生物炭型育苗基质对辣椒幼苗生长及养分含量的影响

2020-09-01王高飞邢丹牟玉梅王永平王岩周鹏

农业工程技术·温室园艺 2020年6期

王高飞邢丹牟玉梅王永平王岩周鹏

|摘要|试验研究了育苗基质添加生物炭对辣椒幼苗生长及养分含量的影响。通过对育苗基质添加生物炭后辣椒幼苗形态学指标及养分含量的测定，对辣椒幼苗株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量、生物量、氮、磷、钾含量比值进行对比分析。结果表明：育苗基质添加生物炭能够促进辣椒幼苗的生长发育以及养分的吸收利用。与CK相比，稻杆炭处理辣椒幼苗株高、茎粗、叶绿素含量、根生物量、地上部生物量分别增长3.23%、4.24%、11.96%、2.40%、16.04%，稻壳炭处理分别增长7.74%、8.48%、23.2%、34.4%、4.52%。其中稻壳炭处理辣椒幼苗壮苗指数为0.41，显著高于稻杆炭处理和CK，且幼苗中氮、磷、钾含量均最高。因而，育苗基质添加生物炭能够促进辣椒幼苗的生长发育以及养分的吸收利用，添加稻壳炭育苗效果优于添加稻杆炭。

辣椒是茄科辣椒属一年生或多年生草本植物，营养丰富，应用广泛，既可鲜食，也可加工成食品和调味品[1]。辣椒消费量占中国调味品的30%，是中国消费量最大的调味品，在国内蔬菜种植面积中仅次于大白菜，已成为主要经济支柱作物之一[2]。育苗过程是辣椒种植重要环节，育苗基质作为种苗生长的载体，直接影响幼苗生长状况好坏，近年来随着辣椒大面积种植，如何解决辣椒育苗过程中的苗弱问题，培育优质椒苗，已成为辣椒产业持续高效发展急需解决的问题。

生物炭是各种植物生物质在高温炭化条件下形成的一类富碳固态物质，具有较丰富的孔隙和巨大的比表面积[3]。陈芳等[4]通过盆栽试验研究发现，生物炭增加了水稻株高，分蘖数、干物质积累以及籽粒产量。朱倩等[5]研究发现，生物炭可以促进大豆根系生长，提高大豆植株对氮、磷、钾养分的吸收。由此可见，生物炭不但能促进作物生长，而且能促进作物对氮、磷、钾等养分的吸收利用。

试验以辣椒为供试作物，以稻杆和稻壳为生物炭材料，研究在育苗基质中加入不同材料生物炭对辣椒生长及养分含量的影响，以期为生物炭应用于基质育苗提供科学依据。

材料与方法

试验材料

试验辣椒品种为‘黔椒8号，由贵州省农业科学院辣椒研究所提供。漂浮育苗基质购自黔南金福有限责任公司，供试基质基本理化性质：pH（1：10 H2O）5.02、有机碳122.87 g/kg、全氮13.2 g/kg、全磷2.8 g/kg、全钾13.0 g/kg。不同原料生物炭包括稻杆炭（BC）和稻壳炭（HC），2种原料在450℃裂解1 h获得（理化性质见表1）。

试验设计

试验设2个生物炭类型处理，分别表示为BC、HC，同时设不添加生物炭空白对照处理（CK），生物炭添加量为育苗基质干重的2%。每个处理重复6次。各处理N （0.15 g/kg）、 P2O5 （0.15 g/kg）和 K2O （0.15 g/kg）以复合肥添加至育苗池水中，并搅拌溶解。

试验在贵州省农科院辣椒所温室大棚进行（控制室温28℃，光照时间10 h/天）。2019年1月将辣椒种子和不同处理的基质材料装入规格为50穴的方格穴盘中，进行室内育苗，每个穴盘6次重复，随机区组排列。于成苗期（播种后50天）采样。

测定项目及方法

辣椒播种50天后调查植株株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量、节间距，采集植株地上部和地下部（根、茎、叶），清洗干净后放入烘箱在 105℃杀青10 min，80℃下烘干至恒重，记录生物量。株高用直尺测量，以基质表面到生长点的高度为准;茎粗用游标卡尺测定，以基质表面上方1 cm为准;叶面积用叶面积仪测量;叶绿素含量用SPAD仪测定。干样粉碎后过178 μm（80目）筛，用于全氮、全磷、全钾的测定。全氮用硫酸—过氧化氢消煮—凯氏定氮法测定;全磷用硫酸—过氧化氢消煮—钼锑抗比色法测定;全钾用硫酸—过氧化氢消煮—火焰光度法测定。

数据处理

利用Excel 2007 和SPSS 21.1 软件进行数据处理、方差分析，Origin9.1作图。

其中壮苗指数计算公式为：

壮苗指数=（茎粗/株高+根干重/地上部干重）×总干重[6]。

结果与分析

生物炭对辣椒幼苗生长的影响

由表2可知，稻杆炭和稻壳炭处理均增加了辣椒幼苗株高、茎粗、叶绿素含量。稻壳炭处理辣椒幼苗株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量、壮苗指数均最高，其中株高、叶绿素含量、壮苗指数与对照CK差异显著，分别增长7.74%、23.21%、24.24%，株高可达16.7 cm，叶绿素含量與壮苗指数分别为51.5、0.41。稻杆炭处理辣椒幼苗株高、茎粗、叶绿素含量、壮苗指数也均高于对照CK，但差异都不显著。稻杆炭和稻壳炭处理相比，稻壳炭处理辣椒幼苗株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量均大于稻杆炭处理，但差异都不显著，壮苗指数差异显著。

生物炭对辣椒幼苗生物量的影响

由图1可知，稻杆炭和稻壳炭处理均增加了辣椒幼苗根生物量和地上部生物量。稻壳炭处理辣椒幼苗根生物量显著高于对照CK，增长34.4%。对照CK处理辣椒幼苗根生物量最低，但与稻杆炭处理差异不显著。稻杆炭与稻壳炭处理辣椒幼苗地上部生物量均高于对照CK，但差异都不显著。稻杆炭和稻壳炭处理相比，稻壳炭处理辣椒幼苗根生物量显著高于稻杆炭，辣椒幼苗地上部生物量无显著性差异。

生物炭对辣椒幼苗养分含量的影响

由表3可知，基质中添加生物炭使辣椒幼苗氮、磷、钾元素含量升高。稻壳炭处理辣椒幼苗氮、磷、钾元素含量都显著高于对照CK，分别增长14.40%、16.75%、13.18%。稻杆炭处理辣椒幼苗氮、磷元素含量与对照CK差异不显著，钾元素含量显著高于对照。稻杆炭和稻壳炭处理相比，稻壳炭处理辣椒幼苗氮、磷元素含量显著高于稻杆炭处理，钾元素含量无显著性差异。

结论与讨论

株高和茎粗一定程度上反映植株吸收光照的能力，叶面积反映植株吸收光照的面积大小，叶绿素是植物参与光合作用的重要物质，而壮苗指数则直接反应育苗效果的好坏，幼苗养分含量则反映植株养分吸收利用的能力。这些指标与植物后期的产量和品质密切相关[7]。试验中生物炭处理，提高了辣椒幼苗株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量、生物量以及幼苗养分含量，其中稻壳炭处理辣椒幼苗生长指标及养分含量均优于稻杆炭处理，且壮苗指数显著高于对照CK和稻杆炭处理。其可能原因是生物炭具有多孔性、比表面积大、离子交换量大等特性，能够有效改善基质结构，刺激作物生长和养分吸收，同时生物炭对作物生长发育的影响与炭化材料有关。

试验表明，育苗基质添加生物炭可以促进辣椒幼苗生长发育及养分吸收。其中添加稻壳炭的处理壮苗指数最高，育苗效果优于稻杆炭。本研究为生物炭在基质育苗过程中的合理利用提供理论依据。

参考文献

[1] 苗锦山，沈火林.辣椒高效栽培[M].北京：机械工业出版社2015.

[2] 邹学校，马艳青，戴雄泽，等.辣椒在中国的传播与产业发展[J/OL].园艺学报，2020，6（21）：1-12.

[3] 朱园芳，朱华军，刘玉学，等.2种生物炭对复合污染土壤中重金属形态的影响[J].江苏农业科学，2020，48（5）：255-258.

[4] 陈芳，张康康，谷思诚，等.不同种类生物质炭及施用量对水稻生长及土壤养分的影响[J].华中农业大学学报，2019，38（5）：57-63.

[5] 朱倩，姚兴东，单玉姿，等.生物炭对R2期大豆根系生长和氮磷吸收利用的影响[J].沈阳农业大学学报，2019，50（4）：385-391.

[6] 吕秀敏，刘潇予，赵彩衣，等.蚯蚓堆肥浸提液对幼苗生长的影响[J].中国土壤与肥料，2020（2）：220-225.

[7] 舒华，王盈峰，张士康，等.遮荫对茶树新梢叶绿素及其生物合成前体的影响[J].茶叶科学，2012，32（2）：115-121.

*項目支持：贵州省科技计划项目（黔科合支撑[2018]2329;黔科合平台人才[2017]5709）。

作者简介：王高飞（1995-），男，河南临颍人，主要从事土壤养分高效利用方面的研究。

**通信作者：邢丹，副研究员，主要从事辣椒栽培种植方面的研究。