茶渣基質(zhì)中添加殼聚糖對(duì)辣椒、番茄幼苗生長(zhǎng)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(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，云南 文山 663000；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)云南省 滇臺(tái)特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化工程研究中心，云南 昆明 650201）

工廠化育苗是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重要的組成部分，隨著規(guī)?；奶岣?，對(duì)育苗基質(zhì)的需求量也急劇上升。目前市面上普遍使用的育苗基質(zhì)主要成分是草炭，但草炭資源有限且短期內(nèi)不可再生，大量開(kāi)發(fā)會(huì)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化[1-2]。因此，開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉的新型有機(jī)復(fù)合育苗基質(zhì)代替草炭已成為當(dāng)務(wù)之急和研發(fā)的熱點(diǎn)，且具有重要的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)意義。為此，很多學(xué)者利用一些農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物，通過(guò)堆肥發(fā)酵、復(fù)配無(wú)機(jī)物、添加外源物等方式，挖掘了一些適宜作育苗基質(zhì)的有機(jī)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(jìn)行番茄穴盤(pán)育苗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腐熟羊糞、椰糠、腐植酸體積比為3 ∶5 ∶2時(shí)，其番茄株高、莖粗與對(duì)照最接近，且干重顯著高于對(duì)照，比對(duì)照提高了110.5%。李曉麗等[4]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)70%～75%的中藥渣和雞糞（1 ∶1）混合物與草炭復(fù)配其綜合表現(xiàn)較好，可以達(dá)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(zhì)，通過(guò)添加不同外源物對(duì)番茄育苗的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加HM 菌劑效果最好，不僅縮短了發(fā)酵時(shí)間，而且幼苗質(zhì)量顯著高于其他對(duì)照，當(dāng)發(fā)酵油菜秸稈、蛭石、珍珠巖體積比為2 ∶1 ∶1 時(shí)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(zhì)（Chitin）經(jīng)過(guò)脫乙酰作用得到的，是一種可再生的能源及工業(yè)原料。其無(wú)毒無(wú)味并具有良好吸附性、成膜性和吸濕性[6]，且分解后的產(chǎn)物是肥力較高的有機(jī)物，這一特性使得其在農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用有較大的優(yōu)勢(shì)。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(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等方面都具有廣泛的應(yīng)用前 景[7-8]。然而，對(duì)于殼聚糖在農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物作育苗基質(zhì)代替草炭中的應(yīng)用研究報(bào)道相對(duì)較少。筆者通過(guò)向復(fù)合基質(zhì)（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發(fā)酵雞糞=4 ∶3 ∶2 ∶1） 中添加不同用量殼聚糖進(jìn)行辣椒、番茄穴盤(pán)育苗，探討其對(duì)幼苗生長(zhǎng)質(zhì)量及生理代謝的影響，以期為殼聚糖在不同有機(jī)廢棄物作育苗基質(zhì)中的應(yīng)用提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019 年6—9 月在云南省文山州硯山縣國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū)辣椒試驗(yàn)基地連棟溫室大棚進(jìn)行。供試?yán)苯菲贩N為京滇皺皮椒（購(gòu)買自云南京滇種業(yè)有限公司），供試番茄品種為305（由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)滇臺(tái)中心提供）。供試材料為粉碎、淋洗后經(jīng)過(guò)EM 菌發(fā)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(fā)酵好的雞糞（過(guò)10～18 目篩），殼聚糖為河南華悅化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)，其脫乙酰度＞90%，灰分＜1%，粒徑為100 目，水溶性，商品草炭土購(gòu)買自遼寧鞍山（主要成分為東北草炭土），32 孔塑料穴盤(pán)，單個(gè)容積為110 mL。

1.2 方 法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)將上一階段試驗(yàn)篩選得到的適宜復(fù)合育苗基質(zhì)（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發(fā)酵雞糞= 4 ∶3 ∶2 ∶1，理化性質(zhì)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(jī)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(shè)置4 個(gè)殼聚糖添加量0、4、8、16 g/L 和對(duì)照（CK，草炭 ∶ 蛭石=3 ∶1），共5 個(gè)處理。每處理重復(fù)3 次，每個(gè)穴盤(pán)為一次重復(fù)。辣椒、番茄種子經(jīng)55～60℃熱水浸種消毒并催芽，當(dāng)露白達(dá)到90%以上，選取出芽一致的種子，播種于穴盤(pán)中，每孔一粒。日常定量澆灌清水，隨后進(jìn)行常規(guī)管理。

1.2.2測(cè)定項(xiàng)目辣椒幼苗生長(zhǎng)至4～5 片真葉（苗齡42 d），番茄幼苗生長(zhǎng)至3～4 片真葉（苗齡35 d）時(shí)，五點(diǎn)取樣法取樣。用刻度尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量株高（cm）和莖粗（cm），分析天平測(cè)量干重（g/株）、排水法測(cè)定根體積（cm3），并計(jì)算出苗率（%）、壯苗指數(shù)[9]和G 值（mg/d）[10]。葉片低溫保存后第二天測(cè)定生理生化指標(biāo)，TTC 法測(cè)定根系活力[μg/（h·g）][11-12]、紫外分光光度法測(cè)定葉綠素含量（mg/g）[13-14]、蒽酮比色法測(cè)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(cè)定（磺基水楊酸法）[17]。

出苗率（%）=破土出苗數(shù)/種子總數(shù)×100

G 值（mg/d）=全株干重/苗齡

壯苗指數(shù)=（地下部分干重/地上部分干重+莖粗/株高）×全株干重

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

原始數(shù)據(jù)整理采用WPS 軟件，數(shù)據(jù)分析使用DPS 7.05（Duncan 新復(fù)極差法，P＜0.05）

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響

從表1 可以看出，不同處理對(duì)辣椒、番茄幼苗生長(zhǎng)質(zhì)量有顯著影響。在辣椒幼苗對(duì)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(wú)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(wú)顯著差異；最低的是A、D 處理均為0.24 cm，且倆者無(wú)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(wú)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(wú)顯著差異。G 值（生長(zhǎng)函數(shù)）和壯苗指數(shù)均是衡量幼苗生長(zhǎng)質(zhì)量?jī)?yōu)良的重要指標(biāo)之 一[18]，在辣椒幼苗G 值、壯苗指數(shù)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(zhì)量最佳，株高、莖粗、干重、G 值和壯苗指數(shù)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(duì)辣椒、番茄幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)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(zhì)量與CK 最接近，尤其是C 處理其幼苗質(zhì)量最佳，壯苗指數(shù)分別比對(duì)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(zhì)量效果不理想。說(shuō)明在該復(fù)合育苗基質(zhì)中，殼聚糖添加量為4 g/L 和8 g/L 時(shí)，對(duì)幼苗質(zhì)量有促進(jìn)作用，其中以8 g/L 效果最為明顯。

2.2 對(duì)出苗率的影響

在出苗率對(duì)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(wú)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(wú)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(shuō)明在該復(fù)合育苗基質(zhì)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(duì)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(wú)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(wú)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(wú)顯著差異；D 處理1.72 mg/g，顯著低于其他處理。說(shuō)明在該復(fù)合育苗基質(zhì)中，殼聚糖添加量為8 g/L 時(shí)，對(duì)辣椒、番茄幼苗葉綠素含量有顯著促進(jìn)作用（圖2）。

2.4 對(duì)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(wú)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(wú)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(duì)幼苗根系活力的影響

根系是植物吸取水分和養(yǎng)分的主要器官，根系生長(zhǎng)情況和代謝水平直接影響植物個(gè)體的生長(zhǎng)情況、營(yíng)養(yǎng)狀況和生產(chǎn)量水平[19]，根系活力是評(píng)價(jià)根系生長(zhǎng)的主要指標(biāo)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(wú)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(wú)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(fù)合育苗基質(zhì)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(shì)，其中8 g/L 時(shí)根系活力最佳，同時(shí)表明過(guò)量使用殼聚糖將抑制幼苗根系的生長(zhǎng)。

2.6 對(duì)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(zhǎng)發(fā)育提供能量，同時(shí)在代謝中間產(chǎn)物、信號(hào)功能傳遞、植物抗性等方面也發(fā)揮著重要作用[20]。因此，可溶性糖含量的高低可作為評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)是否正常的指標(biāo)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(shì)（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(wú)顯著差異；最低的是A 處理9.15 mg/g，與D 處理9.34 mg/g 無(wú)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(wú)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(shuō)明適量使用殼聚糖可促進(jìn)幼苗可溶性糖含量增加，過(guò)量則導(dǎo)致含量下降，當(dāng)8 g/L 時(shí)辣椒、番茄幼苗含可溶性糖含量最高分別比對(duì)照提高了8.5%和16.65%。

2.7 對(duì)幼苗脯氨酸含量的影響

脯氨酸是參與植物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)滲透調(diào)節(jié)重要物質(zhì)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(yàn)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(wú)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(wú)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(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在復(fù)合基質(zhì)（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發(fā)酵雞糞=4 ∶3 ∶2 ∶1）中添加殼聚糖可促進(jìn)辣椒、番茄幼苗的生長(zhǎng)，提高幼苗質(zhì)量，促進(jìn)根系活力。這一結(jié)論與前人研究結(jié)果相似，適量殼聚糖可提高幼苗生長(zhǎng)質(zhì)量，同時(shí)對(duì)可溶性糖、根系活力、脯氨酸含量等有促進(jìn)作用[23]。前人研究表明殼聚糖通過(guò)參與植物幼苗在發(fā)育過(guò)程中的某些關(guān)鍵酶及內(nèi)源激素的合成來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控[24]，如α-淀粉酶[25]、超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活性等[26]，同時(shí)能夠顯著提高幼苗中GA3（赤霉素）和IAA（生長(zhǎng)素）的含量[27]，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育和種子萌發(fā)。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(qiáng)弱。在試驗(yàn)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(shuō)明適量殼聚糖可提高其抗逆性，這為殼聚糖在茶渣基質(zhì)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

董傳遷等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在腐熟棉籽殼、菇渣育苗基質(zhì)中，添加殼聚糖4 g/L 時(shí)可顯著促進(jìn)番茄、甜椒幼苗生長(zhǎng)，根系活力、凈光合速率和抗逆性顯著增強(qiáng)。游卓瑩等[28]將草炭、菇渣、蛭石和珍珠巖復(fù)配成育苗基進(jìn)行黃瓜育苗，結(jié)果表明4 g/L 殼聚糖時(shí)黃瓜幼苗出苗率、莖粗、壯苗指數(shù)顯著高于其他處理，干重比對(duì)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(duì)照。此研究結(jié)果與前人結(jié)論相似，添加殼聚糖4～8 g/L 可進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，但不同處在于前人研究認(rèn)為殼聚糖添加量為4 g/L 時(shí)育苗效果最佳，但在試驗(yàn)基質(zhì)中則以8 g/L 時(shí)育苗效果最好，造成這一差異的原因可能是由于育苗基質(zhì)材料的不同。另外伊程程等[29]認(rèn)為添加適當(dāng)殼聚糖可提高幼苗出苗率，而在本試驗(yàn)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(zhì)和殼聚糖的不同而導(dǎo)致結(jié)果有所差異。

綜上所述在該試驗(yàn)條件下，茶渣基質(zhì)中（茶渣∶蛭石 ∶ 珍珠巖 ∶ 發(fā)酵雞糞=7 ∶1 ∶1 ∶1）添加適量殼聚糖可促進(jìn)辣椒、番茄幼苗生長(zhǎng)、提高抗逆性，當(dāng)8 g/L 時(shí)對(duì)辣椒、番茄幼苗生長(zhǎng)、生理代謝促進(jìn)作用最大，可顯著提高生長(zhǎng)質(zhì)量，增強(qiáng)抗逆性。