茶渣基质中添加壳聚糖对辣椒、番茄幼苗生长的影响

王 灿，屈用函，张雪廷，袁恩平，王绍祥，李 云，赵水灵

（1.云南省文山州农业科学院蔬菜研究所，云南 文山 663000；2.云南农业大学云南省 滇台特色农业产业化工程研究中心，云南 昆明 650201）

工厂化育苗是现代农业重要的组成部分，随着规模化的提高，对育苗基质的需求量也急剧上升。目前市面上普遍使用的育苗基质主要成分是草炭，但草炭资源有限且短期内不可再生，大量开发会导致生态环境恶化[1-2]。因此，开发价格低廉的新型有机复合育苗基质代替草炭已成为当务之急和研发的热点，且具有重要的经济和生态意义。为此，很多学者利用一些农业有机废弃物，通过堆肥发酵、复配无机物、添加外源物等方式，挖掘了一些适宜作育苗基质的有机废弃物配方，且效果显著。赵婧等[3]以腐熟羊粪、椰糠、腐植酸为主要原材料，按不同配比进行番茄穴盘育苗，结果发现，腐熟羊粪、椰糠、腐植酸体积比为3 ∶5 ∶2时，其番茄株高、茎粗与对照最接近，且干重显著高于对照，比对照提高了110.5%。李晓丽等[4]研究发现，当70%～75%的中药渣和鸡粪（1 ∶1）混合物与草炭复配其综合表现较好，可以达到减少草炭用量的目的。汪季涛[5]研究了以油菜秸秆作育苗基质，通过添加不同外源物对番茄育苗的影响，结果发现，添加HM 菌剂效果最好，不仅缩短了发酵时间，而且幼苗质量显著高于其他对照，当发酵油菜秸秆、蛭石、珍珠岩体积比为2 ∶1 ∶1 时番茄育苗效果最好。

壳聚糖（Chitosan，CTS）又称脱乙酰甲壳素，由自然界中广泛存在的几丁质（Chitin）经过脱乙酰作用得到的，是一种可再生的能源及工业原料。其无毒无味并具有良好吸附性、成膜性和吸湿性[6]，且分解后的产物是肥力较高的有机物，这一特性使得其在农业方面应用有较大的优势。目前，壳聚糖在种子包衣、果蔬保鲜、饲料加工、土壤改良（重金属离子吸附）、植物生长调节剂等方面都具有广泛的应用前 景[7-8]。然而，对于壳聚糖在农业有机废弃物作育苗基质代替草炭中的应用研究报道相对较少。笔者通过向复合基质（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠岩 ∶ 发酵鸡粪=4 ∶3 ∶2 ∶1） 中添加不同用量壳聚糖进行辣椒、番茄穴盘育苗，探讨其对幼苗生长质量及生理代谢的影响，以期为壳聚糖在不同有机废弃物作育苗基质中的应用提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2019 年6—9 月在云南省文山州砚山县国家现代农业示范园区辣椒试验基地连栋温室大棚进行。供试辣椒品种为京滇皱皮椒（购买自云南京滇种业有限公司），供试番茄品种为305（由云南农业大学滇台中心提供）。供试材料为粉碎、淋洗后经过EM 菌发酵腐熟好的茶渣，蛭石（颗粒径为3～6 mm）、珍珠岩（颗粒径为5～8 mm）以及发酵好的鸡粪（过10～18 目筛），壳聚糖为河南华悦化工产品有限公司生产，其脱乙酰度＞90%，灰分＜1%，粒径为100 目，水溶性，商品草炭土购买自辽宁鞍山（主要成分为东北草炭土），32 孔塑料穴盘，单个容积为110 mL。

1.2 方 法

1.2.1试验设计将上一阶段试验筛选得到的适宜复合育苗基质（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠岩 ∶ 发酵鸡粪= 4 ∶3 ∶2 ∶1，理化性质如下，容重0.30 cm3、总孔隙度75.91%、持水孔隙度42.66%、通气孔隙度35.40%、水气比1.29、有机碳8.43%、全氮2.74%、全磷0.51%、全钾1.85%、EC值1.09 mS/cm、pH值6.91）按处理A、B、C、D 分别设置4 个壳聚糖添加量0、4、8、16 g/L 和对照（CK，草炭 ∶ 蛭石=3 ∶1），共5 个处理。每处理重复3 次，每个穴盘为一次重复。辣椒、番茄种子经55～60℃热水浸种消毒并催芽，当露白达到90%以上，选取出芽一致的种子，播种于穴盘中，每孔一粒。日常定量浇灌清水，随后进行常规管理。

1.2.2测定项目辣椒幼苗生长至4～5 片真叶（苗龄42 d），番茄幼苗生长至3～4 片真叶（苗龄35 d）时，五点取样法取样。用刻度尺、游标卡尺测量株高（cm）和茎粗（cm），分析天平测量干重（g/株）、排水法测定根体积（cm3），并计算出苗率（%）、壮苗指数[9]和G 值（mg/d）[10]。叶片低温保存后第二天测定生理生化指标，TTC 法测定根系活力[μg/（h·g）][11-12]、紫外分光光度法测定叶绿素含量（mg/g）[13-14]、蒽酮比色法测定可溶性糖含量（mg/g）[15-16]、脯氨酸（PRO）含量（μg/g）采用微板法96 样G0111W 测定（磺基水杨酸法）[17]。

出苗率（%）=破土出苗数/种子总数×100

G 值（mg/d）=全株干重/苗龄

壮苗指数=（地下部分干重/地上部分干重+茎粗/株高）×全株干重

1.3 数据统计

原始数据整理采用WPS 软件，数据分析使用DPS 7.05（Duncan 新复极差法，P＜0.05）

2 结果与分析

2.1 对幼苗生长的影响

从表1 可以看出，不同处理对辣椒、番茄幼苗生长质量有显著影响。在辣椒幼苗对比中，C 处理辣椒幼苗株高最高为15.37 cm，其次是B 处理13.73 cm，两者无显著差异；最低的是D 处理仅8.27 cm，除A处理9.77 cm 外显著低于其他各处理。在茎粗比较中，C 处理茎粗最粗为0.34 cm，但与B、CK 处理无显著差异；最低的是A、D 处理均为0.24 cm，且俩者无显著差异。在干重比较中，C 处理为0.75 g/株，显著高于其他处理，其次是B处理0.52 g/株，但与CK处理0.48g/株无显著差异；最低的是A 处理0.23 g/株，与D处理0.25 g/株，两者无显著差异。G 值（生长函数）和壮苗指数均是衡量幼苗生长质量优良的重要指标之 一[18]，在辣椒幼苗G 值、壮苗指数比较中，C 处理最高分别为17.91 mg/d 和0.39，显著高于其他处理，其次是CK 处理12.93 mg/d 和0.32；A 处理5.40 mg/d 和0.12，显著低于其他处理（D 处理除外）。在番茄幼苗比较中，情况同辣椒类似，均以C 处理幼苗质量最佳，株高、茎粗、干重、G 值和壮苗指数分别为15.83 cm、0.39 cm、1.07 g/株、30.60 mg/d 和0.43，其次是CK 处理和B 处理，最低的是D 处理。

表1 不同处理对辣椒、番茄幼苗生长指标的影响

综上所述，在不同壳聚糖添加量中，B 处理（4 g/L）和C 处理（8 g/L）的辣椒、番茄幼苗质量与CK 最接近，尤其是C 处理其幼苗质量最佳，壮苗指数分别比对照提高了20.60%和39.00%。而A 处理（0 g/L）和D 处理（16 g/L）幼苗质量效果不理想。说明在该复合育苗基质中，壳聚糖添加量为4 g/L 和8 g/L 时，对幼苗质量有促进作用，其中以8 g/L 效果最为明显。

2.2 对出苗率的影响

在出苗率对比中，由图1 可看出，辣椒幼苗出苗率以CK 最高为95.23%，其次是A 处理84.56%与B 处理78.96%无显著差异，最低的是D 处理62.50%显著低于其他各处理。在番茄幼苗比较中同样以CK幼苗出苗率最高，为96.66%，显著高于其他处理，其次是A、B、C 处理，分别为87.38%、84.25%和81.50%，且三者无显著差异；最低的是D 处理，仅78.13%。随壳聚糖用量的增加，其辣椒、番茄的出苗率反而下降，说明在该复合育苗基质中壳聚糖抑制了种子出苗率，且用量越多抑制效果越明显。

2.3 对幼苗叶绿素含量的影响

辣椒幼苗叶片叶绿素含量最高的是C 处理，为1.92 mg/g，但与CK 1.90 mg/g 无显著差异；其次是A 处理和B 处理，分别为1.71 mg/g 和1.74 mg/g，两者无显著差异；最低的是D 处理，仅1.67 mg/g，显著低于其他处理。在番茄幼苗比较中，C 处理为2.24 mg/g，显著高于其他处理，CK 次之，为2.02 mg/g，A 处理和B 处理分别为1.83 mg/g 和1.89 mg/g，且两者无显著差异；D 处理1.72 mg/g，显著低于其他处理。说明在该复合育苗基质中，壳聚糖添加量为8 g/L 时，对辣椒、番茄幼苗叶绿素含量有显著促进作用（图2）。

2.4 对幼苗根体积的影响

由图3 可知，C 处理辣椒幼苗根体积最大，为1.37 cm3，与CK 1.32 cm3、B 处理1.25 cm3无显著差异，但显著高于A 处理0.96 cm3和D 处理1.06 cm3；在番茄幼苗中，C 处理与CK 幼苗根体积无显著差异，分别为1.89 cm3和1.72 cm3，但均显著高于其他处理；最低的是A 处理1.36 cm3，除D 处理1.39 cm3外显著低于其他处理。

2.5 对幼苗根系活力的影响

根系是植物吸取水分和养分的主要器官，根系生长情况和代谢水平直接影响植物个体的生长情况、营养状况和生产量水平[19]，根系活力是评价根系生长的主要指标之一。从图4 可知，C 处理的辣椒幼苗根系活力为15.11 μg/（h·g），显著高于其他处理，其次是B 处理与CK 处理，分别为11.98 μg/（h·g）和12.24 μg/（h·g），最低为D 处理7.20 μg/（h·g），与A 处理7.30 μg/（h·g）无显著差异。在番茄幼苗中，C 处理幼苗根系活力最高为14.03 μg/（h·g），与其他处理差异显著，CK 次之，为12.4 μg/（h·g）；A 处理10.80 μg/（h·g）和B 处理11.10 μg/（h·g）无显著差异，D 处理6.71 μg/（h·g），显著低于其他处理。综上所述，在该复合育苗基质中，随壳聚糖用量的增加，辣椒、番茄幼苗的根系活力均呈先上升后下降的趋势，其中8 g/L 时根系活力最佳，同时表明过量使用壳聚糖将抑制幼苗根系的生长。

2.6 对幼苗可溶性糖含量的影响

植物可溶性糖在植物生命周期中扮演重要角色，不仅为植物生长发育提供能量，同时在代谢中间产物、信号功能传递、植物抗性等方面也发挥着重要作用[20]。因此，可溶性糖含量的高低可作为评价植物生长是否正常的指标之一。随壳聚糖用量的增加，辣椒、番茄幼苗的可溶性糖含量呈先上升后下降趋势（图5）。在辣椒幼苗中，可溶性糖含量最高的是C 处理，为14.20 mg/g，与其他处理差异显著；其次是CK 13.06 mg/g 和B 处理12.50 mg/g，两者无显著差异；最低的是A 处理9.15 mg/g，与D 处理9.34 mg/g 无显著差异。番茄幼苗中情况与辣椒类似，以C 处理29.34 mg/g 最高，其次是CK 25.16 mg/g，且与B 处理23.07 mg/g无显著差异；最低的是D 处理19.02 mg/g，除A 处理19.76 mg/g 外显著低于其他处理。说明适量使用壳聚糖可促进幼苗可溶性糖含量增加，过量则导致含量下降，当8 g/L 时辣椒、番茄幼苗含可溶性糖含量最高分别比对照提高了8.5%和16.65%。

2.7 对幼苗脯氨酸含量的影响

脯氨酸是参与植物细胞质内渗透调节重要物质之一，在干旱、低温、盐渍等逆境下其增加量在一定程度上反映了植物的抗逆性[21-22]。试验中（图6）C 处理辣椒幼苗脯氨酸含量为139.61 μg/g，显著高于其他处理；B 处理与CK 无显著差异，分别为118.61 μg/g和109.26 μg/g；D 处理65.34 μg/g，显著低于其他处理。在番茄幼苗中，同样以C 处理188.84 μg/g 最高，与CK 173.68 μg/g 无显著差异，但显著高于A、B、D 处理；最低的是D处理，仅151.93 μg/g，与其他处理差异显著。

3 小结与讨论

试验结果表明，在复合基质（茶渣 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠岩 ∶ 发酵鸡粪=4 ∶3 ∶2 ∶1）中添加壳聚糖可促进辣椒、番茄幼苗的生长，提高幼苗质量，促进根系活力。这一结论与前人研究结果相似，适量壳聚糖可提高幼苗生长质量，同时对可溶性糖、根系活力、脯氨酸含量等有促进作用[23]。前人研究表明壳聚糖通过参与植物幼苗在发育过程中的某些关键酶及内源激素的合成来实现对植物生长发育的调控[24]，如α-淀粉酶[25]、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性等[26]，同时能够显著提高幼苗中GA3（赤霉素）和IAA（生长素）的含量[27]，促进幼苗生长发育和种子萌发。此外，植物中可溶性糖含量和脯氨酸含量在一定程度上反映了植物的抗逆性强弱。在试验中4 g/L 和8 g/L 条件下辣椒、番茄幼苗可溶性糖含量和脯氨酸含量均显著高于0 g/L 和16 g/L，且与CK 最接近。说明适量壳聚糖可提高其抗逆性，这为壳聚糖在茶渣基质中的应用奠定了基础。

董传迁等[23]研究发现，在腐熟棉籽壳、菇渣育苗基质中，添加壳聚糖4 g/L 时可显著促进番茄、甜椒幼苗生长，根系活力、净光合速率和抗逆性显著增强。游卓莹等[28]将草炭、菇渣、蛭石和珍珠岩复配成育苗基进行黄瓜育苗，结果表明4 g/L 壳聚糖时黄瓜幼苗出苗率、茎粗、壮苗指数显著高于其他处理，干重比对照提高了42%，叶绿素含量、净光合速率、根系活力、根系吸收面积、可溶性糖和脯氨酸含量显著高于对照。此研究结果与前人结论相似，添加壳聚糖4～8 g/L 可进幼苗生长，但不同处在于前人研究认为壳聚糖添加量为4 g/L 时育苗效果最佳，但在试验基质中则以8 g/L 时育苗效果最好，造成这一差异的原因可能是由于育苗基质材料的不同。另外伊程程等[29]认为添加适当壳聚糖可提高幼苗出苗率，而在本试验中，添加壳聚糖抑制了辣椒、番茄的出苗率，且随添加量的增加抑制效果越明显，这可能是由于选用基质和壳聚糖的不同而导致结果有所差异。

综上所述在该试验条件下，茶渣基质中（茶渣∶蛭石 ∶ 珍珠岩 ∶ 发酵鸡粪=7 ∶1 ∶1 ∶1）添加适量壳聚糖可促进辣椒、番茄幼苗生长、提高抗逆性，当8 g/L 时对辣椒、番茄幼苗生长、生理代谢促进作用最大，可显著提高生长质量，增强抗逆性。