辣椒秸稈復合基質對西瓜育苗質量的影響

王霞 郝樹芹

摘 要：為降低西瓜基質育苗生產成本，采用不同比例的辣椒秸稈與蛭石、珍珠巖進行復配，探討其對西瓜幼苗形態建成及生理特性的影響，以明確最佳的草炭替代材料。試驗設置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個處理和對照CK（V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）。結果表明，L2處理的西瓜幼苗株高、莖粗、葉片數、干鮮質量、根尖數、壯苗指數和根冠比最大，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復合而成的育苗基質可以替代常規草炭育苗基質（V草炭∶V蛭石∶V珍珠巖=2∶1∶1）進行西瓜育苗。

關鍵詞：西瓜;幼苗;辣椒;秸稈復全基質;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

用基質進行穴盤育苗的優點眾多，可使種子在出苗整齊一致的基礎上有效縮短育苗時間，實現一播全苗、提早出苗和優質壯苗，且便于遠距離運輸和機械化栽培[1]。草炭是基質育苗的主要原材料，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境造成破壞，而其逐年攀升的價格又在不斷增加育苗成本，因此急需尋找環保型、低成本、可再生的草炭替代材料。作物秸稈等有機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進行育苗，不僅能夠為作物育苗提供可再生、廉價的育苗基質，使農業廢棄物變廢為寶[3]，降低投入成本，還可減少對草炭的過度開采和使用，在保護自然環境的同時對推動農業產業的提質增效也具有重要的理論和現實意義。

眾多試驗研究利用農業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、蘆葦秸稈等農業廢棄物可用作基質替代草炭進行育苗[4-7]。但有關農業有機廢棄物作基質進行西瓜育苗主要為稻草[8-9]和玉米秸稈[10]兩種材料。而在實際生產中，為提高復種指數，實現一季多收，常采用西瓜套種辣椒的栽培模式[11-12]，這種模式會產生大量的辣椒秸稈廢棄物，但當前尚沒有辣椒秸稈復配基質在西瓜育苗方面的研究報道。另外，雖然也有在草炭基礎上添加蚯蚓糞作為基質進行西瓜育苗的試驗研究[13]，但仍是以草炭作基質育苗。為此，筆者以腐熟的辣椒秸稈和蛭石、珍珠巖進行復配，研究不同配比的復合基質對西瓜育苗質量的影響，以探尋辣椒秸稈替代草炭進行西瓜基質育苗的可行性，為農作物秸稈應用于西瓜育苗提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗地點

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

試驗于2019年10—12月在萊蕪職業技術學院試驗站智能溫室內進行。辣椒秸稈用粉碎機粉碎至長度小于0.5 cm的小段，建堆發酵。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，使水分質量分數保持在65%～75%，以調節碳、氮質量比至25～30∶1。發酵過程中，需翻動2～3次，再建堆發酵，以確保腐熟充分，然后與蛭石、珍珠巖按一定比例進行復配。

1.2 試驗設計

試驗設置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）。將復配后的基質分別進行裝盤，穴盤規格為32孔。試驗隨機區組排列，3次重復，每3盤作1次重復，每處理共9盤，共計36盤。將浸種催芽后的西瓜種子播種于各穴盤，40 d后對西瓜形態指標和生理指標進行測定。

1.3 項目測定

株高用卷尺測量從子葉位置到生長點的高度;莖粗用游標卡尺測量，從子葉位置測量;葉片數為展開的葉片數;干鮮質量用電子秤測量，其中干質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=（莖粗/株高+地下部干質量/地上部干質量）/全株干質量。根尖數用LA-S2400根系掃描儀測定。根冠比=地下干質量/地上干質量;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。每個穴盤隨機選取2株幼苗，每個處理18株幼苗，3次重復。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft excel 2007進行數據處理和制圖，利用DPS 7.05軟件進行統計分析。采用Duncan新復極差法對數據進行差異顯著性檢驗（單因素方差分析）。

2 結果與分析

2.1 辣椒秸稈復合基質對西瓜幼苗形態建成的影響

由表1可知，不同配比的復合基質對西瓜幼苗形態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、鮮質量、干質量和壯苗指數均高于對照，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%，除出苗率和葉片數與對照差異不顯著外，其他指標均顯著高于對照，說明辣椒秸稈與蛭石、珍珠巖按體積比2∶1∶1復配的基質能夠促進西瓜幼苗的形態建成，且有利于培育健壯的西瓜幼苗;L1處理上述指標均低于對照，說明該比例的辣椒秸稈復配基質對西瓜幼苗的形態建成有抑制作用。

2.2 辣椒秸稈復合基質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，這表明辣椒秸稈復合基質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，辣椒秸稈復合基質能夠促進西瓜幼苗根系生長和提高根系活力，且以L2處理最佳。

2.3 辣椒秸稈復合基質對西瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

由表3可知，辣椒秸稈復配基質對西瓜幼苗葉片葉綠素含量影響顯著。隨著辣椒秸稈在復配基質中占比的增加，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量均呈現先升高再降低的單峰變化規律，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，表明辣椒秸稈復配基質對葉片葉綠素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配基質才能促進葉片光合色素含量的增加。

2.4 辣椒秸稈復合基質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%，這表明用發酵后的辣椒秸稈做復合基質能夠促進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。蒸騰速率和氣孔導度均表現出與凈光合速率一致的變化規律，與凈光合速率呈現正相關關系，L2處理上述兩指標均最大，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，與凈光合速率表現趨勢相反，3個處理與對照間均有顯著差異。

3 討論與結論

優質壯苗是蔬菜獲得豐產穩產的前提，因此在蔬菜的整個育苗期都應堅持把培育優質壯苗作為主攻方向。蔬菜優質壯苗的形態特征表現為莖稈粗壯、葉色濃綠、葉片厚且舒展、根系發達，生理特性是干物質含量高、根系活力旺盛、同化功能強、抗逆性好、角質層發達、保水能力強、瓜類幼苗的花芽分化早。與優質壯苗相對的是徒長苗，其形態特征表現為莖稈較細、葉片薄且葉色淡、根系長勢弱、根量少，幼苗外觀瘦長，生理特性是干物質含量低、根系活力不強、同化功能弱、表皮細胞水分易蒸發、對不良環境抵御能力差、瓜類幼苗花芽分化遲緩。另外，壯苗指數的大小也可以直接判定秧苗質量的好壞[16]。本試驗條件下，L2處理的西瓜幼苗株高、莖粗、葉數、鮮質量、干質量、壯苗指數、根長、根尖數和根系活力均高于對照，形態特征和生理特性兩個方面以及壯苗指數等指標都表明，L2處理的西瓜幼苗與對照相比具有更好的秧苗素質，更符合優質壯苗的標準，這說明該處理的復合基質具備替代常規草炭基質進行西瓜育苗的潛質，這可能是因為農業秸稈廢棄物富含多種有機質、官能團、大中量和微量元素，可顯著增加基質有機碳和氮磷鉀鈣鎂等礦質養分含量，在用作栽培基質時可為植株的生長提供充足的養分[17-18]。同時，秸稈在腐熟分解過程中釋放的化感物質可刺激根際表層微生物組成的多樣性和優化群落結構[19]，根際微生物的活躍又促進了根際環境中酶活性的提高[20]，進而促使西瓜幼苗根系活力增強，根系對外界礦質元素等營養物質和水分的吸收利用水平增加，最終促進根系健壯生長和植株干物質積累增多。另外，辣椒秸稈復合基質在建堆發酵時添加有無機氮，秸稈腐熟分解過程中會產生有機氮，有機無機氮的優勢互補為作物根系生長提供合理的養分需求，從而促進作物根系的快速生長[21]，這也進一步解釋了L2處理的西瓜幼苗根長和根尖數多于對照的原因。L1處理西瓜出苗率高于L2、L3處理和對照，這是因為L1處理的辣椒秸稈比重小，較低的秸稈含量增加了基質的透氣性，為種子出苗提供了充足的氧氣，但該處理養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分，同時該處理由于秸稈比重小，固著幼苗的能力較低，在澆水時易出現倒伏的情況。

葉綠素是葉綠體內光能傳遞與轉換的主要場所，是植物進行光合作用的物質基礎，其含量高低在一定程度上反映了葉片光合能力的強弱[22]，較高的葉綠素含量能促進植物光合水平的提高[23]，進而有利于光合產物的積累，而植株的形態建成和花芽分化都離不開光合產物的積累[24]。另外，葉綠素含量又能反應植株的健康狀況[25]，一般長勢好的植株葉綠素含量也相對較高[26]。本試驗結果表明， 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較其他處理和對照更有利于西瓜幼苗干物質積累和形態建成，這可能是因為此復合基質含有較好的孔隙度、EC值等理化性質，秸稈腐熟時添加的磷酸二銨含有N、P元素，為植株的快速生長補充養分，促進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質和礦質元素，為根系生長提供了充足的養分，加快了細胞分裂素的合成，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，這應該是因為此復合基質秸稈比例較小，所含養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，這可能是因為此復合基質秸稈占比過大，基質的通透性降低，根系生長環境較L2處理差，這在一定程度上降低了根系對礦質元素的吸收利用率，從而使葉綠素含量和凈光合速率減小。本試驗初步探討了辣椒秸稈復合基質對西瓜育苗質量的影響，但有關其對西瓜幼苗保護酶活性、根際微生物種類和數量及后期西瓜品質、產量等方面的影響有待進一步深入研究。

綜上所述，通過對辣椒秸稈復合基質對西瓜幼苗形態指標及生理指標影響的分析，可以明顯得出如下結論：L2處理（辣椒秸稈、蛭石、珍珠巖體積比為2∶1∶1）的西瓜秧苗素質較高，更接近優質壯苗的標準，該處理的復合基質可以替代生產中常用的草炭、蛭石、珍珠巖復配基質用于西瓜育苗，為辣椒秸稈變廢為寶、綜合利用提供了有效途徑。

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