辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜育苗質(zhì)量的影響

王霞 郝樹芹

摘 要：為降低西瓜基質(zhì)育苗生產(chǎn)成本，采用不同比例的辣椒秸稈與蛭石、珍珠巖進(jìn)行復(fù)配，探討其對西瓜幼苗形態(tài)建成及生理特性的影響，以明確最佳的草炭替代材料。試驗(yàn)設(shè)置L1（V辣椒秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=1∶1∶1）、L2（V辣椒秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）、L3（V辣椒秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=4∶1∶1）3個(gè)處理和對照CK（V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）。結(jié)果表明，L2處理的西瓜幼苗株高、莖粗、葉片數(shù)、干鮮質(zhì)量、根尖數(shù)、壯苗指數(shù)和根冠比最大，根系活力最高;L1處理的西瓜幼苗出苗率最高，但與L2差異不顯著;L3處理的西瓜幼苗根長最大，但與L2差異不顯著。L2處理的西瓜幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）、類胡蘿卜素含量和凈光合速率最高，較對照分別增加10.98%、11.51%、11.13%、7.71%和21.38%。因此，由辣椒秸稈、蛭石、珍珠巖體積比按2：1：1復(fù)合而成的育苗基質(zhì)可以替代常規(guī)草炭育苗基質(zhì)（V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）進(jìn)行西瓜育苗。

關(guān)鍵詞：西瓜;幼苗;辣椒;秸稈復(fù)全基質(zhì);育苗

Abstract： In order to reduce the production cost of watermelon seedlings， different proportions of pepper straw， vermiculite and perlite were used to study the effects on the morphological formation and physiological characteristics of watermelon seedlings， the best peat substitute material was explored. Three treatments and one control were set up， which were L1 （pepper straw∶vermiculite∶Perlite=1∶1∶1）， L2 （pepper straw∶vermiculite∶Perlite=2∶1∶1）， L3 （pepper straw∶vermiculite∶Perlite=4∶1∶1） and CK （peat∶vermiculite∶Perlite=2∶1∶1）， respectively. The results showed that under the treatment of L2， the plant height， stem diameter， leaf number， dry and fresh weight， root tip number， strong seedling index， root shoot ratio and the root activity were the highest. The emergence rate of watermelon seedlings under L1 treatment was the highest， but the difference was not significant when compared with the L2 treatment. The root length was the largest under L3 treatment， but the difference was not significant when compared with the L2 treatment. Under the treatment of L2， the contents of chlorophyll a， chlorophyll b， chlorophyll （a+b）， carotenoids and net photosynthetic rate of watermelon seedlings were the highest， which increased by 10.98%， 11.51%， 11.13%， 7.71% and 21.38% respectively. In conclusion， the medium composed of pepper straw， vermiculite and perlite in the ratio of 2∶1∶1 could replace the conventional peat substrate （peat∶vermiculite∶Perlite=2∶1∶1） for watermelon seedling.

Key words： Watermelon; Seedling; Pepper; Straw; Composite matrix; Seedling

用基質(zhì)進(jìn)行穴盤育苗的優(yōu)點(diǎn)眾多，可使種子在出苗整齊一致的基礎(chǔ)上有效縮短育苗時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一播全苗、提早出苗和優(yōu)質(zhì)壯苗，且便于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和機(jī)械化栽培[1]。草炭是基質(zhì)育苗的主要原材料，在蔬菜、花卉、藥材、林木育苗上被廣泛利用，使用量較大。但草炭是不可再生資源[2]，過度開采會對資源環(huán)境造成破壞，而其逐年攀升的價(jià)格又在不斷增加育苗成本，因此急需尋找環(huán)保型、低成本、可再生的草炭替代材料。作物秸稈等有機(jī)廢棄物在通過一定方法處理之后，如果能夠替代草炭用作基質(zhì)進(jìn)行育苗，不僅能夠?yàn)樽魑镉缣峁┛稍偕?、廉價(jià)的育苗基質(zhì)，使農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶[3]，降低投入成本，還可減少對草炭的過度開采和使用，在保護(hù)自然環(huán)境的同時(shí)對推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效也具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

眾多試驗(yàn)研究利用農(nóng)業(yè)廢棄物作為草炭替代材料，均獲得了較好的育苗效果。前人對黑木耳、辣椒、平菇和黃瓜等作物的研究表明，玉米秸稈、小麥秸稈、檸條、蘆葦秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物可用作基質(zhì)替代草炭進(jìn)行育苗[4-7]。但有關(guān)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物作基質(zhì)進(jìn)行西瓜育苗主要為稻草[8-9]和玉米秸稈[10]兩種材料。而在實(shí)際生產(chǎn)中，為提高復(fù)種指數(shù)，實(shí)現(xiàn)一季多收，常采用西瓜套種辣椒的栽培模式[11-12]，這種模式會產(chǎn)生大量的辣椒秸稈廢棄物，但當(dāng)前尚沒有辣椒秸稈復(fù)配基質(zhì)在西瓜育苗方面的研究報(bào)道。另外，雖然也有在草炭基礎(chǔ)上添加蚯蚓糞作為基質(zhì)進(jìn)行西瓜育苗的試驗(yàn)研究[13]，但仍是以草炭作基質(zhì)育苗。為此，筆者以腐熟的辣椒秸稈和蛭石、珍珠巖進(jìn)行復(fù)配，研究不同配比的復(fù)合基質(zhì)對西瓜育苗質(zhì)量的影響，以探尋辣椒秸稈替代草炭進(jìn)行西瓜基質(zhì)育苗的可行性，為農(nóng)作物秸稈應(yīng)用于西瓜育苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)地點(diǎn)

供試西瓜品種為早佳（8424），由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供，為早熟雜交品種。

試驗(yàn)于2019年10—12月在萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗(yàn)站智能溫室內(nèi)進(jìn)行。辣椒秸稈用粉碎機(jī)粉碎至長度小于0.5 cm的小段，建堆發(fā)酵。在每m3秸稈中加入3～5 kg尿素，尿素先溶解于水中再噴灑至秸稈上，使水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在65%～75%，以調(diào)節(jié)碳、氮質(zhì)量比至25～30∶1。發(fā)酵過程中，需翻動2～3次，再建堆發(fā)酵，以確保腐熟充分，然后與蛭石、珍珠巖按一定比例進(jìn)行復(fù)配。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置L1（V辣椒秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=1∶1∶1）、L2（V辣椒秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）、L3（V辣椒秸稈∶V蛭石∶V珍珠巖=4∶1∶1）和對照CK（V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）。將復(fù)配后的基質(zhì)分別進(jìn)行裝盤，穴盤規(guī)格為32孔。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每3盤作1次重復(fù)，每處理共9盤，共計(jì)36盤。將浸種催芽后的西瓜種子播種于各穴盤，40 d后對西瓜形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)進(jìn)行測定。

1.3 項(xiàng)目測定

株高用卷尺測量從子葉位置到生長點(diǎn)的高度;莖粗用游標(biāo)卡尺測量，從子葉位置測量;葉片數(shù)為展開的葉片數(shù);干鮮質(zhì)量用電子秤測量，其中干質(zhì)量是將植株鮮樣置于烘箱105 ℃殺青15 min， 80 ℃恒溫24 h，然后用電子天平稱量。壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）/全株干質(zhì)量。根尖數(shù)用LA-S2400根系掃描儀測定。根冠比=地下干質(zhì)量/地上干質(zhì)量;根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定[14]。葉綠素含量用丙酮、乙醇混合液浸提法測定[15]。采用美國產(chǎn)LI-6400便攜式光合儀測定西瓜幼苗第1片真葉凈光合速率。每個(gè)穴盤隨機(jī)選取2株幼苗，每個(gè)處理18株幼苗，3次重復(fù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和制圖，利用DPS 7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用Duncan新復(fù)極差法對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（單因素方差分析）。

2 結(jié)果與分析

2.1 辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗形態(tài)建成的影響

由表1可知，不同配比的復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗形態(tài)建成的影響存在差異。與對照比，出苗率以L1處理最高，但與對照和L2處理差異不顯著。L2、L3處理的西瓜幼苗株高、莖粗、葉片數(shù)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量和壯苗指數(shù)均高于對照，且以L2處理最大，較對照分別增加27.11%、18.18%、10.56%、56.81%、39.02%和37.50%，除出苗率和葉片數(shù)與對照差異不顯著外，其他指標(biāo)均顯著高于對照，說明辣椒秸稈與蛭石、珍珠巖按體積比2∶1∶1復(fù)配的基質(zhì)能夠促進(jìn)西瓜幼苗的形態(tài)建成，且有利于培育健壯的西瓜幼苗;L1處理上述指標(biāo)均低于對照，說明該比例的辣椒秸稈復(fù)配基質(zhì)對西瓜幼苗的形態(tài)建成有抑制作用。

2.2 辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗根系生長的影響

由表2可知，西瓜幼苗根長以L3處理最大，L2處理次之，較對照分別增加13.30%和8.66%，與對照差異顯著，但二者間差異不顯著。根尖數(shù)以L2處理最多，L3處理次之，較對照分別增加32.25%和15.77%，二者間差異顯著。根冠比以L2和L1處理最大，對照次之，L3處理最小，但四者間差異均不顯著，這表明辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗根冠比的影響較小。L1、L2、L3處理間根系活力差異顯著，其中L2、L3處理均高于對照，且以L2處理活力最高，較對照增加15.70%，與對照差異顯著。綜合而言，辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)能夠促進(jìn)西瓜幼苗根系生長和提高根系活力，且以L2處理最佳。

2.3 辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

由表3可知，辣椒秸稈復(fù)配基質(zhì)對西瓜幼苗葉片葉綠素含量影響顯著。隨著辣椒秸稈在復(fù)配基質(zhì)中占比的增加，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量均呈現(xiàn)先升高再降低的單峰變化規(guī)律，且以L2處理最大，較對照分別增加10.98%、11.51%、11.13%、7.71%，其中葉綠素a和葉綠素a+b含量與對照差異顯著，而葉綠素b和類胡蘿卜素含量與對照差異不顯著，表明辣椒秸稈復(fù)配基質(zhì)對葉片葉綠素a含量的影響大于對葉綠素b和類胡蘿卜素含量的影響。葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量，L1處理均低于對照，而L2、L3處理均高于或等于對照，表明只有適宜比例的辣椒秸稈復(fù)配基質(zhì)才能促進(jìn)葉片光合色素含量的增加。

2.4 辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗葉片光合特性的影響

由圖1可知，L2和L3處理葉片凈光合速率均顯著高于對照，且以L2處理最大，較對照提高21.38%，這表明用發(fā)酵后的辣椒秸稈做復(fù)合基質(zhì)能夠促進(jìn)西瓜幼苗葉片凈光合速率的提高;L1處理低于對照，但與對照差異不顯著。蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度均表現(xiàn)出與凈光合速率一致的變化規(guī)律，與凈光合速率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，L2處理上述兩指標(biāo)均最大，較對照分別增加16.41%和22.78%;L1處理低于對照，但二者與對照差異均達(dá)顯著水平。胞間CO2濃度高低依次為L1>CK>L3>L2，與凈光合速率表現(xiàn)趨勢相反，3個(gè)處理與對照間均有顯著差異。

3 討論與結(jié)論

優(yōu)質(zhì)壯苗是蔬菜獲得豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提，因此在蔬菜的整個(gè)育苗期都應(yīng)堅(jiān)持把培育優(yōu)質(zhì)壯苗作為主攻方向。蔬菜優(yōu)質(zhì)壯苗的形態(tài)特征表現(xiàn)為莖稈粗壯、葉色濃綠、葉片厚且舒展、根系發(fā)達(dá)，生理特性是干物質(zhì)含量高、根系活力旺盛、同化功能強(qiáng)、抗逆性好、角質(zhì)層發(fā)達(dá)、保水能力強(qiáng)、瓜類幼苗的花芽分化早。與優(yōu)質(zhì)壯苗相對的是徒長苗，其形態(tài)特征表現(xiàn)為莖稈較細(xì)、葉片薄且葉色淡、根系長勢弱、根量少，幼苗外觀瘦長，生理特性是干物質(zhì)含量低、根系活力不強(qiáng)、同化功能弱、表皮細(xì)胞水分易蒸發(fā)、對不良環(huán)境抵御能力差、瓜類幼苗花芽分化遲緩。另外，壯苗指數(shù)的大小也可以直接判定秧苗質(zhì)量的好壞[16]。本試驗(yàn)條件下，L2處理的西瓜幼苗株高、莖粗、葉數(shù)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、壯苗指數(shù)、根長、根尖數(shù)和根系活力均高于對照，形態(tài)特征和生理特性兩個(gè)方面以及壯苗指數(shù)等指標(biāo)都表明，L2處理的西瓜幼苗與對照相比具有更好的秧苗素質(zhì)，更符合優(yōu)質(zhì)壯苗的標(biāo)準(zhǔn)，這說明該處理的復(fù)合基質(zhì)具備替代常規(guī)草炭基質(zhì)進(jìn)行西瓜育苗的潛質(zhì)，這可能是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)秸稈廢棄物富含多種有機(jī)質(zhì)、官能團(tuán)、大中量和微量元素，可顯著增加基質(zhì)有機(jī)碳和氮磷鉀鈣鎂等礦質(zhì)養(yǎng)分含量，在用作栽培基質(zhì)時(shí)可為植株的生長提供充足的養(yǎng)分[17-18]。同時(shí)，秸稈在腐熟分解過程中釋放的化感物質(zhì)可刺激根際表層微生物組成的多樣性和優(yōu)化群落結(jié)構(gòu)[19]，根際微生物的活躍又促進(jìn)了根際環(huán)境中酶活性的提高[20]，進(jìn)而促使西瓜幼苗根系活力增強(qiáng)，根系對外界礦質(zhì)元素等營養(yǎng)物質(zhì)和水分的吸收利用水平增加，最終促進(jìn)根系健壯生長和植株干物質(zhì)積累增多。另外，辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)在建堆發(fā)酵時(shí)添加有無機(jī)氮，秸稈腐熟分解過程中會產(chǎn)生有機(jī)氮，有機(jī)無機(jī)氮的優(yōu)勢互補(bǔ)為作物根系生長提供合理的養(yǎng)分需求，從而促進(jìn)作物根系的快速生長[21]，這也進(jìn)一步解釋了L2處理的西瓜幼苗根長和根尖數(shù)多于對照的原因。L1處理西瓜出苗率高于L2、L3處理和對照，這是因?yàn)長1處理的辣椒秸稈比重小，較低的秸稈含量增加了基質(zhì)的透氣性，為種子出苗提供了充足的氧氣，但該處理養(yǎng)分含量較對照和其他處理低，不能為幼苗后期生長提供有效的養(yǎng)分，同時(shí)該處理由于秸稈比重小，固著幼苗的能力較低，在澆水時(shí)易出現(xiàn)倒伏的情況。

葉綠素是葉綠體內(nèi)光能傳遞與轉(zhuǎn)換的主要場所，是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量高低在一定程度上反映了葉片光合能力的強(qiáng)弱[22]，較高的葉綠素含量能促進(jìn)植物光合水平的提高[23]，進(jìn)而有利于光合產(chǎn)物的積累，而植株的形態(tài)建成和花芽分化都離不開光合產(chǎn)物的積累[24]。另外，葉綠素含量又能反應(yīng)植株的健康狀況[25]，一般長勢好的植株葉綠素含量也相對較高[26]。本試驗(yàn)結(jié)果表明， L2處理的西瓜幼苗葉片葉綠素含量和凈光合速率均高于對照，這表明該處理所用基質(zhì)較其他處理和對照更有利于西瓜幼苗干物質(zhì)積累和形態(tài)建成，這可能是因?yàn)榇藦?fù)合基質(zhì)含有較好的孔隙度、EC值等理化性質(zhì)，秸稈腐熟時(shí)添加的磷酸二銨含有N、P元素，為植株的快速生長補(bǔ)充養(yǎng)分，促進(jìn)葉綠素的合成和光合速率的提高。另外，腐熟秸稈所含大量的有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素，為根系生長提供了充足的養(yǎng)分，加快了細(xì)胞分裂素的合成，使葉片保持較高的葉綠素含量[27]。L1處理的葉綠素含量和凈光合速率低于對照和L2處理，這應(yīng)該是因?yàn)榇藦?fù)合基質(zhì)秸稈比例較小，所含養(yǎng)分不能滿足西瓜幼苗生長需求，較大的孔隙度雖增加了通透性，但降低了保水能力，這使得該處理的西瓜幼苗更易遭受干旱脅迫，不利于葉綠素的合成及凈光合速率的提高。L3處理的葉綠素含量及凈光合速率小于L2處理，這可能是因?yàn)榇藦?fù)合基質(zhì)秸稈占比過大，基質(zhì)的通透性降低，根系生長環(huán)境較L2處理差，這在一定程度上降低了根系對礦質(zhì)元素的吸收利用率，從而使葉綠素含量和凈光合速率減小。本試驗(yàn)初步探討了辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜育苗質(zhì)量的影響，但有關(guān)其對西瓜幼苗保護(hù)酶活性、根際微生物種類和數(shù)量及后期西瓜品質(zhì)、產(chǎn)量等方面的影響有待進(jìn)一步深入研究。

綜上所述，通過對辣椒秸稈復(fù)合基質(zhì)對西瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)影響的分析，可以明顯得出如下結(jié)論：L2處理（辣椒秸稈、蛭石、珍珠巖體積比為2∶1∶1）的西瓜秧苗素質(zhì)較高，更接近優(yōu)質(zhì)壯苗的標(biāo)準(zhǔn)，該處理的復(fù)合基質(zhì)可以替代生產(chǎn)中常用的草炭、蛭石、珍珠巖復(fù)配基質(zhì)用于西瓜育苗，為辣椒秸稈變廢為寶、綜合利用提供了有效途徑。

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