壳寡糖对辣椒产量、养分吸收和土壤理化性质的影响

雷 菲，张冬明，符传良，刘国彪，曾建华，潘孝忠

（海南省农业科学院农业环境与土壤研究所，农业农村部海南耕地保育科学观测实验站，海南省耕地保育重点实验室，海南 海口 571100）

壳寡糖是一类由N-乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖通过β-（1,4）糖苷键连接起来的低聚合度水溶性糖类，通常是由甲壳素或壳聚糖降解制备[1]。与壳聚糖相比，壳寡糖具有高水溶性、易吸收、分子量小等特点，近年来其被广泛用于抗逆、杀菌、植物生长调节等农业领域[2-3]。作为一种植物抗逆诱导剂，壳寡糖能够提高小麦、油菜、西瓜、水稻等作物对逆境的抗性[4-7]；作为一种杀菌剂，壳寡糖对辣椒炭疽病、茄子棒孢叶斑病、葡萄卷叶病等病害均有防治效果[8-10]；作为一种生长调节剂，壳寡糖能促进作物光合作用，调整作物蛋白质差异表达，诱导作物代谢过程中有机酸、糖类和氨基酸含量变化，促进作物生长[11-13]。在农业生产上，壳寡糖主要以叶面肥的形式施用，较少用于根施。近年来，也有学者对壳寡糖根施进行研究，张洋[14]研究发现，壳寡糖根施能促进水稻根系生长、激发根系活力、提高抗旱能力。辣椒是海南省冬季瓜菜生产的主要种类之一，是冬季供应内地的第一大蔬菜。产量不稳定是海南辣椒生产面临的突出问题，而施肥一直都是解决这一问题的主要措施[15]。笔者采用盆栽试验，研究了不同浓度壳寡糖浇灌对辣椒产量、养分吸收以及土壤理化性质和微生物的影响，以期为壳寡糖在辣椒栽培中的合理施用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019 年在海南省农业科学院试验大棚中进行。供试土壤为砖红壤，质地为黏土，土壤理化性质为：pH 值4.80、有机质8.50 g/kg、碱解氮23.3 mg/kg、有效磷0.52 mg/kg、速效钾11.2 mg/kg。试验时先取土风干碾碎后过1 cm 筛，再进行盆栽。

1.2 试验材料

供试辣椒品种为琼辣3 号尖椒，由海南省农业科学院蔬菜研究所提供。供试壳寡糖的有效养分含量为93%，pH 值4.96（稀释250 倍液），由山东绿陇生物科技有限公司提供。

1.3 试验方法

辣椒种子消毒后播种于育苗盘中，长至2 片真叶后，挑选长势一致的辣椒苗移栽至装有4 kg 风干土的塑料盆中，每盆栽1 株。试验设置CK、T1、T2和T3 4 个处理，即壳寡糖的浓度分别为0、100、200和400 mg/L。每盆用不同浓度的壳寡糖100 mL 灌根，每处理6 株，设重复3 次。各处理的其他施肥、用药、浇水等栽培管理措施均一致。

1.4 取样与测定项目

盛果期整株取样，分别收集植株的根、茎、叶和果实，杀青烘干后称干重及测定磷、钾的含量，其中果实干重和养分含量分别为采果初期至盛果期的果实总干重和养分含量。

分别采集不同处理的0～20 cm 耕层土壤，一部分土壤在4℃下保存，用于测定微生物种类与数量；另一部分土壤风干保存，用于测定土壤理化性状。

微生物数量测定采用平板稀释计数法[16]；土壤理化性状测定参照鲍士旦[17]的方法；采用H2SO4-H2O2消煮，钒钼黄比色法测定植株磷含量；用AA-6300C 型原子吸收分光光度计测定植株钾含量。

1.5 数据分析

采用Excel 2007 软件进行数据整理、绘制图表，采用SPSS 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度壳寡糖对辣椒生长的影响

由表1 可知，株高和茎粗各处理之间均无显著差异，说明壳寡糖处理对辣椒株高和茎粗无显著提升作用。单株果数是T2 处理（200 mg/L 壳寡糖）最多，为23.67 个，较清水处理（CK）增加25.70%，显著多于CK、T1 和T3 处理，但T1、T3 和CK 之间差异不显著，说明浓度为200 mg/L 壳寡糖能促进辣椒开花结果。单株产量也是T2处理最高，较CK增产8.72%，显著高于其他处理；其次是T1处理，较CK增加0.65%；T3 处理的产量最低，较CK 降低1.71%，说明低浓度壳寡糖可提高辣椒产量。

表1 不同浓度壳寡糖对辣椒生长的影响

2.2 不同浓度壳寡糖对辣椒干物质积累量的影响

施用壳寡糖显著影响辣椒根、茎和果的干物质积累（见表2）。T2 处理的辣椒单株根干重、茎干重和果干重均较CK 显著增加，分别增加12.73%、16.10%和12.03%；T1 处理的辣椒单株茎干重为16.34 g，较CK 增加11.92%，达显著水平，根干重和果干重也较CK 略有增加，但差异不显著；T3 处理的单株茎干重较CK 下降8.15%，达显著水平，根干重和果干重也下降，但差异不显著；总干物质积累量为：T2 ＞T1＞CK ＞T3，且T2 处理显著大于T1 处理、T1 处理又显著大于CK 和T3 处理。

表2 不同浓度壳寡糖对辣椒干物质积累量的影响 （g/株）

2.3 不同浓度壳寡糖对辣椒植株养分积累量的影响

由图1 可知，施用壳寡糖对辣椒根、茎和叶氮积累量影响不显著，但T2 处理的果实氮积累量显著大于CK、T1 和T3 处理，较CK 增加17.78%。辣椒根、茎、叶和果的磷积累量有随着壳寡糖浓度的增加呈先上升后下降的趋势，其中根和果的磷积累量均是T2 处理显著高于其他处理，分别较CK高33.96%和21.14%（见图2）。不同浓度壳寡糖对辣椒根、茎和叶的钾积累量影响不显著，果的钾积累量以T2 处理最高，显著大于其他处理，为886.84 mg/株，较CK 增加25.07%（见图3）。

图1 不同浓度壳寡糖对辣椒植株氮积累量的影响

图2 不同浓度壳寡糖对辣椒植株磷积累量的影响

图3 不同浓度壳寡糖对辣椒植株钾积累量的影响

2.4 不同浓度壳寡糖对土壤理化性质的影响

由表3 可知，浇灌壳寡糖会降低土壤pH 值，且随着壳寡糖浓度的增加而降低，以T3 处理的土壤pH值最低，显著低于CK，与CK 相比下降了0.32，T1和T2 处理也有一定下降，但与CK 差异不显著。土壤有机质含量则随着壳寡糖浓度的增加而增加，其中T3 处理的土壤有机质含量最高，显著高于T1 和CK处理，较CK 处理增加0.85%，T1 和T2 处理与CK差异不显著。浇灌壳寡糖对土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量无明显影响，各处理之间差异不显著。

表3 不同浓度壳寡糖对土壤理化性质的影响

2.5 不同浓度壳寡糖对土壤主要微生物数量的影响

由表4 可知，试验土壤主要微生物数量表现为：放线菌＞细菌＞真菌，随着浇灌壳寡糖浓度的增加，土壤中细菌数量和真菌数量为先降后升，且壳寡糖处理的细菌数量和真菌数量显著低于CK，其中T2 处理的土壤细菌数量和真菌数量最低，较CK 分别降低46.40%和70.21%。土壤中放线菌数量随着壳寡糖浓度的增加呈先上升后下降的趋势，但各处理之间差异不显著。微生物总量表现为先下降后上升的趋势，各处理之间差异不显著。

表4 不同浓度壳寡糖对土壤主要微生物数量的影响

3 讨论与结论

壳寡糖能促进植物生长，提高作物产量和品质[18-20]。孟静静等[21]研究发现，叶面喷施壳寡糖可显著提高花生的单株结果数，提高荚果产量。罗晓峰等[12]发现，壳寡糖拌种能够提高大豆单株粒数，增加大豆产量。该研究结果表明：浇灌100～200 mg/L壳寡糖能增加辣椒的单株结果数，但当浓度达到400 mg/L 时，辣椒的单株结果数与CK（清水处理）差异不显著；当壳寡糖浓度从0 增加至400 mg/L 时，辣椒的产量随着壳寡糖浓度的增加呈先增后降的趋势，说明壳寡糖浓度低时能促进辣椒生长，浓度高反而抑制辣椒生长，这与郭卫华等[22]的研究结果类似。

张玉凤等[23]研究表明，施用壳寡糖叶面肥能提高西瓜秧苗的磷含量和钾含量；张运红[24]发现，低浓度壳寡糖能促进菜心对氮的吸收，浓度高则会抑制对氮和磷的吸收。该研究结果表明，与CK 相比，浇灌200 mg/L 壳寡糖可显著增加辣椒果实氮、磷和钾积累量，提高辣椒根和茎中的磷积累量，而浓度过高或者过低则对辣椒氮磷钾积累量无显著影响。

壳寡糖处理能降低土壤pH 值，增加土壤有机质含量，但对土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量影响不显著，这可能与壳寡糖属于酸性的有机物有关。土壤微生物是土壤中较为敏感的指标之一，赵春燕等[25]采用盆栽番茄用甲壳素灌根，土壤中放线菌数量增加，有害霉菌及丝状真菌数量减少；董春娟等[26]发现，施用壳聚糖后番茄根际的细菌丰富度和多样性降低。该试验结果表明，随着壳寡糖浓度的增加，细菌数量和真菌数量为先降后升的趋势，放线菌数量则随着壳寡糖浓度的增加呈先上升后下降趋势。

综上所述，浇灌200 mg/L 壳寡糖处理的辣椒单株结果数、单株产量、根干重、茎干重和果干重分别 较CK 增 加25.70%、8.72%、12.73%、16.10% 和12.03%；果实氮积累量、磷积累量和钾积累量均显著高于其他处理；土壤细菌数量和真菌数量分别较CK降低46.40%和70.21%。因此，栽培辣椒时用壳寡糖浇灌的适宜浓度为200 mg/L。