辣椒連作障礙機制及其緩解技術(shù)的初步研究

章玉平，黃燊松，李豪孟，陳振邦，陳敏華，羅文聰，黃金銳,全國明

(廣州城市職業(yè)學(xué)院 城市建設(shè)工程系，廣東 廣州 510405)

辣椒(Capsicumfrutescens)是一種大眾喜愛的茄果類蔬菜，中國辣椒總產(chǎn)量位列全球第一，年產(chǎn)量大約2.8×107T，約占全球產(chǎn)量的46%，同時每年以9%的幅度增長[1]。辣椒生產(chǎn)存在著比較明顯的連作障礙，辣椒連作1年產(chǎn)量下降10%-15%，連作2年下降20%-30%，連作3年下降30%-50%[2]。探明辣椒連作障礙的原因及緩解其連作障礙的技術(shù)措施已經(jīng)成為辣椒生產(chǎn)的重要問題[3-8]。

為探明辣椒連作障礙的原因及其緩解技術(shù)，本試驗采用辣椒播種育苗和盆栽方法，力求證實辣椒在連續(xù)播種和盆栽過程中存在著連作障礙并分析其原因。試驗采用水培添加活性炭的方法，篩選水培模式克服連作障礙的技術(shù)方法；通過播種基質(zhì)添加活性炭、碳酸鈣、輪作玉米、菜心的方法，篩選克服辣椒連作障礙的技術(shù)措施，為辣椒的生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)。

一、材料與方法

(一)試驗材料

播種用的辣椒種子購自廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院種子門市部，品種為“農(nóng)普·辣優(yōu)12”“農(nóng)普·辣優(yōu)16”；另一部分種子購自沈陽市沐和園藝有限公司，品種為“甜椒”。

(二)試驗處理與測定方法

使用進口的泥炭土或當(dāng)?shù)靥飯@土進行播種和育苗。泥炭土購置于廣州市三力園藝有限公司(產(chǎn)地：德國)。播種基質(zhì)粒徑0-10mm。播種時每一穴盤(540mm×280mm)播種25粒種子，連作模式(第2茬)采用播種過的基質(zhì)，辣椒苗在此基質(zhì)中至少生長2個月以上，全新泥炭土播種為對照(CK)，處理和對照均使用三個育苗盤。

盆栽基質(zhì)粒徑0-30mm，對照(第一茬)采用進口粗泥炭(0-30mm)種植，連作模式采用上年種過一茬辣椒的粗泥炭為栽培基質(zhì)，此基質(zhì)至少種植辣椒5個月以上。每個花盆(高度280mm，盆底直徑230mm)種植3株辣椒小苗，每處理各種植30盆。

玉米播種時在每個穴盤(540×280mm)放置25粒玉米種子，菜心播種時每個穴盤(540×280mm)放置0.03g種子。水培辣椒采用hoagland營養(yǎng)液，分別添加活性炭0.1%、0.5%、1%、2%(質(zhì)量比)，每個處理采用營養(yǎng)液3000ml，每處理30棵辣椒苗，每6-7d更換一次營養(yǎng)液。

辣椒連作障礙試驗：使用播種過辣椒的進口泥炭土或田園土，撥出辣椒苗，重新整理，分別加入0.5%、1%、2%、3%的粉狀活性炭或0.1%、0.5%、1%、2%(質(zhì)量比)的CaCO3粉末，以不加入活性炭或CaCO3為對照。第16d統(tǒng)計萌發(fā)率。

辣椒播種和水培放置于日光玻璃溫室中，溫度22-32℃，相對濕度75%-95%，溫室采用50%的外遮陽網(wǎng)。盆栽辣椒放置于室外。

(三)測定指標(biāo)

發(fā)芽率=(n/N)×100%(n：正常萌發(fā)的種子數(shù)量；N：供試驗的種子總數(shù))。

植株高度為植株根頸至生長點的高度，葉長為葉片葉柄基部至葉尖的長度，葉寬為垂直于主葉脈最長的葉片寬度，使用直尺測量。

植株鮮干重的測定：植株鮮重測量前，先用剪刀將植株從根頸部位剪斷，然后用千分之一電子天平分別稱量植株地上部和根系重量。鮮重測量后，將植株在105℃烘箱中烘干15min后，于60℃烘干至恒重，用千分之一電子天平分別稱量植株地上部和根系重量，即為干重。

試驗數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件(SPSS Inc.,Chicago,US)。

試驗時間為2018年2月-2020年的7月，在廣州城市職業(yè)學(xué)院南校區(qū)苗圃中進行，試驗重復(fù)3次以上。

二、結(jié)果與分析

(一)播種育苗階段連作障礙的證實

從表1、表2可見，當(dāng)采用不同的播種基質(zhì)時(處理1-4)，隨著播種育苗茬數(shù)的提高，辣椒種子萌發(fā)率逐步下降，采用進口泥炭土的第2茬種子萌發(fā)率為78.6%(處理3)，第3茬為58.3%(處理4)，而對照(CK1，第一茬)為88.6%，第2茬、第3茬的種子萌發(fā)率比第1茬分別下降了10.3%、30.3%。連作模式(第2茬、第3茬)的幼苗葉子不展開，采用田園土播種也出現(xiàn)相似的情況，連作情況下萌發(fā)率降低，葉片較小。本地田園土和進口泥炭土對辣椒溫室播種育苗的效果基本一致。結(jié)果證明辣椒連作一方面影響種子的萌發(fā)，另外同時影響幼苗生長，在播種育苗階段就出現(xiàn)了連作障礙。在播種育苗生長后期(第35d)連作模式(處理3，第2茬)的植株鮮重、高度、葉片寬度、長度，均顯著低于對照(CK1，第1茬)。

表1 不同連作次數(shù)對辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響(第16d)

表2 連作模式對辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響(第35d)

(二)盆栽階段連作障礙的證實

從表3可以看出，辣椒連作有比較顯著的連作障礙現(xiàn)象。連作植株高度20.5cm，對照高度為39.7cm，連作模式下辣椒植株鮮重與干重顯著低于對照(CK)。說明連作影響了辣椒植株的生長，并且它的表現(xiàn)是全局性的。

表3 連作模式對盆栽辣椒植株生長的影響(上盆后30d)

(三)辣椒水培過程中添加活性炭對辣椒連作障礙現(xiàn)象的緩解作用

從表4可以看出，當(dāng)添加不同濃度的活性炭(AC)56d后，辣椒植株苗高、苗鮮重、根長均好于對照，其中添加0.1%活性炭效果最好。這是因為活性炭能夠吸附辣椒根系分泌物中的有毒物質(zhì)，降低辣椒根系分泌物的自毒作用，從而減輕連作障礙。

表4 添加不同濃度的活性炭對水培辣椒幼苗生長的影響(56d)

(四)播種基質(zhì)添加活性炭對辣椒連作障礙的緩解作用

由表5可見，低濃度的活性炭(AC)可以促進第2茬辣椒種子的萌發(fā)，但幼苗生長受阻，表現(xiàn)為葉子數(shù)量少、葉子不展開、苗的高度低矮。高濃度的活性炭(AC)抑制第2茬辣椒種子萌發(fā)及幼苗的生長，隨后幼苗移栽后處理1-5的幼苗生長不良。本試驗表明播種基質(zhì)中添加活性炭(AC)對辣椒連作障礙的消除作用不顯著。

表5 添加不同濃度的活性炭對辣椒種子萌發(fā)率及幼苗生長情況的影響(第16d統(tǒng)計)

(五)播種基質(zhì)添加碳酸鈣對辣椒連作障礙的緩解作用

由表6可見，加入不同濃度的CaCO3后，連作模式下辣椒種子的萌發(fā)率均大幅度下降，表明CaCO3對辣椒種子萌發(fā)有抑制作用，也表明CaCO3對辣椒連作障礙的消除基本上沒有影響。表6表明甜椒的連作障礙更為明顯，第2茬種子萌發(fā)率大幅度下降。

表6 添加不同濃度的CaCO3對辣椒種子萌發(fā)率及幼苗生長情況的影響(第16d統(tǒng)計)

(六)輪作玉米對辣椒連作障礙的緩解作用

從表7可知，用種過辣椒的土壤播種玉米，玉米種子萌發(fā)受到抑制，苗高與葉子最大寬度均比對照下降，說明辣椒對玉米的種子萌發(fā)具有抑制作用。從表8可知，使用播種過玉米的栽培基質(zhì)再次進行辣椒播種，辣椒種子萌發(fā)受到抑制。從表9可知，經(jīng)過1-3茬辣椒種植后，玉米輪作對消除辣椒連作障礙沒有效果，反而會影響辣椒種子的萌發(fā)。說明辣椒與玉米之間具有相互化感抑制作用，玉米并不是辣椒下茬作物的最佳選擇。

表7 種植辣椒后的土壤對玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響(16d)

表8 種植玉米后的土壤對辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長的影響(16d)

(七)輪作菜心對辣椒連作障礙的緩解作用

從表10可知，經(jīng)過1-3茬辣椒種植后，菜心輪作對消除辣椒連作障礙具有較好的作用，辣椒種子萌發(fā)基本上和對照差別不顯著，幼苗生長正常，初步認(rèn)為緩解辣椒連作障礙的后續(xù)作物為菜心，這有利于合理安排辣椒的種植制度。

表10 不同基質(zhì)輪作菜心后辣椒種子的萌發(fā)率(16d)

三、討論

目前公認(rèn)的作物連作障礙的原因主要有土壤微生物的作用、土壤理化性質(zhì)的劣化、植物根系分泌物與植株凋落物的自毒作用等三種原因[5-6]。通過辣椒連續(xù)播種的方法，結(jié)果表明，第2茬播種辣椒萌發(fā)率下降，幼苗葉子不展開，植株高度降低，即辣椒連續(xù)播種存在著比較明顯的連作障礙。由于在播種階段枯枝落葉基本沒有，播種苗生長時間較短，所需肥力較低，推測其連作障礙主要原因為根系分泌物的影響。在辣椒小苗水培過程中采用hoagland營養(yǎng)液，每7d更換一次營養(yǎng)液，添加0.1%的活性炭有助于辣椒小苗的生長，由于水培方法控制條件精確，消除了土壤微生物影響，也不受土壤理化性質(zhì)的影響，此條件下根系分泌物起到?jīng)Q定性的作用，同時活性炭有吸附有毒物質(zhì)的作用，當(dāng)然也會吸附小部分的營養(yǎng)，但對辣椒幼苗影響不大。由此，可以判斷辣椒連作障礙的主要原因為根系分泌物的自毒作用，也就是通常說的化感自毒作用。

既然初步確定根系分泌物的自毒作用為辣椒連作障礙的主要原因。因此，當(dāng)根系分泌物在栽培基質(zhì)中積累量較多時就會對下一茬辣椒植株的生長發(fā)育產(chǎn)生抑制，甚至毒害。在試驗中采用基質(zhì)中添加活性炭粉末，結(jié)果表明低濃度的活性炭具有促進種子萌發(fā)的作用，但是后來幼苗的生長不太正常，推測活性炭在基質(zhì)中和基質(zhì)中的成分產(chǎn)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，也說明單獨添加活性炭的方法還不能緩解辣椒的連作障礙。

通過菜心輪作的方法，辣椒連作障礙減輕了，萌發(fā)率下降不顯著，后續(xù)幼苗的生長正常，可以初步確定菜心為克服辣椒連作障礙的下一茬作物。

辣椒的連作障礙是極其復(fù)雜的過程，其原因是多方面的，緩解連作障礙的途徑也是多樣的。本試驗初步證實辣椒連續(xù)播種存在連作障礙，探明根系分泌物為辣椒連作障礙的主要原因之一，菜心輪作有助于緩解其連作障礙，但是完全闡明辣椒的連作障礙原因及其緩解技術(shù)需要更為翔實、系統(tǒng)、深入的研究。