辣椒低山工厂育苗二高山移栽可行性及CO2减排研究

高国文，杨 斌，刘 斌，王 惠

（宜昌市种子监督站，湖北 宜昌 443000）

辣椒是宜昌市二高山区（海拔800～1 200 m）的农业支柱产业之一，宜昌市二高山及以上地区辣椒种植面积已达1.3万hm2，但辣椒育苗方式落后、育苗体力强度大和农民自育苗生育期短、产量低等问题长期困绕着当地农民。近年来，二高山区农业企业兴建温室大棚进行辅助加温育苗，虽可解决上述问题，但却带来了育苗成本大幅增加、耗能高和CO2排放增加等问题。

胡淼[1]曾介绍过低山10月育苗，次年4月5日开始移栽的低山温室加温育苗二高山移栽简易保护地栽培技术，但未曾考虑长达100多天的越冬温室因加温导致CO2排放增加以及低山工厂苗二高山露地移栽适应性的问题。此外，未见有相关报道。宜昌市海拔最大高程差达2 381.6 m，按每100 m高程温差0.6 ℃测算[2]，即使不考虑城市热岛效应，最大温差亦超过13 ℃。能否利用区域内天然的垂直气候资源，通过低山工厂育苗替代二高山农民就地育苗以及二高山建造温室辅助加温育苗，是本研究的主要目的，通过田间小区试验，主要验证低山工厂苗对二高山较大昼夜温差的适应性、低山工厂苗二高山移栽的增产降本性和在二高山建造育苗工厂育苗大幅增加成本、能耗和碳排放等问题，以期为二高山辣椒增产增效、减排固碳提供技术依据。

1 材料和方法

1.1 试验时间与地点

低山工厂育苗地点位于湖北省宜昌市猇亭区高湖村，海拔65 m；二高山移栽地点位于五峰县长乐坪镇三教庙村，海拔1 100 m。田间管理按当地农民习惯进行：每667 m2撒施商品有机肥150 kg、45%复合肥（15-15-15）100 kg后旋耕起垄，垄上覆黑色地膜，待移栽试验地最低气温稳定在10 ℃以上时（4月底至5月初）进行移栽，每667 m2栽3 000株。

1.2 试验方法

1.2.1 同一品种辣椒不同播期比较试验

试验设计：设5个处理，3次重复，随机区组排列，小区面积16 m2，每小区定植72株。供试辣椒品种为当地农民大面积种植的“楚农118”。

处理1：2月28日低山工厂育苗，5月1日移栽；处理2：3月8日低山工厂育苗，5月1日移栽；处理3：3月15日低山工厂育苗，5月1日移栽；处理4（CK1）：3月15日二高山农民自育苗（以下简称“农民自育苗”），5月1日移栽；处理5（CK2）：3月15日农民自育苗，5月5日移栽（依据农民要求增设）。

调查项目及方法：移栽前随机连续调查10株幼苗叶片数，计算平均值。各小区分别采收计产，按不同收获时间的销售价格分别计算收益。对产量和叶片数进行线性相关性分析。

1.2.2 不同辣椒品种育苗移栽对比试验

试验设计：根据1.2.1试验结果，设置了3个不同类型辣椒品种薄皮椒“楚农118”、螺丝椒“新美螺丝椒”、泡椒“骄农909”，分别进行低山工厂育苗与农民自育苗的二高山移栽对比试验，共设7个处理，均于3月15日育苗，小区面积44.7 m2，每小区定植200株，不设重复。

处理6：“楚农118”低山工厂育苗，5月1日移栽；处理7：“楚农118”农民自育苗，5月1日移栽；处理8：“楚农118”农民自育苗，5月5日移栽（依据农民要求增设）；处理9：“新美螺丝椒”低山工厂育苗，5月1日移栽；处理10：“新美螺丝椒”农民自育苗，5月1日移栽；处理11：“骄农909”低山工厂育苗，5月1日移栽；处理12：“骄农909”农民自育苗，5月1日移栽。

调查项目及方法：移栽前随机确定一个育苗盘的辣椒苗，随机连续调查10株幼苗叶片数并计算平均值；观察记载移栽后辣椒苗的缓苗、死苗情况，凡调查时发现补苗点均记作死苗；当有符合商品要求的辣椒时，每小区固定采摘60株计产。

1.2.3 低山工厂育苗二高山大面积移栽生产试验

为检验低山工厂育苗二高山大面积移栽的适应性，设置2个处理：即低山工厂育苗5月1日移栽（处理13）与农民自育苗5月5日移栽（处理14）。采用“楚农118”辣椒品种，均于3月15日播种。两处理区面积各9 338 m2，不设重复。分别固定72株采收计产（与小区试验采摘时间、频次相同）。

1.2.4 不同地点育苗成本与碳排放测算

以形状、大小（960 m2）相同的钢架拱形塑料大棚为模型，分别在低山和二高山建立模型大棚，测算二高山模型大棚棚内温度较棚外始终高6 ℃并维持该温度差60 d所需补充的热量。计算过程中，以海拔每升高100 m则降温0.6 ℃为准，同时不考虑猇亭区的城市热岛效应带来的更大温差。

分别计算加热模型大棚内空气需要的热量Q1、每天需补充模型大棚因覆盖塑料薄膜散失的热量Q2、加热模型大棚内地面至地下1 m的土壤需要的热量Q3（土温影响深度很少超过1 m[3]），以上述三者之和为模型大棚棚内温度较棚外始终高6 ℃并维持该温度差60 d需补充的热量Q，并折算成需燃烧的无烟煤质量，计算公式为：需燃烧无烟煤的质量＝Q/单位无烟煤的低位发热值；无烟煤含碳量＝需燃烧无烟煤的质量×无烟煤的碳含量（70%）。

计算参数：塑料薄膜厚度0.15 mm、空气平均密度1.23 kg/m3[3]，塑料导热系数4.6 J/（m2·℃·s）[4]，空气比热容1 251.85 J/（m3·℃）[3]，纯水的比热容4 186.8 k J/（ m3·℃ ）[3]， 土 壤 腐 殖 质 的 比热 容 2 516.5 k J/（ m3·℃ ）[3]， 干 土 壤 比 热容2.4 kJ/（m3·℃）[3]，1 kg无烟煤的低位发热值按20 930 kJ计算[5]，无烟煤的含碳量按70%计算[5]，燃烧1 L汽油放热值33 588 kJ[6]，汽油含碳量按85%计算[6]，无烟煤按1 600元/t计算[7]，92号汽油按8.6元/L计算。

计算公式：Q＝Q1+Q2+Q3；Q1＝棚内空气质量×6 ℃×空气比热容；棚内空气质量＝大棚容积×空气密度；大棚容积＝弓面积×棚长。Q2＝模型大棚1 h传出的热量（q1）×24 h/d×60 d；q1＝塑料传热系数×模型棚覆盖塑料面积×6 ℃×3 600 s。Q3＝含水土壤的比热容（cv）×大棚内1 m深土体的容积×6 ℃。

因棚内每日浇水，大孔隙充满水分，故按单位土壤固相50%（干土壤48.5%+有机质1.5%）、水分30%、空气20%计算，空气可忽略不计。则cv值计算如下[16]：

cv＝4 8.5%干土壤比热容+3 0%水比热容+1.5%有机质比热容+2 0%空气比热容＝48.5%× 2.4kJ/（m3·℃）+30%× 4186.8kJ/（m3·℃）+1.5%×2516.5 kJ/（m3·℃）＝1 294.9 kJ/（m3·℃）。

18万株苗包装后需用4车次运输，每车辣椒苗载质量约1 000 kg，按运距150 km往返300 km计算，每100 km综合油耗按15 L计（跟车测算而来）。则低山工厂苗转运到二高山的能耗及二氧化碳排放测算如下。

碳折CO2计算公式：CO2＝C×44/12；

排碳量计算公式：C＝油耗H×汽油碳含量；

油耗氢计算公式：H＝每100 km油耗×单次往返里程×运输次数。

1.3 数据分析方法

采用Excel和SPSS软件对小区试验产量结果进行方差分析，多重比较，将移栽苗叶片数与小区试验产量结果进行线性相关性分析；建立大棚模型，对低山、二高山同一模型分别需要的燃料及碳排放量进行测算。

2 结果与分析

2.1 不同播种期对低山工厂育苗二高山移栽辣椒生长及产量的影响

如表1所示，5个播期处理667 m2产量由高到低的顺序为处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞处理5。低山工厂育苗的3个处理（处理1、2、3）之间无显著差异，但均显著高于2个农民自育苗处理（处理4和处理5）。低山工厂育苗较农民自育苗每667 m2最高增产1 058.2 kg，增产率70.5%；最低增产892.1 kg，增产率56.7%。移栽幼苗叶片数也表现出与产量同样的顺序：处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞处理5，处理1最高，为8.0片，处理5最低，为2.0片。

表1 不同播种期辣椒幼苗叶片数量及产量对比

如图1所示，5个处理小区辣椒667 m2产量与其移栽时幼苗叶片数呈线性正相关，即移栽时叶片越多则产量越高。计算公式为：y＝196.82x+1 125.5（x≥2），相关系数R2＝0.957 3。

图1 移栽时幼苗叶片数与667 m2产量相关性分析

2.2 不同辣椒品种低山工厂育苗与农民自育苗移栽效果对比

2.2.1 低山工厂育苗与农民自育苗移栽时叶片数及移栽后缓苗、死苗情况

如表2中所示，不同品种、播期的低山工厂育苗移栽时平均叶片数和667 m2产量均分别大于农民自育苗。移栽当天天气晴朗，最高气温35 ℃，最低气温12 ℃，昼夜温差达23 ℃。移栽当天15：00，移栽的低山工厂苗全部萎蔫并在接近子叶处弯曲，生长点附近的叶片甚至垂到地面，而农民自育苗移栽后没有出现萎蔫现象。次日上午，移栽的低山工厂苗已全部缓苗恢复成直立状态；午后虽仍有萎蔫，但仅生长点和簇拥生长点的4片真叶弯曲。第3天午后，仅有顶部4片叶略内卷下披。第4～5天经历一次小到中雨过程。雨后至采收结束，田间无论低山工厂苗还是农民自育苗均无死苗（表2）。

2.2.2 不同辣椒品种及育苗方式对辣椒产量和效益的影响

薄皮椒“楚农118”低山工厂育苗的667 m2产量为2 691 kg，居第1位，产值6 637.8元，较农民自育苗5月1日移栽、5月5日移栽分别增产1 119、1 374 kg，增收2 906.4、3 578.4元；螺丝椒“新美螺丝椒”低山工厂育苗667 m2产量1 782 kg，产值4 550.4元，较农民自育苗增产504 kg，增收1 464.0元；泡椒“骄农909”低山工厂育苗667 m2产量2 652 kg，产值6 738.0元，较农民自育苗增产936 kg，增收2 532.0元。3个品种增收最少的是螺丝椒的1 464.0元，最多的是薄皮椒“楚农118”的3 578.4元，扣除1 000元育苗费后，净增收为464.0～2 578.4元（表2）。

3个品种增产率介于39.4%～71.2%。农民要求推迟到5月5日移栽的自育苗667 m2产量为1 317 kg，产值3 059.4元，而5月1日移栽的自育苗667 m2产量为1 572 kg，产值3 731.4元。可见，推迟移栽4 d，减产255 kg，减收672.0元（表2）。

3个不同类型辣椒品种仍然表现出移栽时幼苗的叶片越多产量越高（表2），低山工厂育苗的“楚农118”“骄农909”移栽时均为6.0片叶，667 m2产量分别为2 691 kg和2 652 kg，非常接近，显示出移栽时的幼苗叶片数与后期产量高度关联性；“螺丝椒”移栽时有4.5片叶，667 m2产量仅1 782 kg。同期农民自育苗的3个品种移栽时均为2.0片真叶，结果667 m2产量分别只有1 572、1 716、1 278 kg。

表2 不同品种不同育苗方式移栽时的辣椒植株表现及移栽后产量、产值比较

试验表明：不同类型的辣椒品种低山工厂育苗二高山移栽的成活率均达到100%，从收获情况来看，低山工厂苗比农民自育苗多收获1～2次，且每次收获产量都表现为增产。

2.3 低山工厂育苗二高山移栽大面积生产试验结果

由表3可知，低山工厂育苗二高山大面积移栽辣椒667 m2产量为2 618.8 kg，较农民自育苗667 m2增产1 035.4 kg，增产率达65.4%。从收获情况来看，共收获8次，低山工厂苗8次都有收获，而农民自育苗仅6次有收获，且每次工厂苗所获产量更高。在大面积生产试验中2种育苗方式的幼苗移栽成活率均为100%。低山工厂苗667 m2产值6 545.4元，较农民自育苗667 m2增收2 807.9元。试验结果证明：低山工厂育苗二高山移栽大面积种植可完全适应二高山较大的温差环境，且还能实现大幅增产增收，所增收入大大超过了育苗成本。

表3 大面积生产试验辣椒产量与效益

2.4 低山与二高山工厂育苗的燃料成本与碳排放测算结果

能耗与碳排放测算结果见表4，二高山模型大棚加温60 d、育苗18万株需支付燃料费用15 448元、CO2排放量为24.8 t，折单株苗分别为0.086元、138 g；低山模型大棚加温60 d、育苗18万株，完成全部运输工作总油耗180 L，支出运苗燃料费1 548元、CO2排放量仅为0.405 t，折单株苗分别为0.008 6元、2.25 g。采用低山模型大棚育苗，汽车转运到二高山移栽可减少燃料支出13 940元，减少CO2排放量达25.295 t；折单株苗分别可减少支出0.077 4元、减少CO2排放135.75 g。

表4 低山与二高山工厂模型棚育苗能耗、碳排放对比

3 结论与讨论

低山工厂育苗能利用低山较为丰富的温光资源，但因2月下旬至3月上旬低山育苗温室内室温较低，不建议3月8日前播种育苗，以降低育苗管理成本。小区试验中，低山工厂2月28日播种和3月8日播种育苗5月1日移栽的2个处理，移栽时叶片数分别为8.0片、7.0片，产量分别为2 559.6、2 556.7 kg，二者差异不显著，徒增管护成本。

育苗移栽生产中，移栽越早产量越高[8]；同样大小的苗，早栽的产量较高[9]。生产实践中农民要求推迟到5月5日移栽的自育苗667 m2产量为1 317 kg，产值3 059.4元，而5月1日移栽的自育苗667 m2产量为1 572 kg，产值3 731.4元。推迟移栽4 d，导致了667 m2减产255 kg，减收672元。

低山工厂培育的辣椒苗完全能够适应二高山生长环境。低山工厂育苗，无论早播、迟播亦或不同类型的辣椒品种，移栽到二高山后成活率均达到100%，并全部实现增产，不同类型的辣椒品种增产幅度为39.4%～71.2%。

生产上要获得高产，宜大力推广苗期生长迅速的品种。通过不同辣椒品种的同田对比试验，向种植户推荐苗期生长迅速的辣椒品种。螺丝椒虽然售价有时略高于薄皮椒，但螺丝椒低山工厂苗移栽时仅4.5片真叶，而薄皮椒达6.0片真叶；前者667 m2产量、产值分别为1 782 kg、4 550.4元，后者分别为2 691 kg、6 637.8元，较前者分别提高了51.0%、45.9%。

建议二高山地区辣椒生产者选择低山工厂育苗二高山移栽种植方式，放弃传统的自育苗方式或就地建棚加温育苗的方式。大面积生产试验中，低山工厂育苗二高山移栽较农民自育苗可增产65.4%。低山工厂育苗二高山移栽667 m2产值6 545.4元，较农民自育苗667 m2增收2 807.9元，扣除育苗成本后净增收2 057.9元。二高山就地建棚加温育苗与低山工厂育苗二高山移栽相比，每育1株苗增加耗能1 092.5 kJ、CO2排放135.75 g、燃料投入0.077 4元。

低山工厂育苗二高山移栽试验有待于向高山区移栽延伸，以进一步检验在更大温差的恶劣环境下低山工厂育苗移栽到高山地区的适应性和丰产性。建议在其他蔬菜品种如番茄上开展低山工厂育苗二高山移栽试验，以确保在适应性、丰产性的基础上稳步推广低山工厂育苗二高山移栽生产模式。