辣椒育苗基質研究

賈廷新，王曉巍,2，頡建明，王文麗

(1.甘肅農業大學園藝學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農業科學院蔬菜研究所，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所，甘肅 蘭州 730070)

近年來，我國的設施園藝產業迅猛發展，隨著設施生產面積的增加，種植作物種類及設施類型的多樣化，管理水平的不斷提高，大大提高了農業經濟作物的產量和質量，設施園藝的栽培總面積每年以平均18.5%的增長率增長[1].為了解決耕地緊張、生產效率低等問題，將無土栽培與設施園藝結合，在一定程度上可緩解耕地緊張的情況，也更進一步提高了作物的產量和品質.無土栽培改變了傳統的栽培方式，在全世界設施園藝生產中得到了快速發展[2]，基質無土栽培技術也越來越受到廣大農民的歡迎，基質的需求也隨之越來越大[3].辣椒(Capsicumannuum)是人們喜食的蔬菜和辛辣香料作物，是世界第二大消費蔬菜，其含有維生素，類胡蘿卜素和礦物質等多種人體需要的營養成分深受人們的喜愛[4]，因此辣椒的生產必然會帶來巨大收益，為了促進辣椒早熟，提高產量和品質，利用基質育苗成為辣椒生產的重要環節[5].

禽畜糞便在生物質資源總量中占比最大[6]，甘南州是我國“六大牧區”之一，畜牧業是全州的基礎產業和特色產業，全州每年可利用的羊糞總量約為40萬t.羊糞中含有較高的N、P、K元素，取用和處理都比較方便，是制作有機基質的上佳原料[7].腐殖酸主要是植物遺骸經過微生物的分解與轉化，在一系列化學反應中積累起來的有機物質，它的總量數以萬億噸計，因其天然性和綠色環保受到了國內外科技人員的廣泛關注[8].目前，腐殖酸在農業領域中的應用主要是作為肥料[9]、保水劑[10]及土壤改良劑[11].此外，草炭因其良好的理化性質一直被作為基質原料使用[12]，加入適宜草炭更有利于幼苗的生長，但基于可持續利用的發展觀念，需要高質量和低成本的材料來代替部分或者全部草炭[13].

甘南藏族自治州是甘肅省的主要畜牧業基地，在畜牧業快速發展的同時，伴隨著大量禽畜糞便的產生，這些禽畜廢棄物沒有被合理的利用，不但會影響資源的浪費，而且會導致一系列環境問題[14].為了讓畜牧業綠色可循環發展，尋找讓農業廢棄物變廢為寶的途徑具有非常重要的現實意義.大量研究表明，將牛糞基質化能很好地提高資源利用率[15-16]，但將羊糞基質化利用進行茄果類蔬菜育苗的研究相對較少.因此，本試驗選用腐熟羊糞、腐殖酸煤、國產草炭，再加入無機原料珍珠巖，研究它們作為辣椒育苗基質的適宜配比，為甘南草原羊糞的再利用和代替部分草炭提供理論依據.

1 材料與方法

1.1 材料及儀器

1.1.1 材料 隴椒10號辣椒，購于甘肅民圣農業科技有限責任公司.羊糞取自甘南藏族自治州夏河縣甘加草原，經高溫發酵腐熟后過4 mm篩備用.商品基質由壽光市土博士育苗基質廠生產，并與腐殖酸煤、草炭購于蘭州農意農業生產資料有限公司.

1.1.2 儀器 PHSJ-4F型pH計；DDS-307A型電導率儀；K1100型凱氏定氮儀；AP1302型火焰分光光度計.

1.2 試驗設計

試驗于2020年5月～8月在甘肅省農業科學院內進行，采用四因素三水平的正交試驗設計，共有9種不同配比的基質(表1)，以常規商品育苗基質作對照，每個處理設置4個重復，每個重復8株.選取完整、大小均勻的辣椒種子進行催芽處理，待種子露白，選擇發芽相對一致的種子移入32孔裝有育苗基質的穴盤中，苗期采取常規方法管理.每種配料的理化性質見表2.

表1 不同處理的基質配比(質量比)

1.3 測定指標與方法

1.3.1 基質物理、化學性質的測定 各基質的容重、總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度、pH、EC、有機質含量、水解性氮含量、速效磷含量、速效鉀含量，按國家農業行業標準NY/T 2018-2012(蔬菜育苗基質)規定的方法測定.共有9個處理，每個處理設置3次重復，每個重復測定3次.

1.3.2 出苗率的測定

出苗率=辣椒幼苗出苗數/播種的辣椒幼苗總數

1.3.3 植株生長生理指標的測定 培育30 d后開始測量辣椒生長和生理指標： 株高：用直尺測量；莖粗：用游標卡尺測量子葉處莖粗.植株干鮮質量：測定辣椒地上部分時，先剪取地上部分以便裝入紙袋，稱得的質量即為鮮質量，然后將裝入辣椒地上部的紙袋放入105 ℃烘箱進行殺青30 min，最后再將溫度降至80 ℃烘72 h至恒質量后，稱得的質量即為其地上部干質量.葉面積：用作物葉片形態測定儀TPYX-A測定.

表2 配料的理化性質

壯苗指數=(莖粗/株高+地下部干質量/地上部干質量)x全株干質量[17]

根冠比=地下干質量/地上干質量

葉綠素：采用SPAD-502 Plus型便攜式葉綠素儀測定；可溶性蛋白含量：考馬斯亮藍G-250染色法測定[18]；可溶性糖含量：蒽酮法測定[19].

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2007進行數據的統計，利用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析(Duncan法).主成分分析計算公式：綜合得分(F)=λ1F1+λ2F2+…λnFn，式中：λ表示對應主成分的貢獻率；Fn表示單個主成分得分值.綜合得分高的為最優基質配方.

2 結果與分析

2.1 不同配比基質的理化性質與養分含量

由表3可見，各處理和對照pH整體偏弱酸性，其中對照pH最低，T7的pH最大，各處理的pH均處于5.30～6.06；不同配比基質的EC值差異較大，CK的EC值較低，顯著低于其他處理，T7的EC值最大，T9次之，顯著高于其他處理；各配比基質容重在0.334～0.485 g/cm3，T1和T6的容重顯著高于CK，其他處理的容重與CK無顯著差異；基質通氣孔隙度以CK最高，T1次之；持水孔隙度以T5最高，CK最低，T5較CK提高了179%；各處理基質的總孔隙度均在60%～90%的理想范圍內，T5的總孔隙度顯著高于CK與其他處理.總孔隙度大，說明基質比較疏松，容納的空氣和水的量大，有利于根系的生長[20]，T5較CK更適合植株的生長；從表3中還可以看出，各配方基質的水解性氮含量之間差異顯著，除T1和T2外，其余各配方基質的堿解氮含量都高于CK；各配方基質的速效磷含量以CK最高，T5次之；速效鉀含量以T5最高，達到了1 597 mg/kg，比CK提高了391%；各配方基質的有機質含量均高于CK，其中T1有機質含量最高，比CK提高了83%，在各配方基質的化學性質中，除了速效磷含量低于CK，其他均高于CK，這表明各配方基質的養分高于CK，能為植株提供更高的養分.

表3 不同配比育苗基質理化性質

2.2 不同配比基質對辣椒幼苗生長的影響

2.2.1 不同配方基質對辣椒出苗率的影響 由表4可見，播種后第3天，開始記錄辣椒出苗率，到播種第18天完全出苗.在播種后第3天到播種后第12天期間，不同配比基質辣椒的出苗率間差異顯著，其中T5的出苗率最高，遠高于其他處理，在播種后第6天，各處理間的出苗率排序為T5>CK>T4>T6>T7>T2>T8>T9>T1,在播種后第9天，除T1和T9外，各處理間出苗率增長速度逐漸下降，在第18天時各處理的出苗率達到最大，均在87%以上.在播種后第3天到播種后第12天期間，T5的出苗率最高，這表明T5更適合辣椒種子的生長.

表4 不同配比基質對辣椒出苗率的影響

2.2.2 不同配方基質對辣椒幼苗生長的影響 干鮮質量是評價幼苗質量的重要指標，試驗中不同配比基質對辣椒幼苗干鮮質量的影響見表5.T5的地上部鮮質量和地上部干質量最大，T4次之，均高于CK，顯著高于其他處理，T5和T4地上部鮮質量分別比CK高38.3%、17.2%，地上部干質量分別比CK高20.1%、9.6%.地下部鮮質量和地下部干質量以處理CK最大，T5次之，且顯著高于其他處理，這說明T5處理地上部干物質積累量較大，育苗效果較好.由表5可見，T5的植株最高，T4次之，T1植株最矮，其他處理間差異不顯著，其中T5、T4的株高較CK分別提高了28.1%、13.5%；T5、T4、T7的莖粗都顯著高于CK，CK與T6、T8、T9間無顯著差異，T2的莖粗最小，T2、T1、T3間差異不顯著；T5的葉面積最大，達到了2 026 mm2，和CK間差異不顯著,T1的葉面積最小為698 mm2，T5較T1提高了190%，各處理間葉面積的排序為T5>CK>T4>T8>T9>T6>T7>T2>T3>T1；T1和CK的根冠比差異不明顯，T5的根冠比顯著低于CK；在壯苗指數中CK最高，T5僅次于CK.

表5 不同配比基質對辣椒生長的影響

2.3 不同配方基質對辣椒生理指標的影響

由圖1可見，T5處理葉綠素SPAD值最高，T6僅次于T5，T6和T5顯著高于CK，T5、T6處理的SPAD值較CK分別提高了3.37%、2.1%，T4和CK間無顯著性差異，T1葉綠素SPAD值最小，T2、T8、T9處理間差異不顯著，各處理間葉綠素含量排序為T5>T6>CK>T4>T2>T8>T9>T3>T7>T1，這表明T5能夠更好地進行干物質的積累.

圖1 不同配比基質對辣椒葉片中葉綠素含量的影響Figure 1 Effects of different substrates on chlorophyll content in pepper leaves

從圖2可以看出， T5處理可溶性糖含量最高，T4處理次之，T5和T4處理顯著高于CK和其他處理，T5和T4的可溶性糖含量較CK分別提高了13.6%、4.6%，表明T5處理新陳代謝旺盛，利于植株生長；CK處理的可溶性蛋白含量最高，為3.21 mg/g，T4、T5處理次之，T5與CK、T4、T9處理之間無顯著差異，T3處理含量最低為2.15 mg/g，可溶性蛋白含量由大到小排序為CK>T4>T5>T9>T7>T8>T6>T2>T1>T3，表明CK、T4、T5處理植株長勢較好，合成了較多的蛋白質.

圖2 不同配比基質對辣椒葉片可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的影響Figure 2 The effect of different matrix ratios on the soluble sugar content and soluble protein content of pepper leaves

2.4 不同配比基質對辣椒幼苗生長、生理指標影響的綜合性評價

主成分分析是將多個指標通過正交變換轉化為個數較少、彼此不相關并且可以綜合反映原來多個性能指標的綜合指標，并計算樣本相關矩陣的累積貢獻率，一般以累積貢獻率達85%以上確定主成分個數[21].對各處理生長及生理指標數據進行主成分分析，利用降維原理，得到用來評價各個生長、生理指標的主成分，即用較少的幾個綜合指標代替原來較多的評價指標，使得這些指標保留原來指標絕大多數信息[22].如表6所示，發現前兩個主成分的累積貢獻率為85.18%，符合條件，說明所提取的公因子已經有很好的代表性，因此選用提取出的兩個主成分代替原來的13項指標變量.從表6可以看出第一主成分貢獻率達到67.874%，第一主成分中主要以地上鮮質量的影響為主；第二主成分貢獻率為17.3%，第二主成分中主要以地下干質量的影響為主.

表6 相關系數矩陣的特征值、貢獻率及累計貢獻率

利用因子得分系數陣，將所有的主成分表示為各個變量的線性組合，得出各個處理第一主成分和第二主成分的具體參考值，再結合兩個主成分的貢獻率，得出綜合得分，進而得到綜合排名.由表7可以看出，T5處理綜合得分遠高于CK和其他處理，說明T5基質配方對辣椒幼苗更有益，為最適基質配方.

表7 不同處理辣椒的生長生理指標綜合評價結果

3 討論

育苗基質作為無土栽培過程中的核心，影響著幼苗的生長狀況，它具有很重要的作用，如保持養分、水分的供應、提供穩定協調的根際環境條件、還具有透氣性和緩沖性，這樣的條件下植株才可以健康的生長[23].一般育苗基質的pH值以5.8～7.0為好，辣椒在微酸性環境中生長良好，當pH>8時會出現生長不良等現象[24].EC值會直接影響到幼苗的生長狀況，育苗基質適宜EC值范圍為0.5～2.6 ms/cm[25].在本研究中，將腐熟的羊糞與傳統草炭和腐殖酸煤混合，各配方基質的pH、EC、容重、孔隙度都在適宜范圍內，其中pH為5.30～6.06，各配方基質EC值為0.27～1.13 ms/cm，容重0.334～0.485 g/cm3，符合理想育苗基質的物理性質[26]；總孔隙度越大，基質越輕，容納空氣和水的量也越大，有利于根的發育[27]，在本試驗中，不同配比基質的總孔隙度均在60%～90%的理想范圍內，T5處理的總孔隙度顯著高于CK與其他處理；適宜的育苗基質應該具備一定理化性質，將禽畜糞便進行合理的復配可以使得基質擁有良好的理化性質，提高基質的養分含量[28].蘆偉等[29]研究發現羊糞可以促進植物根系發育，提高產量.本研究中，T5配方中的堿解氮含量、速效鉀含量、有機質含量均顯著高于CK和其他處理，為辣椒幼苗的生長提供了豐富的營養物質，故該配方下辣椒長勢最好.

楊建波等[30]研究發現出苗率的好壞影響后期作物的產量，出苗率越好則說明基質適合幼苗的培育，在本試驗中，T5處理出苗速度最快，出苗率最高，達到了93.75%，顯著高于對照和其他處理，這表明T5配方基質更適合幼苗的生長；葉綠素含量能夠反映葉片的光合能力，植物生長所需要的能量是通過光合作用來完成的，因此葉綠素含量也能很好地反映植株生長情況[31]；本研究中T5處理的葉綠素含量高于其他處理，說明T5處理生長較好，有機物合成較多.孫常青等[32]研究認為，植物體內的可溶性糖和可溶性蛋白有很重要的作用，可溶性糖是碳水化合物代謝和貯藏的主要形式，含量越高，新陳代謝越旺盛，長勢也越好；可溶性蛋白是構成細胞組織的主要材料，與生命活動息息相關，它的含量在一定程度上決定了植株的生理狀況[33].研究中T5處理的可溶性糖含量顯著高于其他處理，可溶性蛋白含量和CK、T4處理相同，均高于其他處理，這表明T5處理生長旺盛代謝能力較強，這與孫常青的研究結果相似.

王瑞霞等[34]利用主成分分析法評價油菜的抗旱性，篩選出了抗旱性品種；王娟等[35]利用主成分分析法綜合評價影響基質理化性質的主要因子.試驗中對各處理的生長及生理指標數據利用主成分分析法進行綜合評價，得到各基質的綜合排名，其中T5的綜合排名最高，說明T5基質配方更適合辣椒幼苗生長，為最適基質配方.

4 結論

不同配方的復合基質的容重、孔隙度、pH、EC等基質理化性質都在適宜范圍內，符合育苗基質的要求，其中T5的水解性氮含量、速效鉀含量、有機質含量都顯著高于CK，T5的可溶性糖含量和葉綠素SPAD值顯著高于CK.利用主成分分析法對不同處理進行綜合打分，最終得出T5處理為4.383分，排名第一，遠高于CK的2.714分，為最佳配比.因此，以甘南草原羊糞發酵物代替部分草炭循環再利用進行辣椒育苗應用前景廣闊.