閆小紅， 曾建軍， 張春麗， 陳章勤， 紀(jì)小銳

(井岡山大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 江西 吉安 343009)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土壤污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重限制了蔬菜有土栽培的規(guī)模，極大地降低了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。相對(duì)于土壤栽培，水培可有效擺脫蔬菜對(duì)土壤的依賴性，避免土傳病害、連作障礙和土壤污染等因素對(duì)蔬菜生長(zhǎng)的危害，提高蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，通過人工控溫控光等措施還可實(shí)現(xiàn)蔬菜的周年栽培[1-2]，且還具有凈化水質(zhì)的作用[3-4]。因此，優(yōu)化水培溫度、光照及氧氣等條件[5-6]，篩選適宜的水培營養(yǎng)液[2，7-8]和水培蔬菜品種[9-10]已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，是蔬菜水培生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)支撐，具有重要意義。

辣椒(Capsicumannuum)是我國廣泛種植的重要茄果類蔬菜之一，為茄科(Solanaceae)辣椒屬(CapsicumL.)植物[11]。在眾多蔬菜中，其維生素C含量高，具有豐富的營養(yǎng)成分，能有效滿足人體所需的相關(guān)營養(yǎng)元素[12]，同時(shí)，還具有較高的藥用價(jià)值[13]。針對(duì)辣椒的種植，目前主要針對(duì)水肥條件[14-15]、溫光條件[16-17]、品種間性狀差異[18-19]、對(duì)重金屬的耐受性[20-21]以及辣椒種植對(duì)根際土壤微生物的影響[22-24]等方面的相關(guān)研究。在辣椒的生長(zhǎng)過程中需要較多的水肥，而實(shí)際土壤栽培生產(chǎn)中常出現(xiàn)水肥過量或不足的情況，從而降低水肥的利用率，并影響其產(chǎn)量和品質(zhì)，且過量養(yǎng)分的流失易造成環(huán)境污染[25]。水培可有效避免水肥過量等問題，提高辣椒對(duì)水肥的利用率，而探索適宜的水培營養(yǎng)液是開展水培的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。為此，通過室內(nèi)生物測(cè)定方法，比較不同配方營養(yǎng)液條件下辣椒種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)特性，篩選適宜辣椒水培的營養(yǎng)液，為辣椒水培育苗提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 辣椒品種供試?yán)苯菲贩N為辛香辣19號(hào)，江西年年豐收農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司。

1.1.2 營養(yǎng)液配方

配方1：每升營養(yǎng)液含硝酸鈣950 mg、硝酸鉀810 mg、硫酸鎂500 mg、磷酸二氫銨155 mg、EDTA鐵鈉鹽20 mg、硼酸3 mg、硫酸錳2 mg、硫酸鋅0.22 mg、硫酸銅0.05 mg和鉬酸鈉0.02 mg。

配方2：每升營養(yǎng)液含硝酸鈣1216 mg、硝酸銨42.1 mg、磷酸二氫鉀208 mg、硫酸鉀393 mg，硝酸鉀395 mg和硫酸鎂466 mg。

配方3：每升營養(yǎng)液含硝酸鈣900 mg、硝酸鉀810 mg、硫酸鎂500 mg和過磷酸鈣840 mg。

配方4：每升營養(yǎng)液含硝酸鈣945 mg、硫酸鉀607 mg、磷酸二氫銨115 mg和硫酸鎂493 mg。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)處理試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)配方處理和1個(gè)空白對(duì)照(CK)，共計(jì)5個(gè)處理。處理1，配方1；處理2，配方2；處理3，配方3；處理4，配方4；處理5，以等量去離子水為空白對(duì)照(CK)。

1.2.2 不同處理辣椒種子的萌發(fā)特性測(cè)定選取籽粒飽滿的辣椒種子若干，置于去離子水中浸泡5 h，然后選取30粒置于鋪有濾紙(直徑9 cm)的培養(yǎng)皿中，用移液器移取8 mL各處理營養(yǎng)液加入培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿置于溫度為(25±1)℃，L∶D為12 h∶12 h，濕度為70%的人工氣候箱中進(jìn)行培養(yǎng)。之后，連續(xù)7 d每天統(tǒng)計(jì)萌發(fā)種子數(shù)，以胚根突破種皮1 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)培養(yǎng)皿為1個(gè)重復(fù)，5次重復(fù)。計(jì)算萌發(fā)率(GR)、發(fā)芽勢(shì)(GP)、發(fā)芽指數(shù)(GI)及活力指數(shù)(VI)等指標(biāo)。

GR=n/N×100%

GP=[規(guī)定時(shí)間(4 d)內(nèi)發(fā)芽數(shù)/N]×100%

GI=∑Gt/Dt

VI=GI×FW

式中，n為最終發(fā)芽數(shù)，N處理的種子數(shù)，Gt為處理第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，F(xiàn)W為10株幼苗鮮質(zhì)量。

1.2.3 不同處理辣椒幼苗的生長(zhǎng)特性測(cè)定選取10粒已萌發(fā)的辣椒種子置于底部鋪有1層玻璃珠(直徑5 mm)和濾紙的容積為50 mL的燒杯中，用移液器加入8 mL各處理營養(yǎng)液，然后將燒杯置于溫度為(25±1)℃，L∶D 為12 h∶12 h，濕度為70%的人工氣候箱中進(jìn)行培養(yǎng)，7 d后用直尺測(cè)量各植株的根長(zhǎng)和苗高，同時(shí)測(cè)定10株的鮮質(zhì)量。每燒杯為1個(gè)重復(fù)，5次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方營養(yǎng)液對(duì)辣椒種子萌發(fā)特性的影響

從表1可知，不同配方營養(yǎng)液對(duì)辣椒種子萌發(fā)特性的影響存在差異。萌發(fā)率：配方1營養(yǎng)液最高，為70.00%；配方2營養(yǎng)液其次，為62.67%；CK和配方4營養(yǎng)液相對(duì)較低，分別為55.33%和54.67%；配方1營養(yǎng)液與配方4營養(yǎng)液和CK間差異顯著，配方2～4營養(yǎng)液及CK間差異不顯著。發(fā)芽勢(shì)：配方1營養(yǎng)液最高，為30.00%；配方4營養(yǎng)液其次，為27.33%；配方2營養(yǎng)液最低，為15.33%；配方2營養(yǎng)液與配方1營養(yǎng)液、配方4營養(yǎng)液間差異顯著。發(fā)芽指數(shù)：不同配方營養(yǎng)液及CK間存在一定差異，但相互間差異不顯著，依次為配方3營養(yǎng)液>CK>配方1營養(yǎng)液>配方2營養(yǎng)液>配方4營養(yǎng)液。活力指數(shù)：配方1營養(yǎng)液最高，為2.00；配方4營養(yǎng)液其次，為1.54；配方2營養(yǎng)液最低，為1.32；配方1營養(yǎng)液與其余處理間(除配方4營養(yǎng)液外)差異顯著。

表1 不同配方營養(yǎng)液辣椒種子的萌發(fā)特性

注：同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 5% levels.

2.2 不同配方營養(yǎng)液對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)的影響

2.2.1 根長(zhǎng)與苗高從圖1可知，不同處理辣椒幼苗根長(zhǎng)和苗高的變化存在差異。根長(zhǎng)：CK最長(zhǎng)，為3.68 mm；配方3營養(yǎng)液最短，僅3.13 mm，為CK的85.05%；其余依次為配方2營養(yǎng)液>配方1營養(yǎng)液>配方4營養(yǎng)液，CK與配方3營養(yǎng)液差異顯著，其余處理間差異均不顯著。苗高：配方1營養(yǎng)液最高，為4.75 mm；CK最矮，僅3.09 mm，為配方1營養(yǎng)液的65.15%；配方1營養(yǎng)液顯著高于CK、配方2營養(yǎng)液、配方3營養(yǎng)液和配方4營養(yǎng)液。

注：各處理不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters of different treatments indicate significant difference at 5% levels. The same below.

圖1不同配方營養(yǎng)液辣椒幼苗的根長(zhǎng)及苗高

Fig.1 Seedling root length and seedling height of pepper with different nutrient solutions

2.2.2 鮮質(zhì)量從圖2可知，配方1營養(yǎng)液辣椒幼苗的單株鮮重量最高，為40.32 mg，其余處理依次為配方4營養(yǎng)液>配方2營養(yǎng)液>CK>配方3營養(yǎng)液；配方1營養(yǎng)液顯著高于配方2營養(yǎng)液、CK和配方3營養(yǎng)液，其單株鮮質(zhì)量分別是配方2營養(yǎng)液、CK和配方3營養(yǎng)液的 1.45倍、1.51倍和1.52倍。

圖2不同配方營養(yǎng)液辣椒幼苗的鮮質(zhì)量

Fig.2 Seedling fresh weight of pepper with different nutrient solutions

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過程，是遺傳性狀與外界環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。一方面，不同植物或同種植物的不同品種(種群)種子的萌發(fā)特性存在差異。楊逢建等[26]研究表明，假蒼耳(Ivaxanthifolia)等8種菊科植物種子的萌發(fā)率存在差異，紫莖澤蘭(Eupatoriumadenophorum)的萌發(fā)率高達(dá)90%，而豚草(Ambrosiaartemisiifolia)的萌發(fā)率僅4.67%；在持續(xù)時(shí)間方面，金光菊(Rudbecklaserotina)萌發(fā)持續(xù)時(shí)間達(dá)16 d，而波斯菊(Cosmosbipinnata)的萌發(fā)持續(xù)時(shí)間僅3 d，顯示其萌發(fā)整齊性存在差異。高光下入侵植物Ruellianudiflora的萌發(fā)率高于其同屬非入侵植物R.pereducta[27]。栽培植物常具有豐富的品種，而品種間的種子萌發(fā)性狀存在差異。不同甜蕎(Fagopyrumesculentum)和苦蕎(F.tataricum)品種的萌發(fā)進(jìn)程及萌發(fā)率存在差異[28]。危革等[29]比較了辣椒野生種和栽培種種子的萌發(fā)特性，野生種種子吸水速率和萌發(fā)速率高于栽培種，且其萌發(fā)率(93.33%)也高于栽培種(83.33%)。研究結(jié)果表明，辛香辣19號(hào)在溫度為(25±1)℃，L/D為12 h∶12 h，濕度為70%的條件下萌發(fā)率為55.33%，低于上述栽培種和野生種。進(jìn)一步證明品種間的萌發(fā)率存在差異。另一方面，環(huán)境條件對(duì)植物種子萌發(fā)產(chǎn)生重要的影響。光照可促進(jìn)醴腸、紫莖澤蘭及大狼把草(Bidensfrondosa)等菊科植物瘦果的萌發(fā)，而黑暗抑制其種子萌發(fā)[30-32]。昆侖雪菊(Kunlunchrysanthemum)種子萌發(fā)適宜的溫度為15～25℃，溫度過高或過低均不利于其種子萌發(fā)[33]。隨著干旱脅迫程度的增加，鹿角杜鵑種子的萌發(fā)率逐漸下降，PEG濃度為20%時(shí)其萌發(fā)率僅為對(duì)照的13.71%[34]。低濃度的Al3+溶液對(duì)紫花苜蓿(Medicagaosativa)種子萌發(fā)無顯著影響，高濃度的Al3+溶液顯著抑制其種子萌發(fā)，降低其萌發(fā)率[35]。NaCl通過抑制GA合成而促進(jìn)ABA合成從而降低種子中GA/ABA，延遲大豆種子的萌發(fā)[36]。研究結(jié)果表明，不同配方營養(yǎng)液中辣椒種子的萌發(fā)特性存在差異，配方1營養(yǎng)液辣椒種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)及活力指數(shù)最高，除發(fā)芽勢(shì)外均顯著高于對(duì)照，發(fā)芽指數(shù)不同處理間差異不顯著?？梢?，配方1營養(yǎng)液適宜于辣椒種子的萌發(fā)。不同處理間種子萌發(fā)差異的原因可能是不同配方的營養(yǎng)液中所含鹽離子成分和濃度存在差異，從而造成了水勢(shì)的差異，影響了種子對(duì)水分的吸收及種子中相關(guān)酶的激活，進(jìn)而影響種子的萌發(fā)[37]。

研究結(jié)果表明，雖然對(duì)照辣椒幼苗的根長(zhǎng)最長(zhǎng)(3.68 mm)，但其與配方1營養(yǎng)液、配方2營養(yǎng)液和配方4營養(yǎng)液間差異不顯著；配方1營養(yǎng)液辣椒幼苗最高，顯著高于CK、配方2營養(yǎng)液、配方3及配方4營養(yǎng)液，且對(duì)照辣椒幼苗最矮，僅為配方1營養(yǎng)液苗高的65.15%；配方1營養(yǎng)液辣椒幼苗的單株鮮質(zhì)量最大(40.32 mg)，顯著高于配方2營養(yǎng)液、對(duì)照和配方3營養(yǎng)液。表明，不同配方營養(yǎng)液對(duì)辣椒幼苗生長(zhǎng)有影響，其中配方1營養(yǎng)液最適合于辣椒幼苗的生長(zhǎng)。這種差異性在其他植物[38]研究中也得到驗(yàn)證。配方1營養(yǎng)液辣椒種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)及活力指數(shù)最高，同時(shí)具有較高的幼苗植株高度及最高的鮮質(zhì)量。關(guān)于水培過程中溫度、光照及營養(yǎng)液中氧氣狀況等對(duì)辣椒植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響還有待于進(jìn)一步深入研究。