魚 歡 王 燦 楊建峰 祖 超 李志剛 鄭維全
(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所/海南省熱帶香辛飲料作物遺傳改良與品質(zhì)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部香辛飲料作物遺傳資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 海南萬寧571533)
胡椒(Piper nigrum.L.)是世界上重要的香辛料作物,也是我國(guó)重要熱帶經(jīng)濟(jì)作物之一,是人們喜愛的調(diào)味品,在醫(yī)學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)上都有廣泛用途。目前我國(guó)胡椒主要分布在海南、云南、廣西、廣東、福建等?。▍^(qū)),種植面積約2.61萬hm2、總產(chǎn)量4.38萬t,種植面積和產(chǎn)量均占世界第5位。其中主產(chǎn)區(qū)海南省胡椒種植面積和年總產(chǎn)量均占全國(guó)的90%以上。在海南,胡椒已發(fā)展成為增加老百姓收入和脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)[1]。近幾年,云南省紅河州綠春縣委縣政府高度重視胡椒發(fā)展,然而當(dāng)?shù)睾妨挤N良苗短缺,難以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求,需從海南引進(jìn)大量?jī)?yōu)良種苗[2]。生產(chǎn)上胡椒種苗繁育主要采用沙床育苗和苗圃育苗[3]。在長(zhǎng)距離運(yùn)輸過程中,種苗常因失水而受損,進(jìn)而影響胡椒種植成活率和后期高產(chǎn)樹形培育,嚴(yán)重制約胡椒產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。使用袋裝苗可以解決運(yùn)輸過程中種苗失水問題,減少種苗損傷,提高種苗成活率,然而沙培或土培袋裝苗重量較大,不便于生產(chǎn)上運(yùn)輸,嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。前人研究發(fā)現(xiàn)園林廢棄物作為育苗栽培基質(zhì),對(duì)作物生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用,已在天竺葵、金盞菊、紅掌、鳥巢蕨、佛甲草和青蘋果竹芋等作物上應(yīng)用[4-7]。在香蕉、牛大力、酸柚、生菜、番茄等作物上使用椰糠作為栽培基質(zhì),可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)、根系發(fā)達(dá)[8-13]。椰糠作為栽培基質(zhì)可以促進(jìn)甜瓜、番茄、香石竹、報(bào)春花等作物生長(zhǎng),提高成苗率、促進(jìn)開花和提高產(chǎn)量[14-17]。選擇可以促進(jìn)胡椒幼苗生長(zhǎng)、且便于生產(chǎn)運(yùn)輸、成本低的育苗基質(zhì),是解決袋裝苗育苗關(guān)鍵問題之一。關(guān)于不同栽培基質(zhì)在胡椒上的應(yīng)用,目前尚未見相關(guān)報(bào)道。本研究擬以土壤與沙、園林廢棄物、椰糠、崗松糠按照一定比例混勻作為胡椒幼苗栽培基質(zhì),通過研究不同基質(zhì)的物理性狀、養(yǎng)分狀況以及對(duì)胡椒幼苗生長(zhǎng)的影響,篩選出適宜胡椒生長(zhǎng)和便于生產(chǎn)上運(yùn)輸?shù)挠缭耘嗷|(zhì),為胡椒袋裝苗的育苗栽培基質(zhì)選擇提供理論依據(jù),促進(jìn)胡椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
試驗(yàn)材料為生長(zhǎng)一致且健康的‘熱引1號(hào)’胡椒種子苗,種植前胡椒種子苗在育苗床上培養(yǎng)4個(gè)月以上,選擇有4片真葉的種子苗,且長(zhǎng)勢(shì)和鮮重基本保持一致。
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2017年7~12月在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所(18°15′N;110°13′E)進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)置5種不同育苗栽培基質(zhì)處理,分別為河沙(S)、土和園林廢棄物混合物(TK)、土和椰糠混合物(TY)、土和崗松糠混合物(TG)、土和河沙混合物(TS),其中土和河沙、椰糠、崗松糠、園林廢棄物等4種育苗栽培基質(zhì)均按照2∶1(V∶V)比例混勻。使用15.5 cm直徑,13.5 cm高的塑料盆,每盆種植胡椒種子苗1株。
1.2.2 項(xiàng)目測(cè)定
⑴基質(zhì)理化性質(zhì)
使用環(huán)刀法測(cè)定栽培基地容重、總孔隙度;使用便攜式pH計(jì)測(cè)定pH值,使用DDS-307 A型電導(dǎo)率儀測(cè)定EC值;基質(zhì)理化性質(zhì)測(cè)定參照鮑士旦[18]的方法,使用意大利Euro Vector E有機(jī)元素測(cè)定儀測(cè)定基質(zhì)全氮含量,德國(guó)multi N/C總有機(jī)碳測(cè)定儀測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量,有效磷含量采用鉬銻抗比色法測(cè)定、有效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定。
⑵葉片SPAD值測(cè)定
種植后2個(gè)月開始,每隔14 d,上午使用SPAD葉綠素測(cè)定儀(SPAD-502,日本產(chǎn))測(cè)定最上一片完全穩(wěn)定葉的SPAD值,每個(gè)處理測(cè)定5片葉,每個(gè)葉片測(cè)定4個(gè)值,取平均值,重復(fù)3次。
⑶葉片凈光合速率(PN)的測(cè)定
采用LI-6400便攜式光合儀(美國(guó)LI-COR公司產(chǎn))在完成SPAD測(cè)定的葉片測(cè)定PN。葉溫設(shè)定為27℃,流量為500μmol/s,使用紅藍(lán)光源,光合有效輻射為600μmol/m/s,使用CO2鋼瓶供氣。待讀數(shù)穩(wěn)定時(shí),每片葉記錄一個(gè)PN值,統(tǒng)計(jì)時(shí)取平均值,重復(fù)3次。
⑷根系測(cè)定
12月份盆栽試驗(yàn)結(jié)束,用自來水將胡椒根系沖洗干凈,剪取根系,使用EPSON根系掃描儀掃描根系,WINRhizo軟件進(jìn)行分析,得到總根長(zhǎng)、總表面積、單位土壤體積的總根長(zhǎng)、根體積等各項(xiàng)特征參數(shù),每個(gè)處理重復(fù)3次。
⑸干物質(zhì)質(zhì)量的測(cè)定
12月份盆栽試驗(yàn)結(jié)束,用自來水沖洗干凈根系土壤,吸水紙吸干水分,將地上部分和地下部分分開,于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)105℃殺青30 min后,65℃烘干至恒重,稱重,每處理2盆,重復(fù)3次。
1.2.3 數(shù)據(jù)分析方法
數(shù)據(jù)采用SAS軟件的PROC ANOVA程序分析處理間差異顯著性,采用Microsoft Excel進(jìn)行作圖。
由表1可以看出,不同栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)存在一定差異。TS、TK和TY處理pH值均在胡椒適宜生長(zhǎng)范圍內(nèi),TK、TY和TG處理的容重均顯著低于S和TS基質(zhì)。TK基質(zhì)的全氮、有效鉀和有效磷含量均顯著高于其他基質(zhì),TK和TG基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量較高,為胡椒幼苗生長(zhǎng)提供了充足的養(yǎng)分供給。TK處理的pH值和EC值均在適宜胡椒生長(zhǎng)的范圍內(nèi),容重較小,便于生產(chǎn)上運(yùn)輸,孔隙度適中,適宜胡椒幼苗生長(zhǎng)。同時(shí),TK的全氮、有效鉀、有效磷等養(yǎng)分含量高于其他處理,與S、TS、TY、YG相比更適合作為胡椒幼苗的栽培基質(zhì)。
表1 不同栽培基質(zhì)理化性質(zhì)
圖1顯示,TK和TS處理胡椒葉片SPAD值隨著生育期的推進(jìn)呈緩慢上升趨勢(shì),S、TY處理和TG處理SPAD值隨著生育期的推進(jìn)呈逐漸下降趨勢(shì)。TK處理的SPAD值顯著高于其他處理,胡椒幼苗生長(zhǎng)狀況良好,說明使用園林廢棄物作為栽培基質(zhì)可以顯著提高胡椒葉片的SPAD值。
由圖2可以看出,不同基質(zhì)處理對(duì)胡椒幼苗PN有一定的影響。在種植后60 d,TK與S、TS、TY處理之間PN無顯著差異,且顯著高于TG;在種植后75~90 d,TK與S和TS處理之間PN無顯著差異,且PN高于TG和TY處理;在種植后105~120 d,TK處理PN顯著高于TS、TG和TY處理;TG處理隨著生育期的推進(jìn),PN逐漸下降,且PN顯著低于其他處理。
由圖3、4可知,不同基質(zhì)處理對(duì)胡椒株高和地上部干重均有一定的影響。TK處理的胡椒株高和地上部干重均顯著高于其他處理,S和TS處理的胡椒株高和地上部干重顯著高于TY和TG處理。說明園林廢棄物作為栽培基質(zhì)可以顯著促進(jìn)胡椒植株的生長(zhǎng)。
圖1 不同基質(zhì)對(duì)胡椒葉片SPAD值的影響
圖2 不同基質(zhì)對(duì)胡椒葉片PN的影響
圖3 不同基質(zhì)對(duì)胡椒株高的影響
圖4 不同基質(zhì)對(duì)胡椒地上部干重的影響
不同基質(zhì)處理胡椒根系生長(zhǎng)存在一定的差異(圖5)。TK和S處理的根總長(zhǎng)為543~557 cm,均顯著高于TY、TG和TS處理(124~129 cm),其中TK總根長(zhǎng)最長(zhǎng),與S處理無顯著差異;TK和S處理的根系總表面積為61~64 cm2,顯著高于TY、TG和TS處理(16~22 cm2),TK和S處理之間無顯著差異;TK和S處理的根體積為0.558~0.596 cm3,顯著高于TY、TG和TS處理(0.15~0.26 cm3),TK和S處理之間無顯著差異;TK和S處理的根數(shù)目為12 621~1 297個(gè),顯著高于TY、TG和TS處理(290~319個(gè)),其中TK根總長(zhǎng)最長(zhǎng),與S處理之間無顯著差異。說明園林廢棄物和沙作為栽培基質(zhì)可以顯著促進(jìn)胡椒根系生長(zhǎng)。胡椒根總長(zhǎng)、總表面積、根體積、根數(shù)目均與地上部干物質(zhì)重和根系干物質(zhì)重顯著正相關(guān)(表2),表明根系長(zhǎng)度、表面積、根體積、根數(shù)量對(duì)胡椒植株地上部和根系干物質(zhì)的累積具有顯著作用,發(fā)達(dá)的根系促進(jìn)植株從土壤中吸收更多的養(yǎng)分和水分,進(jìn)而促進(jìn)胡椒的生長(zhǎng)。
表2 根系根總長(zhǎng)、總表面積、根體積、根數(shù)目與胡椒干物質(zhì)質(zhì)量的相關(guān)性
圖5 不同基質(zhì)對(duì)胡椒根總長(zhǎng)(A)、根系總表面積(B)、根體積(C)和根數(shù)目(D)的影響
幼苗的生長(zhǎng)狀況是確保胡椒長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)鍵[3]。不同栽培基質(zhì)對(duì)胡椒幼苗生長(zhǎng)具有顯著影響,以園林廢棄物與土壤配制的TK處理,胡椒葉片SPAD值、株高、地上部干重均顯著高于其他處理,這可能與栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)有關(guān)[8,10,12,19]。TK 處理的有機(jī)質(zhì)含量和養(yǎng)分含量高,能夠?yàn)楹飞L(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分供應(yīng),孔隙度適中,透氣性較好,促進(jìn)胡椒幼苗生長(zhǎng)。這與司莉清等[20]研究結(jié)果一致,即園林廢棄物具有較好的透氣性和保水性。TK處理胡椒葉片SPAD值、PN、株高、地上部干物質(zhì)重等生長(zhǎng)狀況均優(yōu)于其他處理,這是由于園林廢棄物作為栽培基質(zhì)不僅透氣性好,而且充足的養(yǎng)分促進(jìn)胡椒生長(zhǎng),葉綠素含量高,光合性能強(qiáng),增加了干物質(zhì)累積。前人研究表明,園林廢棄物可以提高基質(zhì)pH值和EC值[4,6,21]。本研究中 TK、TY、TS處理的 pH 值均在適宜胡椒生長(zhǎng)5.5~7.0內(nèi)[1,22],TK處理的pH值略高于TY和TS處理。在胡椒生產(chǎn)上,土壤中添加園林廢棄物是否可以提高土壤pH值,改善因長(zhǎng)期種植引起的土壤酸化現(xiàn)象,還需要進(jìn)一步開展研究。
根系的生長(zhǎng)發(fā)育情況對(duì)作物的生長(zhǎng)具有重要作用[23-25]。不同栽培基質(zhì)對(duì)胡椒根系形態(tài)參數(shù)有顯著影響,以土壤和園林廢棄物配制的TK處理,根系總長(zhǎng)、根總表面積、根體積、根數(shù)目等根系形態(tài)參數(shù)均顯著高于土壤與椰糠、崗松糠及河沙配制的基質(zhì)處理。說明園林廢棄物作為栽培基質(zhì)可以促進(jìn)胡椒根系發(fā)育,適宜作為育苗栽培基質(zhì)。同時(shí),相對(duì)于土壤和沙,園林廢棄物具有取材方便、價(jià)格低廉、質(zhì)量輕、便于生產(chǎn)上運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn),適宜作為胡椒種苗繁育、尤其是袋裝苗繁育的栽培基質(zhì)。關(guān)于園林廢棄物與土壤如何配比,更適合胡椒種苗的生長(zhǎng),將有待進(jìn)一步開展研究。