辣椒秸秆复合基质对西瓜育苗质量的影响

王霞 郝树芹

摘 要：为降低西瓜基质育苗生产成本，采用不同比例的辣椒秸秆与蛭石、珍珠岩进行复配，探讨其对西瓜幼苗形态建成及生理特性的影响，以明确最佳的草炭替代材料。试验设置L1（V辣椒秸秆∶V蛭石∶V珍珠岩=1∶1∶1）、L2（V辣椒秸秆∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1）、L3（V辣椒秸秆∶V蛭石∶V珍珠岩=4∶1∶1）3个处理和对照CK（V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1）。结果表明，L2处理的西瓜幼苗株高、茎粗、叶片数、干鲜质量、根尖数、壮苗指数和根冠比最大，根系活力最高;L1处理的西瓜幼苗出苗率最高，但与L2差异不显著;L3处理的西瓜幼苗根长最大，但与L2差异不显著。L2处理的西瓜幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素（a+b）、类胡萝卜素含量和净光合速率最高，较对照分别增加10.98%、11.51%、11.13%、7.71%和21.38%。因此，由辣椒秸秆、蛭石、珍珠岩体积比按2：1：1复合而成的育苗基质可以替代常规草炭育苗基质（V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1）进行西瓜育苗。

关键词：西瓜;幼苗;辣椒;秸秆复全基质;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

用基质进行穴盘育苗的优点众多，可使种子在出苗整齐一致的基础上有效缩短育苗时间，实现一播全苗、提早出苗和优质壮苗，且便于远距离运输和机械化栽培[1]。草炭是基质育苗的主要原材料，在蔬菜、花卉、药材、林木育苗上被广泛利用，使用量较大。但草炭是不可再生资源[2]，过度开采会对资源环境造成破坏，而其逐年攀升的价格又在不断增加育苗成本，因此急需寻找环保型、低成本、可再生的草炭替代材料。作物秸秆等有机废弃物在通过一定方法处理之后，如果能够替代草炭用作基质进行育苗，不仅能够为作物育苗提供可再生、廉价的育苗基质，使农业废弃物变废为宝[3]，降低投入成本，还可减少对草炭的过度开采和使用，在保护自然环境的同时对推动农业产业的提质增效也具有重要的理论和现实意义。

众多试验研究利用农业废弃物作为草炭替代材料，均获得了较好的育苗效果。前人对黑木耳、辣椒、平菇和黄瓜等作物的研究表明，玉米秸稈、小麦秸秆、柠条、芦苇秸秆等农业废弃物可用作基质替代草炭进行育苗[4-7]。但有关农业有机废弃物作基质进行西瓜育苗主要为稻草[8-9]和玉米秸秆[10]两种材料。而在实际生产中，为提高复种指数，实现一季多收，常采用西瓜套种辣椒的栽培模式[11-12]，这种模式会产生大量的辣椒秸秆废弃物，但当前尚没有辣椒秸秆复配基质在西瓜育苗方面的研究报道。另外，虽然也有在草炭基础上添加蚯蚓粪作为基质进行西瓜育苗的试验研究[13]，但仍是以草炭作基质育苗。为此，笔者以腐熟的辣椒秸秆和蛭石、珍珠岩进行复配，研究不同配比的复合基质对西瓜育苗质量的影响，以探寻辣椒秸秆替代草炭进行西瓜基质育苗的可行性，为农作物秸秆应用于西瓜育苗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试验地点

供试西瓜品种为早佳（8424），由河南省农业科学院园艺研究所提供，为早熟杂交品种。

试验于2019年10—12月在莱芜职业技术学院试验站智能温室内进行。辣椒秸秆用粉碎机粉碎至长度小于0.5 cm的小段，建堆发酵。在每m3秸秆中加入3～5 kg尿素，尿素先溶解于水中再喷洒至秸秆上，使水分质量分数保持在65%～75%，以调节碳、氮质量比至25～30∶1。发酵过程中，需翻动2～3次，再建堆发酵，以确保腐熟充分，然后与蛭石、珍珠岩按一定比例进行复配。

1.2 试验设计

试验设置L1（V辣椒秸秆∶V蛭石∶V珍珠岩=1∶1∶1）、L2（V辣椒秸秆∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1）、L3（V辣椒秸秆∶V蛭石∶V珍珠岩=4∶1∶1）和对照CK（V草炭∶V蛭石∶V珍珠岩=2∶1∶1）。将复配后的基质分别进行装盘，穴盘规格为32孔。试验随机区组排列，3次重复，每3盘作1次重复，每处理共9盘，共计36盘。将浸种催芽后的西瓜种子播种于各穴盘，40 d后对西瓜形态指标和生理指标进行测定。

1.3 项目测定

株高用卷尺测量从子叶位置到生长点的高度;茎粗用游标卡尺测量，从子叶位置测量;叶片数为展开的叶片数;干鲜质量用电子秤测量，其中干质量是将植株鲜样置于烘箱105 ℃杀青15 min， 80 ℃恒温24 h，然后用电子天平称量。壮苗指数=（茎粗/株高+地下部干质量/地上部干质量）/全株干质量。根尖数用LA-S2400根系扫描仪测定。根冠比=地下干质量/地上干质量;根系活力采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定[14]。叶绿素含量用丙酮、乙醇混合液浸提法测定[15]。采用美国产LI-6400便携式光合仪测定西瓜幼苗第1片真叶净光合速率。每个穴盘随机选取2株幼苗，每个处理18株幼苗，3次重复。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft excel 2007进行数据处理和制图，利用DPS 7.05软件进行统计分析。采用Duncan新复极差法对数据进行差异显著性检验（单因素方差分析）。

2 结果与分析

2.1 辣椒秸秆复合基质对西瓜幼苗形态建成的影响

由表1可知，不同配比的复合基质对西瓜幼苗形态建成的影响存在差异。与对照比，出苗率以L1处理最高，但与对照和L2处理差异不显著。L2、L3处理的西瓜幼苗株高、茎粗、叶片数、鲜质量、干质量和壮苗指数均高于对照，且以L2处理最大，较对照分别增加27.11%、18.18%、10.56%、56.81%、39.02%和37.50%，除出苗率和叶片数与对照差异不显著外，其他指标均显著高于对照，说明辣椒秸秆与蛭石、珍珠岩按体积比2∶1∶1复配的基质能够促进西瓜幼苗的形态建成，且有利于培育健壮的西瓜幼苗;L1处理上述指标均低于对照，说明该比例的辣椒秸秆复配基质对西瓜幼苗的形态建成有抑制作用。

2.2 辣椒秸秆复合基质对西瓜幼苗根系生长的影响

由表2可知，西瓜幼苗根长以L3处理最大，L2处理次之，较对照分别增加13.30%和8.66%，与对照差异显著，但二者间差异不显著。根尖数以L2处理最多，L3处理次之，较对照分别增加32.25%和15.77%，二者间差异显著。根冠比以L2和L1处理最大，对照次之，L3处理最小，但四者间差异均不显著，这表明辣椒秸秆复合基质对西瓜幼苗根冠比的影响较小。L1、L2、L3处理间根系活力差异显著，其中L2、L3处理均高于对照，且以L2处理活力最高，较对照增加15.70%，与对照差异显著。综合而言，辣椒秸秆复合基质能够促进西瓜幼苗根系生长和提高根系活力，且以L2处理最佳。

2.3 辣椒秸秆复合基质对西瓜幼苗叶片光合色素含量的影响

由表3可知，辣椒秸秆复配基质对西瓜幼苗叶片叶绿素含量影响显著。随着辣椒秸稈在复配基质中占比的增加，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量均呈现先升高再降低的单峰变化规律，且以L2处理最大，较对照分别增加10.98%、11.51%、11.13%、7.71%，其中叶绿素a和叶绿素a+b含量与对照差异显著，而叶绿素b和类胡萝卜素含量与对照差异不显著，表明辣椒秸秆复配基质对叶片叶绿素a含量的影响大于对叶绿素b和类胡萝卜素含量的影响。叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量，L1处理均低于对照，而L2、L3处理均高于或等于对照，表明只有适宜比例的辣椒秸秆复配基质才能促进叶片光合色素含量的增加。

2.4 辣椒秸秆复合基质对西瓜幼苗叶片光合特性的影响

由图1可知，L2和L3处理叶片净光合速率均显著高于对照，且以L2处理最大，较对照提高21.38%，这表明用发酵后的辣椒秸秆做复合基质能够促进西瓜幼苗叶片净光合速率的提高;L1处理低于对照，但与对照差异不显著。蒸腾速率和气孔导度均表现出与净光合速率一致的变化规律，与净光合速率呈现正相关关系，L2处理上述两指标均最大，较对照分别增加16.41%和22.78%;L1处理低于对照，但二者与对照差异均达显著水平。胞间CO2浓度高低依次为L1>CK>L3>L2，与净光合速率表现趋势相反，3个处理与对照间均有显著差异。

3 讨论与结论

优质壮苗是蔬菜获得丰产稳产的前提，因此在蔬菜的整个育苗期都应坚持把培育优质壮苗作为主攻方向。蔬菜优质壮苗的形态特征表现为茎秆粗壮、叶色浓绿、叶片厚且舒展、根系发达，生理特性是干物质含量高、根系活力旺盛、同化功能强、抗逆性好、角质层发达、保水能力强、瓜类幼苗的花芽分化早。与优质壮苗相对的是徒长苗，其形态特征表现为茎秆较细、叶片薄且叶色淡、根系长势弱、根量少，幼苗外观瘦长，生理特性是干物质含量低、根系活力不强、同化功能弱、表皮细胞水分易蒸发、对不良环境抵御能力差、瓜类幼苗花芽分化迟缓。另外，壮苗指数的大小也可以直接判定秧苗质量的好坏[16]。本试验条件下，L2处理的西瓜幼苗株高、茎粗、叶数、鲜质量、干质量、壮苗指数、根长、根尖数和根系活力均高于对照，形态特征和生理特性两个方面以及壮苗指数等指标都表明，L2处理的西瓜幼苗与对照相比具有更好的秧苗素质，更符合优质壮苗的标准，这说明该处理的复合基质具备替代常规草炭基质进行西瓜育苗的潜质，这可能是因为农业秸秆废弃物富含多种有机质、官能团、大中量和微量元素，可显著增加基质有机碳和氮磷钾钙镁等矿质养分含量，在用作栽培基质时可为植株的生长提供充足的养分[17-18]。同时，秸秆在腐熟分解过程中释放的化感物质可刺激根际表层微生物组成的多样性和优化群落结构[19]，根际微生物的活跃又促进了根际环境中酶活性的提高[20]，进而促使西瓜幼苗根系活力增强，根系对外界矿质元素等营养物质和水分的吸收利用水平增加，最终促进根系健壮生长和植株干物质积累增多。另外，辣椒秸秆复合基质在建堆发酵时添加有无机氮，秸秆腐熟分解过程中会产生有机氮，有机无机氮的优势互补为作物根系生长提供合理的养分需求，从而促进作物根系的快速生长[21]，这也进一步解释了L2处理的西瓜幼苗根长和根尖数多于对照的原因。L1处理西瓜出苗率高于L2、L3处理和对照，这是因为L1处理的辣椒秸秆比重小，较低的秸秆含量增加了基质的透气性，为种子出苗提供了充足的氧气，但该处理养分含量较对照和其他处理低，不能为幼苗后期生长提供有效的养分，同时该处理由于秸秆比重小，固着幼苗的能力较低，在浇水时易出现倒伏的情况。

叶绿素是叶绿体内光能传递与转换的主要场所，是植物进行光合作用的物质基础，其含量高低在一定程度上反映了叶片光合能力的强弱[22]，较高的叶绿素含量能促进植物光合水平的提高[23]，进而有利于光合产物的积累，而植株的形态建成和花芽分化都离不开光合产物的积累[24]。另外，叶绿素含量又能反应植株的健康状况[25]，一般长势好的植株叶绿素含量也相对较高[26]。本试验结果表明， L2处理的西瓜幼苗叶片叶绿素含量和净光合速率均高于对照，这表明该处理所用基质较其他处理和对照更有利于西瓜幼苗干物质积累和形态建成，这可能是因为此复合基质含有较好的孔隙度、EC值等理化性质，秸秆腐熟时添加的磷酸二铵含有N、P元素，为植株的快速生长补充养分，促进叶绿素的合成和光合速率的提高。另外，腐熟秸秆所含大量的有机质和矿质元素，为根系生长提供了充足的养分，加快了细胞分裂素的合成，使叶片保持较高的叶绿素含量[27]。L1处理的叶绿素含量和净光合速率低于对照和L2处理，这应该是因为此复合基质秸秆比例较小，所含养分不能满足西瓜幼苗生长需求，较大的孔隙度虽增加了通透性，但降低了保水能力，这使得该处理的西瓜幼苗更易遭受干旱胁迫，不利于叶绿素的合成及净光合速率的提高。L3处理的叶绿素含量及净光合速率小于L2处理，这可能是因为此复合基质秸秆占比过大，基质的通透性降低，根系生长环境较L2处理差，这在一定程度上降低了根系对矿质元素的吸收利用率，从而使叶绿素含量和净光合速率减小。本试验初步探讨了辣椒秸秆复合基质对西瓜育苗质量的影响，但有关其对西瓜幼苗保护酶活性、根际微生物种类和数量及后期西瓜品质、产量等方面的影响有待进一步深入研究。

综上所述，通过对辣椒秸秆复合基质对西瓜幼苗形态指标及生理指标影响的分析，可以明显得出如下结论：L2处理（辣椒秸秆、蛭石、珍珠岩体积比为2∶1∶1）的西瓜秧苗素质较高，更接近优质壮苗的标准，该处理的复合基质可以替代生产中常用的草炭、蛭石、珍珠岩复配基质用于西瓜育苗，为辣椒秸秆变废为宝、综合利用提供了有效途径。

参考文献

[1] 肖昌华，旷碧峰，余席茂，等.茄果类蔬菜穴盘育苗的优势及关键技术[J].上海蔬菜，2020（2）：21-22.

[2] 郝树芹，韩素芹，隋静，等.生姜秸秆复配基质在黄瓜育苗上的应用[J].北方园艺，2016（20）：49-51.

[3] 陶思源.关于我国农业废弃物资源化问题的思考[J].理论界，2013（5）：28-30.

[4] 李超，李红.玉米秸杆基质栽培黑木耳配方筛选试验[J].北方园艺，2017（18）：166-169.

[5] 韩春梅，李春龙，叶少平，等.小麦秸秆与菇渣混合基质对辣椒秧苗质量的影响[J].北方园艺，2010（21）：30-31.

[6] 王海燕，孙国琴，庞杰，等.柠条粉栽培平菇的配方筛选[J].中国食用菌，2017，36（5）：49-51.

[7] 刘朝晖，崔新卫，彭福元，等.农业废弃物不同配方营养块的理化性质及其对黄瓜育苗的影响[J].湖南农业科学，2012（15）：44-47.

[8] 余剑东，倪吾钟，单英杰，等.不同基质对西瓜幼苗质量的影响[J].浙江农业科学，2003（1）：11-13.

[9] 孙玉东，黄红英，秦进华，等.草钵育苗对西瓜生长及产量的影响[J].中国蔬菜，2010 （10）：77-79.

[10] 贺冰.复合菌液浸泡玉米秸基质对西瓜穴盘育苗的影响[D].郑州：河南农业大学，2011：1-44.

[11] 李作明.拱棚西瓜-辣椒-花椰菜间作套种栽培技术[J].中国瓜菜，2019，32（4）：67-68.

[12] 党同昂.日光温室西瓜-辣椒间作栽培技术[J].中国瓜菜，2015，28（3）：59.

[13] 刘青，吴健雄，李伯松.不同比例蛆蚁粪混配基质对西瓜育苗效果的影响[J].热带农业科学，2020，40（2）：9-14.

[14] 王学李.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006：118-119.

[15] 赵世杰，史国安，董新纯.植物生理学实验指导[M].北京：中国农业科学技术出版社，2002：55-57.

[16] 宫彬彬，王宁，章铁军，等.综合形态与叶片叶绿素含量的番茄壮苗指数筛选[J].农业工程学报，2019，35（8）：237-244.

[17] 刘伟，余宏军，蒋卫杰.我国蔬菜无土栽培基质研究与应用进展[J].中国生态农业学报，2006，14（3）：4-7.

[18] VAN Z L，KIMBER S，MORRIS S，et al.Effects of biochar from slow pyrolygis of papermill waste on agronomic perfomance and soil fertility[J].Plant and Soil，2010，327（1/2）：235-246.

[19] MARSCHNER P，UMAR S，BAUMANN K.The microbial community composition changes rapidly in the early stakes of decomposition of wheat residue[J].Soil Biology & Biochemistry，2011，43（2）：445-451.

[20] 孫艺文，吴凤芝.小麦、燕麦残茬对连作黄瓜生长及土壤酶活性的影响[J].中国蔬菜，2013（4） ：46-51.

[21] 袁伟，董元华，王辉.氨基酸态氮和硝态氮混合营养下番茄生长及其生态化学计量学特征[J].土壤，2010，42（4）：664-668.

[22] 石慧芳，朴凤植.腐熟玉米秸秆复合基质在辣椒育苗上的使用效果[J].长江蔬菜，2010（4）：46-49.

[23] 余文娟，田雪梅，夏文通，等.农业废弃物作为番茄穴盘育苗基质配方的筛选[J].山东农业科学，2011（4）：33-35.

[24] 侯莹.苹果新梢叶片发育及叶绿素含量的变化[J].贵州农业科学，2017，11（45）：102-106.

[25] 王薇，宋廷宇，王艳，等.番茄叶SPAD值与叶绿素含量的相关性分析[J].北方园艺，2013（23）：12-15.

[26] 崔广禄.不同基质配比对小果型西瓜生长、产量和品质的影响[J].中国瓜菜，2018，31（5）：33-36.

[27] 高清海，王亚坤，陆晓民.作物桔秆对黄瓜衰老中根系活力和叶片氮代谢的影响[J].干旱地区农业研究，2014，32（6）：87-91.