張文文 葉童童 徐肖肖等

摘要[目的] 研究秸稈發(fā)酵人工草炭對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)的影響，為開(kāi)發(fā)利用人工草炭作為育苗基質(zhì)提供理論依據(jù)。[方法]以水稻秸稈為材料制成的人工草炭，與天然草炭進(jìn)行理化性質(zhì)的比較分析，并且輔以蛭石以不同比例配制成復(fù)合基質(zhì)，研究不同復(fù)合基質(zhì)對(duì)辣椒育苗的影響。[結(jié)果]人工草炭具有較高的氮磷鉀含量和適宜的容重及總孔隙度，提高人工草炭的比例，基質(zhì)總孔隙度和容重降低。在辣椒的生長(zhǎng)指標(biāo)方面，人工草炭復(fù)合基質(zhì)培育出的辣椒比天然草炭復(fù)合基質(zhì)培育出的辣椒莖粗、株高、壯苗指數(shù)平均高了50.8%、94.2%、139.1%。[結(jié)論]人工草炭∶蛭石1∶1的復(fù)合基質(zhì)較適合辣椒幼苗的生長(zhǎng)。人工草炭可替代天然草炭進(jìn)行辣椒的育苗。

關(guān)鍵詞秸稈；發(fā)酵；人工草炭；辣椒；育苗

中圖分類號(hào)S141.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)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

天然草炭是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛的花卉、瓜菜等作物栽培基質(zhì)[1]。因天然草炭資源短缺，分布不均，成本昂貴[2]，歐美一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已相繼頒發(fā)禁止天然草炭大量開(kāi)采的法令，導(dǎo)致草炭的價(jià)格不斷上漲[3]，限制栽培基質(zhì)的持續(xù)利用和發(fā)展。因此，尋找資源豐富、成本低廉又符合環(huán)保要求的天然草炭替代物成為作物栽培基質(zhì)研究的熱點(diǎn)之一。目前，可用于草炭替代基質(zhì)有很多。國(guó)外開(kāi)發(fā)了椰糠、樹(shù)皮[4-5]等替代基質(zhì)。國(guó)內(nèi)在以菇渣、醬渣、麥秸[6-8]等工農(nóng)業(yè)廢棄物為原料開(kāi)發(fā)草炭替代基質(zhì)方面也開(kāi)展了較深入的研究。

我國(guó)秸稈資源豐富。據(jù)農(nóng)業(yè)部《全國(guó)農(nóng)作物秸稈資源調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告》測(cè)算，2009年我國(guó)農(nóng)作物秸稈理論資源量為8.2億t，以稻草、麥秸和玉米秸為主[9]。但是，目前秸稈利用率低。2010年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，秸稈資源的焚燒量還有40%[10]，秸稈資源浪費(fèi)嚴(yán)重，并且對(duì)環(huán)境造成污染。秸稈資源化利用對(duì)我國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)與可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展意義重大[11]。

以水稻秸稈為材料，發(fā)酵獲得人工草炭，將人工草炭按不同比例與蛭石進(jìn)行混配作為栽培基質(zhì)，筆者研究了人工草炭的理化性狀及其復(fù)合基質(zhì)對(duì)辣椒育苗的影響，以期探討人工草炭替代天然草炭的可行性。

1材料與方法

1.1供試材料試驗(yàn)于2014年6月26日至9月7日在嘉興學(xué)院生化實(shí)驗(yàn)中心的溫室中進(jìn)行。

1.2人工草炭的制備水稻秸稈自然風(fēng)干后粉碎、過(guò)篩得到直徑約為0.5 mm的秸稈粉，按每1 kg秸稈粉加入2 700 ml水、300 ml助腐劑拌勻，裝入發(fā)酵桶中，自然發(fā)酵，期間定時(shí)翻堆以補(bǔ)充水分和氧氣，1個(gè)月后風(fēng)干，備用。試驗(yàn)所用的基質(zhì)有人工草炭、天然草炭和蛭石。

1.3試驗(yàn)處理設(shè)4個(gè)處理，即人工草炭∶蛭石（體積比，下同）為1∶1、2∶1、3∶1、3∶2，對(duì)照為天然草炭∶蛭石2∶1，分別以處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和CK表示。

選取飽滿、整齊一致的種子，以55 ℃溫水浸種7～8 h，25～30 ℃催芽后播種到育苗盤中[12]，育苗盤為72孔，每孔播1粒種子。每個(gè)處理播2盤，完全隨機(jī)排列擺放。播種4 d后辣椒出苗。在苗齡20 d時(shí)，每個(gè)處理抽取10株，移栽入直徑為13 cm的盆內(nèi)。在育苗階段，前期每個(gè)處理每天僅澆清水1次，后期每個(gè)處理每天澆清水2次。澆水用噴壺均勻噴澆，澆透為止。從辣椒出苗第10天起，每隔10 d隨機(jī)抽取每個(gè)處理20株幼苗，測(cè)定株高、莖粗、干鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1草炭理化性質(zhì)。

草炭容重采用環(huán)刀法測(cè)定，即利用一定容積的環(huán)刀切割自然狀態(tài)的草炭，使草炭充滿其中，稱量后計(jì)算單位體積烘干草炭的質(zhì)量即為草炭容重；總孔隙度測(cè)定公式為：草炭總孔隙度（%）=（1-草炭容重/草炭比重）×100；草炭比重采用比重瓶法測(cè)定，將已知質(zhì)量的烘干草炭放入盛有蒸餾水的比重瓶中，煮沸，排盡空氣，草炭排出的水體積除烘干草炭質(zhì)量即為草炭比重；有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用高錳酸鉀氧化法[13]；全氮含量測(cè)定采用凱氏定氮法[14]；全鉀、全磷含量測(cè)定采用ICP法。

1.4.2生長(zhǎng)指標(biāo)。

播種后逐日統(tǒng)計(jì)出苗情況，計(jì)算出苗率；辣椒苗齡10 d起，每隔10 d從每個(gè)處理中隨機(jī)抽取20株幼苗，測(cè)定株高、莖粗、干鮮重等生長(zhǎng)指標(biāo)，共取4次樣。其中，株高為根莖部到生長(zhǎng)點(diǎn)間的長(zhǎng)度，用直尺測(cè)量；莖粗為子葉下部2/3處的粗度，用游標(biāo)卡尺測(cè)量；105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重后測(cè)定干重[15]。

壯苗指數(shù)=全株干重 （mg）×（地下干重 （mg） /地上干重 （mg）+莖粗 （cm） /株高 （cm））

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法數(shù)據(jù)處理、作圖應(yīng)用EXCEL數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件。

2結(jié)果與分析

2.1人工草炭和天然草炭理化性質(zhì)比較分析

草炭容重和總孔隙度反映草炭的松緊狀態(tài)即固、液、氣三相比例，過(guò)松則不利于養(yǎng)分和水分的保存及溫度的穩(wěn)定，過(guò)緊則通透性差，不利于出苗和根系生長(zhǎng)發(fā)育[16]。適宜的草炭容重和總孔隙度有利于辣椒對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收和生物量的積累。利用蛭石與兩種草炭混合配比，處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和CK的容重分別為0.212、0.193、0.183、0.200、0.241 g/cm3，總孔隙度分別為608%、57.9%、56.5%、59.0%、49.3%。隨著人工草炭比例的增加，各個(gè)處理的總孔隙度和容重都逐漸減小，而人工草炭的總孔隙度大于天然草炭，容重小于天然草炭。郭世榮[17]認(rèn)為，理想基質(zhì)的容重應(yīng)為0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度應(yīng)為54%～96%[17]。試驗(yàn)中，經(jīng)調(diào)配后的復(fù)合基質(zhì)容重和總孔隙度均在理想基質(zhì)的要求范圍內(nèi)。

有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀是辣椒生長(zhǎng)健壯不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)，與作物產(chǎn)量之間存在顯著的關(guān)系。趙克靜等[18]研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)春小麥產(chǎn)量呈正態(tài)曲線關(guān)系，而適量氮磷鉀肥能夠促進(jìn)植物有機(jī)物質(zhì)積累，加速植株個(gè)體生長(zhǎng)，對(duì)株高有顯著的正效應(yīng)。在氮、磷、鉀三因素中，氮肥的正效應(yīng)最為明顯，磷鉀肥較弱[19]。由表1可知，人工草炭的有機(jī)質(zhì)含量雖然略低于天然草炭，但總氮、總磷、總鉀含量均在0.05水平顯著高于天然草炭，使得辣椒的根、莖、葉等器官能快速生長(zhǎng)。

2.2不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒種子出苗率的影響

由圖1可知，處理Ⅱ的辣椒出苗率始終高于CK，在苗期3、6、9 d出苗率

分別比對(duì)照提高4.17%、2.78%、1.39%。在試驗(yàn)組的4個(gè)處理中，處理Ⅲ和處理Ⅳ促進(jìn)辣椒種子后期的出苗率，但對(duì)辣椒總的出苗率影響不大，分別比前期出苗率增長(zhǎng)速率較快的處理Ⅰ的出苗率低6.94%和9.72%。這表明人工草炭代替天然草炭作育苗基質(zhì)，有利于提高辣椒的出苗率，其中以人工草炭∶蛭石為2∶1時(shí)出苗率的提高幅度較大。

2.3不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2可知，在株高方面，每個(gè)處理辣椒幼苗的株高一直處于增長(zhǎng)狀態(tài)，在苗齡20 d前各處理辣椒苗的株高增長(zhǎng)幅度相對(duì)一致，但在苗齡20 d后，試驗(yàn)組辣椒幼苗的株高增長(zhǎng)迅速，在生長(zhǎng)上表現(xiàn)出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，與對(duì)照間差異在0.05水平顯著。在試驗(yàn)組的4個(gè)處理中，在生長(zhǎng)期間，處理Ⅰ株高增長(zhǎng)的速度相對(duì)較快，株高優(yōu)勢(shì)明顯，超過(guò)其他3個(gè)處理。處理Ⅲ、Ⅳ的生長(zhǎng)速度較慢，但在苗齡30 d后處理Ⅲ的生長(zhǎng)速度減緩，處理Ⅳ的生長(zhǎng)速度有所提高。

在莖粗方面，各處理莖粗在前期增長(zhǎng)緩慢，在苗齡20 d后都進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，并且在苗齡30 d后再次放緩增長(zhǎng)速度。與株高的生長(zhǎng)情況相似，試驗(yàn)組仍然表現(xiàn)出生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。在試驗(yàn)組的4個(gè)處理中，增長(zhǎng)幅度依次為處理Ⅰ>處理Ⅱ>處理Ⅳ>處理Ⅲ。試驗(yàn)組培育出的辣椒幼苗在莖粗、株高方面分別比對(duì)照高50.8%、94.2%。

2.4不同基質(zhì)配比對(duì)辣椒幼苗壯苗指數(shù)的影響

由表3可知，各處理辣椒幼苗地上部干重、地下部干重均呈增大趨勢(shì)，但是對(duì)照地上部干重始終小于試驗(yàn)組。在苗齡20 d前，對(duì)照地下部干重僅次于處理Ⅳ，但在育苗40 d時(shí)，對(duì)照地上部干重、地下部干重與試驗(yàn)組間差異在0.05水平顯著，均低于處理Ⅰ。這表明人工草炭代替天然草炭作育苗基質(zhì)，有利于辣椒幼苗地上部和地下部的生長(zhǎng)發(fā)育，其中以人工草炭∶蛭石1∶1的效果最好。

在苗齡20 d前，各處理辣椒的壯苗指數(shù)間差異不顯著，對(duì)照略優(yōu)于試驗(yàn)組，但在苗齡40 d后，試驗(yàn)組壯苗指數(shù)表現(xiàn)出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)為大幅增長(zhǎng)趨勢(shì)，而對(duì)照的增長(zhǎng)幅度最小，壯苗指數(shù)也最小，處理Ⅰ增長(zhǎng)幅度最大，壯苗指數(shù)也最大。試驗(yàn)組培育出的辣椒幼苗在壯苗指數(shù)上比對(duì)照平均高1391%。這表明人工草炭代替天然草炭作育苗基質(zhì)，保證辣椒生長(zhǎng)健壯，其中以人工草炭∶蛭石 1∶1的效果最好。

3結(jié)論與討論

研究表明，人工草炭幼苗和天然草炭幼苗在株高、莖粗、干鮮重及壯苗指數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)方面均表現(xiàn)出良好效果，但在出苗率方面，人工草炭幼苗與天然草炭幼苗均出現(xiàn)出苗不齊的現(xiàn)象。原因可能是多方面的，如基質(zhì)鹽分過(guò)高，影響種子根系對(duì)水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收；一次施肥過(guò)多或過(guò)濃后出現(xiàn)“燒苗”現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致出苗率下降；澆水過(guò)多，使得土壤濕度過(guò)大，硬度增加且通透性差，出現(xiàn)種子腐爛等現(xiàn)象，從而影響出苗率。其中也有可能是種子本身的問(wèn)題。這一問(wèn)題將在后續(xù)試驗(yàn)中進(jìn)行解決。由于受生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境因素的限制，該試驗(yàn)只設(shè)4個(gè)處理。人工草炭與蛭石的其他配比是否能夠獲得較好的結(jié)果，還有待進(jìn)一步設(shè)計(jì)優(yōu)化試驗(yàn)。

天然草炭總孔隙度小，容重大，有機(jī)質(zhì)含量高，而人工草炭具有較小容重、較高的氮磷鉀含量和較大總孔隙度等特點(diǎn)，因此，人工草炭作基質(zhì)時(shí)，混配容重大、持水力強(qiáng)、有機(jī)質(zhì)含量高的蛭石有利于改善人工草炭的各項(xiàng)性能，提高辣椒育苗的效果。

與天然草炭相比，人工草炭能在較大程度上增加辣椒的株高、莖粗、干鮮重，促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育。另外，人工草炭對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)作用與和蛭石混配的比例有較大的關(guān)系。人工草炭與蛭石以不同體積配比形成復(fù)合有機(jī)基質(zhì)。在出苗率方面，與對(duì)照相比，在人工草炭∶蛭石2∶1復(fù)合基質(zhì)上辣椒的出苗率增加1.39%。在生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)方面，人工草炭∶蛭石1∶1復(fù)合基質(zhì)辣椒的株高、莖粗、壯苗指數(shù)分別比對(duì)照增加了124.4%、71.8%、173.2%。綜上所述，秸稈發(fā)酵生產(chǎn)的人工草炭可替代天然草炭進(jìn)行辣椒育苗。

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