闫小红， 曾建军， 张春丽， 陈章勤， 纪小锐

(井冈山大学 生命科学学院， 江西 吉安 343009)

随着社会经济的发展，土壤污染日趋严重，严重限制了蔬菜有土栽培的规模，极大地降低了蔬菜的产量和品质。相对于土壤栽培，水培可有效摆脱蔬菜对土壤的依赖性，避免土传病害、连作障碍和土壤污染等因素对蔬菜生长的危害，提高蔬菜的产量和品质，通过人工控温控光等措施还可实现蔬菜的周年栽培[1-2]，且还具有净化水质的作用[3-4]。因此，优化水培温度、光照及氧气等条件[5-6]，筛选适宜的水培营养液[2，7-8]和水培蔬菜品种[9-10]已成为当前研究的热点，是蔬菜水培生产的关键技术支撑，具有重要意义。

辣椒(Capsicumannuum)是我国广泛种植的重要茄果类蔬菜之一，为茄科(Solanaceae)辣椒属(CapsicumL.)植物[11]。在众多蔬菜中，其维生素C含量高，具有丰富的营养成分，能有效满足人体所需的相关营养元素[12]，同时，还具有较高的药用价值[13]。针对辣椒的种植，目前主要针对水肥条件[14-15]、温光条件[16-17]、品种间性状差异[18-19]、对重金属的耐受性[20-21]以及辣椒种植对根际土壤微生物的影响[22-24]等方面的相关研究。在辣椒的生长过程中需要较多的水肥，而实际土壤栽培生产中常出现水肥过量或不足的情况，从而降低水肥的利用率，并影响其产量和品质，且过量养分的流失易造成环境污染[25]。水培可有效避免水肥过量等问题，提高辣椒对水肥的利用率，而探索适宜的水培营养液是开展水培的基础和关键。为此，通过室内生物测定方法，比较不同配方营养液条件下辣椒种子萌发及幼苗生长特性，筛选适宜辣椒水培的营养液，为辣椒水培育苗提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 辣椒品种供试辣椒品种为辛香辣19号，江西年年丰收农业开发有限公司。

1.1.2 营养液配方

配方1：每升营养液含硝酸钙950 mg、硝酸钾810 mg、硫酸镁500 mg、磷酸二氢铵155 mg、EDTA铁钠盐20 mg、硼酸3 mg、硫酸锰2 mg、硫酸锌0.22 mg、硫酸铜0.05 mg和钼酸钠0.02 mg。

配方2：每升营养液含硝酸钙1216 mg、硝酸铵42.1 mg、磷酸二氢钾208 mg、硫酸钾393 mg，硝酸钾395 mg和硫酸镁466 mg。

配方3：每升营养液含硝酸钙900 mg、硝酸钾810 mg、硫酸镁500 mg和过磷酸钙840 mg。

配方4：每升营养液含硝酸钙945 mg、硫酸钾607 mg、磷酸二氢铵115 mg和硫酸镁493 mg。

1.2 方法

1.2.1 试验处理试验共设4个配方处理和1个空白对照(CK)，共计5个处理。处理1，配方1；处理2，配方2；处理3，配方3；处理4，配方4；处理5，以等量去离子水为空白对照(CK)。

1.2.2 不同处理辣椒种子的萌发特性测定选取籽粒饱满的辣椒种子若干，置于去离子水中浸泡5 h，然后选取30粒置于铺有滤纸(直径9 cm)的培养皿中，用移液器移取8 mL各处理营养液加入培养皿中，将培养皿置于温度为(25±1)℃，L∶D为12 h∶12 h，湿度为70%的人工气候箱中进行培养。之后，连续7 d每天统计萌发种子数，以胚根突破种皮1 mm作为发芽标准。每个培养皿为1个重复，5次重复。计算萌发率(GR)、发芽势(GP)、发芽指数(GI)及活力指数(VI)等指标。

GR=n/N×100%

GP=[规定时间(4 d)内发芽数/N]×100%

GI=∑Gt/Dt

VI=GI×FW

式中，n为最终发芽数，N处理的种子数，Gt为处理第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数，FW为10株幼苗鲜质量。

1.2.3 不同处理辣椒幼苗的生长特性测定选取10粒已萌发的辣椒种子置于底部铺有1层玻璃珠(直径5 mm)和滤纸的容积为50 mL的烧杯中，用移液器加入8 mL各处理营养液，然后将烧杯置于温度为(25±1)℃，L∶D 为12 h∶12 h，湿度为70%的人工气候箱中进行培养，7 d后用直尺测量各植株的根长和苗高，同时测定10株的鲜质量。每烧杯为1个重复，5次重复。

1.3 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 19.0进行数据处理和统计分析，采用Duncan检验法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同配方营养液对辣椒种子萌发特性的影响

从表1可知，不同配方营养液对辣椒种子萌发特性的影响存在差异。萌发率：配方1营养液最高，为70.00%；配方2营养液其次，为62.67%；CK和配方4营养液相对较低，分别为55.33%和54.67%；配方1营养液与配方4营养液和CK间差异显著，配方2～4营养液及CK间差异不显著。发芽势：配方1营养液最高，为30.00%；配方4营养液其次，为27.33%；配方2营养液最低，为15.33%；配方2营养液与配方1营养液、配方4营养液间差异显著。发芽指数：不同配方营养液及CK间存在一定差异，但相互间差异不显著，依次为配方3营养液>CK>配方1营养液>配方2营养液>配方4营养液。活力指数：配方1营养液最高，为2.00；配方4营养液其次，为1.54；配方2营养液最低，为1.32；配方1营养液与其余处理间(除配方4营养液外)差异显著。

表1 不同配方营养液辣椒种子的萌发特性

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 5% levels.

2.2 不同配方营养液对辣椒幼苗生长的影响

2.2.1 根长与苗高从图1可知，不同处理辣椒幼苗根长和苗高的变化存在差异。根长：CK最长，为3.68 mm；配方3营养液最短，仅3.13 mm，为CK的85.05%；其余依次为配方2营养液>配方1营养液>配方4营养液，CK与配方3营养液差异显著，其余处理间差异均不显著。苗高：配方1营养液最高，为4.75 mm；CK最矮，仅3.09 mm，为配方1营养液的65.15%；配方1营养液显著高于CK、配方2营养液、配方3营养液和配方4营养液。

注：各处理不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters of different treatments indicate significant difference at 5% levels. The same below.

图1不同配方营养液辣椒幼苗的根长及苗高

Fig.1 Seedling root length and seedling height of pepper with different nutrient solutions

2.2.2 鲜质量从图2可知，配方1营养液辣椒幼苗的单株鲜重量最高，为40.32 mg，其余处理依次为配方4营养液>配方2营养液>CK>配方3营养液；配方1营养液显著高于配方2营养液、CK和配方3营养液，其单株鲜质量分别是配方2营养液、CK和配方3营养液的 1.45倍、1.51倍和1.52倍。

图2不同配方营养液辣椒幼苗的鲜质量

Fig.2 Seedling fresh weight of pepper with different nutrient solutions

3 结论与讨论

种子萌发是一个复杂的生理生化过程，是遗传性状与外界环境条件共同作用的结果。一方面，不同植物或同种植物的不同品种(种群)种子的萌发特性存在差异。杨逢建等[26]研究表明，假苍耳(Ivaxanthifolia)等8种菊科植物种子的萌发率存在差异，紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)的萌发率高达90%，而豚草(Ambrosiaartemisiifolia)的萌发率仅4.67%；在持续时间方面，金光菊(Rudbecklaserotina)萌发持续时间达16 d，而波斯菊(Cosmosbipinnata)的萌发持续时间仅3 d，显示其萌发整齐性存在差异。高光下入侵植物Ruellianudiflora的萌发率高于其同属非入侵植物R.pereducta[27]。栽培植物常具有丰富的品种，而品种间的种子萌发性状存在差异。不同甜荞(Fagopyrumesculentum)和苦荞(F.tataricum)品种的萌发进程及萌发率存在差异[28]。危革等[29]比较了辣椒野生种和栽培种种子的萌发特性，野生种种子吸水速率和萌发速率高于栽培种，且其萌发率(93.33%)也高于栽培种(83.33%)。研究结果表明，辛香辣19号在温度为(25±1)℃，L/D为12 h∶12 h，湿度为70%的条件下萌发率为55.33%，低于上述栽培种和野生种。进一步证明品种间的萌发率存在差异。另一方面，环境条件对植物种子萌发产生重要的影响。光照可促进醴肠、紫茎泽兰及大狼把草(Bidensfrondosa)等菊科植物瘦果的萌发，而黑暗抑制其种子萌发[30-32]。昆仑雪菊(Kunlunchrysanthemum)种子萌发适宜的温度为15～25℃，温度过高或过低均不利于其种子萌发[33]。随着干旱胁迫程度的增加，鹿角杜鹃种子的萌发率逐渐下降，PEG浓度为20%时其萌发率仅为对照的13.71%[34]。低浓度的Al3+溶液对紫花苜蓿(Medicagaosativa)种子萌发无显著影响，高浓度的Al3+溶液显著抑制其种子萌发，降低其萌发率[35]。NaCl通过抑制GA合成而促进ABA合成从而降低种子中GA/ABA，延迟大豆种子的萌发[36]。研究结果表明，不同配方营养液中辣椒种子的萌发特性存在差异，配方1营养液辣椒种子的萌发率、发芽势及活力指数最高，除发芽势外均显著高于对照，发芽指数不同处理间差异不显著。可见，配方1营养液适宜于辣椒种子的萌发。不同处理间种子萌发差异的原因可能是不同配方的营养液中所含盐离子成分和浓度存在差异，从而造成了水势的差异，影响了种子对水分的吸收及种子中相关酶的激活，进而影响种子的萌发[37]。

研究结果表明，虽然对照辣椒幼苗的根长最长(3.68 mm)，但其与配方1营养液、配方2营养液和配方4营养液间差异不显著；配方1营养液辣椒幼苗最高，显著高于CK、配方2营养液、配方3及配方4营养液，且对照辣椒幼苗最矮，仅为配方1营养液苗高的65.15%；配方1营养液辣椒幼苗的单株鲜质量最大(40.32 mg)，显著高于配方2营养液、对照和配方3营养液。表明，不同配方营养液对辣椒幼苗生长有影响，其中配方1营养液最适合于辣椒幼苗的生长。这种差异性在其他植物[38]研究中也得到验证。配方1营养液辣椒种子的萌发率、发芽势及活力指数最高，同时具有较高的幼苗植株高度及最高的鲜质量。关于水培过程中温度、光照及营养液中氧气状况等对辣椒植株生长发育的影响还有待于进一步深入研究。