牛粪草炭蛭石混配基质对辣椒幼苗生长的影响

杨爽　陆秀琴　刘伟

摘要 目的：探究腐熟牛糞制作辣椒育苗基质的可行性，为高效利用牛粪资源的和替代商品基质提供参考。方法：本试验设置6个处理，以商品基质为参照（CK），处理T₁～T₅腐熟牛粪（V）∶草炭（V）分别为0∶8，2∶6，4∶4，6∶2，8∶0，蛭石占基质总体积的20%不变，研究不同基质配比的理化性质及其对辣椒幼苗的影响。结果：随着牛粪占比的增加，各处理基质容重和电导率逐渐增大，pH值变小，总孔隙度、通气孔隙度、持水度均呈现下降趋势，全氮、全磷、全钾含量则反之；不同基质对辣椒出苗率的影响不大；与对照CK相比，T₃植株长势最好，其株高、茎粗、根鲜重、根干重、全株鲜重、全株干重、叶面积分别提高了5.62%、11.96%、12.3%、16.12%、27.60%、24.13%、6.06%；根系活力提高了3.03%；叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量分别提高15.38%、12.0%、23.15%。结论：腐熟牛粪可用于制作辣椒育苗的专用基质，V（牛粪）∶V（草炭）∶V（蛭石）=4∶4∶2为最佳配比，可以替代商品基质肥。

关键词 腐熟牛粪；复混基质；辣椒；育苗

中图分类号 S642.2   文献标识码 A

文章编号 1007-7731（2023）10-0091-06

Effects of cattle manure， grass， carbon vermiculite mixture

on the growth of pepper seedlings

YANG Shuang   LU Xiuqin   LIU Wei

（Yuqing County Agricultural and Rural Bureau， Yuqing Guizhou 564400）

Abstract Objective： To explore the feasibility of making pepper seedling matrix from decomposed cow manure， and to provide reference for efficient utilization of cow manure resources and replacement of commercial matrix. Methods： In this experiment， 6 treatments were set， using commercial matrix as reference （CK）， T₁-T₅decomposed cow manure （V）∶grass carbon （V） was 0∶8， 2∶6， 4∶4， 6∶2， 8∶0， respectively， vermiculite accounted for 20% of the total matrix volume remained unchanged， to study the physicochemical properties of different matrix ratios and their effects on pepper seedlings. Results： With the increase of the proportion of cow manure， the bulk density and conductivity of each treatment matrix increased gradually， while pH value decreased. The total porosity， ventilation porosity and water holding capacity all showed a downward trend， while the contents of total nitrogen， total phosphorus and total potassium were on the contrary. Different substrates had little effect on the emergence rate of pepper. Compared with CK， T₃had the best plant growth， and its plant height， stem diameter， root fresh weight， root dry weight， whole plant fresh weight， whole plant dry weight and leaf area increased by 5.62%， 11.96%， 12.3%， 16.12%， 27.60%， 24.13% and 6.06%， respectively. Root activity increased 3.03%; The total amount of chlorophyll a， chlorophyll b and chlorophyll were 15.38%， 12.0% and 23.15%， respectively. Conclusion： Decomposed cow manure can be used to make special substrate for pepper seedling. V （cow manure）∶V （grass charcoal）∶V （vermiculite）=4∶4∶2 is the best ratio， which can replace commercial matrix fertilizer.

Keywords decomposed cow dung; compound matrix; pepper; grow seedlings

育苗基质是种苗培育的基础物料，直接影响幼苗的生长及后期产出[1]，能够为植物的生长提供养分、水分、机械固着力、根际气体交换等。育苗基质一般具备透氣排水、容重小、质地松散、无毒无菌、易于运输等特点。基质按来源不同，可以分为天然基质和人工基质2种。天然基质一般有草炭、泥沙、枯枝败叶等，人工基质有炉渣、煤灰、岩棉等；按成分不同可以分为有机基质和无机基质，常见的有机基质有菌渣、沼液、畜禽粪便等，无机基质有砂石、蛭石、珍珠岩等；按质地和重量不同，可以分为轻型基质、较重型基质和重型基质3种[2]。市场上运用最广泛的是复混基质，可以具体根据培育植物的需要来调配材料的比例[3]。草炭是运用较早且广泛的一种优质基质材料，它是沼泽环境的重要组成部分，属于不可再生资源[4]。随着草炭资源的减少，其开采成本越来越高，供求矛盾也十分突出。目前，各国都在对草炭的开发实施严格的管控[5]，草炭类基质不利于国内推广利用[6]。从经济和可持续发展的角度出发，寻找替代草炭基质的材料必要且迫切。

随着我国各大地区大规模集约化畜禽养殖场的建设，畜禽粪污排量变大[7]，必将会造成土壤质量下降、渗水性变差[8]及水体富营养化等问题[9]。此外，养殖所用的饲料中普遍添加了许多金属元素和抗生素，这将使得畜禽粪便对环境的危害变得更大[8]，堆积的粪便经过微生物的分解、酵解等作用下会产生大量有害的臭气，降低空气质量，甚至会引起温室效应。研究表明，畜禽粪污是近年来城郊与农村环境污染的主要来源之一[10]。

辣椒是茄科辣椒属的一年或有限多年生草本植物，其果实含有丰富的维生素、类胡萝卜素、纤维素等营养物质，是人们最喜爱的蔬菜之一。在无土栽培领域，辣椒也是栽培面积最为广泛的一种蔬菜[11]。贵州是辣椒种植大省，年种植面积约23.3 万hm2，近几年已成为贵州农民增收致富的支柱产业之一[12]。综上，减少草炭资源的开发利用，合理利用好畜禽粪便资源，配制成适宜辣椒育苗的低成本环保基质，是实现可持续发展及特色新型农业现代化发展的必然选择[13]。当前，关于替代草炭材料的研究报道甚多，主要集中在菌渣、蚯蚓粪、叶康、秸秆、生物炭、羊粪等方面，关于牛粪的养分与结构、替代化肥、配施化肥、配肥改土等方面的研究也较多，而用于配制辣椒育苗基质方面的报道甚少，比如腐熟牛粪能够有效的疏松土壤和提高土壤自身的保水性能[14]，其中含有很多利于植物生长的中微量元素[15]。研究表明，用60%的牛粪替代泥炭可以促进万寿菊的生长，提高产量[16]，用牛粪制作育苗基质可以提高幼苗的抗逆性[17]，用牛粪配制育苗基质能够促进黄瓜幼苗的生长，降低育苗的成本。腐熟牛粪能否用于制作辣椒育苗基质，若与草炭、蛭石复混配制基质，牛粪体积占比多少最适宜辣椒的生长，最佳配比基质能否替代商品基质，目前尚无相关研究报道。为此，本试验以腐熟牛粪为主料，与草炭和蛭石按不同比例配制成专供辣椒育苗的基质，研究不同基质对辣椒幼苗生长的影响，以期为替代草炭和畜禽粪污处理以及辣椒育苗等方面提供理论依据和数据参考。

1 试材与方法

1.1 材料

供试辣椒品种为鼎盛606。供试商品育苗基质由贵州科泰金福农业发展有限公司生产。牛粪购买于当地肉牛养殖场，蛭石购买于当地农资市场，试验前，牛粪已充分腐熟。

1.2 方法

试验于2022年4—10月在贵州省余庆县关兴镇狮山村辣椒育苗大棚内进行。本试验共设6个处理，蛭石占体积的20%不变，处理T₁～T₅，V（牛粪）∶V（草炭）∶V（蛭石）体积比分别为0∶8∶2、2∶6∶2、4∶4∶2、6∶2∶2、8∶0∶2，以商品基质为参照（CK）。先将基质按不同的比例配制好，然后均匀的分装到50孔的穴盘中，一次性浇透水备用。催完芽的辣椒种子按每穴1粒播种，每个处理3个重复，随即区组排列。播种7 d测定种子的发芽率，30 d测定基质的容重、总孔隙度、通气孔隙度、电导率（EC）、养分含量等指标；测定苗的株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量等指标。

1.3 测定指标

1.3.1 测定基质的理化性质。容重和孔隙度按如下公式测定计算：

容重[18]（g/cm³）=（W₂-W₁）/V；

总孔隙度[18]（%）=（W₃-W₂）/V×100；

通气孔隙[18]（%）=（W₃-W₄）/V×100

持水孔隙为总孔隙度与通气孔隙的差值[18]，pH和电导率采用饱和浸提法测定[19]，基质全氮、全磷、全钾含量测定分别采用[19]凯氏定氮法、氢氧化钠熔融，钼锑抗比色法、原子吸收光谱法[19]。

1.3.2 测定辣椒生长指标。播后30 d，每重复随机选取10株生长一致的辣椒苗，分别用直尺和游标卡尺进行株高和茎粗的测量。测量完毕后，将根系的基质清洗干净，用滤纸吸干表面水分，用电子天平测定地上部和地下部鲜质量。然后将幼苗放入烘箱105 ℃杀青15 min，75 ℃烘干至恒重，用电子天平分别测定地上部和地下部干重。每处理重复3次。

1.3.3 辣椒叶绿素测定方法。叶绿素含量测定参照吴慧的方法[20]。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2010及SPSS 20.0进行试验数据统计、处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理基质的理化特性

由表1可知，各处理容重在0.30～0.48 g/cm³，处理T₅容重最大，与CK相比其容重高出60.0%；总孔隙度值在64.23～51.56，CK总孔隙度最大，T₅最小，两者相较，CK高出25.1%；通气孔隙度和持水孔隙分别为17.32～9.27、47.88～45.40；2项指标均是CK最高，处理T₅最低，两者相较，CK分别高出55.89%、5.32%。综合对比各项指标可以看出，随着牛粪体积占比的增加，容重逐渐变大，总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙则逐渐降低。

2.2 不同处理的化学特性

从表2可以看出，各处理pH呈现降低趋势，pH值在6.22～7.12，符合无土栽培基质最适宜pH值呈中性或弱酸性的要求；EC值在1.81～2.76 mS/cm、全氮含量在213.27～412.76 mg/kg、全磷含量在107.19～390.50 mg/kg、全钾含量在124.32～213.53 mg/kg。对比各项指标可知，EC值、全氮含量、全磷含量、全钾含量均随牛粪添加占比的增加而呈现增高趋势。其中，T₅的各项指标最高，EC值、全氮含量、全磷含量、全钾含量较CK分别高出52.4%、93.5%、166.4%、71.7%。

2.3 不同处理对辣椒出苗率的影响

由图1可知，除T₅外，各处理辣椒种子的出苗率无显著差异，T₃出芽率为98.0%，T₅出芽率为64.1%，这说明辣椒种子萌发期能适应基质的环境，各处理对辣椒的出芽率影响不大。T₅受影响较大的原因可能是基质中的EC值较高，穴盘中可溶性盐含量偏高，部分种子萌发受到了抑制或毒害。相关研究表明，EC值过高会对辣椒幼苗生长起到抑制作用[21]。

2.4 不同处理对辣椒幼苗生长指标的影响

由表3可知，株高、茎粗、植株干鲜重等指标最能直观地反映辣椒苗的生长性状，综合对比各组数据，处理T₃植株长势最好，其株高、茎粗、根鲜重、根干重、全株鲜重、全株干重、叶面积指标均高于其他处理。处理T₃与照组相比，各项指标分别提高了5.62%、11.96%、12.3%、16.12%、27.60%、24.13%、6.06%；处理T₄辣椒植株的各项指标与对照组无显著性差异；T₅辣椒植株各项指标最低。

2.5 不同处理对辣椒幼苗根系活力的影响

由图2可知，不同配比基质对辣椒幼苗根系活力的影响较大，各处理之间差异显著，根系活力为70.2～91.9 mg/（g·h），处理T₁～T₅其根系活力呈先升高后降低趋势。处理T₄根系活力值最大，与CK相比，活力值提升了3.03%，处理T₅活力值最低，相较对照CK，活力值降低了30.04%。

2.6 不同处理对辣椒幼苗叶绿素含量的影响

由表4可知，不同处理叶绿素含量不同且存在显著性差异，处理T₃各指标含量最高，较对照CK的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量分别高15.38%、12.00%、23.15%；处理T₅各项指标最低，相较对照其含量分别降低了9.85%、38.88%、10.46%。

3 讨论

3.1 腐熟牛粪添加量对基质物理特性的影响

基质的物理特性，尤其是基质的容重、孔隙度等物理因素严重影响辣椒幼苗的生长发育[22]，容重指标用以检验穴盘中基质的松散程度，容重太大不利于植物根系的健康生长，容重太小不利于植物根系的固定和茎秆的支撑，容易发生倒伏和枯苗。总孔隙度是反应穴盘中基质内部容纳空气和水分的空间指标，总空隙度值过大虽益于植物根系的生长，但对植物根系的固着力和地上部分的支撑力较差，反之则对植物根系的生长和延展有阻碍。通气空隙度和持水孔表示水分和空气在基质中各自所占的空间大小，二者比例过大会导致基质松散，保水力弱，反之透气性差，对植物根系生长不利。在本试验中，随着不同牛粪体积占比的增加，各处理的容重增加、透气性降低、持水性增强，这与焦光月等[23]的研究结果一致。

3.2 腐熟牛粪添加量对基质化学特性的影响

pH、矿质养分、EC值等是检测基质最常用的化学指标。pH会影响基质中养分的有效性、稳定性及微生物活性，过高或过低都不利于植物生长[24]。EC值是反映穴盘中基质可溶性盐含量高低的指标，EC值越大，植物受到的盐害可能越大，反之基质中可能养分含量不足。基质中氮、磷、钾等营养元素是维持穴盘中植物生长的营养基础，其含量与EC值密切相关。在本试验中，随着腐熟牛粪体积占比的增加，各处理的pH降低、EC值，全氮、全磷、全钾的含量逐渐升高。这说明在基质中添加腐熟牛糞可以提高各处理养分的含量，同时也加大了基质中EC的值；添加适量的草炭和蛭石能有效地降低基质的容重、pH和EC值，更利于辣椒幼苗的生长发育。这与混配基质pH控制在6～7，辣椒幼苗才能正常生长，EC值高于2.5 mS/cm，会对辣椒幼苗生长起到抑制作用[25]等研究结果一致。

3.3 不同配比基质对种子出苗、幼苗生长、根系活力及叶绿素含量的影响

出苗率能反映辣椒种子的生命力及适应基质环境的能力，本试验除T₅外，各处理种子的出芽率均无显著差异。这说明处理CK及T₁～T₄在出芽期能够适应基质的环境，基质对辣椒苗出芽率的影响不大，导致T₅出芽率低的主要因素可能是基质的EC值太高，抑制了种子的萌发。株高、茎粗、干鲜重等是最能直观反映辣椒植株生长及发育状况的生长指标；叶面积的大小能反映辣椒吸收光能的效率；辣椒的根系活力可以间接评估辣椒根系的代谢水平以及辣椒的生长情况；叶绿素的含量是检测植物营养性状和受逆情况的一项重要指标[26]。对比各处理，T₃的生长指标，叶面积、根系活力、叶绿素含量均优于其他处理。这说明该基质配比最适宜辣椒幼苗的生长。

综合对比各组数据可得，腐熟牛粪添加量在60%以内均能促进辣椒幼苗的生长，能显著提高辣椒的株高、茎粗、干鲜种等生长指标，能显著提高辣椒叶片的叶面积及叶绿素的含量。当牛粪添加量超过60%时，辣椒苗出现生长缓慢、矮小、纤细、叶缘扭曲，叶片僵化等现象。这可能是基质配比中牛粪比太大，基质的通气性逐渐减弱，持水力增强，EC值偏高从而导致根系受损，呼吸不顺，无法正常吸收水肥。这与巩芳娥等[26]的研究成果一致，与冯锡鸿等[27]在番茄和甜瓜育苗生产中，腐熟牛粪配加草炭和蛭石，幼苗代谢旺盛，促进秧苗的生长发育的研究结果相似。

4 结论

腐熟牛粪可用于制作辣椒育苗的专用基质，V（牛粪）∶V（草炭）∶V（蛭石）=4∶4∶2为最佳配比，可以替代商品基质肥。该研究可为畜禽粪污处理与高效利用及寻找替代草炭的基质材料、辣椒育苗基质的制作与配比等方面提供一些数据和技术参考。

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（责编：张宏民）