一種有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合劑對小米辣育苗效果及基質(zhì)酶活性的影響

王燦 袁恩平 李罡 王紹祥 趙水靈 李云 張雪廷

摘 ? ?要：為明確蔬菜工廠化育苗中一種新型有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合材料對小米辣（Capsicum frutescens L.）幼苗生長質(zhì)量及基質(zhì)酶活性的影響，采用單因素試驗(yàn)，設(shè)置5個(gè)不同濃度并以商品育苗基質(zhì)為原料進(jìn)行小米辣育苗盤育苗，測定小米辣生長相關(guān)指標(biāo)和基質(zhì)酶活性。結(jié)果表明，15 g·L-1和30 g·L-1處理的幼苗干質(zhì)量及生長函數(shù)顯著高于其他處理，但出苗率卻低于對照。其中，15 g·L-1處理葉、根可溶性糖含量及根系活力分別比CK提高9.21%、105.48%、84.92%。在基質(zhì)土壤酶活性中，除過氧化氫酶活性低于CK外，15 g·L-1處理蔗糖酶、脲酶、酸性、堿性磷酸酶均顯著高于對照。因此，該試驗(yàn)條件下，15 g·L-1有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合劑對小米辣幼苗生長有促進(jìn)作用，同時(shí)可提高基質(zhì)土壤酶活性，這為小米辣工廠化育苗應(yīng)用、培育優(yōu)質(zhì)秧苗提供了參考和思路。

關(guān)鍵詞：小米辣;有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合材料;育苗;根際酶活性

中圖分類號：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2022）02-028-06

Effects of an organic mineral compound on the seedling quality of chili pepper （Capsicum frutescens L.） and soil substrate enzyme activity

WANG Can， YUAN Enping， LI Gang， WANG Shaoxiang， ZHAO Shuiling， LI Yun， ZHANG Xueting

（Wenshan Academy of Agricultural Sciences， Wenshan 663000， Yunnan， China）

Abstract： A experiment with 5 treatment levels was conducted to explore the effects of a new organic mineral material on the growth quality of chili pepper （Capsicum frutescens L.） seedlings and the substance enzymes activity in vegetable factory seedlings， using commercial seedling production soil mixture. The growth-related indexes and soil substrate enzyme activities were assayed. The results show that dry weight and growth rate were significantly higher for 15 g·L-1 and 30 g·L-1 treatments， but the emergence rate was lower than CK. Soluble sugar content in leaf and root， and root vitality of the 15 g·L-1 treatment were 9.21%， 105.48% and 84.92% higher than CK. Soil substrate enzyme activities， except for catalase activity lower than CK， invertase， urease， and acid/alkaline phosphatase for the 15 g·L-1 treatment were significantly higher than control. Under the test conditions， the 15 g·L-1 organic mineral compound can promote the growth of chili pepper seedling and improve the soil substrate enzyme activity. This provides a new venue for high quality chili pepper seedling production.

Key words： Capsicum frutescens L; Organic mineral compound; Seedling; Rhizosphere enzyme activity

小米辣（Capsicum frutescens L.）是茄科辣椒屬一年或多年生灌木狀辣椒（冷涼地區(qū)1年生，熱區(qū)多年生），含有豐富的礦質(zhì)元素和微量元素[1-2]。小米辣作為特色經(jīng)濟(jì)作物之一，主產(chǎn)于中國西南邊陲。近年來，其獨(dú)特的口味、香氣引起了人們的關(guān)注，育種者培育出了耐瘠、耐旱、株型大、果多、豐產(chǎn)的優(yōu)良小米辣新品種，深受廣大農(nóng)民和消費(fèi)者的喜愛，得到國內(nèi)外市場的認(rèn)可[2]。目前，小米辣已成為促進(jìn)邊疆地區(qū)廣大農(nóng)民增收的經(jīng)濟(jì)作物之一，同時(shí)也引起了國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。近年來隨著工廠化育苗的發(fā)展，育苗盤育苗已成為小米辣育苗的主要方式，通常采用播種前肥料與基質(zhì)混勻，苗期噴施葉面肥等方法進(jìn)行育苗，但由于基質(zhì)、肥料的種類不同，難以掌握準(zhǔn)確的用量，過多則會導(dǎo)致基質(zhì)EC值過高，抑制種子發(fā)芽和初期生長;過低在育苗后期養(yǎng)分缺乏，導(dǎo)致生長過慢。因此，尋找適宜的肥料及施肥模式，是保障育苗過程中辣椒健康生長的重要措施之一。張志剛等[3]研究認(rèn)為最佳施肥配方與方法為：子葉平展至2片真葉平展時(shí)N、P、K比為12-2-14、20-10-20兩種肥料交替使用，施N肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 mg·kg-1;2片真葉平展至4片真葉平展時(shí)12-2-14、20-10-20兩種肥料交替施用，施N肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100 mg·kg-1;4片真葉平展至6片真葉平展時(shí)12-2-14、20-20-20兩種肥料交替施用，施N肥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為150 mg·kg-1。3個(gè)階段施肥頻率均為1次肥、1次水，辣椒幼苗表現(xiàn)為壯苗指數(shù)增加、葉綠素含量升高和根系活力增強(qiáng)。葉林等[4]認(rèn)為當(dāng)育苗盤孔數(shù)為72孔、基質(zhì)草炭∶蛭石體積比為2∶1、復(fù)合肥施用量為2 kg·m-3時(shí)，辣椒幼苗的綜合指標(biāo)最優(yōu)，健壯程度最高，幼苗質(zhì)量最好。李紅等[5]研究表明EG-2#菌液有效改善了辣椒幼苗生長量，其中300倍EG-2#菌液處理的幼苗株高比對照提高15.9%，莖粗增加7.8%，壯苗指數(shù)提高37.8%，地上、地下部鮮質(zhì)量分別高21.6%、30.5%，地上/地下部干質(zhì)量分別高23.6%、39.1%。王高飛等[6]在育苗基質(zhì)中添加不同生物炭材料探究對辣椒幼苗質(zhì)量的影響中發(fā)現(xiàn)：育苗基質(zhì)添加生物炭能夠促進(jìn)辣椒幼苗的生長發(fā)育以及養(yǎng)分的吸收利用，其中以添加稻殼生物炭處理育苗效果最好，幼苗中N、P、K含量最高。

辣椒育苗播種前，常將肥料與基質(zhì)混勻后播種，苗期噴施1～2次葉面肥等方式為辣椒苗期生長提供養(yǎng)分，由于基質(zhì)、肥料的種類不同難以掌握準(zhǔn)確的用量，另外不同品種的辣椒苗期需肥量也不一樣，這些因素都會影響辣椒苗期的生長。以往的研究主要以1年生辣椒（Capsicum annuum L.）如朝天椒等為主，小米辣（Capsicum frutescens L.）研究卻鮮有報(bào)道。因此，針對在當(dāng)?shù)匦∶桌庇邕^程中肥料施用的局限性，筆者以云南文山地區(qū)特色小米辣育苗過程中肥料選擇、用量的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，并本著節(jié)約肥料施用量、改善育苗基質(zhì)環(huán)境、提高小米辣幼苗品質(zhì)為目的，為云南文山地區(qū)實(shí)現(xiàn)小米辣工廠育苗栽培優(yōu)質(zhì)、高效、集約化，降低育苗成本等提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

辣椒品種為小米辣M240，由文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供。有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合劑礦物之星由日本群馬長石公司提供，是一種天然礦物質(zhì)和腐殖酸復(fù)合的制劑，其主要礦質(zhì)成分見表1。育苗基質(zhì)為商品育苗基質(zhì)（湘正農(nóng)科牌商品育苗基質(zhì)由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)湘暉農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所研制，主要成分為草炭土。）

1.2 方法

1.2.1 盆栽試驗(yàn)及樣品采集 試驗(yàn)點(diǎn)為文山州農(nóng)業(yè)科學(xué)院分子育種試驗(yàn)室，時(shí)間為2020年5—9月。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)質(zhì)量濃度的礦質(zhì)復(fù)合劑添加處理：A. 15 g·L-1、B. 30 g·L-1、C. 45 g·L-1、D. 60 g·L-1，1個(gè)空白對照（CK）。將混勻好的基質(zhì)裝入72孔育苗盤中，每盤為1次重復(fù)，每個(gè)處理各3次重復(fù)，并將發(fā)芽整齊一致的小米辣種子播種于苗盤中，進(jìn)行常規(guī)管理（苗期只澆清水）。育苗結(jié)束后，采用5點(diǎn)取樣法每盤選取10株5～7片真葉時(shí)期的秧苗，拔出后抖落附著的土壤基質(zhì)，用單獨(dú)無菌刷收集根表面的土壤基質(zhì)、低溫保存、測定基質(zhì)酶活性，同時(shí)將樣品低溫保存用于測定生理代謝指標(biāo)。

1.2.2 測定項(xiàng)目 用刻度尺、游標(biāo)卡尺測量株高和莖粗，分析天平測量干質(zhì)量，并計(jì)算出苗率、壯苗指數(shù)、生長函數(shù)值。樣品低溫保存第2天測定生理代謝指標(biāo)。用TTC法[7]測定根系活力，用手持葉綠素儀（型號：TYS-B）測定葉綠素含量和N含量，用蒽酮比色法[8]測定可溶性糖含量，用BCA法蛋白含量試劑盒（G0418W，96 樣）測定蛋白質(zhì)含量。蔗糖酶、脲酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性采用48樣微板法測定，貨號分別為G0302W、G0301W、G0303W、G0304W、G0305W，由云南晶亞科技有限公司代測。

出苗率/%=破土出苗數(shù)/種子總數(shù)×100;

壯苗指數(shù)=（地下部分干質(zhì)量/地上部分干質(zhì)量+ 莖粗/株高） ×全株干質(zhì)量;

生長函數(shù)（mg·d-1）=全株干質(zhì)量/苗齡。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理 原始數(shù)據(jù)整理采用Word 2003軟件，數(shù)據(jù)差異顯著性分析使用DPS 7.05 Duncan新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對小米辣育苗效果的影響

不同處理對小米辣育苗效果的影響見表2，幼苗株高除D處理最低、僅13.5 cm外，A、B、C、CK處理間無顯著差異，莖粗比較中，各處理則無顯著差異。A、B處理的干質(zhì)量最高，為0.3 g，顯著高于其他處理，最低的是D處理，僅0.15 g。生長函數(shù)反映了植株積累有機(jī)物質(zhì)的速率，試驗(yàn)中A、B處理的生長函數(shù)無顯著差異，分別是0.006 0 g·d-1和0.005 9 g·d-1，且顯著高于其他處理，C處理與CK處理無顯著差異，最低的是D處理，顯著低于其他處理，僅0.003 0 g·d-1。壯苗指數(shù)是衡量秧苗素質(zhì)優(yōu)良的一個(gè)重要指標(biāo)，各處理間CK壯苗指數(shù)最高，為0.10，與A、B、C處理無顯著差異，與D處理（0.03）差異顯著。出苗率比較中，CK處理最高為86.57%，顯著高于其他處理;其次是A、B處理，分別為81.02%和80.56%，二者間無顯著差異;最低的是C、D處理（71.30%和71.76%），二者間無顯著差異。

綜上，各處理間以A、B處理育苗質(zhì)量最好，與CK最接近。同時(shí)積累有機(jī)物質(zhì)的速度也優(yōu)于其他處理，壯苗指數(shù)也與CK無顯著差異，出苗率接近CK，因此當(dāng)?shù)V質(zhì)添加劑為15 ～30 g·L-1時(shí)，幼苗農(nóng)藝性狀最好。

2.2 不同處理對小米辣生理代謝的影響

不同處理間小米辣幼苗生理代謝有顯著差異，在可溶性糖含量比較中（圖1-a），A處理葉片可溶性糖含量（w，后同）顯著高于其他處理（C處理除外）達(dá)16.88 mg·g-1，比CK提高9.21%。最低的是D處理（8.77 mg·g-1），顯著低于其他處理;另外在根中可溶性糖含量，同樣以A處理最高，為7.68 mg·g-1，比CK提高105.48%，顯著高于其他處理;最低的是C處，理僅2.02 mg·g-1。A處理根系活力顯著高于其他處理，為2.75 μg·g-1·h-1;其次是B處理（1.82 μg·g-1·h-1）和D處理（1.82 μg·g-1·h-1），二者無顯著差異;最低的是C處理，僅1.18 μg·g-1·h-1（圖1-b）。在葉綠素含量和N含量比較中（圖1-c和圖1-d），A處理最高，分別為32.63 SPAD和10.33 mg·g-1，與D處理（27.67 SPAD和8.90 mg·g-1）差異顯著，與B、C、CK處理差異不顯著。在圖1-e中，A處理可溶性蛋白含量最高，為23.62 mg·g-1，顯著高于其他處理;其次是B處理（20.38 mg·g-1）與C處理（19.49 mg·g-1），二者無顯著差異;最低的是D處理（10.47 mg·g-1），顯著低于其他處理。A處理類胡蘿卜素含量最高，達(dá)0.26 mg·g-1，顯著高于其他處理;其次是C處理（0.18 mg·g-1）與B處理（0.17 mg·g-1）、D處理（0.17 mg·g-1），三者間無顯著差異;最低的是CK，僅0.13 mg·g-1（圖1-f）。

結(jié)果說明在A處理下（15 g·L-1），小米辣幼苗生理代謝指標(biāo)要顯著優(yōu)于其他濃度處理，可提高幼苗中可溶性糖含量、根系活力、葉綠素含量、N含量、可溶性蛋白含量及類胡蘿卜素含量，對小米辣幼苗生長有積極的影響。

2.3 不同處理對基質(zhì)土壤酶活性的影響

不同濃度處理對小米辣育苗基質(zhì)土壤酶活性的影響有顯著差異（圖2）。A處理脲酶活性2 205.81 μg·g-1·d-1，顯著高于其他處理;其次是B處理（2 057.44 μg·g-1·d-1），最低的是D處理（891.25 μg·g-1·d-1）（圖2-a）。在基質(zhì)蔗糖酶活性比較中（圖2-b），A處理基質(zhì)蔗糖酶活性最高，為38.83 μg·g-1·d-1，顯著高于其他處理;其次是B處理和CK處理，分別是35.6 mg·g-1·d-1和35.17 mg·g-1·d-1，且二者無顯著差異;最低的是D處理，僅23.05 μg·g-1·d-1，顯著低于其他處理?；|(zhì)過氧化氫酶活性比較中（圖2-c），CK處理最高，為142.47 μmol·g-1·h-1，顯著高于D處理（119.28 μmol·g-1·h-1），但與A 處理（124.22 μmol·g-1·h-1）、B處理（130.45 μmol·g-1·h-1）、C處理（131.39 μmol·g-1·h-1）無顯著差異。在圖2-d中，A處理的酸性磷酸酶活性顯著高于其他處理，達(dá)2 548.60 nmol·g-1·h-1;其次是CK處理1 244.21 nmol·g-1·h-1;最低的是B處理416.35 nmol·g-1·h-1?；|(zhì)堿性磷酸酶活性比較中，A處理最高，為653.87 nmol·g-1·h-1，顯著高于其他處理;其次是CK處理（522.90 nmol·g-1·h-1），B處理與D處理分別是383.95 nmol·g-1·h-1和326.56 nmol·g-1·h-1，二者無顯著差異;最低的是C處理215.41 nmol·g-1·h-1，顯著低于其他處理（圖2-e）。

3 討論與結(jié)論

在本試驗(yàn)中以小米辣為研究對象，結(jié)果表明A處理株高、莖粗、壯苗指數(shù)與CK無顯著差異，干質(zhì)量、生長函數(shù)顯著高于對照，比對照提高30.43%和36.36%，但出苗率卻顯著低于對照，這可能是由于基質(zhì)中添加了有機(jī)礦物質(zhì)，導(dǎo)致EC值偏高抑制了辣椒種子的發(fā)芽，這與前人研究結(jié)果一致，即育苗基質(zhì)中EC值過高抑制辣椒、番茄種子的出苗[9]。可溶性糖含量、根系活力、葉綠素含量、N含量、可溶性蛋白含量和類胡蘿卜素含量均是評價(jià)植物正常生長的指標(biāo)，其中植物可溶性糖不僅為植物生長發(fā)育提供能量，同時(shí)在代謝中間產(chǎn)物、信號功能傳遞、植物抗性等方面也發(fā)揮著重要作用[10]。試驗(yàn)A處理（低濃度）與D處理（高濃度）比較中發(fā)現(xiàn)，可溶性糖含量、根系活力等指標(biāo)均表現(xiàn)為低濃度下的表現(xiàn)顯著高于高濃度下，說明高濃度有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合劑對小米辣幼苗生理代謝活動(dòng)存在抑制作用。相關(guān)研究表明，高濃度鹽環(huán)境會降低植物對某些必需微量元素的吸收，從而影響植物正常生長。在高鹽脅迫下，蘆薈莖和根中的Cu含量有所減少，同時(shí)葉片中的Mn含量隨鹽分濃度增加呈先減少后增加的趨勢[11]。在煙草中鹽分主要通過增加烤煙各部位的Na含量，來影響對K、Ca、Cu、Fe、Mn的吸收，同時(shí)通過限制根到莖中K、Ca的運(yùn)輸能力來影響各元素的分配與平衡[12]。在中山杉幼苗離子分配及運(yùn)輸?shù)挠绊懼懈邼舛塞}可降低根系對K和Ca的吸收，改變根系細(xì)胞離子平衡[13]?？赡苁请S著基質(zhì)中鹽濃度的增加，抑制了幼苗根系活力，導(dǎo)致根系無法進(jìn)行正常生理代謝，如養(yǎng)分、水分的吸收等。

土壤酶活性與微生物群落、土壤呼吸強(qiáng)度息息相關(guān)[14]，酶活性的變化反映了土壤的綜合肥力及土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化進(jìn)程，可以作為衡量生態(tài)系統(tǒng)土壤質(zhì)量變化的預(yù)警和敏感指標(biāo)[15]。土壤脲酶與氮素的轉(zhuǎn)化有關(guān)，它是由植物根系分泌的一類酶，可水解尿素為植物生長提供養(yǎng)分[16]。土壤蔗糖酶對增加土壤中易溶性土壤物質(zhì)起著重要的作用，它能促使蔗糖分解為葡萄糖和果糖，是參與土壤循環(huán)重要的酶，同時(shí)也是評價(jià)土壤肥力水平和土壤熟化程度的指標(biāo)之一[17]。過氧化氫酶則是分解土壤中因生物呼吸作用而產(chǎn)生的過氧化氫，降低過氧化氫對土壤的毒害[16-18]。而磷酸酶則是促進(jìn)有機(jī)磷分解成無機(jī)磷狀態(tài)的酶類，使植物根系更易于吸收[19]。本試驗(yàn)中除過氧化氫酶外，其余土壤酶活性均以A處理最高，其脲酶、蔗糖酶、酸性/堿性磷酸酶活性分別比CK空白對照提高了24.44%、10.38%、104.84%、25.05%。說明A處理濃度可提高脲酶、蔗糖酶、酸性/堿性磷酸酶的活性，促進(jìn)肥力的釋放與轉(zhuǎn)化，改善根系環(huán)境，但對基質(zhì)土壤過氧化氫酶活性作用不大。另外試驗(yàn)中D處理基質(zhì)酶活性均顯著低于CK空白對照，表明了不同處理濃度同樣對基質(zhì)中土壤酶活性存在促進(jìn)或抑制作用。這可能是復(fù)合制劑中存在腐殖酸改善了根際微環(huán)境，同時(shí)也促進(jìn)辣椒幼苗的生長。有研究表明適量的腐殖酸，一方面對土壤微生物群落的豐富度和多樣性具有一定影響，可改善微生物整體代謝活性[17，20];另一方面對植物根系產(chǎn)生刺激作用，使植物根系活性提高，促進(jìn)質(zhì)子泵（H+-ATP酶）編碼基因亞型 MNA2的表達(dá)進(jìn)而提高其活性，增強(qiáng)抗逆性、增加作物產(chǎn)量、提高品質(zhì)等[20-21]。此外復(fù)合制劑中還存在大量微量元素，也為幼苗生長、生理代謝（如蛋白質(zhì)的合成）提供了必需的微量元素[22]。但過量則會抑制幼苗生長，這可能也是高濃度復(fù)合制劑處理下幼苗生理代謝及基質(zhì)土壤酶活性反而下降的原因之一，其中的分子機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

在小米辣育苗試驗(yàn)中，適宜劑量（15 g·L-1）的有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合劑可提高幼苗質(zhì)量，促進(jìn)生理代謝，增強(qiáng)基質(zhì)土壤酶活性。這為云南文山地區(qū)小米辣培育優(yōu)質(zhì)秧苗提供了新的思路和基礎(chǔ)，同時(shí)也為進(jìn)一步研究其促進(jìn)生長機(jī)制提供了參考依據(jù)。

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