秸秆发酵人工草炭对辣椒育苗的影响

张文文 叶童童 徐肖肖等

摘要[目的] 研究秸秆发酵人工草炭对辣椒幼苗生长的影响，为开发利用人工草炭作为育苗基质提供理论依据。[方法]以水稻秸秆为材料制成的人工草炭，与天然草炭进行理化性质的比较分析，并且辅以蛭石以不同比例配制成复合基质，研究不同复合基质对辣椒育苗的影响。[结果]人工草炭具有较高的氮磷钾含量和适宜的容重及总孔隙度，提高人工草炭的比例，基质总孔隙度和容重降低。在辣椒的生长指标方面，人工草炭复合基质培育出的辣椒比天然草炭复合基质培育出的辣椒茎粗、株高、壮苗指数平均高了50.8%、94.2%、139.1%。[結论]人工草炭∶蛭石1∶1的复合基质较适合辣椒幼苗的生长。人工草炭可替代天然草炭进行辣椒的育苗。

关键词秸秆；发酵；人工草炭；辣椒；育苗

中图分类号S141.4文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）31-128-03

Effects of Artificial Peat Fermented from Straw on Pepper Seedlings

ZHANG Wenwen，YE Tongtong， XU Xiaoxiao，SHEN Jie* et al

（College of Biological and Chemical Engineering，Jiaxing University，Jiaxing，Zhejiang 314001）

Abstract [Objective] The purpose was to study the application effects of artificial peat fermented from straw on pepper seedlings growth and provide a theoretical basis for developing and utilizing artificial peat as seedlings matrix. [Method] The physical and chemical properties of natural peat and artificial peat fermented from paddy rice straw was compared and analyzed. Peat and vermiculite were mixed in different ratios and the effects of different substrates on the growth of pepper were studied. [Result]The contents of nitrogen， phosphorus and potassium in artificial peat were significantly higher than these of natural peat， and the bulk density and total porosity of artificial peat were suitable. The proportion of artificial peat， total porosity and bulk density decreased. In terms of the growth index of the pepper， stem diameter， plant height and seedling index in complex substrates of artificial peat were higher by 50.8%， 94.2% and 139.1% in average than those in complex substrates of natural peat.[Conclusion] Artificial peat∶vermiculite 1∶1 is ideal for growth of pepper seedlings. Artificial peat made from paddy rice straw can replace natural peat for seedlings of pepper.

Key words Straw； Fermentation； Artificial peat； Pepper； Seedling

天然草炭是目前国内应用广泛的花卉、瓜菜等作物栽培基质[1]。因天然草炭资源短缺，分布不均，成本昂贵[2]，欧美一些农业发达的国家已相继颁发禁止天然草炭大量开采的法令，导致草炭的价格不断上涨[3]，限制栽培基质的持续利用和发展。因此，寻找资源丰富、成本低廉又符合环保要求的天然草炭替代物成为作物栽培基质研究的热点之一。目前，可用于草炭替代基质有很多。国外开发了椰糠、树皮[4-5]等替代基质。国内在以菇渣、酱渣、麦秸[6-8]等工农业废弃物为原料开发草炭替代基质方面也开展了较深入的研究。

我国秸秆资源丰富。据农业部《全国农作物秸秆资源调查与评价报告》测算，2009年我国农作物秸秆理论资源量为8.2亿t，以稻草、麦秸和玉米秸为主[9]。但是，目前秸秆利用率低。2010年统计数据显示，秸秆资源的焚烧量还有40%[10]，秸秆资源浪费严重，并且对环境造成污染。秸秆资源化利用对我国生态农业与可持续农业的发展意义重大[11]。

以水稻秸秆为材料，发酵获得人工草炭，将人工草炭按不同比例与蛭石进行混配作为栽培基质，笔者研究了人工草炭的理化性状及其复合基质对辣椒育苗的影响，以期探讨人工草炭替代天然草炭的可行性。

1材料与方法

1.1供试材料试验于2014年6月26日至9月7日在嘉兴学院生化实验中心的温室中进行。

1.2人工草炭的制备水稻秸秆自然风干后粉碎、过筛得到直径约为0.5 mm的秸秆粉，按每1 kg秸秆粉加入2 700 ml水、300 ml助腐剂拌匀，装入发酵桶中，自然发酵，期间定时翻堆以补充水分和氧气，1个月后风干，备用。试验所用的基质有人工草炭、天然草炭和蛭石。

1.3试验处理设4个处理，即人工草炭∶蛭石（体积比，下同）为1∶1、2∶1、3∶1、3∶2，对照为天然草炭∶蛭石2∶1，分别以处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和CK表示。

选取饱满、整齐一致的种子，以55 ℃温水浸种7～8 h，25～30 ℃催芽后播種到育苗盘中[12]，育苗盘为72孔，每孔播1粒种子。每个处理播2盘，完全随机排列摆放。播种4 d后辣椒出苗。在苗龄20 d时，每个处理抽取10株，移栽入直径为13 cm的盆内。在育苗阶段，前期每个处理每天仅浇清水1次，后期每个处理每天浇清水2次。浇水用喷壶均匀喷浇，浇透为止。从辣椒出苗第10天起，每隔10 d随机抽取每个处理20株幼苗，测定株高、茎粗、干鲜重等生长指标。

1.4测定项目及方法

1.4.1草炭理化性质。

草炭容重采用环刀法测定，即利用一定容积的环刀切割自然状态的草炭，使草炭充满其中，称量后计算单位体积烘干草炭的质量即为草炭容重；总孔隙度测定公式为：草炭总孔隙度（%）=（1-草炭容重/草炭比重）×100；草炭比重采用比重瓶法测定，将已知质量的烘干草炭放入盛有蒸馏水的比重瓶中，煮沸，排尽空气，草炭排出的水体积除烘干草炭质量即为草炭比重；有机质含量测定采用高锰酸钾氧化法[13]；全氮含量测定采用凯氏定氮法[14]；全钾、全磷含量测定采用ICP法。

1.4.2生长指标。

播种后逐日统计出苗情况，计算出苗率；辣椒苗龄10 d起，每隔10 d从每个处理中随机抽取20株幼苗，测定株高、茎粗、干鲜重等生长指标，共取4次样。其中，株高为根茎部到生长点间的长度，用直尺测量；茎粗为子叶下部2/3处的粗度，用游标卡尺测量；105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重后测定干重[15]。

壮苗指数=全株干重 （mg）×（地下干重 （mg） /地上干重 （mg）+茎粗 （cm） /株高 （cm））

1.5数据统计方法数据处理、作图应用EXCEL数据统计分析软件。

2结果与分析

2.1人工草炭和天然草炭理化性质比较分析

草炭容重和总孔隙度反映草炭的松紧状态即固、液、气三相比例，过松则不利于养分和水分的保存及温度的稳定，过紧则通透性差，不利于出苗和根系生长发育[16]。适宜的草炭容重和总孔隙度有利于辣椒对水分、养分的吸收和生物量的积累。利用蛭石与两种草炭混合配比，处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和CK的容重分别为0.212、0.193、0.183、0.200、0.241 g/cm3，总孔隙度分别为608%、57.9%、56.5%、59.0%、49.3%。随着人工草炭比例的增加，各个处理的总孔隙度和容重都逐渐减小，而人工草炭的总孔隙度大于天然草炭，容重小于天然草炭。郭世荣[17]认为，理想基质的容重应为0.1～0.8 g/cm3，总孔隙度应为54%～96%[17]。试验中，经调配后的复合基质容重和总孔隙度均在理想基质的要求范围内。

有机质和氮、磷、钾是辣椒生长健壮不可缺少的营养物质。有机质是土壤肥力的物质基础，与作物产量之间存在显著的关系。赵克静等[18]研究发现，土壤有机质含量对春小麦产量呈正态曲线关系，而适量氮磷钾肥能够促进植物有机物质积累，加速植株个体生长，对株高有显著的正效应。在氮、磷、钾三因素中，氮肥的正效应最为明显，磷钾肥较弱[19]。由表1可知，人工草炭的有机质含量虽然略低于天然草炭，但总氮、总磷、总钾含量均在0.05水平显著高于天然草炭，使得辣椒的根、茎、叶等器官能快速生长。

2.2不同基质配比对辣椒种子出苗率的影响

由图1可知，处理Ⅱ的辣椒出苗率始终高于CK，在苗期3、6、9 d出苗率

分别比对照提高4.17%、2.78%、1.39%。在试验组的4个处理中，处理Ⅲ和处理Ⅳ促进辣椒种子后期的出苗率，但对辣椒总的出苗率影响不大，分别比前期出苗率增长速率较快的处理Ⅰ的出苗率低6.94%和9.72%。这表明人工草炭代替天然草炭作育苗基质，有利于提高辣椒的出苗率，其中以人工草炭∶蛭石为2∶1时出苗率的提高幅度较大。

2.3不同基质配比对辣椒幼苗生长形态指标的影响

由表2可知，在株高方面，每个处理辣椒幼苗的株高一直处于增长状态，在苗龄20 d前各处理辣椒苗的株高增长幅度相对一致，但在苗龄20 d后，试验组辣椒幼苗的株高增长迅速，在生长上表现出绝对优势，与对照间差异在0.05水平显著。在试验组的4个处理中，在生长期间，处理Ⅰ株高增长的速度相对较快，株高优势明显，超过其他3个处理。处理Ⅲ、Ⅳ的生长速度较慢，但在苗龄30 d后处理Ⅲ的生长速度减缓，处理Ⅳ的生长速度有所提高。

在茎粗方面，各处理茎粗在前期增长缓慢，在苗龄20 d后都进入快速增长期，并且在苗龄30 d后再次放缓增长速度。与株高的生长情况相似，试验组仍然表现出生长优势。在试验组的4个处理中，增长幅度依次为处理Ⅰ>处理Ⅱ>处理Ⅳ>处理Ⅲ。试验组培育出的辣椒幼苗在茎粗、株高方面分别比对照高50.8%、94.2%。

2.4不同基质配比对辣椒幼苗壮苗指数的影响

由表3可知，各处理辣椒幼苗地上部干重、地下部干重均呈增大趋势，但是对照地上部干重始终小于试验组。在苗龄20 d前，对照地下部干重仅次于处理Ⅳ，但在育苗40 d时，对照地上部干重、地下部干重与试验组间差异在0.05水平显著，均低于处理Ⅰ。这表明人工草炭代替天然草炭作育苗基质，有利于辣椒幼苗地上部和地下部的生长发育，其中以人工草炭∶蛭石1∶1的效果最好。

在苗龄20 d前，各处理辣椒的壮苗指数间差异不显著，对照略优于试验组，但在苗龄40 d后，试验组壮苗指数表现出绝对优势，表现为大幅增长趋势，而对照的增长幅度最小，壮苗指数也最小，处理Ⅰ增长幅度最大，壮苗指数也最大。试验组培育出的辣椒幼苗在壮苗指数上比对照平均高1391%。这表明人工草炭代替天然草炭作育苗基质，保证辣椒生长健壮，其中以人工草炭∶蛭石 1∶1的效果最好。

3结论与讨论

研究表明，人工草炭幼苗和天然草炭幼苗在株高、茎粗、干鲜重及壮苗指数等生长指标方面均表现出良好效果，但在出苗率方面，人工草炭幼苗与天然草炭幼苗均出现出苗不齐的现象。原因可能是多方面的，如基质盐分过高，影响种子根系对水分和矿质营养的吸收；一次施肥过多或过浓后出现“烧苗”现象，进而导致出苗率下降；浇水过多，使得土壤湿度过大，硬度增加且通透性差，出现种子腐烂等现象，从而影响出苗率。其中也有可能是种子本身的问题。这一问题将在后续试验中进行解決。由于受生产设备和环境因素的限制，该试验只设4个处理。人工草炭与蛭石的其他配比是否能够获得较好的结果，还有待进一步设计优化试验。

天然草炭总孔隙度小，容重大，有机质含量高，而人工草炭具有较小容重、较高的氮磷钾含量和较大总孔隙度等特点，因此，人工草炭作基质时，混配容重大、持水力强、有机质含量高的蛭石有利于改善人工草炭的各项性能，提高辣椒育苗的效果。

与天然草炭相比，人工草炭能在较大程度上增加辣椒的株高、茎粗、干鲜重，促进辣椒生长发育。另外，人工草炭对辣椒生长发育的促进作用与和蛭石混配的比例有较大的关系。人工草炭与蛭石以不同体积配比形成复合有机基质。在出苗率方面，与对照相比，在人工草炭∶蛭石2∶1复合基质上辣椒的出苗率增加1.39%。在生长形态指标方面，人工草炭∶蛭石1∶1复合基质辣椒的株高、茎粗、壮苗指数分别比对照增加了124.4%、71.8%、173.2%。综上所述，秸秆发酵生产的人工草炭可替代天然草炭进行辣椒育苗。

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