稈能促進辣椒植株的有效光合面積，且2個不同辣椒品種間表現基本一致。其中，Q4處理促進效果較好。

2.5 不同栽培基質對辣椒地上部可溶性蛋白含量的影響

植物抗逆性提高就說明植物體內有可溶性蛋白合成[16]。由表6可知，定植60 d后測得P1中Q3處理的含量（ρ，后同）最高，為68.76 mg·mL-1，CK2處理可溶性蛋白含量最低，為48.56 mg·mL-1，添加秸稈的處理間差異顯著;在P2中，Q4處理可溶性蛋白含量最高，為71.90 mg·mL-1，添加秸稈的處理中Q2、Q4處理顯著大于Q1、Q3處理。定植90 d后，在P1中CK1、Q1、Q2處理的含量均較大且無顯著差異，Q4處理含量較小且與其他處理差異顯著;在P2中Q4處理顯著大于其他處理，其他處理間無顯著差異。定植120 d后，在P1中CK2含量最大，但各處理無顯著差異;在P2中，Q2、Q3含量較大，且Q3顯著高于其他處理。從3個時期來說，在2個品種中可溶性蛋白含量均呈先上升后下降的趨勢，說明辣椒植株在結果初期抗性最強。在基質中添加秸稈能提高植株的抗性，且以Q2、Q3處理表現較好。

2.6 不同栽培基質對辣椒地上部干物質量的影響

由表7可知，定植60 d后測得P1中干物質含量無顯著性差異;在P2中CK2處理最大且顯著大于CK1與Q1處理。定植90 d后，在P1中各處理差異不顯著;P2中Q2處理最大且顯著大于除Q3外的其他處理，為15.47%;定植120 d后，P1中Q2處理的干物質含量最大且顯著大于CK;在P2中，CK2處理顯著大于其他處理。說明在干物質積累方面2個品種表現不同，在P1中，不同時期不同處理表現基本一致，添加秸稈對P1品種干物質的積累影響不大;在P2中，對照處理的干物質含量高于大部分添加秸稈的處理，只有Q2處理含量較高。

2.7 不同栽培基質對辣椒果實可溶性總糖含量的影響

由表8可知，定植90 d后測定果實可溶性糖含量發(fā)現，在P1中，Q1、Q2、Q4處理可溶性總糖含量顯著大于其他處理，且3個處理之間差異不顯著;在P2中，Q2、Q4處理顯著大于其他處理，Q2處理的可溶性糖含量（w，后同）最大，達到了47.64 mg·g-1。定植120 d時，在P1中Q4處理的可溶性糖含量最大，為70.13 mg·g-1，且不同秸稈處理顯著大于對照;在P2中，Q4處理的可溶性糖含量最大，顯著大于對照。說明在栽培基質中添加秸稈確實可以提高辣椒果實的可溶性糖含量，Q4處理可以更好提高果實的可溶性糖含量。

2.8 不同栽培基質對辣椒果實維生素C含量的影響

由表9可知，定植90 d時，在P1中，Q2、Q4處理維生素C含量顯著大于其他秸稈處理，且二者之間差異不顯著;在P2中，Q4處理顯著大于其他處理，為66.98 mg·g-1，Q2、Q3、處理顯著大于對照。定植120 d時，在P1中Q2、Q3、Q4處理的維生素C含量顯著大于其他處理，Q4最大，為97.06 mg·g-1;在P2中，Q4處理的維生素C含量最大，為67.70 mg·g-1。

2.9 不同栽培基質對辣椒果實可溶性蛋白含量的影響

由表10可知，定植90 d時，在P1中，Q4處理可溶性蛋白含量最大，為2.85 mg·mL-1;在P2中，Q2處理最大但各處理間無顯著性差異;定植120 d時，2個品種均為Q4處理可溶性蛋白含量最大，但各處理間無顯著性差異。說明添加秸稈對果實可溶性蛋白含量沒有明顯影響。

2.10 不同栽培基質對辣椒果實干物質含量的影響

由表11可知，定植90 d時，在P1中，Q4處理干物質含量最大，為3.91%;在P2中，Q3處理干物質含量最大，為3.70%，但各處理間無顯著差異。定植120 d時，在P1中CK1、Q2、Q4處理干物質含量大于其他處理且三者之間無顯著差異;在P2中，Q4處理的干物質最大，為6.86%。

2.11 不同栽培基質對辣椒產量的影響

由表12可知，添加秸稈對2個辣椒品種的單株果數、單株產量和總產量均有影響，但對P2的影響要大于P1。在P1中，各個處理的單株果數、單株產量和總產量均無顯著性差異，CK1處理的單株果數略高于其他處理，Q4處理的單株產量與總產量高于其他處理;在P2中，Q4處理的單株果數最高，為31.87個，Q4處理單株產量與總產量也最大，分別為1.34 kg和4 629.15 kg。說明在栽培基質中添加菊芋秸稈，可以有效提高辣椒的產量，比對照增產3%～5%。

3 討 論

3.1 不同栽培基質的理化性質對辣椒的影響

有研究表明，有機基質是一種穩(wěn)定的緩沖體系，含有豐富的微量元素，能增加基質的孔隙度而降低容重，使氧化作用可以更好地進行，從而促進植物根系的生長發(fā)育[17]。對于栽培基質，不同的植物有不同的要求，但也有共性，即根系的生長環(huán)境，而生長環(huán)境反應到數據上就是理化性質。有研究表明[14]，菊芋發(fā)酵秸稈與草炭、蛭石進行混合配制，能夠實現容重、持水孔隙、總孔隙度和通氣孔隙間的互相彌補，滿足作物生長的要求。從本試驗結果看，pH、EC和容重在不同處理中都有不同程度的升高，通氣孔隙下降而持水孔隙升高，氣水比相應下降。說明栽培基質在栽培過程中隨著營養(yǎng)液的澆灌、自身的二次發(fā)酵和腐殖質的進一步分解，使基質疏松透氣，氧含量增加，有效改善了基質的理化性質，有利于植物根系的呼吸和有機養(yǎng)分的分解轉化，促進了植物根系的生長和養(yǎng)分供應。

3.2 不同栽培基質對辣椒生長的影響

有研究表明，使用有機基質可以增加作物的生長量[18]。在相同的栽培條件下，對于相同的作物品種，其生長量主要取決于栽培基質的理化性質。由試驗結果可知，與對照相比，添加秸稈的處理在辣椒植株生長旺期和結果初期對辣椒生長的促進作用不太明顯，這可能是因為在添加秸稈的栽培基質中羊糞未能腐熟的原因，但是在結果后期，部分添加秸稈的處理在指標方面開始接近對照或大于對照，這與基質在理化性質方面的變化相似。也有研究表明，造成這種現象的原因是秸稈在腐解時釋放出了少量的化感物質[19]，微生物對這些物質進行分解利用[20]，改善了根系的生長環(huán)境，進而促進作物生長。不同作物秸稈對辣椒的促進效果也不一樣，在本試驗中，添加菊芋秸稈的栽培基質對辣椒株高、莖粗、株幅等大多數生長指標的促進作用均優(yōu)于其他處理，且在結果后期各方面指標基本大于對照處理。

3.3 不同栽培基質對辣椒品質的影響

有機基質能為辣椒提供豐富的營養(yǎng)物質，可以有效提升品質。有機生態(tài)型無土栽培可以提高番茄的可溶性糖和維生素C含量[21]，在本試驗中，添加秸稈的處理在辣椒的可溶性總糖含量和維生素C含量上都要優(yōu)于對照處理，這與番茄上的研究結果一致。

不同的作物秸稈對辣椒果實品質的影響不同，在辣椒整個結果期內，添加菊芋秸稈的處理在各項品質指標上都要優(yōu)于其他處理。馬躍[22]研究指出，N、P、K的聯合施用可提高番茄的糖含量和維生素C含量;李冬梅等[23]研究表明，氮可以影響黃瓜果實的還原糖含量，增施氮肥能使果實中的可溶性糖含量得到明顯提高，N、P、K施用適中時果實中有較高的維生素C含量。通過前人的研究發(fā)現，造成這一現象的原因可能是菊芋秸稈栽培基質中的氮、磷、鉀配比更適合辣椒栽培，其中的原因需要進一步的研究。

3.4 不同栽培基質對辣椒產量的影響

栽培經濟類作物最終目標是高產和優(yōu)質，產量的增長也是研究和生產中最重要的目標之一。對于辣椒而言，產量的構成也是應用研究的重要課題之一。構成辣椒產量的因素主要有栽培品種的差異、栽培基質的優(yōu)劣、適宜的栽培環(huán)境、精細的管理調控等，而栽培基質的優(yōu)劣則是影響產量構成的重要原因之一，因為辣椒的產量取決于辣椒生長期中的營養(yǎng)狀況，栽培基質中所含的養(yǎng)分與辣椒的營養(yǎng)生長狀況密切相關。本研究結果表明，就辣椒產量而言，2個品種中添加作物秸稈的處理產量均高于羊糞對照（CK2），但只有添加菊芋秸稈的處理產量高于其他處理。

3.5 菊芋秸稈的發(fā)展前景

菊芋具有抗旱、抗寒以及耐鹽堿等優(yōu)良特性，能有效解決能源植物在種植過程中與糧爭地、與人爭糧的矛盾[24]。青海地處世界屋脊的青藏高原，生態(tài)環(huán)境極其脆弱，長期以來保護與開發(fā)一直是難以協(xié)調的矛盾。青海省作為生態(tài)大省，可為菊芋發(fā)展提供廣闊的用武之地，達到生態(tài)保護與產業(yè)開發(fā)的有機結合[12]。菊芋具有地上部生物量較大且含有大量養(yǎng)分等特點，使得菊芋秸稈的基質化具有廣闊的應用空間及發(fā)展前景。

4 結 論

添加小麥、油菜、玉米和菊芋4種秸稈均可改變栽培基質的理化性質。對比4種基質栽培結果發(fā)現，添加菊芋秸稈的栽培基質能更好地促進辣椒植株的生長，提高辣椒品質、產量。而在增加植物抗性方面，添加小麥和油菜秸稈栽培基質的效果更好。

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