摘要：為篩選出具有區(qū)域特點以及更適合推廣的螺絲椒栽培基質，以爐渣、沙子、腐熟玉米秸稈配制成不同的復混基質，在塑料大棚內對螺絲椒進行槽式基質栽培，比較不同栽培基質螺絲椒的株高、生物量、產量以及理化性狀，探討不同栽培基質對螺絲椒生長和產量的影響。結果表明，不同處理組螺絲椒的株高、生物量、產量均表現出一定差異， T4處理組（沙子∶秸稈=3∶2）的株高在12.3～118.6 cm、生物量為91.9 g·株-1、產量為2 418 kg·（666.7 m2）-1，均為最高。然后依次是T5處理組（菜園土）、T3處理組（爐渣∶秸稈=3∶2）、T2處理組（爐渣∶沙子=3∶2）和T1處理組（爐渣）；各處理組基質的理化性質間也表現出一定的差異性，基質的理化性狀與螺絲椒的株高、產量均符合y=a+bx（Plt;0.01）的直線函數關系，R2在0.465 6～0.879 8之間。說明沙子∶秸稈=3∶2的復混基質更適宜螺絲椒的生長，也利于其產量提高。

關鍵詞：螺絲椒；栽培基質；株高；生物量；產量

基質栽培是無土栽培中的主要類型，也是目前世界上商業(yè)性無土栽培的主要模式，這種栽培方式更接近植物根系生長的土壤環(huán)境，因此更方便協調水、氣矛盾，而且投資較少，便于就地取材進行生產［1］。基質栽培技術不僅是推動我國綠色有機農業(yè)商品化發(fā)展的關鍵技術，同樣也是推動我國農業(yè)經濟增長的核心技術［2］。實際生產中要選擇栽培效果好，成本低廉、對環(huán)境無污染、方便易得的材料作為基質更有利于推廣［3］。隨著人們對綠色食品和有機食品需求的增加，利用各種有機廢棄物作為基質原料的技術越來越受到重視，對廢棄物的綜合利用和新型循環(huán)農業(yè)產業(yè)發(fā)展具有重要的意義［4-5］。

地球上每年產生大量的農作物秸稈、工業(yè)有機廢棄物等，對生態(tài)環(huán)境造成極大威脅，急需對這些有機廢棄物進行資源化利用［6］。我國農作物秸稈資源豐富，居世界之首，但秸稈利用效率較低，約有 70%的秸稈作為生活能源、就地焚燒或直接還田等，造成嚴重的環(huán)境污染與資源浪費，約有2%的秸稈作為造紙工業(yè)及手工業(yè)的原料，28%左右的秸稈作為草食家畜的粗飼料［7］。因此，我國目前秸稈的利用存在較為嚴重的資源浪費，探討農作物秸稈的資源化利用途徑，提高其利用率與利用效率，是自然資源循環(huán)利用與農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑［8-9］。

目前生產中大多選用草炭、蛭石和珍珠巖等作為辣椒的無土栽培基質［10-11］。但草炭是不可再生自然資源，過度開采會破壞生態(tài)環(huán)境，而且價位比較高，而蛭石和珍珠巖相對也比較昂貴。另外，以往的研究更多關注作物無土栽培基質原料的篩選，大多都研究不同原料的栽培基質對作物生長、產量以及品質的影響［12］，忽略了基質理化性質分析研究，尤其是基質理化性質與作物生長、產量間關系研究尚不深入［13］，缺少定性和定量分析。本研究采用腐熟的玉米秸稈作為主要栽培基質［14］，輔以取材方便且價格便宜的地產江沙和爐渣，配制成不同比例的復混基質進行螺絲椒栽培，通過測定辣椒的株高、生物量、產量、基質的理化性質，探討不同栽培基質理化性質與辣椒株高及產量的關系，篩選出適合辣椒無土栽培的最佳基質，以期拓展農作物秸稈的綜合利用方式和途徑，同時為創(chuàng)建綠色環(huán)保的新型種植示范基地，實現新型循環(huán)農業(yè)產業(yè)鏈提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

供試基質材料為玉米秸稈（齊齊哈爾百昌農業(yè)科技開發(fā)有限公司腐熟）、爐渣、沙子（粒徑0.5～3.0 mm）、菜園土，按表1配制成不同栽培基質。供試辣椒品種為福龍螺絲椒（北京福四方種子有限公司生產）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

試驗于2022年在齊齊哈爾市運建農場的塑料大棚內進行，根據栽培基質的組分及配比加對照共設5組處理，第一組是爐渣，第二組爐渣和沙子（3∶2），第三組爐渣和秸稈（3∶2），第四組沙子和秸稈（3∶2），第五組是當地田園土作為對照組，每一組處理設置3個重復，隨機區(qū)組排列，采用槽式栽培方法，栽培槽為下挖式種植槽規(guī)格為長100 cm×寬60 cm×深40 cm，螺絲椒幼苗定植前將經過消毒處理后的不同基質充分攪拌均勻，分別移入栽培槽內，向栽培槽內澆水使基質完全浸潤，間隔24 h后，在已育成可移栽的健康螺絲椒幼苗中，選取長勢基本一致的幼苗進行移栽，植株的株距30 cm、行距40 cm，單行雙株定植。每3 d施加1次霍格蘭營養(yǎng)液，其他管理按常規(guī)方式進行。

1.2.2 測定項目及方法

螺絲椒幼苗植株定植成活后，每14 d測量1次株高，在5組處理的每次重復中隨機取樣測量3株，取平均值，株高用直尺測量莖基部到生長點的距離。第6次測量株高后進行植株地上、地下生物量以及根冠比和產量測定，取樣株數同株高測量。挖取整株植株烘干后分別測定地上、地下生物量，采摘下果實用電子稱稱重。按照基質的不同配比分別對5組基質進行物理性質和pH測定，基質的容重采用物理測量法，孔隙度采用飽和排水法測定［15］，pH采用pH計直接測定。

1.2.3 數據分析

螺絲椒的基質理化性質以實際測量值表示，株高是3次重復測量的平均值，單位面積產量根據單株產量計算而來，對螺絲椒的株高、產量及基質理化性質間差異進行單因素方差分析（one-way ANOVA，ɑ=0.05） 。螺絲椒株高、產量與基質理化性質間關系進行直線、指數和冪 3 種函數擬合，選取相關性最高的作為定量分析模型，方程的擬合優(yōu)度以 R2 檢驗。使用Excel 2019軟件進行繪圖，使用SPSS 19.0軟件對數據進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同栽培基質對螺絲椒株高的影響

由圖1可知，從5月15日至7月24日，6次測定螺絲椒株高分別在11.0～12.3 cm，16.1～21.2 cm，20.5～39.4 cm，25.2～62.4 cm，31.7～86.7 cm和44.2～118.6 cm之間，螺絲椒的株高均呈逐漸增加的趨勢。其中螺絲椒株高均以T4處理組最高，依次為T4gt;T5gt;T3gt;T2gt;T1。尤其在6月26日以后，各處理組螺絲椒株高間差異均達到顯著水平。因此，不同栽培基質對螺絲椒植株的生長具有顯著影響，其中沙子∶秸稈=3∶2的混合基質更適宜螺絲椒的生長。

2.2 不同栽培基質對螺絲椒生物量和根冠比的影響

由圖2可知，不同栽培基質螺絲椒單株地上生物量為15.6～59.3 g，各處理組間單株地上生物量差異均達到顯著水平。單株地下生物量在10.8～32.6 g之間，除T2和T3處理組間單株地下生物量差異未達到顯著水平外，其他處理間差異均顯著?？偵锪吭?6.4～81.7 g之間，以T4處理組最高，依次為T4gt;T5gt;T3gt;T2gt;T1，其中T4和T5處理組間總生物量差異未達到顯著水平。

由圖3可知，螺絲椒的根冠比在0.38～0.71之間，根冠比以T5處理組最高，依次為T5gt;T1gt;T2gt;T3gt;T4，其中T1和T5處理根冠比差異不顯著，兩者顯著高于其他處理。因此，與對照菜園土相比，基質栽培在一定程度上降低了螺絲椒根冠比。

2.3 不同栽培基質對螺絲椒產量的影響

由圖4可知，處理1～處理5螺絲椒的平均產量分別為552，940，1 404，2 418和1 917 kg·（666.7 m2）-1。螺絲椒產量以T4處理組最高，不同處理組間螺絲椒產量差異均達到顯著水平，且差異序位與株高間的差異序位一致。說明不同栽培基質不僅對螺絲椒植株的生長產生影響，最終也影響螺絲椒產量。

2.4 不同栽培基質對土壤理化性質的影響

由表2可知，5種不同處理組栽培基質的容重、總孔隙度、大孔隙度、小孔隙度、大小孔隙度比及pH均表現出一定差異。其中容重以T4處理組最大，T3處理組最小，T2～T5處理間容重差異均達到顯著水平，而T1處理與T3處理間容重差異未達到顯著水平；大孔隙度及大小孔隙度比均以T4處理組最大，T1處理組最小，其中各處理大孔隙度間差異均達到顯著水平，T2～T5處理大小孔隙度比差異不顯著；總孔隙度以T4處理最大，T2處理組最小，其中各處理總孔隙度間差異均達到顯著水平，T1、T3、T4處理小孔隙度間差異不顯著；pH以T1處理組最大，T4處理組最小，其中T3、T4、T5處理間pH差異不顯著。盡管不同栽培基質理化性質檢測值表現出不同的序位差異，但共同特征是物理性質中均以T4處理組為最大，pH以T4處理組為最小。

2.5 栽培基質的理化性質與螺絲椒株高和產量的關系

由表3可知，不同栽培基質的理化性質對螺絲椒的株高和產量有不同影響，進一步統(tǒng)計分析，不同栽培基質的容重、總孔隙度、大孔隙度、大小孔隙度比、pH與螺絲椒的株高和產量之間呈y=a+bx的直線函數關系，R2在0.465 6～0.879 8之間，均達到極顯著相關，其中基質的pH為負相關關系，其他物理特性均為正相關關系。說明容重、總孔隙度、大孔隙度以及大小孔隙度比等較高的基質配比，更適宜根系、植株的生長從而增加產量，基質的pH偏中性更加適宜螺絲椒生長。

3 討論

基質栽培是無土栽培的重要組成部分，也是目前商業(yè)化生產的主要栽培形式。在栽培基質的篩選上，既要符合作物生長需求，也要滿足取材方便、易于推廣等要求，本試驗中選取的秸稈、爐渣、沙子等材料均為農業(yè)或工業(yè)廢棄物，取材方便，價格低廉，有利于降低基質栽培成本、提高資源利用率、降低環(huán)境污染。我國無土栽培技術雖然起步較晚，但發(fā)展也十分迅速，目前相關研究居世界前列［16］?；谵r業(yè)新舊動能轉變與蔬菜產業(yè)優(yōu)化升級，蔬菜無土栽培不僅改變傳統(tǒng)的種植理念，同時也滿足了人們對高品質生活的需求［17］。吳英杰等［18］研究認為爐渣和菇渣體積比為1∶1的基質是辣椒無土栽培的最佳基質，爐渣和菇渣的混合可以使栽培基質的pH偏中性，具有良好的通氣性和保水性等特點，適合辣椒的生長，但研究并未對基質理化性質與辣椒生長和產量間關系進行定量分析。陳耀兵等［19］研究不同基質對辣椒果實性狀及產量的影響，并得到了雞糞∶（草炭+蛭石+珍珠巖）配比為1∶（1+1+1）的基質最適用于辣椒的無土栽培，這種栽培基質中草炭、蛭石和珍珠巖的使用不僅會造成自然資源的浪費，而且價格昂貴，基質后續(xù)處理工作也比較繁瑣，不適宜大面積推廣。高子星等［20］和梁玉芹等［21］的研究表明，基質栽培辣椒的過程中，水肥耦合對越冬辣椒產量、品質和水分利用效率均產生顯著影響。因此，辣椒栽培中，除篩選其生長發(fā)育最佳栽培基質外，還要進一步探討水分和養(yǎng)分的供應。當然，成本相對偏高、經濟效益不顯著等因素制約無土栽培的發(fā)展，積極解決該技術在實用化進程中涉及到的一些問題，才能更好地實現無土栽培技術的價值［22］。

本研究表明螺絲椒的最佳復混栽培基質為T4處理組的沙子∶秸稈=3∶2，這種栽培基質條件下螺絲椒的生長和產量指標均優(yōu)于其他處理組。沙子∶秸稈=3∶2的復混基質容重、總孔隙度、大孔隙度、大小孔隙度比均顯著高于其他處理組，而pH低于其他處理組。無土栽培的基質對作物的作用主要體現在固定支撐作用，持水作用，透氣作用以及緩沖作用等，因此，栽培基質的組成和比例不僅會影響基質的理化性質，也會進一步影響作物的生長。沙子容重過大，總孔隙度小，大小孔隙度比大，pH偏酸性，而腐熟秸稈容重過小，總孔隙度大，大小孔隙度比小，pH偏堿性。沙子∶秸稈=3∶2的復混基質克服了單一基質理化性質偏大或者偏小的缺點，達到容重適宜，孔隙度適中，pH偏中性的效果。另外，栽培作物生長要受基質多種理化性質綜合作用的影響，不同的栽培基質也會存在一定局限性，并非各種理化性質都能完全達到最優(yōu)。比如，沙子∶秸稈=3∶2的復混基質的容重為0.97 g·cm-3，雖然超出一般作物生長最適合的0.1～0.8 g·cm-3容重范圍，但這個數值低于一般土壤的1.1～1.7 g·cm-3的容重范圍。以往的研究也表明，適宜辣椒生長的基質容重在0.5～1.0 g·cm-3之間［13］，總孔隙度在70%～90%之間［14］，pH在6.9～7.1之間［13-14］。因此，對于螺絲椒的栽培基質而言，如果有可能盡量選擇物理性狀偏大，pH偏中性的栽培基質，就應結合地域實際情況，選擇價格便宜、取材方便、易于推廣的栽培基質。

綜上所述，原料為沙子和玉米秸稈（腐熟），配比為3∶2、容重0.97 g·cm-3、總孔隙88%、大孔隙度58%、小孔隙度30%、pH為7.1的復混基質更適合螺絲椒的栽培，有利于提高產量。本研究僅針對螺絲椒株高、生物量、產量和物理性質及pH進行了測定，后續(xù)可以進行果實中有機酸含量、可溶性糖含量等品質指標的測定，也可以進一步調整混合基質所使用的材料，選取2～3種基質進行混配，克服單一基質理化性狀的局限性，或調整配比，確?；|的理化性質在最優(yōu)范圍。

4 結論

本研究以腐熟玉米秸稈、爐渣、沙子為原料配制不同的復混基質，采用槽式栽培的方法對螺絲椒進行栽培。結果表明， T4處理組（沙子∶秸稈=3∶2）螺絲椒的株高在12.3～118.6 cm、生物量為91.9 g·株-1、產量為2 418 kg·（666.7 m2）-1， 5組處理中T4處理組產量最大，T1處理組（爐渣）產量最小，T5對照組（菜園土）產量低于T4處理組，但高于其他處理組。進一步統(tǒng)計分析發(fā)現基質的容重、總孔隙度、大孔隙度、大小孔隙度比以及pH與螺絲椒的株高和產量之間均符合y=a+bx的直線函數關系，R2在0.465 6～0.879 8之間。其中基質的物理性質均為極顯著正相關，基質的pH則為極顯著負相關。

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Effects of Different Cultivation Substrates on Growth and Yield of Screw Pepper

WEI Mingli1， JIAO Dezhi2， MU Di2

Abstract：In order to determine pepper cultivation substrates with regional characteristics and that are better suited for promotion. Different composite substrates were prepared from slag， sand， and decomposed straw， and peppers were cultivated in trough substrates in plastic greenhouses. The plant height， biomass， yield， and physical and chemical properties of peppers in different cultivation substrates were compared to explore the effects of various cultivation substrates on the growth and yield of screw pepper. The results showed that the plant height and biomass and yield of peppers in different treatment groups exhibited a certain degree of differences. T4 treatment group （sand∶straw = 3∶2）， the plant height was 12.3-118.6 cm， the biomass was 26.4-91.9 g per plant， and the yield was 552-2 418 kg·（666.7 m2）-1， all of which were the highest， followed by the T5 treatment group （vegetable garden soil）， T3 treatment group （slag∶straw = 3∶2）， T2 treatment group （slag∶sand = 3∶2）， and finally the T1 treatment group （slag）. The physical and chemical properties of the matrix in each treatment group also showed a certain degree of differences. The physical and chemical properties as well as the plant height and yield of the screw pepper closely followed the linear function relationship of y=a+bx （Plt;0.01）， where R2 was between 0.465 6-0.879 8. The results showed that the composite substrate of sand∶straw=3∶2 was better suited for screw pepper growth and is also conducive to increasing its yield.

Keywords：screw pepper; cultivation substrate; plant height; biomass; yield

收稿日期：2023-11-03

基金項目：齊齊哈爾市創(chuàng)新激勵項目（CNYGG-2022050）。

第一作者：魏明麗（1975-），女，學士，高級農藝師，從事農作物栽培與種質資源研究。E-mail：weimingli0809@163.com。

通信作者：焦德志（1970-），男，博士，教授，從事植物生態(tài)學研究。E-mail：jdz_13909@163.com。