王明姣，范 輝，王秀琴，尹偉僮，李青云，高志奎，薛占軍

（1.河北農業(yè)大學 園藝學院，河北 保定 071001；2.石家莊市藁城區(qū)農業(yè)技術推廣中心，河北 石家莊 052160）

隨著我國蔬菜育苗產業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)作坊式育苗已無法滿足現(xiàn)代規(guī)模化蔬菜生產對高質量秧苗的需求，開發(fā)和應用無土基質工廠化育苗技術便成為促進我國蔬菜育苗業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的一個重要抓手，其中草炭型基質在各種蔬菜壯苗培育中得到長足發(fā)展［1］。但是，草炭的不可再生性和肥水持效期偏短帶來的資源浪費問題，促進了利用具有來源廣、可再生和價格低等優(yōu)點的農業(yè)廢棄物開發(fā)蔬菜新型育苗基質［2］。研究發(fā)現(xiàn)，經過腐熟處理后的醋糟、菌棒、酒糟-牛糞、玉米秸稈、稻殼、玉米芯等農業(yè)廢棄物可代替草炭與蛭石或珍珠巖復配［3-6］，復配后的基質理化性質穩(wěn)定，符合蔬菜育苗基質標準，且顯著提高了瓜類、茄果類和葉菜類等蔬菜幼苗質量。

近些年發(fā)現(xiàn)白星花金龜（Protaetia brevitarsis）幼蟲利用堅硬的牙齒、腸道內豐富的菌群及高活性的消化酶可以高效取食和快速分解作物秸稈、出菇后的菌棒和畜牧糞便等農業(yè)廢棄物中的纖維素和木質素［7-9］，在解決農業(yè)廢棄物直接丟棄帶來的環(huán)境污染問題的同時，取食長成的幼蟲還富含優(yōu)質高蛋白、不飽和脂肪酸、抗菌肽等物質，是一種高價值的新型藥食同源物質，在人類疾病治療、抗氧化活性提升等方面具有一定效果，深受東南亞及我國南方城市消費市場的歡迎［10-11］。此外，幼蟲分解農業(yè)廢棄物排出的糞砂具有顆粒大小均勻、腐殖酸含量高和植物毒性低等優(yōu)勢，是一種優(yōu)質的有機肥［8-9］，直接施入土壤可改善其基本理化性質，促進番茄和櫻桃蘿卜生長，提高營養(yǎng)品質［12-14］；適量混入商品化草炭基質，提高了育苗基質的礦質營養(yǎng)元素含量，促進辣椒根系生長和增加幼苗全株生物量［15］。由此可見，利用白星花金龜幼蟲糞砂開發(fā)蔬菜育苗基質具有可行性，但是培育適齡壯苗的優(yōu)化配方篩選研究仍需深入探索。

因此，本研究針對蔬菜育苗產業(yè)過度依賴進口型不可再生草炭資源，而國內農業(yè)廢棄物資源化利用率低的現(xiàn)實問題，以收集的白星花金龜幼蟲分解平菇菌棒產生的幼蟲糞砂與其它物料進行復配，研究不同配方基質對辣椒育苗的影響，篩選出適宜進行辣椒壯苗培育的基質配方，緩解蔬菜壯苗培育中過度依賴草炭型基質應用的問題，為農業(yè)廢棄物資源化和優(yōu)質育苗基質的開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所選材料為白星花金龜幼蟲糞砂、進口草炭、蛭石、珍珠巖和沸石。白星花金龜幼蟲糞砂收集于滄州南皮縣平菇生產基地，在使用前打碎過篩至理想粒徑大小后自然風干備用；草炭為德國Floragard 公司生產的進口型草炭；蛭石、珍珠巖均購于河北省保定市蓮池區(qū)基質廠；辣椒供試品種為‘金陽一號’，購于保定市農貿市場。

1.2 試驗設計

育苗基質以白星花金龜幼蟲糞砂、進口草炭、蛭石、珍珠巖和沸石為原料，按表1 配制。種植前按照郭士榮和程斐方法測定［16-17］的配方基質容重為0.11 ～0.34 g/cm3，總孔隙度為53.67%～60.89%、通氣孔隙度為3.68% ～13.85%、持水孔隙度為52.71%～46.95%、氣水比為0.30 ～0.07。基質pH值為6.52 ～7.34，EC 值為115.80 ～1 083.34 μS/cm。數(shù)據(jù)基本符合行業(yè)標準《NY/T 2118—2012 蔬菜育苗基質》［18］。

表1 辣椒育苗基質的組合配方Table 1 Material configuration for substrate of pepper seeding growth

育苗配方基質篩選試驗于2021 年4 月至5 月在河北農業(yè)大學東校區(qū)溫室內進行。將辣椒浸種催芽后選擇發(fā)芽一致的種子播于裝有不同配方基質的50 孔穴盤內，每個處理3 盤，隨機區(qū)組排列。育苗期間每天上午噴灑1 次清水，每次需澆透，間隔2 d 補1 次2 倍Hoagland 營養(yǎng)液，待幼苗達壯苗標準時（即40 d 左右的日歷苗齡），統(tǒng)一對各處理進行取樣測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 形態(tài)指標 調查的辣椒幼苗形態(tài)指標主要包括株高、莖粗和單株總葉面積。每個處理隨機選取10株幼苗測定。其中株高用直尺測量，以莖基部到生長點的高度為準；莖粗用游標卡尺測量，以子葉葉痕向上1 cm 處的粗度為測量標準；葉面積用直尺分別量取每片葉的長和寬，再除以校正系數(shù)1.19 得到［19］。

1.3.2 干鮮重、壯苗指數(shù)及根冠比 隨機選擇10 株幼苗從穴盤中取出，輕抖落根系的基質后，用自來水將根系沖洗干凈，再用餐巾紙吸干表面水分后，將植株從根部剪斷，分別測量地上和地下部分鮮重。隨后將各部分放入105 ℃烘干箱內殺青30 min，接著在80 ℃下烘干48 h 至恒重，分別測定各部分的干重。幼苗壯苗指數(shù)和根冠比分別按照韓素芹和司東霞的方法計算［20-21］。

壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上部干重）×全株干重；根冠比=地下部干重/地上部干重。1.3.3 葉綠素及熒光參數(shù) 隨機抽取10 株幼苗，選擇每株幼苗自上而下的第3 片完全平展葉，參照李合生［22］方法，采用無水乙醇提取法提取葉綠素以及比色法測定葉綠素含量；采用Handy PEA 植物效率分析儀（英國Hansatech 生產）測定葉綠素熒光參數(shù)。

1.3.4 生理指標 采集幼苗自上而下的第3、4、5片完整功能葉剪碎混勻，參照李合生方法［22］進行生理指標的測定，可溶性糖采用蒽酮法測定，可溶性蛋白質采用考馬斯亮藍G-250 比色法進行測定；從根尖向上采取4 cm 的根段，用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測定根系活力，根系可溶性糖和可溶性蛋白質測定方法同上。

1.3.5 幼苗質量評價利用 SPSS 26.0 中的利用主成分分析法［23］對所測全部指標進行處理，采用KMO和巴特利特球形度檢驗方法，利用主成分法相關性矩陣和基于特征值大于1 抽取因子，方差極大法計算旋轉載荷值，選擇載荷絕對值大于0.70 的指標為各主成分中的解釋指標，計算綜合得分，評價不同配方基質中下的辣椒幼苗質量。計算公式如下：

各 主 成 分 的 得 分：Fx=∑1WiNi； 綜 合 得 分F=∑UxFx

式中Wi為每個主成分中指標的載荷值除以特征值的平方根得到的指標得分，Ni為指標測定值標準化后的值，i為選取的指標個數(shù)，x為提取的主成分，Ux為各主成分方差貢獻率。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2016 和SPSS26.0 統(tǒng)計分析進行數(shù)據(jù)處理和分析，采用Duncan’s 新復極差法進行顯著性檢驗（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質對辣椒幼苗形態(tài)指標的影響

由表2 可以看出，基于白星花金龜幼蟲糞砂的新型育苗基質對辣椒幼苗形態(tài)指標產生了顯著影響（P＜0.05）。與傳統(tǒng)育苗基質（CK）相比，新型育苗基質均顯著增加了辣椒幼苗的株高、莖粗和單株總葉面積，增幅分別達19.04% ～73.49%、9.80% ～40.68%和30.64% ～126.79%。其中對于株高而言，T16 的促進效應最好；對于莖粗而言，T4、T11、T15 和T16 的促進效應最好；對于單株總葉面積而言，T16 的促進效應最好。

表2 不同配方基質對辣椒幼苗形態(tài)指標的影響Table 2 Effects of different substrates on growth indexes of pepper seedlings

2.2 不同配方基質對辣椒幼苗干鮮重、壯苗指數(shù)和根冠比的影響

由表3 可知，新型基質對辣椒幼苗的干鮮重、壯苗指數(shù)和根冠比有顯著影響（P＜0.05）。與CK 相比，新型基質均顯著增加了幼苗地上和地下鮮重、地上干重和全株干重，增幅分別為：34.89% ～159.73%、27.28% ～134.84%、40.00% ～108.00%、25.71% ～91.42%；其中T16對地上鮮重促進效果最好，T10、T11 對地下鮮重促進效果最好，T11、T16 和T18 對地上干重和全株干重促進效果最好；對地下干重和壯苗指數(shù)而言，除T13 顯著低于CK，其余基質均具有顯著促進作用，增幅均為5.00%～50.00%，其中T18 促進效果最好；對于幼苗根冠比而言，相比CK，新型基質均降低了幼苗根冠比，降低幅度為18.42%～42.10%。

表3 不同配方基質對辣椒幼苗干鮮重、壯苗指數(shù)和根冠比的影響Table 3 Effects of different substrates on dry and fresh weight, strong seedling index and root to shoot ratio of pepper seedlings

2.3 不同配方基質對辣椒幼苗葉綠素含量及葉綠素熒光參數(shù)的影響

由表4 可以看出，與CK 相比，新型基質對幼苗葉片葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素含量以及PSⅡ最大光能轉化效率（Fv/Fm）、PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）有顯著影響（P＜0.05）。對葉綠素a 和葉綠素b 含量而言，T17 促進效應最好，可分別增加16.50% 和24.32%；對類胡蘿卜素含量而言，新型基質與CK 相比促進效應不顯著或顯著降低，其中T16 中幼苗的類胡蘿卜素含量最低，降低了28.20%；對于Fv/Fm和Fv/Fo而言，T1 和T12 促進效果最好，對Fv/Fm最高可增加2.43%，對Fv/Fo最高可增加17.04%。

表4 不同配方基質對辣椒幼苗葉綠素含量及葉綠素熒光參數(shù)的影響Table 4 Effects of different substrates on chlorophyll and fluorescence parameters of pepper peedlings

2.4 不同配方基質對辣椒幼苗生理指標的影響

由表5 可以看出，新型基質對幼苗的葉片和根可溶性蛋白質含量、葉片和根可溶性糖含量以及根系活力具有顯著影響（P＜0.05）。對幼苗的葉片可溶性蛋白質含量而言，除T4 與CK 相比不顯著外，其余基質均能顯著增加葉片可溶性蛋白質含量，增幅為26.58% ～176.87%，其中T16 促進效果最好；對于幼苗的根系可溶性蛋白質含量而言，T13、T14、T15、T16 和T18 對根系可溶性蛋白質含量促進效果最好，最高可增加76.19%；對于葉片可溶性糖含量而言，除T18 顯著高于CK 且增加12.23%，其余基質均低于CK 或不顯著；對根系可溶性糖含量而言，新型基質均顯著降低幼苗根可溶性糖含量，降低幅度為18.70%～59.18%；對于幼苗根系活力而言，僅有T6 顯著高于CK 且高出20.46%，其余基質均低于CK 或不顯著。

表5 不同配方基質對辣椒幼苗生理指標的影響Table 5 Effect of different substrates on physiological indexes of pepper seedlings

2.5 不同配方基質中辣椒幼苗質量綜合評價

不同配方基質中辣椒幼苗質量綜合評價見表6和圖1。將試驗測定的20 個指標進行主成分分析，得到5 個主成分，其中第1 主成分中株高、莖粗、地上和地下部干鮮重、壯苗指數(shù)、單株總葉面積和全株干重載荷值較大；第2 主成分中根冠比、根可溶性糖和根可溶性蛋白質載荷值較大；第3 主成分中葉綠素a、葉綠素b 和類胡蘿卜素載荷值較大；第4 主成分中Fv/Fm和Fv/F0載荷值較大；第5 主成分中葉可溶性糖載荷值較大，5 個主成分的方差貢獻率分別為37.59%、17.89%、14.17%、9.70% 和6.55%，累計方差貢獻率85.91%，可以反映各指標中足夠的信息。

表6 旋轉后的成分矩陣Table 6 Rotated component matrix

計算綜合得分F=0.3759×F1+0.1789×F2+0.1417×F3+0.0970×F4+0.0655×F5。由 圖1 可 知，T4、T10、T11、T16 和T18 配方基質中辣椒幼苗綜合得分較高，且顯著高于其它配方基質下的。

圖1 不同配方基質下辣椒幼苗的綜合得分Fig.1 Comprehensive score of pepper seedlings in different substrates

3 討論與結論

砂比例高的基質含鹽量過高，從而抑制幼苗根系活力，且幼苗中可溶性糖和可溶性蛋白質等滲透調節(jié)物質的含量上升［26］。

主成分分析法是將多指標轉化為較少幾個綜合指標（主成分）的一種多元統(tǒng)計方法，已在番茄品質評價、蘋果砧木篩選、繡球抗旱性評價和西樺幼苗基質篩選等方面廣泛應用［27-29］，但在基于蔬菜幼苗質量的適宜基質篩選中鮮有應用。本研究應用主成分分析法評價不同配方基質中的辣椒幼苗質量，以此篩選出了基質中幼苗綜合得分較高且對培育辣椒壯苗具有良好效果的T4、T10、T11、T16 和T18基質；此外，為了更充分發(fā)揮幼蟲糞砂功效，促進幼蟲糞砂取代草炭育苗新型基質的開發(fā)和推廣，減少不可再生型草炭資源的利用，推薦使用體積占比為50.00%與60.00%幼蟲糞砂對應復配質量分數(shù)為1.00%與1.50%沸石的改良新型育苗基質，達到培育健壯辣椒幼苗的目的。但是，此推薦配方基質是否適用于其它蔬菜壯苗培育仍需深入探討。

新型基質中添加不同體積比例幼蟲糞砂代替草炭，對辣椒幼苗的各項形態(tài)指標的促進效果增強，本研究中，相比CK，不同配方基質中辣椒幼苗的株高、莖粗、單株總葉面積和干鮮重均顯著增高，這與劉福順和賴德強等研究結果一致［14-15］。但是幼蟲糞砂全部代替草炭即基質中幼蟲糞砂體積比例60.00%時，基質對幼苗形態(tài)指標的促進效果相對減小，推測是由于基質中幼蟲糞砂用量過高，C/N 值也隨之升高，幼蟲糞砂與幼苗爭奪氮，加速基質中氮素的固定，降低基質中氮的有效性，不利于幼苗生長［24］。而隨著幼蟲糞砂全部代替草炭的基質中沸石量的增加，沸石增大了基質中的陽離子交換量和保肥能力，提高基質中氮有效性［25］，對幼苗生長的促進作用增強。

新型基質中幼蟲糞砂含量的增高使基質中礦質營養(yǎng)元素增加，促進了幼苗的生理發(fā)育和代謝活動，本研究中，與CK 相比，不同配方基質對辣椒幼苗的葉綠素含量、葉和根的可溶性糖、可溶性蛋白質含量等指標都有不同程度的提高，這與吳翔和賴德強等研究結果相似［13,15］。但是基質中幼蟲糞砂含量過高也會形成導致形成葉綠素的關鍵營養(yǎng)元素（如N、Mg）被固定，從而限制了葉綠素的合成［24］，導致幼蟲糞砂體積比例為60.00%的基質中幼苗葉綠素a 的含量較低。而且隨著幼蟲糞砂比例不斷升高也會導致基質EC 值升高（具體數(shù)據(jù)未列出），而在與其它基質相同的正常肥水條件下，致使幼蟲糞