摘要：為篩選出具有區(qū)域特點(diǎn)以及更適合推廣的螺絲椒栽培基質(zhì)，以爐渣、沙子、腐熟玉米秸稈配制成不同的復(fù)混基質(zhì)，在塑料大棚內(nèi)對螺絲椒進(jìn)行槽式基質(zhì)栽培，比較不同栽培基質(zhì)螺絲椒的株高、生物量、產(chǎn)量以及理化性狀，探討不同栽培基質(zhì)對螺絲椒生長和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，不同處理組螺絲椒的株高、生物量、產(chǎn)量均表現(xiàn)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(chǎn)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(zhì)的理化性質(zhì)間也表現(xiàn)出一定的差異性，基質(zhì)的理化性狀與螺絲椒的株高、產(chǎn)量均符合y=a+bx（Plt;0.01）的直線函數(shù)關(guān)系，R2在0.465 6～0.879 8之間。說明沙子∶秸稈=3∶2的復(fù)混基質(zhì)更適宜螺絲椒的生長，也利于其產(chǎn)量提高。

關(guān)鍵詞：螺絲椒；栽培基質(zhì)；株高；生物量；產(chǎn)量

基質(zhì)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(xié)調(diào)水、氣矛盾，而且投資較少，便于就地取材進(jìn)行生產(chǎn)［1］?；|(zhì)栽培技術(shù)不僅是推動我國綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)商品化發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，同樣也是推動我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的核心技術(shù)［2］。實際生產(chǎn)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(zhì)更有利于推廣［3］。隨著人們對綠色食品和有機(jī)食品需求的增加，利用各種有機(jī)廢棄物作為基質(zhì)原料的技術(shù)越來越受到重視，對廢棄物的綜合利用和新型循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義［4-5］。

地球上每年產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈、工業(yè)有機(jī)廢棄物等，對生態(tài)環(huán)境造成極大威脅，急需對這些有機(jī)廢棄物進(jìn)行資源化利用［6］。我國農(nóng)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(yán)重的環(huán)境污染與資源浪費(fèi)，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(yán)重的資源浪費(fèi)，探討農(nóng)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(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑［8-9］。

目前生產(chǎn)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(zhì)［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(guān)注作物無土栽培基質(zhì)原料的篩選，大多都研究不同原料的栽培基質(zhì)對作物生長、產(chǎn)量以及品質(zhì)的影響［12］，忽略了基質(zhì)理化性質(zhì)分析研究，尤其是基質(zhì)理化性質(zhì)與作物生長、產(chǎn)量間關(guān)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(zhì)［14］，輔以取材方便且價格便宜的地產(chǎn)江沙和爐渣，配制成不同比例的復(fù)混基質(zhì)進(jìn)行螺絲椒栽培，通過測定辣椒的株高、生物量、產(chǎn)量、基質(zhì)的理化性質(zhì)，探討不同栽培基質(zhì)理化性質(zhì)與辣椒株高及產(chǎn)量的關(guān)系，篩選出適合辣椒無土栽培的最佳基質(zhì)，以期拓展農(nóng)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(xiàn)新型循環(huán)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試基質(zhì)材料為玉米秸稈（齊齊哈爾百昌農(nóng)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(zhì)。供試?yán)苯菲贩N為福龍螺絲椒（北京福四方種子有限公司生產(chǎn)）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗于2022年在齊齊哈爾市運(yùn)建農(nóng)場的塑料大棚內(nèi)進(jìn)行，根據(jù)栽培基質(zhì)的組分及配比加對照共設(shè)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(dāng)?shù)靥飯@土作為對照組，每一組處理設(shè)置3個重復(fù)，隨機(jī)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(jīng)過消毒處理后的不同基質(zhì)充分?jǐn)嚢杈鶆?，分別移入栽培槽內(nèi)，向栽培槽內(nèi)澆水使基質(zhì)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(jìn)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(jìn)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(fù)中隨機(jī)取樣測量3株，取平均值，株高用直尺測量莖基部到生長點(diǎn)的距離。第6次測量株高后進(jìn)行植株地上、地下生物量以及根冠比和產(chǎn)量測定，取樣株數(shù)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(zhì)的不同配比分別對5組基質(zhì)進(jìn)行物理性質(zhì)和pH測定，基質(zhì)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(shù)據(jù)分析

螺絲椒的基質(zhì)理化性質(zhì)以實際測量值表示，株高是3次重復(fù)測量的平均值，單位面積產(chǎn)量根據(jù)單株產(chǎn)量計算而來，對螺絲椒的株高、產(chǎn)量及基質(zhì)理化性質(zhì)間差異進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANOVA，ɑ=0.05） 。螺絲椒株高、產(chǎn)量與基質(zhì)理化性質(zhì)間關(guān)系進(jìn)行直線、指數(shù)和冪 3 種函數(shù)擬合，選取相關(guān)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(jìn)行繪圖，使用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培基質(zhì)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(dá)到顯著水平。因此，不同栽培基質(zhì)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(zhì)更適宜螺絲椒的生長。

2.2 不同栽培基質(zhì)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(zhì)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(dá)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(dá)到顯著水平外，其他處理間差異均顯著。總生物量在26.4～81.7 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(dá)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(zhì)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(zhì)對螺絲椒產(chǎn)量的影響

由圖4可知，處理1～處理5螺絲椒的平均產(chǎn)量分別為552，940，1 404，2 418和1 917 kg·（666.7 m2）-1。螺絲椒產(chǎn)量以T4處理組最高，不同處理組間螺絲椒產(chǎn)量差異均達(dá)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(zhì)不僅對螺絲椒植株的生長產(chǎn)生影響，最終也影響螺絲椒產(chǎn)量。

2.4 不同栽培基質(zhì)對土壤理化性質(zhì)的影響

由表2可知，5種不同處理組栽培基質(zhì)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(xiàn)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(dá)到顯著水平，而T1處理與T3處理間容重差異未達(dá)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(dá)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(dá)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(zhì)理化性質(zhì)檢測值表現(xiàn)出不同的序位差異，但共同特征是物理性質(zhì)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(zhì)的理化性質(zhì)與螺絲椒株高和產(chǎn)量的關(guān)系

由表3可知，不同栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)對螺絲椒的株高和產(chǎn)量有不同影響，進(jìn)一步統(tǒng)計分析，不同栽培基質(zhì)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(chǎn)量之間呈y=a+bx的直線函數(shù)關(guān)系，R2在0.465 6～0.879 8之間，均達(dá)到極顯著相關(guān)，其中基質(zhì)的pH為負(fù)相關(guān)關(guān)系，其他物理特性均為正相關(guān)關(guān)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(zhì)配比，更適宜根系、植株的生長從而增加產(chǎn)量，基質(zhì)的pH偏中性更加適宜螺絲椒生長。

3 討論

基質(zhì)栽培是無土栽培的重要組成部分，也是目前商業(yè)化生產(chǎn)的主要栽培形式。在栽培基質(zhì)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(nóng)業(yè)或工業(yè)廢棄物，取材方便，價格低廉，有利于降低基質(zhì)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(shù)雖然起步較晚，但發(fā)展也十分迅速，目前相關(guān)研究居世界前列［16］?；谵r(nóng)業(yè)新舊動能轉(zhuǎn)變與蔬菜產(chǎn)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(zhì)生活的需求［17］。吳英杰等［18］研究認(rèn)為爐渣和菇渣體積比為1∶1的基質(zhì)是辣椒無土栽培的最佳基質(zhì)，爐渣和菇渣的混合可以使栽培基質(zhì)的pH偏中性，具有良好的通氣性和保水性等特點(diǎn)，適合辣椒的生長，但研究并未對基質(zhì)理化性質(zhì)與辣椒生長和產(chǎn)量間關(guān)系進(jìn)行定量分析。陳耀兵等［19］研究不同基質(zhì)對辣椒果實性狀及產(chǎn)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(zhì)最適用于辣椒的無土栽培，這種栽培基質(zhì)中草炭、蛭石和珍珠巖的使用不僅會造成自然資源的浪費(fèi)，而且價格昂貴，基質(zhì)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(zhì)栽培辣椒的過程中，水肥耦合對越冬辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率均產(chǎn)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(zhì)外，還要進(jìn)一步探討水分和養(yǎng)分的供應(yīng)。當(dāng)然，成本相對偏高、經(jīng)濟(jì)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(shù)在實用化進(jìn)程中涉及到的一些問題，才能更好地實現(xiàn)無土栽培技術(shù)的價值［22］。

本研究表明螺絲椒的最佳復(fù)混栽培基質(zhì)為T4處理組的沙子∶秸稈=3∶2，這種栽培基質(zhì)條件下螺絲椒的生長和產(chǎn)量指標(biāo)均優(yōu)于其他處理組。沙子∶秸稈=3∶2的復(fù)混基質(zhì)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(zhì)對作物的作用主要體現(xiàn)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(zhì)的組成和比例不僅會影響基質(zhì)的理化性質(zhì)，也會進(jìn)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(fù)混基質(zhì)克服了單一基質(zhì)理化性質(zhì)偏大或者偏小的缺點(diǎn)，達(dá)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(zhì)多種理化性質(zhì)綜合作用的影響，不同的栽培基質(zhì)也會存在一定局限性，并非各種理化性質(zhì)都能完全達(dá)到最優(yōu)。比如，沙子∶秸稈=3∶2的復(fù)混基質(zhì)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(shù)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(zhì)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(zhì)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(zhì)，就應(yīng)結(jié)合地域?qū)嶋H情況，選擇價格便宜、取材方便、易于推廣的栽培基質(zhì)。

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(fù)混基質(zhì)更適合螺絲椒的栽培，有利于提高產(chǎn)量。本研究僅針對螺絲椒株高、生物量、產(chǎn)量和物理性質(zhì)及pH進(jìn)行了測定，后續(xù)可以進(jìn)行果實中有機(jī)酸含量、可溶性糖含量等品質(zhì)指標(biāo)的測定，也可以進(jìn)一步調(diào)整混合基質(zhì)所使用的材料，選取2～3種基質(zhì)進(jìn)行混配，克服單一基質(zhì)理化性狀的局限性，或調(diào)整配比，確?；|(zhì)的理化性質(zhì)在最優(yōu)范圍。

4 結(jié)論

本研究以腐熟玉米秸稈、爐渣、沙子為原料配制不同的復(fù)混基質(zhì)，采用槽式栽培的方法對螺絲椒進(jìn)行栽培。結(jié)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(chǎn)量為2 418 kg·（666.7 m2）-1， 5組處理中T4處理組產(chǎn)量最大，T1處理組（爐渣）產(chǎn)量最小，T5對照組（菜園土）產(chǎn)量低于T4處理組，但高于其他處理組。進(jìn)一步統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)基質(zhì)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(chǎn)量之間均符合y=a+bx的直線函數(shù)關(guān)系，R2在0.465 6～0.879 8之間。其中基質(zhì)的物理性質(zhì)均為極顯著正相關(guān)，基質(zhì)的pH則為極顯著負(fù)相關(guān)。

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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(xué)士，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)作物栽培與種質(zhì)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(xué)研究。E-mail：jdz_13909@163.com。