不同有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)配比對辣椒生長發(fā)育的影響

曾長立 ，劉麗，陳禪友 ，雷剛

（1.江漢大學(xué)醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，湖北武漢，430056；2.江漢大學(xué)文理學(xué)院）

在生活水平日益提高的今天，人們越來越關(guān)注蔬菜的品質(zhì)，因此，如何更好地改善蔬菜品質(zhì)是當(dāng)今急需解決的問題。采用有機(jī)生態(tài)型無土栽培技術(shù)能提高蔬菜產(chǎn)量、改善品質(zhì)，生產(chǎn)出“有機(jī)蔬菜”，同時帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。該技術(shù)是指不用天然土壤，而使用基質(zhì)，不用傳統(tǒng)的營養(yǎng)液灌溉，而使用有機(jī)固態(tài)肥并直接用清水來澆灌作物的一種無土栽培技術(shù)[1]。傳統(tǒng)的營養(yǎng)液無土栽培生產(chǎn)成本高，且對環(huán)境的污染問題難以解決。有機(jī)生態(tài)型無土栽培模式克服了營養(yǎng)液栽培的缺點，如肥料成本可降低60%~80%[2]，用玉米秸稈、菇渣代替草炭作為基質(zhì)，進(jìn)行櫻桃番茄無土栽培每667 m2成本可降低1 500元，大大提高了產(chǎn)出/投入[3]。而且該技術(shù)能有效地利用廢棄物，減少環(huán)保處理廢棄物的壓力，變廢為寶。同時又適合我國國情，符合我國農(nóng)業(yè)有機(jī)可持續(xù)發(fā)展的方向[4]。近年食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，各種菇渣急劇增加，但其利用率不到30%，菇渣與鋸木屑成為我國大量的農(nóng)業(yè)廢料，因此，本試驗重點研究了菇渣、鋸木屑、珍珠巖3種基質(zhì)不同配比對辣椒營養(yǎng)生長及葉片保護(hù)酶活性的影響，以期篩選出較佳的有機(jī)基質(zhì)配比，為辣椒的有機(jī)生態(tài)型無土栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在江漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院進(jìn)行，供試品種為亨椒3號。選擇大小一致的辣椒種子，經(jīng)5%次氯酸鈉溶液進(jìn)行10 min表面消毒后，用穴盤進(jìn)行育苗。

1.2 試驗處理

選用鋸木屑、菇渣和珍珠巖作為有機(jī)基質(zhì)，前兩者經(jīng)過高溫腐熟后待用，后者用15%次氯酸鈉溶液浸泡30 min后用清水沖洗干凈待用?；|(zhì)配比見表1，共6個處理，每處理重復(fù)3次。2008年3月15日播種，4月5日在加有機(jī)基質(zhì)的塑料盆 （直徑為28 cm，高度為20 cm）中進(jìn)行定植。定植前10 d，用水澆透基質(zhì)。每盆加入基質(zhì)0.01 m3，同時加入100 g消毒雞糞和5 g三元復(fù)合肥。

1.3 測定項目與方法

在植株5~6片葉時測定株高、莖粗、葉片葉綠素含量、SOD和POD活性。其中，葉綠素含量測定采用SPAD-502葉綠素儀 （日本產(chǎn)），SOD活性測定采用NBT光還原法[5]。POD和CAT活性測定分別采用愈創(chuàng)木酚比色法和H2O2紫外吸收法[6]。APX活性的測定參照陳建勛等[7]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同有機(jī)基質(zhì)配比對辣椒株高、莖粗的影響

由表1可知，生態(tài)型有機(jī)基質(zhì)不同配比對辣椒株高及莖粗的影響存在明顯不同。對株高而言，處理4的最大，處理3最小。通過方差分析可知，處理4和6之間沒有顯著差異，但與處理5之間差異顯著，說明在促進(jìn)辣椒生長上，鋸木屑的體積含量為50%時，效果最好。但當(dāng)鋸木屑的含量增加到60%時，即處理2的葉片數(shù)反而下降，說明3種基質(zhì)中鋸木屑起著十分關(guān)鍵的作用，而且其用量必須合理。在莖粗影響上，也有類似的規(guī)律。因此，3種基質(zhì)中，鋸木屑的體積含量為50%時，能促進(jìn)辣椒生長，增加莖粗，其中以 3種基質(zhì)配比為 3∶5∶2時效果最佳。

表1 不同有機(jī)基質(zhì)配比對辣椒株高、莖粗、葉片數(shù)和葉綠素含量的影響

2.2 不同有機(jī)基質(zhì)配比對辣椒葉片數(shù)與葉綠素含量的影響

通過對辣椒的葉片數(shù)進(jìn)行調(diào)查分析表明（表1），不同處理間有顯著差異。處理3的葉片數(shù)最少，平均只有5.4片，而處理4的葉片數(shù)最多，達(dá)到6.7片。在鋸木屑含量體積同為50%的處理4和6之間葉片數(shù)差異不顯著，但當(dāng)鋸木屑的含量降低到40%時，葉片數(shù)顯著下降，即處理4與處理1和5之間差異達(dá)到顯著水平。而當(dāng)鋸木屑的含量增加到60%時，葉片數(shù)并沒有增加，反而有下降的趨勢。

葉綠素含量的多少與光合作用的強(qiáng)度直接相關(guān)。從表1可以看出，處理4的葉綠素含量最高，達(dá)到36.5，而處理3的最小，只有31.7，兩者差異達(dá)到顯著水平。與處理2相比，鋸木屑含量增加到60%時，并沒有提高葉綠素含量，反而使其急劇下降，且兩者之間差異十分明顯。

2.3 不同有機(jī)基質(zhì)配比對辣椒葉片細(xì)胞保護(hù)酶活性的影響

通過對辣椒葉片的細(xì)胞保護(hù)酶活性測定結(jié)果可知（圖1），4種細(xì)胞保護(hù)酶中SOD和APX活性的變化在各處理間變化比較明顯，而POD和CAT活性則差異不大。其中，SOD和APX的變化趨勢基本一致。都是處理4的酶活性最強(qiáng)，而處理3的酶活性最小。處理1和2均比較低，說明這2種酶對有機(jī)基質(zhì)的不同配比比較敏感，因此，合理的有機(jī)基質(zhì)配比，可以大大提高SOD和APX活性，對消除辣椒植株體內(nèi)的活性氧及自由基離子，維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定起著重要的作用。

3 小結(jié)與討論

有機(jī)生態(tài)型無土栽培是20世紀(jì)90年代中期由我國首創(chuàng)的一項農(nóng)業(yè)新技術(shù)，其創(chuàng)新之處在于它把有機(jī)農(nóng)業(yè)導(dǎo)入無土栽培，突破了無土栽培必須使用營養(yǎng)液的傳統(tǒng)觀念，從而為無土栽培在我國的推廣應(yīng)用開辟了一條全新的途徑[1]。有機(jī)生態(tài)型無土栽培中，基質(zhì)的選擇可以根據(jù)栽培作物的特性而定。本研究中，選用菇渣、鋸木屑和珍珠巖作為栽培基質(zhì)，其中鋸木屑具有良好的保水性能和生理酸性，通氣性適度，經(jīng)過腐熟和自然分解可釋放出如烏敏酸等營養(yǎng)物質(zhì)[8]，這對喜歡弱酸性環(huán)境的辣椒苗來說是十分有益的。因此，3種基質(zhì)的配比為3∶5∶2時，能促進(jìn)辣椒的快速生長。

植物在正常生長尤其是在非生物脅迫條件下會產(chǎn)生活性氧（ROS），如 O2.-、OH.-和 H2O2，它是氧在生物機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物。最近，已有研究證明ROS是對植物有高度活性和毒害的物質(zhì)，能引起蛋白質(zhì)、油脂、DNA和碳水化合物的破壞而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[9～12]。 然而，抗氧化酶如 SOD、APX、POD和CAT能夠消除活性氧自由基[13]。在有機(jī)生態(tài)型無土栽培過程中，不合理的基質(zhì)配比，可能會造成對作物生長不利的逆境。本研究中不同有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)配比對辣椒葉片細(xì)胞保護(hù)酶活性影響存在差異（圖1）。其中對SOD、APX活性的影響較大，而對POD、CAT活性的影響較小。這充分表明，前兩者在辣椒的生長發(fā)育中對外界環(huán)境的響應(yīng)更敏感。該結(jié)果與形態(tài)上的生長趨勢是一致的，因此，細(xì)胞保護(hù)酶活性的增強(qiáng)，可以及時地清除體內(nèi)產(chǎn)生的ROS，維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性和內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，從而能顯著促進(jìn)辣椒的生長，增加株高和莖粗，促進(jìn)葉片發(fā)育，提高葉綠素含量。

[1]蔣衛(wèi)杰，劉偉，余宏軍，等.有機(jī)生態(tài)型無土栽培的現(xiàn)狀與展望[J].中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2000（2）：71-75.

[2]顧衛(wèi)兵，佘德琴，徐秀銀，等.有機(jī)生態(tài)型無土栽培技術(shù)（一）[J].上海蔬菜，2002（6）：39-41.

[3]秦新惠，郁繼華.櫻桃番茄有機(jī)生態(tài)型無土栽培基質(zhì)篩選試驗研究[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2009（3）：42-43.

[4]陳麗平，趙方貴，鄒志榮，等.有機(jī)生態(tài)型無土栽培辣椒的研究初報[J].萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報，2003，20（2）：122-124.

[5]Gisnnopolitis C V,Ries S K.Super oxide dismutase.Ⅰ.Occurrence in higher plasts[J].Plant Physiol,1977,59:309-314.

[6]李合生.植物生理生化實驗原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：260-261.

[7]陳建勛，王曉峰.植物學(xué)生理學(xué)實驗[M].廣東：華南理工大學(xué)出版社，2002：119-122.

[8]王紅梅，黃光.有機(jī)生態(tài)型基質(zhì)對大棚甜椒生長的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，30（4）：590-591.

[9]Apel K,Hirt H.Reactive oxygen species:metabolism,oxidative stress,and signal transduction [J].Annu Rev Plant Biol，2004,55:373-99.

[10]Banu M N A,Hoque M A,Watanabe-Sugimoto M,et al.Proline and glycinebe-taine induce antioxidant defense gene expression and suppress cell death in cultured tobacco cells under salt stress [J].J Plant Physiol,2009,166:146-56.

[11]Guo B,Liang Y,Zhu Y.Does salicylic acid regulate antioxidant defense system,cell death,cadmiumuptake and partitioning to acquire cadmium tolerance in rice? [J].J Plant Physiol，2009,166:20-31.

[12]Noctor G,Foyer C H.Ascorbate and glutathione:keeping active oxygen under control[J].Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol,1998,49:249-79.

[13]Foyer C H.Aseorbic acid[M]//Alscher R G,Hess J L eds.Antioxidants in higher plants.Boca Raton:CRC Press,1993,31-58.