刘衍晨 金浩齐 李旭强 王应梅 杜红斌

摘要：为探索适宜辣椒育苗的低成本当地材料基质，于2021年4—7月在塔里木大学园艺试验站连栋温室内进行辣椒育苗基质筛选的粒径试验，以草炭、菇渣、炉渣、河沙、黄沙、蛭石的同粒径复混基质互为对照，对不同粒径复混基质的理化性质及辣椒的株高、茎粗、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量等生长与生理指标进行测定。结果表明：T1（0.25～0.50 mm草炭复混基质）的地上部生长指标显著高于其他处理组，T3（1～2 mm草炭复混基质）的辣椒根系生长显著高于其他处理组，主成分与综合评价分析后得出，T23（0.5～1.0 mm粒径）的蛭石复混基质仅次于草炭各粒径复混基质，0.5～1.0 mm蛭石可以在辣椒育苗复混基质中代替草炭;草炭复混基质中T3（1～2 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;菇渣复混基质中T8（2～5 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;炉渣复混基质中T12（2～5 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;河沙复混基质中T16（2～5 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;黄沙T17（0.25～0.50 mm粒径）显著高于T13（0.25～0.50 mm粒径）河沙的育苗效果;珍珠岩复混基质中T20（1～2 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;蛭石复混基质中T23辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组。以上单一基质的复混粒径区间可作为草炭、菇渣、河沙、黄沙、珍珠岩、蛭石基质生产的粒径参考标准，并为温室辣椒无土栽培提供理论依据和技术支持。

关键词：粒径;基质;辣椒;理化性质;生长指标;生理指标

中图分类号：S641.304+.3 文献标志碼： A

文章编号：1002-1302（2022）12-0135-10

收稿日期：2021-12-22

基金项目：新疆生产建设兵团重大科技计划（编号：2016AA-002）;新疆维吾尔自治区研究生科研创新项目（编号：XJ2021G298）。

作者简介：刘衍晨（1997—），男，新疆哈密人，硕士研究生，从事设施栽培研究。E-mail：1847194299@qq.com。

通信作者：杜红斌，博士，教授，硕士生导师，从事无公害蔬菜及设施农业高效生产教学和科研等工作。E-mail：506904749@qq.com。

基质作为当今无土栽培的重要载体，有着减少土传病害、栽培便利、栽培环境相对可控的优良特性[1-2]。单一基质各具特点[3]，如草炭、蛭石、菇渣、椰糠等基质均有鲜明的特性，前人研究得出多种针对辣椒作物的育苗基质配方[4-7]，这样不仅可以平衡单一基质的优劣特性，还可以降低使用优良单一基质用量，降低基质育苗的成本。马力等研究得出粒径大小可以改变基质理化性质[8]，焦永刚等研究得出，基质粒径大小会直接影响总孔隙、通气孔隙、持水孔隙，也就说明基质粒径直接影响植株生长[9-10]。

辣椒（Capsicum annuum L.）为茄科辣椒属植物，作为大众化蔬菜在全国种植范围广阔[11-12]。黄贵敏等研究得出，菇渣基质粒径在1～3 mm最适宜辣椒种植[13]，有助于辣椒株高、茎粗、叶面积和生理指标的增长[14-16]，作物地上（下）干（鲜）质量、根冠比、壮苗指数等指标均可表现出基质对幼苗有效生长的影响效率[17～20]。陈菲等研究认为，菇渣粒径在3～5 mm时黄瓜生长最好[21]。赵海涛研究认为，蚯蚓粪的理化性质良好，适宜种植辣椒[22]。

本试验以辣椒品种丰椒108为试验材料，以同种粒径的单一基质复混蚯蚓粪培育辣椒，探究不同粒径复混基质的理化性质及对辣椒幼苗生长及生理指标的影响，旨在筛选出适合辣椒温室育苗的基质适宜粒径，并为温室辣椒无土栽培提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021年4—7月在塔里木大学园艺试验站连栋温室内进行。试验地地处暖温带（81°17′24″E，40°32′40″N），海拔984.31 m，年平均太阳总辐射量559.65～612.39 kJ/cm2，年日照时数2 855～2 967 h。试验温室南北走向，长65 m、宽23 m、脊高5 m。育苗容器为50穴标准穴盘，采用常规水肥管理方式育苗。

供试材料为蛭石、菇渣（已腐熟）、炉渣、河沙、黄沙、珍珠岩、蚯蚓粪（已腐熟），并以漏筛分级为4种粒径（0.25～0.50 mm、0.5～1.0 mm、1～2 mm、2～5 mm）;以辣椒品种丰椒108为试验对象（新疆焉耆五丰种业有限责任公司）;肥料使用大量元素水溶肥（大量元素：N+P2O5+K2O≥60%，微量元素：B+Fe+Mn+Zn=0.5%～3.0%，上海永通生态工程股份有限公司）。

1.2 试验设计

本试验以丰椒108品种为试验对象，各单一基质与同粒径蚯蚓粪复配，其配制比例如表1所示。采用单因素随机区组设计，每个处理3次重复;每个重复3个穴盘。采用统一的环境、病虫害防治及肥水管理。

1.3 指标测定方法

1.3.1 基质理化性质 （1）容重、总孔隙、通气与持水孔隙、气水比的测定。取已知体积为V的铝盒称质量并记作m 再向该铝盒中加满测定基质，称质量记为m2，然后水浸24 h，取出称质量记作m3，待水分自由沥干至不滴水称质量记作m4，计算公式如下[23]：

容重（g/cm3）=（m2-m1）/V;

总孔隙=（m3-m2）/V×100%;

通气孔隙=（m3-m4）/V×100%;

持水空隙（%）=总孔隙-通气空隙;

气水比=通气孔隙/持水孔隙。

（2）速效氮、速效磷、速效钾含量的测定。速效氮含量采用碱解扩散法[24]测定;速效磷含量采用碳酸氢钠法[24]测定;速效钾含量采用醋酸铵-火焰光度计法[24]测定。

（3）pH与EC值的测定。用pHs-3cpH（上海雷磁）测定pH值;用DDS-307电导率仪（上海雷磁）测定EC值[25]。

1.3.2 辣椒幼苗生长及生理指标 在播种后7～10 d用科学计数法计算出苗率;每个处理随机选取15株长势一致的辣椒幼苗进行标记，从播种后第15天2叶1心期开始测量，每5 d测1次，至育苗第60天时共测10次，分别测量株高、茎粗、叶面积（从植株形态学下端至形态学上端的第1张真叶叶面积，用方格法[26]）;育苗第60天，每个重复中取20株长势一致的辣椒幼苗，10株流水清洗根系，采用万深LA-S植物图像分析仪扫描得出主根长度、根面积、根尖数、根平均长度，另外10株进行测定地上（下）干（鲜）质量，鲜质量直接采用电子天平称量得出，辣椒幼苗鲜样先置于105 ℃的烘箱中杀青 15 min 后80 ℃恒温烘24 h，再采用万分之一电子天平称得干质量[18]。

根冠比=地上干质量/地下干质量[19];壮苗指数=（茎粗/株高）×全株干质量[20]。

可溶性糖含量采用蒽酮比色法[27]测定;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250溶液法[27]测定。

1.3.4 主成分分析和综合评价 主成分分析：运用SPSS 6.0进行因子分析计算主成分[28]。

综合评价：采用模糊数学中的隶属函数方法，对不同处理辣椒幼苗生长全指标进行综合评价[29]。

（1）分别对不同基质栽培条件下的辣椒植株，用以下公式求该指标隶属数值：

X（ f ）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）。

式中：X为某一处理的某一指标的测定值;Xmax为该指标测定值中的最大值;Xmin为该指标测定值中的最小值。

（2）当某一指标与植株優劣呈负相关时，利用反隶属函数计算其隶属函数值：

X（ f ）=1-[（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）]。

（3）将各处理不同指标的隶属函数值进行累加，取其平均值，即为综合评价系数。

1.4 数据统计分析

图表数据Excel 016中进行，数据分析采用SPSS 6.0软件进行方差分析、主成分分析等。

2 结果与分析

2.1 不同基质配比物理与化学性质比较

由表2可见，同种基质不同粒径的理化性质也不尽相同，各处理容重在0.082 8～1.272 1 g/cm3之间，T16处理最高，为1.272 1 g/cm3，T19处理最低，为0.082 8 g/cm3;各处理总孔隙在36.313 7%～99.037 4%之间，T20处理最高，为99.037 4%，T15处理最低，为36.313 7%;各处理通气孔隙在 0.309 0%～38.762 3%之间，T20处理最高，为38.762 3%，T23处理最低，为0.309 0%;各处理持水孔隙在30.664 0%～86.095 7%之间，T4处理最高，为86.095 7%，T16处理最低，为30.664 0%;各处理气水比在0.005 ～0.643 1之间，T20处理最高，为0.643  T23处理最低，为0.005 。由表3可见，不同基质的化学性质间差异显著，各处理速效氮含量在11.550 0～768.915 0 mg/kg之间，T8处理最高，为768.915 0 mg/kg，T12处理最低，为11.550 0 mg/kg;各处理速效磷含量在12.495 1～36.384 1 mg/kg之间，T20处理最高，为36.384 1 mg/kg，T15处理最低，为12.495 1 mg/kg;各处理速效钾含量在9.245 0～177.935 0 mg/kg之间，T5处理最高，为 177.935 0 mg/kg，T15处理最低，为9.245 0 mg/kg;各处理pH值在6.366 7～7.833 3之间，T15处理最高，为7.833 3，T2处理最低，为6.366 7;各处理EC值在0.168 3～4.901 3 mS/cm之间，T8处理最高，为4.901 3 mS/cm，T15处理最低，为0.168 3 mS/cm。

2.2 不同粒径基质对辣椒育苗生长生理指标的影响

2.2.1 不同粒径基质对辣椒育苗的影响 由表4可知，辣椒幼苗生长情况T3、T4、T11、T23、T24处理在5月16日第2张真叶已展平，T1、T2、T9、T10、T12、T16、T19、T21、T22处理在5月21日第2张真叶展平，T6、T7、T8、T14、T15处理在5月26日时第2张真叶展平，T5、T13、T18处理在5月31日时第2张真叶展平，T17、T20在6月5日时第2张真叶展平。T5、T6、T9、T10、T13、T14、T15、T17、T18、T19处理仅长到4叶1心时就停止生长，T7、T8、T11、T16、T20、T21、T24处理在6月30日时仍未长到8叶1心，而T1、T2、T3、T4、T12、T22、T23处理在6月30日时已长出8叶1心;T1、T3、T4、T23处理出苗率均在90%之上，而出苗率最低的T13、T14、T15处理均不低于30%，出苗率排序：T1=T3>T4=T23>T2=T22>T20>T21=T24>T8>T19>T11>T7=T12=T18>T6>T5>T9>T10>T16>T17>T14=T15>T13。

2.2.2 不同粒径基质对辣椒幼苗株高、茎粗的影响 由图1、图2可知，播种后15～60 d，各处理的株高、茎粗均呈逐步上升趋势，在6月30日各处理幼苗株高、茎粗均达到最高，其中T1处理的株高、茎粗最高，分别为23.75、4.08 cm，T9处理的株高、茎粗最小，分别为7.17、1.55 cm，基质间株高增长量：T1～T4（草炭复混基质）>T22～T24（蛭石复混基质）>T18～T21（珍珠岩复混基质）>T5～T8（菇渣复混基质）>T17（黄沙复混基质）>T13～T16（河沙复混基质）>T9～T12（炉渣复混基质）。基质间茎粗增长量：T1～T4（草炭复混基质）>T18～T21（珍珠岩复混基质）>T22～T24（蛭石复混基质）>T13～T16（河沙复混基质）>T17（黄沙复混基质）>T9～T12（炉渣复混基质）>T5～T8（菇渣复混基质）。

草炭复混基质中0.25～0.50 mm粒径下的辣椒株高、茎粗长势最好，分别为23.75、4.08 cm，0.5～1.0 mm粒径下的株高、茎粗长势最差，分别为20.25、3.19 cm;菇渣复混基质中1～2 mm粒径下的辣椒株高最高，为17.93 cm，2～5 mm粒径下的辣椒茎粗最粗，为2.25 cm，而菇渣0.5～1.0 mm粒径下的株高、茎粗最低，分别为11.83、1.87 cm;炉渣复混基质中2～5 mm粒径下的辣椒株高、茎粗分别为15.93、2.74 cm，0.25～0.50 mm粒径下的株高、茎粗最低，分别为7.17、1.55 cm;河沙复混基质下2～5 mm粒径的株高、茎粗最高，分别为13.65、2.52 cm，0.25～0.50 mm粒径的株高、茎粗最低，分别为10.50、2.07 cm;黄沙仅有1种粒径，株高与茎粗分别为13.55、2.11cm;珍珠岩复混基质中1～

2 mm 粒径的株高、茎粗最高，分别为18.85、3.15 cm，0.5～1.0 mm粒径的株高、茎粗最低，分别为12.18、1.92 cm;蛭石复混基质0.5～1.0 mm粒径下的株高和茎粗最高，分别为17.95、2.89 cm，0.25～0.50 mm粒径下株高最低，为14.72 cm，而茎粗最低的是1～2 mm粒径，为2.31 cm。

2.2.3 不同粒径基质对辣椒幼苗叶面积的影响 由图3可知，6月30日，各处理的辣椒第1张真叶面积间均有显著性差异，其中T1处理叶面积最大，为23.835 0 cm2，T10处理最小，为4.274 0 cm2，基质间叶面积增长量：T1～T4（草炭复混基质）>T22～T24（蛭石复混基质）>T18 ～T21（珍珠岩复混基质）>

T9～T12（炉渣复混基质）>T13～T16（河沙复混基质）>T17（黄沙复混基质）>T5～T8（菇渣复混基质），草炭复混基质中0.25～0.50 mm粒径下的辣椒叶面积最大，为23.840 0 cm2，0.5～1.0 mm的叶面积最小，为17.750 0 cm2;菇渣复混基质中2～5 mm粒径下的辣椒叶面积最大，为6.900 0 cm2，0.25～0.5 mm 粒径下的叶面积最小，为4.430 0 cm2;炉渣复混基质中2～5 mm粒径下的辣椒叶面积最大，为 12.210 0 cm2，0.5～1.0 mm粒径下的叶面积最小，为4.270 0 cm2;河沙复混基质中2～5 mm粒径下的辣椒叶面积最大，为 9.870 0 cm2，0.25～0.50 mm粒径下的叶面积最小，为5.110 0 cm2;黄沙仅有1种粒径，叶面积为5.990 0 cm2;珍珠岩复混基质中 1～2 mm粒径下的辣椒叶面积最大，为13.870 0 cm2，0.5～1.0 mm 粒径下的叶面积最小，为4.680 0 cm2;蛭石复混基质中0.5～1.0 mm粒径下的辣椒叶面积最大，为10.620 0 cm2，1～2 mm粒径下的叶面积长势最小，为6.490 0 cm2。

2.2.4 不同粒径基质对辣椒幼苗根系、根冠比、壮苗指数的影响 由表5可见，各处理间的主根长度、根面积、根尖数、根平均长度、根冠比、壮苗指数均有显著性差异，其中T3处理的主根长度、根面积、根尖数、根平均长度均高于其他处理组，分别为129.076 0 mm、982.452 9 mm2、55.333 3个、77.823 7 mm，T6处理的主根长度最低，仅为 7.230 5 mm，T7处理根面积最小，为115.448 8 mm2，T13处理根尖数最少，为5.666 7个，T15处理根平均长度最小，为8.746 7 mm，T9处理根冠比最高，为1.711 7，T16处理根冠比最低而壮苗指数却最高，分别为0.022 1、0.179 ，T7处理壮苗指数最小，为0.002 8。基质间主根长度：T1～T4>T22～T24>T9～T12>T17>T18～T21>T13～T16>T5～T8;基质间根面积：T1～T4>T22～T24>T18～T21>T9～T12>T13～T16>T17>T5～T8;基质间根尖数：T1～T4>T22～T24>T9～T12>T18～T21>T17>T13～T16>T5～T8;基质间根平均長度：T22～T24>T1～T4>T18～T21>T9～T12>T13～T16>T17>T5～T8;基质间根冠比：T9～T12>T18～T21>T17>T1～T4>T22～T24>T5～T8>T13～T16;基质间壮苗指数：T1～T4>T13～T16>T18～T21>T9～T12>T22～T24>T5～T8>T17。

2.2.5 不同粒径基质对辣椒幼苗生理指标的影响 由表6可见，各处理间的地上（下）干（鲜）质量、可溶性糖、可溶性蛋白含量均有显著性差异，其中T20处理地上鲜质量最大，为4.070 0 g，T16处理地上干质量最大，为0.866 8 g，T3处理地下鲜质量最大，为1.415 0 g，T20处理地下干质量最大，为0.139 0 g，T18处理地上鲜质量最小，为0.150 0 g，T11处理地上干质量最小，为0.015 0 g，T13处理地下鲜质量最小，为0.005 5 g，T7处理地下干质量最小，为0.001  g，可溶性糖、可溶性蛋白含量均为T19处理最高，分别为2.943 0%、6.994 4 g/kg，T1处理可溶性糖含量最低，为0.849 9%，T5处理可溶性蛋白含量最低，为2.030 6 g/kg。基质地上鲜质量的比较：T1～T4>T22～T24>T9～T12>T17>T18～T21>T13～T16>T5～T8;基质地上干质量的比较：T1～T4>T22～T24>T18～T21>T13～T16>T9～T12>T5～T8>T17;基质地下鲜质量的比较：T1～T4>T18～T21>T22～T24>T9～T12>T13～T16>T5～T8>T17;基质地下干质量的比较：T1～T4>T22～T24>T9～T12>T18～T21>T13～T16>T5～T8>T17;基质间可溶性糖含量的比较：T17>T18～T21>T13～T16>T5～T8>T9～T12>T22～T24>T1～T4;基质间可溶性蛋白的比较：T17>T18～T21>T13～T16>T5～T8>T9～T12>T22～T24>T1～T4。

2.3 辣椒幼苗生长及生理指标主成分分析及综合评价

由表7可见，第一主因在株高、茎粗、叶面积、主根长、根面积、根尖数、根平均长度、地上（下）鲜质量指标上有较大的载荷系数;第二主因在壮苗指数、地上干质量指标上有较大的载荷系数;第三主因在根冠比、地下干质量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量指标上有较大的载荷系数。其中第一主因占总因素54.304 6%，第二主因占12.606 8%，第三主因占11.265 0%， 第二主因（壮苗指数、地上干质量）的权重0.142 1比第一主因[株高、茎粗、叶面积、主根长、根面积、根尖数、根平均长度、地上（下）鲜质量]的权重0.612 1要低，但要高于第三主因（根冠比、地下干质量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量）的权重0.127 0，说明第一主因所包含的生理指标是判定辣椒幼苗生长好坏的主要判定指标，第二因素的指标较为重要，第三主因的指标重视程度相对较低。

由表8可见，根据隶属函数计算得出各处理的综合评价系数及排名，综合评价系数越高（排名越高）育苗效果越好，反之育苗效果越差。其中T3处理排第1位，为0.73，整体育苗效果显著优于其他处理组，主根长、根面积、根尖数、根平均长度、地上鲜质量均高于其他处理组;T1综合评价系数仅次于T3，并在株高、茎粗、叶面积均显著高于其他处理组;T5综合评价系数最低，仅为0.07，育苗效果较差，综合系数由高到低排名：T3>T1>T20>T4>T2>T23>T12>T22>T21>T11>T19>T24>T16>T10>T8>T14>T17>T9>T18>T15>T13>T7>T6>T5;综合指标下各基质按粒径分级比较，草炭复混基质：1～2 mm>0.25～0.50 mm>2～5 mm>0.5～1.0 mm;菇渣复混基质：2～5 mm>1～2 mm>0.5～1.0 mm>0.25～0.50 mm;炉渣复混基质：2～5 mm>1～2 mm>0.5～1.0 mm>0.25～0.50 mm;河沙复混基质：2～5 mm>0.5～1.0 mm>1～2 mm>0.25～0.50 mm;黄沙复混基质仅0.25～0.50 mm;珍珠岩复混基质：1～2 mm>2～5 mm>0.5～1.0 mm>0.25～0.50 mm;蛭石复混基质：0.5～1.0 mm>0.25～0.50 mm>1～2 mm。

3 结论与讨论

基质不同粒径的理化性质略有差异[30-32]，本试验得出基质基本存在粒径越小容重越大，但通气孔隙与粒径呈正相关，而草炭却粒径越小通气孔隙越大的趋势，各基质不同粒径条件下理化性质均不相同，因此不同粒径基质对幼苗生长发育的影响也不尽相同。

植株的生长发育与基质的理化性质联系紧密[33]，本试验得出不同粒径同一基质的辣椒幼苗生理及生长指标间均有显著差异，如草炭复混基质不同粒径在真叶出现时间、幼苗生长情况、生物积累情况等均有显著差异;不同基质间差异极显著，草炭对辣椒幼苗有效生长的促进效率显著高于其他基质，其中相对于草炭的昂贵价格，如T20（1～2 mm珍珠岩复混基质）、T23（0.5～1.0 mm蛭石复混基质）所育辣椒苗较草炭各粒径所育辣椒幼苗生长状况无显著差异，其中T20有成苗速度慢的特点，因此T23可以一定程度上代替草炭培育辣椒苗。

本试验经过对辣椒幼苗试验对象主因分析与综合评价后得出，草炭复混基质中T3（1～2 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;菇渣复混基质中T8（2～5 mm粒徑）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;炉渣复混基质中T12（2～5 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;河沙复混基质中T16（2～5 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;黄沙T17（0.25～0.50 mm粒径）显著高于T13（0.25～0.50 mm 粒径）河沙的育苗效果;珍珠岩复混基质中T20（1～2 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组;蛭石复混基质中T23（0.5～1.0 mm粒径）辣椒育苗效果显著高于同基质其他处理组。

综上所述，基质不同粒径间理化性质有极显著差异，对辣椒幼苗有效生长的促进效率也均有极显著差异，以上单一基质复混的粒径区间可作为草炭、菇渣、河沙、黄沙、珍珠岩、蛭石基质生产的粒径参考标准，并为温室辣椒无土栽培提供理论依据和技术支持。

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