鱼 欢 王 灿 杨建峰 祖 超 李志刚 郑维全
(中国热带农业科学院香料饮料研究所/海南省热带香辛饮料作物遗传改良与品质调控重点实验室/农业农村部香辛饮料作物遗传资源利用重点实验室 海南万宁571533)
胡椒(Piper nigrum.L.)是世界上重要的香辛料作物,也是我国重要热带经济作物之一,是人们喜爱的调味品,在医学工业和食品工业上都有广泛用途。目前我国胡椒主要分布在海南、云南、广西、广东、福建等省(区),种植面积约2.61万hm2、总产量4.38万t,种植面积和产量均占世界第5位。其中主产区海南省胡椒种植面积和年总产量均占全国的90%以上。在海南,胡椒已发展成为增加老百姓收入和脱贫致富的重要产业[1]。近几年,云南省红河州绿春县委县政府高度重视胡椒发展,然而当地胡椒良种良苗短缺,难以满足产业发展需求,需从海南引进大量优良种苗[2]。生产上胡椒种苗繁育主要采用沙床育苗和苗圃育苗[3]。在长距离运输过程中,种苗常因失水而受损,进而影响胡椒种植成活率和后期高产树形培育,严重制约胡椒产业健康可持续发展。使用袋装苗可以解决运输过程中种苗失水问题,减少种苗损伤,提高种苗成活率,然而沙培或土培袋装苗重量较大,不便于生产上运输,严重制约产业发展。前人研究发现园林废弃物作为育苗栽培基质,对作物生长具有明显的促进作用,已在天竺葵、金盏菊、红掌、鸟巢蕨、佛甲草和青苹果竹芋等作物上应用[4-7]。在香蕉、牛大力、酸柚、生菜、番茄等作物上使用椰糠作为栽培基质,可以促进作物生长、根系发达[8-13]。椰糠作为栽培基质可以促进甜瓜、番茄、香石竹、报春花等作物生长,提高成苗率、促进开花和提高产量[14-17]。选择可以促进胡椒幼苗生长、且便于生产运输、成本低的育苗基质,是解决袋装苗育苗关键问题之一。关于不同栽培基质在胡椒上的应用,目前尚未见相关报道。本研究拟以土壤与沙、园林废弃物、椰糠、岗松糠按照一定比例混匀作为胡椒幼苗栽培基质,通过研究不同基质的物理性状、养分状况以及对胡椒幼苗生长的影响,筛选出适宜胡椒生长和便于生产上运输的育苗栽培基质,为胡椒袋装苗的育苗栽培基质选择提供理论依据,促进胡椒产业发展。
试验材料为生长一致且健康的‘热引1号’胡椒种子苗,种植前胡椒种子苗在育苗床上培养4个月以上,选择有4片真叶的种子苗,且长势和鲜重基本保持一致。
1.2.1 试验设计
2017年7~12月在中国热带农业科学院香料饮料研究所(18°15′N;110°13′E)进行试验。设置5种不同育苗栽培基质处理,分别为河沙(S)、土和园林废弃物混合物(TK)、土和椰糠混合物(TY)、土和岗松糠混合物(TG)、土和河沙混合物(TS),其中土和河沙、椰糠、岗松糠、园林废弃物等4种育苗栽培基质均按照2∶1(V∶V)比例混匀。使用15.5 cm直径,13.5 cm高的塑料盆,每盆种植胡椒种子苗1株。
1.2.2 项目测定
⑴基质理化性质
使用环刀法测定栽培基地容重、总孔隙度;使用便携式pH计测定pH值,使用DDS-307 A型电导率仪测定EC值;基质理化性质测定参照鲍士旦[18]的方法,使用意大利Euro Vector E有机元素测定仪测定基质全氮含量,德国multi N/C总有机碳测定仪测定有机质含量,有效磷含量采用钼锑抗比色法测定、有效钾含量采用火焰光度法测定。
⑵叶片SPAD值测定
种植后2个月开始,每隔14 d,上午使用SPAD叶绿素测定仪(SPAD-502,日本产)测定最上一片完全稳定叶的SPAD值,每个处理测定5片叶,每个叶片测定4个值,取平均值,重复3次。
⑶叶片净光合速率(PN)的测定
采用LI-6400便携式光合仪(美国LI-COR公司产)在完成SPAD测定的叶片测定PN。叶温设定为27℃,流量为500µmol/s,使用红蓝光源,光合有效辐射为600µmol/m/s,使用CO2钢瓶供气。待读数稳定时,每片叶记录一个PN值,统计时取平均值,重复3次。
⑷根系测定
12月份盆栽试验结束,用自来水将胡椒根系冲洗干净,剪取根系,使用EPSON根系扫描仪扫描根系,WINRhizo软件进行分析,得到总根长、总表面积、单位土壤体积的总根长、根体积等各项特征参数,每个处理重复3次。
⑸干物质质量的测定
12月份盆栽试验结束,用自来水冲洗干净根系土壤,吸水纸吸干水分,将地上部分和地下部分分开,于鼓风干燥箱内105℃杀青30 min后,65℃烘干至恒重,称重,每处理2盆,重复3次。
1.2.3 数据分析方法
数据采用SAS软件的PROC ANOVA程序分析处理间差异显著性,采用Microsoft Excel进行作图。
由表1可以看出,不同栽培基质的理化性质存在一定差异。TS、TK和TY处理pH值均在胡椒适宜生长范围内,TK、TY和TG处理的容重均显著低于S和TS基质。TK基质的全氮、有效钾和有效磷含量均显著高于其他基质,TK和TG基质的有机质含量较高,为胡椒幼苗生长提供了充足的养分供给。TK处理的pH值和EC值均在适宜胡椒生长的范围内,容重较小,便于生产上运输,孔隙度适中,适宜胡椒幼苗生长。同时,TK的全氮、有效钾、有效磷等养分含量高于其他处理,与S、TS、TY、YG相比更适合作为胡椒幼苗的栽培基质。
表1 不同栽培基质理化性质
图1显示,TK和TS处理胡椒叶片SPAD值随着生育期的推进呈缓慢上升趋势,S、TY处理和TG处理SPAD值随着生育期的推进呈逐渐下降趋势。TK处理的SPAD值显著高于其他处理,胡椒幼苗生长状况良好,说明使用园林废弃物作为栽培基质可以显著提高胡椒叶片的SPAD值。
由图2可以看出,不同基质处理对胡椒幼苗PN有一定的影响。在种植后60 d,TK与S、TS、TY处理之间PN无显著差异,且显著高于TG;在种植后75~90 d,TK与S和TS处理之间PN无显著差异,且PN高于TG和TY处理;在种植后105~120 d,TK处理PN显著高于TS、TG和TY处理;TG处理随着生育期的推进,PN逐渐下降,且PN显著低于其他处理。
由图3、4可知,不同基质处理对胡椒株高和地上部干重均有一定的影响。TK处理的胡椒株高和地上部干重均显著高于其他处理,S和TS处理的胡椒株高和地上部干重显著高于TY和TG处理。说明园林废弃物作为栽培基质可以显著促进胡椒植株的生长。
图1 不同基质对胡椒叶片SPAD值的影响
图2 不同基质对胡椒叶片PN的影响
图3 不同基质对胡椒株高的影响
图4 不同基质对胡椒地上部干重的影响
不同基质处理胡椒根系生长存在一定的差异(图5)。TK和S处理的根总长为543~557 cm,均显著高于TY、TG和TS处理(124~129 cm),其中TK总根长最长,与S处理无显著差异;TK和S处理的根系总表面积为61~64 cm2,显著高于TY、TG和TS处理(16~22 cm2),TK和S处理之间无显著差异;TK和S处理的根体积为0.558~0.596 cm3,显著高于TY、TG和TS处理(0.15~0.26 cm3),TK和S处理之间无显著差异;TK和S处理的根数目为12 621~1 297个,显著高于TY、TG和TS处理(290~319个),其中TK根总长最长,与S处理之间无显著差异。说明园林废弃物和沙作为栽培基质可以显著促进胡椒根系生长。胡椒根总长、总表面积、根体积、根数目均与地上部干物质重和根系干物质重显著正相关(表2),表明根系长度、表面积、根体积、根数量对胡椒植株地上部和根系干物质的累积具有显著作用,发达的根系促进植株从土壤中吸收更多的养分和水分,进而促进胡椒的生长。
表2 根系根总长、总表面积、根体积、根数目与胡椒干物质质量的相关性
图5 不同基质对胡椒根总长(A)、根系总表面积(B)、根体积(C)和根数目(D)的影响
幼苗的生长状况是确保胡椒长势、产量及品质的关键[3]。不同栽培基质对胡椒幼苗生长具有显著影响,以园林废弃物与土壤配制的TK处理,胡椒叶片SPAD值、株高、地上部干重均显著高于其他处理,这可能与栽培基质的理化性质有关[8,10,12,19]。TK 处理的有机质含量和养分含量高,能够为胡椒生长提供充足的养分供应,孔隙度适中,透气性较好,促进胡椒幼苗生长。这与司莉清等[20]研究结果一致,即园林废弃物具有较好的透气性和保水性。TK处理胡椒叶片SPAD值、PN、株高、地上部干物质重等生长状况均优于其他处理,这是由于园林废弃物作为栽培基质不仅透气性好,而且充足的养分促进胡椒生长,叶绿素含量高,光合性能强,增加了干物质累积。前人研究表明,园林废弃物可以提高基质pH值和EC值[4,6,21]。本研究中 TK、TY、TS处理的 pH 值均在适宜胡椒生长5.5~7.0内[1,22],TK处理的pH值略高于TY和TS处理。在胡椒生产上,土壤中添加园林废弃物是否可以提高土壤pH值,改善因长期种植引起的土壤酸化现象,还需要进一步开展研究。
根系的生长发育情况对作物的生长具有重要作用[23-25]。不同栽培基质对胡椒根系形态参数有显著影响,以土壤和园林废弃物配制的TK处理,根系总长、根总表面积、根体积、根数目等根系形态参数均显著高于土壤与椰糠、岗松糠及河沙配制的基质处理。说明园林废弃物作为栽培基质可以促进胡椒根系发育,适宜作为育苗栽培基质。同时,相对于土壤和沙,园林废弃物具有取材方便、价格低廉、质量轻、便于生产上运输等特点,适宜作为胡椒种苗繁育、尤其是袋装苗繁育的栽培基质。关于园林废弃物与土壤如何配比,更适合胡椒种苗的生长,将有待进一步开展研究。