河西走廊有机生态型无土栽培在设施蔬菜辣椒生产中的应用

郭　治，丁　亮

(甘肃省张掖市甘州区农技中心， 甘肃 张掖 734000)



河西走廊有机生态型无土栽培在设施蔬菜辣椒生产中的应用

郭治，丁亮

(甘肃省张掖市甘州区农技中心， 甘肃 张掖 734000)

摘要：试验采用完全随机区组设计，设置处理A：纯菇渣，处理B：菇渣、泥炭土和玉米秆混合，处理C：菇渣、玉米秆和炉渣混合，处理D：珍珠岩和炉渣混合，CK1：V(泥炭)∶V(炉渣)=3∶2作为无土栽培基质对照，CK2：土壤栽培作为栽培方式对照，探讨了日光温室不同有机栽培基质配比对辣椒生长发育、产量及品质的影响。结果表明：有机基质配比处理B(菇渣、泥炭土和玉米秆混合)对辣椒的栽培效果最好，其株高、茎粗、单株结果数、单株产量及小区产量与CK1和CK2相比分别增加了16.6%和11.0%，24.2%和18.8%，5.8和3.6个，0.67 kg和0.31 kg，9.4 kg和7.2 kg；处理C(菇渣、玉米秆和炉渣混合)对辣椒的栽培效果次之，其株高和小区产量与CK1和CK2相比分别增加了19.6%和24.5%，6.0 kg和3.8 kg。此外，处理B和C显著改善了辣椒果实的品质。与CK1和CK2相比，处理B辣椒果实Vc、可溶性蛋白及还原糖含量分别提高了48.5%和13.5%，23.3%和10.9%，27.7%和12.2%；处理C辣椒果实有机酸和可溶性糖类分别提高16.4%和10.6%，14.3%和10.0%。以上结果表明，有机栽培基质配比菇渣、泥炭土和玉米秆和菇渣、玉米秆和炉渣显著促进了辣椒的生长发育并且改善了果实品质，适宜在设施蔬菜茄果类作物栽培中推广应用。

关键词：设施蔬菜栽培；有机栽培基质； 辣椒；生长发育；果实品质

随着我国居民生活水平的不断提高，对于蔬菜品质和质量安全的要求越来越高。加之，反季节蔬菜需求量越来越大，栽培面积增加迅速，其中基质栽培面积已超过80%[1]。设施蔬菜栽培是蔬菜生产的一个重要发展方向，具有特殊的栽培环境条件。设施蔬菜是在半封闭半敞开的条件下，利用人工或现代化农业工程和机械技术，形成具有保护地设施菜地特色的土壤养分特点，为蔬菜作物提供适宜的温、光、水、肥、气及热等环境条件而进行的优质、高产及高效栽培技术[2-3]。生产实践表明，设施类型、优良品种、生态条件及先进的栽培技术是决定设施蔬菜产量和品质的重要因素。因此，在优良品种和生态条件既定的前提下，日光温室有机生态型无土栽培成为设施蔬菜优质、高效栽培的主要形式，先进的综合栽培技术就成了设施蔬菜实现优质高效的关键因素[4-7]。

近年来，日光温室生物质复合基质在促进作物生长和改善产品品质方面发挥了显著作用，并在增加经济效益、保护生态环境中展示了巨大的发展潜力[8-9]。有机无土栽培技术通过农副产物及其废弃物的生物转化提供给植物所需的营养元素，改变了以无机盐配成营养液的传统无土栽培方式，使之纳入有机生态农业[7]。在设施类型方面，日光温室经过二代改进，已成为设施蔬菜栽培最主要的设施类型[10]；在栽培方式上，有机基质为作物提供生长所需养分是其发展迅速的原因之一[11-12]，而且能够有效解决土壤污染、盐渍化及连作障碍等问题，是实现日光温室蔬菜高产优质的栽培方式[13-14]；在栽培技术综合运用方面，主要集中在基质的筛选和应用[15,8,16]、营养生理基础和栽培技术等方面[17-19]。

甘肃河西走廊属典型的大陆荒漠性气候，区内光热资源丰富，昼夜温差大，不仅可利用丰富的光热资源，又可变非耕地为耕地，为甘肃乃至全国蔬菜高效生产开辟新的基地。近年来，随着种植业结构调整和蔬菜加工业的快速发展，酒泉市肃州区和张掖市临泽县已成为甘肃乃至西北地区进行设施蔬菜有机栽培的主要地区[20]。尽管日光温室蔬菜有机栽培已取得一定的研究成就，但在荒漠区日光温室栽培条件下，有机生物质复合基质对设施蔬菜的研究并不多，特别是对辣椒生长发育、产量和品质的研究较少。

因此，本研究以食用菌废料菇渣、炉渣、玉米秸秆、牛粪、泥炭及珍珠岩为基质来代替土壤，探讨了有机生物质复合基质对辣椒(陇椒2号)生长发育、产量和品质的影响，旨在为荒漠区日光温室辣椒优质高效栽培技术提供理论依据和科技支撑。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2013年5月在甘肃省张掖市甘州区农技中心试验基地荒漠区日光温室中进行，供试辣椒品种为陇椒2号(甘肃省农科院选育的杂交新品种)。日光温室为二代日光温室，座北向南，面积630 m2(长63 m，宽10 m)；基质用菇渣(食用菌产后废料)、牛粪(消毒膨化)、泥炭土、玉米秆和锅炉炉渣(用pH=4，体积比1∶1的硝酸和磷酸调节pH至7左右)，使用前均经堆沤使之充分发酵腐熟。

1.2试验方案

1.2.1试验设计试验采用完全随机区组设计，小区面积为2.4 m2，3次重复，共设置6个处理：处理A：纯菇渣；处理B：菇渣、泥炭土和玉米秆混合；处理C：菇渣、玉米秆和炉渣混合；处理D：珍珠岩和炉渣混合；CK1∶V泥炭∶V炉渣=3∶2作为无土栽培基质对照；CK2：土壤栽培作为栽培方式对照。

1.2.2基质槽设计温室内开挖基质槽(长：8 m，宽：60 cm，操作间宽：70 cm，深：25cm)，槽底部铺一层0.1 mm的塑料薄膜，膜上铺直径2～4 cm，厚5 cm的卵石，使基质槽形成一个较小的坡度，便于排水。然后在卵石上用塑料编织袋装入20 cm厚的混合好的栽培基质。

1.2.3栽培管理每槽双行(行距：40 cm，株距：30 cm)，定值时浇透水，其后定期灌水。施肥分基肥和追肥，基肥为每m2基质施入消毒膨化牛粪15 kg，肥料与基质混合好装槽；追肥为每次每m2施入消毒膨化牛粪5 kg，定植40 d后开始追肥，每隔30 d追肥1次。

1.2.4测定方法生育期观察：试验过程中，各处理选取生长一致的植株5株，定点跟踪观测并记录开花、坐果及采收等物候期。开花期以50%的植株开花的日期为准，采收初期以开始采收成熟果实日期为准。

生长特性测定：各处理植株在生长旺盛期，调查株高、茎粗、侧枝个数等；光合测定：光合、呼吸和蒸腾速率用CIRAS-1型光合测定仪测定；叶绿素含量用丙酮浸提法测定。

产量和品质测定：果实开始采收时，统计各处理植株单果重、小区产量并测定各处理辣椒长度、直径及厚度等。在盛果期测定辣椒果实品质，测定辣椒果实的可溶性糖、Vc含量、还原糖及有机酸等。可溶性糖含量蒽酮比色法测定；Vc含量用二氯靛酚滴定法测定；还原糖含量用紫外吸收法测定；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝染色法；有机酸含量用NaOH标准滴定法测定。

1.2.5数据分析实验所得的数据用SPSS 15.0 (SPSS Inc., USA)软件进行方差分析与差异显著性检验，用Microsoft Excel 2007软件进行数据处理并作图。

2结果与分析

2.1不同处理对辣椒植株生长发育的影响

由表1可知，处理C的株高最大为69.4 cm，其次为处理B为64.5 cm，分别比CK1高24.5% 和16.6%；比CK2高19.6%和11.0%；处理B的茎粗最大，为0.87 cm，比CK1和CK2分别高24.2%和18.8%；处理D的茎粗最小，为0.61 cm，比CK1、CK2分别低10%和15%；各处理平均侧枝个数差别不显著(P<0.05)。处理B 的开花期最早，其次为处理C、A和D，分别比CK1提前4，3，2 d和2 d。处理B的坐果期最早，其次为处理A、C和CK2，分别比CK1提前6，5，5 d和5 d。处理B、A、C和CK2的始收期最早，比处理D分别提前5，3，5 d和7 d，比CK1分别提前8，5，7 d和7 d。从植株生长发育综合来看，处理B有利于辣椒前期的生长发育，其次为处理C和CK2。

2.2不同处理对辣椒叶片光合生理功能的影响

由表2可知，光合速率以处理B最高，其次为处理C和CK2，处理D最低；处理B叶绿素含量最高，比CK1和CK2分别高25.9%和10.9%；其次为处理C和CK2，比CK1分别高15.7%和13.5%。气孔导度以处理B最高，其次为处理C和CK2。蒸腾速率与气孔导度的趋势大体一致，说明气孔导度大，有利于CO2的扩散和光合能力的增强，也有利于蒸腾作用和水分代谢。处理B和处理C能够增强了辣椒叶片蒸腾，有利于水分的吸收和矿质离子的运输，能提高了营养物质的吸收和积累，促进了辣椒生长发育。

表1　有机栽培基质配比对辣椒植株生长发育的影响

注：开花、坐果和采收期指从定值进入该期的天数；同列数据后不同字母表示差异显著性(P<0.05)。同表2和表4。

表2　有机栽培基质配比对辣椒光合指标的影响

2.3不同处理对辣椒果实生长发育、产量和品质的影响

2.3.1不同处理对辣椒果实长度、直径和鲜重(个)的影响由图1可知，不同有机质配比对辣椒直径、果实长度和鲜重产生显著的影响。10～40 d是辣椒快速生长期，辣椒直径、果实长度和鲜重显著增加，40～60 d生长变慢，处于成熟期并且停止了生长。处理B辣椒直径、果实长度和鲜重最大，分别为2.69 cm，24.13 cm和31.59 g；与CK1和CK2相比，其辣椒直径、果实长度和鲜重分别增加30.0%和24.5%、14.3%和16.6%、8.2%和12.1%。处理A，C，D，CK1和CK2之间差异不显著。

图1有机栽培基质配比对辣椒直径(A)、果实长度(B)及鲜重(C)的影响

Fig.1Effects of organic cultural substrate ratio on the fruit diameter, length and fresh weight of C. annuum

2.3.2不同处理对辣椒单株果数、单株产量及小区产量的影响 由表3可知，不同有机质配比对辣椒单株结果数、单株及小区产量产生显著的影响。处理B单株结果数、单株及小区产量最高，分别为22.3 个·株-1、2.14 kg·株-1和33.7 kg·2.4 m-2；处理C次之，分别为19.6 个·株-1、2.09 kg·株-1和30.3 kg·2.4 m-2；处理D与CK1最低。与CK1和CK2相比，处理B单株果数、单株及小区产量分别增加35.2%和19.3%、45.6%和16.9%、38.7%和27.2%。从基质的利用和增产效果来看，生产中应选择处理B为最佳的有机基质配比。

表3　有机栽培基质配比对辣椒单株结果数、单株及小区产量的影响

2.3.3不同处理对辣椒果实品质的影响由表4可知，Vc含量以处理B最高，其次为处理C、CK2，分别比CK1高48.5%，32.9%和30.8%；有机酸含量以处理B和C最高，CK1含量最低，分别比CK1高18.3%和16.4%；可溶性蛋白以处理B和C最高，CK1最低，分别比CK1高23.3%和16.1%；还原糖含量以处理B最高，CK1含量最低，比CK1高24.8%；可溶性糖含量以处理C和CK2最高，分别比CK1高14.3%和12.7%；处理B和CK2的糖/酸值最高，分别为6.65和6.74，果实品质较好；CK1的糖/酸值最低，果实品质最差。

3讨论

3.1不同有机基质配比对辣椒生长发育的影响

有机生态型无土栽培是利用农业废弃物为栽培基质来代替土壤，同时使用有机固态肥并直接用清水灌溉作物的一种非营养液栽培技术[21]。研究表明，农产品品质既受作物本身遗传因素控制，也受到

表4　有机栽培基质配比对辣椒果实品质的影响

环境因素影响。不同有机基质作用于同一农作物品种，其产量和品质都有较明显的变化，栽培环境、基质配比、基质营养成分含量、施肥措施及气候条件等对农作物产品和品质有不同的影响[22-24]。Workneh等[25]研究表明，与传统的无土栽培相比，有机无土栽培基质具有较高的微生物活性，施入厩肥、绿肥等有机肥有利于维持有机基质中微生物的多样性及活性。Bossio等[26]发现，有机肥的施用补充了有机碳源，改善了有机栽培基质的理化性状，有利于维持基质微生物的多样性及活性，对于调控基质微生物群落结构，促进有益微生物生长，保持微生物多样性与栽培基质生态稳定性方面发挥重要作用[27-29]。此外，施加有机肥可提高栽培基质中腐殖质和可利用的无机离子含量(Ca、P、K等)。有机肥作为有机、无机复合团聚体的物质基础，有助于形成活性钙离子，增加腐殖质含量，带来更多有益功能团，并提高基质中碳源和能源，促进可溶性碳、氮的生成，为作物的生长发育创造了良好的生长条件[30,31,27]。本研究结果表明，不同有机基质配比处理对辣椒生长发育产生显著的影响。从生长发育来看，处理B(菇渣、泥炭土和玉米秆混合)和C(菇渣+玉米秆+炉渣混合)是所有处理中较好的栽培基质，可显著地促进辣椒的生长发育，使辣椒株高、茎粗、鲜重及光合活性等明显高于其它处理(表1和2)。从产量来看，处理B的单株结果数、单株及小区产量均最高，处理C次之(表3)。从有机基质利用和增产的效果来看，实际生产中应选择处理B和C为适宜辣椒生长的有机基质配比。造成上述结果的原因可能由于有机生物质复合基质为辣椒栽培基质中微生物提供了有机能源，提高了栽培基质中腐殖质和可利用的无机离子含量(Ca、P、K等)，并通过改善辣椒矿质养分及根际生长环境，进而达到改善辣椒营养环境及提高产量的目标。然而，有机基质泥炭作为宝贵的不可再生资源，而食用菌废料菇渣在当地易大量取材，故而在泥炭短缺或为节省泥炭资源时，可用菇渣代替泥炭作为有机栽培基质。处理D(菇渣和炉渣混合)是所有处理中栽培效应最差的基质。其原因可能是因为炉渣偏碱性(pH>7)，或者是由于炉渣没有充分发酵腐熟，对辣椒的生长发育造成了不良影响，造成上述结果的原因还有待进一步研究。

3.2不同有机基质配比对辣椒果实品质的影响

蔬菜栽培的目的不仅仅在于追求获得高产，且需要获得优良的品质。衡量辣椒营养品质的主要指标有维生素C、生物量、可溶性蛋白和辣椒素含量等[32]。辣椒果实的主要营养物质维生素C对其营养品质以及风味的影响很大[33]。沈中泉等[34]研究表明，合理施用有机肥能显著提高辣椒的产量，增加维生素C、可溶性糖及粗蛋白含量，有效控制硝酸盐含量，从而改善辣椒的营养价值和品质。刘佳等[35]研究表明，维生素C是一种还原剂，能提高机体的免疫力，对防癌和抗衰老具有重要的作用，而且增施无机肥(钾肥)能显著提高辣椒果实中维生素C的含量，特别是钾与氮合理配施，增施效果更加显著。可溶性糖含量是植物体内碳素营养状况及农产品品质性状的重要指标之一，它与采摘后农产品的保鲜期和植物抗冻能力有关，是影响蔬菜口感的主要因素之一[36]。汪世理和裴志军[37]研究认为，施用有机肥与常规施肥的辣椒相比均有显著的增产增收效果，品质上也均有不同程度的改善，而且施用有机肥的辣椒，果面光滑油亮，单株挂果率提高，叶片大，果肉厚，茎杆粗壮，抗病抗虫性均有所提高[38-39]。本研究结果表明，不同有机基质配比对辣椒品质产生显著影响。从果实品质的综合评价来看，处理B和C显著增加了辣椒果实中维生素C、可溶性蛋白及还原糖含量，提高了辣椒果实品质(表4)。造成上述结果的原因可能由于处理B和C这两种复合基质除含有丰富的矿质元素以外，还富含有机物质、次生代谢产物、微量元素等多种水溶性养分，对辣椒的生长发育和品质起到显著的促进和改善作用[8,13]。至于这两种复合基质改善辣椒果实品质的具体生理过程和影响因素，还有待于进一步的研究。

4结论

有机基质配比菇渣+泥炭土+玉米秆和菇渣+玉米秆+炉渣显著促进了辣椒的生长发育并且改善了果实品质，适宜在设施蔬菜茄果类作物栽培中推广应用。值得一提的是，尽管有机基质无土栽培是一个稳定的、缓冲性较强的、营养丰富且具有良好根系生长环境的系统，但目前还没有开发出适合于蔬菜类作物生长的商品化基质，尚未达到推广普及阶段。虽然蔬菜有机无土栽培已取得一些可喜的成就，但在荒漠区日光温室生物质复合基质栽培条件下，植物生长调节剂(NAA、钙调素)、有机、无机与微肥混合施用对设施蔬菜生长发育、抗逆性、内源激素变化、产量和品质的研究并不多，有待更深入的研究与完善。

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Application of organic ecotype soilless culturing in greenhouse vegetable production of capsicum annuum in Hexi Corridor

GUO Zhi, DING Liang

(AgriculturalTechnologyCenterofGanzhouDistrict,Zhangye,Gansu734000,China)

Abstract：A completely randomized design was implemented to investigate the effects of organic cultural substrate compositions on the growth, yield and fruit quality of Capsicum annuum in sunlight greenhouse with treatments including mushroom residue (A), mushroom residue, peat and corn stalks (B), mushroom residue, corn stalks and cinder (C), perlite and cinder (D), V(peat)∶V(cinder)=3∶2 (CK1) as the control for soilless cultural substrate, and soil cultivation (CK2) as the control for cultivation mode. The results indicated that the treatment B (mushroom residue, peat and corn stalks) on the growth of C. annuum was the best among all treatments, which significantly increased the plant height by 16.6% and 11.0%, stem diameter by 24.2% and 18.8%, fruit-setting number per plant by 5.8 and 3.6, yield per plant by 0.67 kg and 0.31 kg, and plot yield by 9.4 kg and 7.2 kg, from CK1 and CK2 respectively. Additionally, the effect of treatment C (mushroom residue, corn stalks and cinder) was the second-best, which significantly increased the plant height by 19.6% and 24.5%, and plot yield by 6.0 kg. and 3.8 kg, from CK1 and CK2 respectively. Moreover, the treatments of B and C significantly improved the fruit quality of C. annuum, and the treatment B significantly increased the Vc content by 48.5% and 13.5%, soluble protein content by 23.3% and 10.9%, and reducing suger content by 27.7% and 12.2%, and the treatment C significantly increased the organic acid content by 16.4% and 10.6%, and soluble saccharide content by 14.3% and 10.0%, from CK1 and CK2 respectively. The results showed that the treatments of mushroom residue, peat and corn stalks (B), and mushroom residue, corn stalks and cinder (C) significantly promoted the growth of C. annuum and improved its fruits quality, which may be suitable for popularization and application in culturing greenhouse solanaceous vegetables.

Keywords:culture of greenhouse vegetables; organic cultural substrate; capsicum annuum; growth; fruit quality

中图分类号：S317

文献标志码：A

作者简介：郭治(1966—)，男，甘肃张掖人，本科，副研究员，主要从事作物栽培研究。E-mail：kangjj07@lzu.edu.cn。

基金项目：甘肃省张掖市甘州区三闸镇土壤有机质改良项目

收稿日期：2015-03-24

doi:10.7606/j.issn.1000-7601.2016.02.33

文章编号：1000-7601(2016)02-0206-06