辣椒连作障碍机制及其缓解技术的初步研究

章玉平，黄燊松，李豪孟，陈振邦，陈敏华，罗文聪，黄金锐,全国明

(广州城市职业学院 城市建设工程系，广东 广州 510405)

辣椒(Capsicumfrutescens)是一种大众喜爱的茄果类蔬菜，中国辣椒总产量位列全球第一，年产量大约2.8×107T，约占全球产量的46%，同时每年以9%的幅度增长[1]。辣椒生产存在着比较明显的连作障碍，辣椒连作1年产量下降10%-15%，连作2年下降20%-30%，连作3年下降30%-50%[2]。探明辣椒连作障碍的原因及缓解其连作障碍的技术措施已经成为辣椒生产的重要问题[3-8]。

为探明辣椒连作障碍的原因及其缓解技术，本试验采用辣椒播种育苗和盆栽方法，力求证实辣椒在连续播种和盆栽过程中存在着连作障碍并分析其原因。试验采用水培添加活性炭的方法，筛选水培模式克服连作障碍的技术方法；通过播种基质添加活性炭、碳酸钙、轮作玉米、菜心的方法，筛选克服辣椒连作障碍的技术措施，为辣椒的生产提供技术指导。

一、材料与方法

(一)试验材料

播种用的辣椒种子购自广州市农业科学研究院种子门市部，品种为“农普·辣优12”“农普·辣优16”；另一部分种子购自沈阳市沐和园艺有限公司，品种为“甜椒”。

(二)试验处理与测定方法

使用进口的泥炭土或当地田园土进行播种和育苗。泥炭土购置于广州市三力园艺有限公司(产地：德国)。播种基质粒径0-10mm。播种时每一穴盘(540mm×280mm)播种25粒种子，连作模式(第2茬)采用播种过的基质，辣椒苗在此基质中至少生长2个月以上，全新泥炭土播种为对照(CK)，处理和对照均使用三个育苗盘。

盆栽基质粒径0-30mm，对照(第一茬)采用进口粗泥炭(0-30mm)种植，连作模式采用上年种过一茬辣椒的粗泥炭为栽培基质，此基质至少种植辣椒5个月以上。每个花盆(高度280mm，盆底直径230mm)种植3株辣椒小苗，每处理各种植30盆。

玉米播种时在每个穴盘(540×280mm)放置25粒玉米种子，菜心播种时每个穴盘(540×280mm)放置0.03g种子。水培辣椒采用hoagland营养液，分别添加活性炭0.1%、0.5%、1%、2%(质量比)，每个处理采用营养液3000ml，每处理30棵辣椒苗，每6-7d更换一次营养液。

辣椒连作障碍试验：使用播种过辣椒的进口泥炭土或田园土，拨出辣椒苗，重新整理，分别加入0.5%、1%、2%、3%的粉状活性炭或0.1%、0.5%、1%、2%(质量比)的CaCO3粉末，以不加入活性炭或CaCO3为对照。第16d统计萌发率。

辣椒播种和水培放置于日光玻璃温室中，温度22-32℃，相对湿度75%-95%，温室采用50%的外遮阳网。盆栽辣椒放置于室外。

(三)测定指标

发芽率=(n/N)×100%(n：正常萌发的种子数量；N：供试验的种子总数)。

植株高度为植株根颈至生长点的高度，叶长为叶片叶柄基部至叶尖的长度，叶宽为垂直于主叶脉最长的叶片宽度，使用直尺测量。

植株鲜干重的测定：植株鲜重测量前，先用剪刀将植株从根颈部位剪断，然后用千分之一电子天平分别称量植株地上部和根系重量。鲜重测量后，将植株在105℃烘箱中烘干15min后，于60℃烘干至恒重，用千分之一电子天平分别称量植株地上部和根系重量，即为干重。

试验数据处理采用SPSS 17.0统计软件(SPSS Inc.,Chicago,US)。

试验时间为2018年2月-2020年的7月，在广州城市职业学院南校区苗圃中进行，试验重复3次以上。

二、结果与分析

(一)播种育苗阶段连作障碍的证实

从表1、表2可见，当采用不同的播种基质时(处理1-4)，随着播种育苗茬数的提高，辣椒种子萌发率逐步下降，采用进口泥炭土的第2茬种子萌发率为78.6%(处理3)，第3茬为58.3%(处理4)，而对照(CK1，第一茬)为88.6%，第2茬、第3茬的种子萌发率比第1茬分别下降了10.3%、30.3%。连作模式(第2茬、第3茬)的幼苗叶子不展开，采用田园土播种也出现相似的情况，连作情况下萌发率降低，叶片较小。本地田园土和进口泥炭土对辣椒温室播种育苗的效果基本一致。结果证明辣椒连作一方面影响种子的萌发，另外同时影响幼苗生长，在播种育苗阶段就出现了连作障碍。在播种育苗生长后期(第35d)连作模式(处理3，第2茬)的植株鲜重、高度、叶片宽度、长度，均显著低于对照(CK1，第1茬)。

表1 不同连作次数对辣椒种子萌发及幼苗生长的影响(第16d)

表2 连作模式对辣椒种子萌发及幼苗生长的影响(第35d)

(二)盆栽阶段连作障碍的证实

从表3可以看出，辣椒连作有比较显著的连作障碍现象。连作植株高度20.5cm，对照高度为39.7cm，连作模式下辣椒植株鲜重与干重显著低于对照(CK)。说明连作影响了辣椒植株的生长，并且它的表现是全局性的。

表3 连作模式对盆栽辣椒植株生长的影响(上盆后30d)

(三)辣椒水培过程中添加活性炭对辣椒连作障碍现象的缓解作用

从表4可以看出，当添加不同浓度的活性炭(AC)56d后，辣椒植株苗高、苗鲜重、根长均好于对照，其中添加0.1%活性炭效果最好。这是因为活性炭能够吸附辣椒根系分泌物中的有毒物质，降低辣椒根系分泌物的自毒作用，从而减轻连作障碍。

表4 添加不同浓度的活性炭对水培辣椒幼苗生长的影响(56d)

(四)播种基质添加活性炭对辣椒连作障碍的缓解作用

由表5可见，低浓度的活性炭(AC)可以促进第2茬辣椒种子的萌发，但幼苗生长受阻，表现为叶子数量少、叶子不展开、苗的高度低矮。高浓度的活性炭(AC)抑制第2茬辣椒种子萌发及幼苗的生长，随后幼苗移栽后处理1-5的幼苗生长不良。本试验表明播种基质中添加活性炭(AC)对辣椒连作障碍的消除作用不显著。

表5 添加不同浓度的活性炭对辣椒种子萌发率及幼苗生长情况的影响(第16d统计)

(五)播种基质添加碳酸钙对辣椒连作障碍的缓解作用

由表6可见，加入不同浓度的CaCO3后，连作模式下辣椒种子的萌发率均大幅度下降，表明CaCO3对辣椒种子萌发有抑制作用，也表明CaCO3对辣椒连作障碍的消除基本上没有影响。表6表明甜椒的连作障碍更为明显，第2茬种子萌发率大幅度下降。

表6 添加不同浓度的CaCO3对辣椒种子萌发率及幼苗生长情况的影响(第16d统计)

(六)轮作玉米对辣椒连作障碍的缓解作用

从表7可知，用种过辣椒的土壤播种玉米，玉米种子萌发受到抑制，苗高与叶子最大宽度均比对照下降，说明辣椒对玉米的种子萌发具有抑制作用。从表8可知，使用播种过玉米的栽培基质再次进行辣椒播种，辣椒种子萌发受到抑制。从表9可知，经过1-3茬辣椒种植后，玉米轮作对消除辣椒连作障碍没有效果，反而会影响辣椒种子的萌发。说明辣椒与玉米之间具有相互化感抑制作用，玉米并不是辣椒下茬作物的最佳选择。

表7 种植辣椒后的土壤对玉米种子萌发及幼苗生长的影响(16d)

表8 种植玉米后的土壤对辣椒种子萌发及幼苗生长的影响(16d)

(七)轮作菜心对辣椒连作障碍的缓解作用

从表10可知，经过1-3茬辣椒种植后，菜心轮作对消除辣椒连作障碍具有较好的作用，辣椒种子萌发基本上和对照差别不显著，幼苗生长正常，初步认为缓解辣椒连作障碍的后续作物为菜心，这有利于合理安排辣椒的种植制度。

表10 不同基质轮作菜心后辣椒种子的萌发率(16d)

三、讨论

目前公认的作物连作障碍的原因主要有土壤微生物的作用、土壤理化性质的劣化、植物根系分泌物与植株凋落物的自毒作用等三种原因[5-6]。通过辣椒连续播种的方法，结果表明，第2茬播种辣椒萌发率下降，幼苗叶子不展开，植株高度降低，即辣椒连续播种存在着比较明显的连作障碍。由于在播种阶段枯枝落叶基本没有，播种苗生长时间较短，所需肥力较低，推测其连作障碍主要原因为根系分泌物的影响。在辣椒小苗水培过程中采用hoagland营养液，每7d更换一次营养液，添加0.1%的活性炭有助于辣椒小苗的生长，由于水培方法控制条件精确，消除了土壤微生物影响，也不受土壤理化性质的影响，此条件下根系分泌物起到决定性的作用，同时活性炭有吸附有毒物质的作用，当然也会吸附小部分的营养，但对辣椒幼苗影响不大。由此，可以判断辣椒连作障碍的主要原因为根系分泌物的自毒作用，也就是通常说的化感自毒作用。

既然初步确定根系分泌物的自毒作用为辣椒连作障碍的主要原因。因此，当根系分泌物在栽培基质中积累量较多时就会对下一茬辣椒植株的生长发育产生抑制，甚至毒害。在试验中采用基质中添加活性炭粉末，结果表明低浓度的活性炭具有促进种子萌发的作用，但是后来幼苗的生长不太正常，推测活性炭在基质中和基质中的成分产生了复杂的化学反应，也说明单独添加活性炭的方法还不能缓解辣椒的连作障碍。

通过菜心轮作的方法，辣椒连作障碍减轻了，萌发率下降不显著，后续幼苗的生长正常，可以初步确定菜心为克服辣椒连作障碍的下一茬作物。

辣椒的连作障碍是极其复杂的过程，其原因是多方面的，缓解连作障碍的途径也是多样的。本试验初步证实辣椒连续播种存在连作障碍，探明根系分泌物为辣椒连作障碍的主要原因之一，菜心轮作有助于缓解其连作障碍，但是完全阐明辣椒的连作障碍原因及其缓解技术需要更为翔实、系统、深入的研究。