不同類(lèi)型控釋肥對(duì)辣椒生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分和微生物的影響

黃翔畢小進(jìn)+陳鋼洪娟+杜雷+王素萍+張利紅+練志成+葉莉霞

摘要：采用盆栽試驗(yàn)，研究不同類(lèi)型控釋肥對(duì)辣椒生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分和微生物的影響。結(jié)果表明，在等養(yǎng)分量下，控釋肥處理可以顯著提高辣椒花期和結(jié)果期葉片葉綠素含量（SPAD）和干物質(zhì)積累量，但對(duì)植株光合和呼吸速率影響不明顯。同時(shí)，不同施肥處理下，土壤硝態(tài)氮釋放動(dòng)態(tài)差異明顯，而銨態(tài)氮、速效磷和速效鉀釋放動(dòng)態(tài)比較接近，且速效鉀釋放高峰期明顯滯后于銨態(tài)氮和速效磷。在微生物方面，不同處理細(xì)菌和真菌數(shù)量變化趨勢(shì)一致，基本上都是隨著種植時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，而放線(xiàn)菌卻呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì)，且脲甲醛處理對(duì)真菌表現(xiàn)出明顯的抑制作用。

關(guān)鍵詞：控釋肥；辣椒；土壤養(yǎng)分；土壤微生物

中圖分類(lèi)號(hào)：S154.37；S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）02-0237-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.02.009

辣椒是一種茄科辣椒屬植物，為一年生草本植物[1]。中國(guó)各地均有生產(chǎn)，其中以四川、湖南、湖北種植面積最廣，四季均有供應(yīng)。辣椒喜肥喜水，每公頃產(chǎn)量可高達(dá)75 000 kg，因此，在種植過(guò)程中，為了確保高產(chǎn)，種植者會(huì)投入大量的肥料，盲目施肥的現(xiàn)象較為普遍[2，3]。有調(diào)查顯示，種植辣椒施肥量多在 1 500 kg/hm2以上，更有個(gè)別高達(dá)3 000 kg/hm2。這不僅會(huì)使種植生產(chǎn)成本增高，同時(shí)也使肥料的利用率降低，甚至還會(huì)引起肥害和地下水的污染[4，5]。當(dāng)前，研制、生產(chǎn)高效、無(wú)污染的環(huán)境友好型肥料已成為農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的重點(diǎn)[6-9]。

控釋肥料是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外肥料研究的熱點(diǎn)之一，其具有顯著減少養(yǎng)分揮發(fā)和淋失，大幅度提高肥料利用率的優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為“21世紀(jì)發(fā)展化學(xué)肥料生產(chǎn)的最佳途徑”[7，10，11]。以往研究表明，在作物上施用緩控釋肥可以提高氮素利用率[10，12-14]，改善根系活力[15]，還可以提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)[16，17]，但在研究過(guò)程中，所選用的緩/控釋肥品種較為單一，且對(duì)種植過(guò)程中土壤養(yǎng)分和土壤微生物數(shù)量變化情況報(bào)道甚少。因此，于2014年研究了施用不同類(lèi)型控釋肥的辣椒生長(zhǎng)狀況以及種植土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量變化，為控釋肥在辣椒上的生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

于2014年在武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，供試土壤采自黃陂區(qū)武湖街，母質(zhì)為灰潮土，基本化學(xué)性質(zhì)為pH 7.10、有機(jī)質(zhì)1.14%、硝態(tài)氮75.70 mg/L、銨態(tài)氮50.03 mg/L、速效磷5.73 mg/L、速效鉀70.80 mg/L。試驗(yàn)前將供試土壤破碎至粒徑均在10 mm以下，并充分混勻。試驗(yàn)用塑料盆內(nèi)徑為40 cm，每盆裝土20 kg，底部鉆有小孔，供積水排出。供試?yán)苯菲贩N為湘早秀。試驗(yàn)于2014年2月18日進(jìn)行播種育苗，5 月7日移栽，2014年8月19日結(jié)束。所有試驗(yàn)每盆移栽2株苗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：CK，不施氮肥對(duì)照（-N）；T1，普通尿素處理（UB）；T2，脲甲醛處理（UF）；T3，控釋尿素處理（CRU）。所有處理氮肥、磷肥和鉀肥一次性基施，肥料用量按照0.15 g N/kg土、0.11 g P2O5/kg土、0.11 g K2O/kg土施用。供試肥料養(yǎng)分分別為脲甲醛（含N 38%）、控釋尿素（含N 35%）、普通尿素（含N 46%）、過(guò)磷酸鈣（含P2O5 12%）、硫酸鉀（含K2O 50%）。各處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。

1.3 測(cè)定的項(xiàng)目與方法

分別于辣椒幼苗期（5月23日）、開(kāi)花期（6月20日）、結(jié)果期（7月25日）取樣調(diào)查，測(cè)定植株地上部鮮重、地下部鮮重、株高、莖粗和植株干重；于辣椒不同生育期選擇晴天9：00～11：00，采用北京雅欣理儀科技有限公司生產(chǎn)的CB-1102型便攜式光合蒸騰儀測(cè)定植株上數(shù)第3片展開(kāi)功能葉的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（E），每次測(cè)定時(shí)每重復(fù)均取3株；采用便攜式葉綠素儀（SPAD502）測(cè)定葉綠素含量（SPAD）。

土壤微生物數(shù)量采用固體平板進(jìn)行分離。細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁氏培養(yǎng)基和改良1號(hào)培養(yǎng)基[18]。

土壤養(yǎng)分含量于幼苗移栽成活后，每隔15 d取一次土樣進(jìn)行測(cè)試，礦質(zhì)氮采用1 mol/L KCl浸提，NH4+-N和NO3--N分別用比色法和紫外分光光度法測(cè)定；土壤速效磷、鉀用0.25 mol/L NaHCO3-0.01 mol/L EDTA-0.01 mol/LNH4F浸提，溶液中的磷和鉀肥分別采用比色法和原子吸收法測(cè)定；土壤pH采用水土比2.5∶1，pH電極法測(cè)定[19]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS和Excel軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)辣椒生理特性的影響

2.1.1 不同施肥處理對(duì)辣椒葉綠素含量的影響 葉片葉綠素含量的高低影響著辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的形成，是反映辣椒葉綠素含量的重要指標(biāo)[12]。由圖1可以看出，不同施氮處理均可顯著提高辣椒葉綠素含量，且花期和結(jié)果期的差異性大于苗期。在苗期，處理T1、T2和T3葉片葉綠素含量差異不顯著；在花期，除對(duì)照（CK）略有下降外，各處理葉片葉綠素含量迅速上升，且處理T1與處理T3間差異顯著，處理T3辣椒葉綠素含量高于處理T1和T2；在結(jié)果期，處理T1、T2和T3葉片葉綠素含量較花期繼續(xù)上升，處理T2和T3顯著高于處理T1，對(duì)照（CK）最低。

2.1.2 不同施肥處理對(duì)辣椒凈光合速率和蒸騰速率的影響 辣椒的光合、呼吸速率是影響辣椒產(chǎn)量形成的重要因子[16，20]。由表1可知，全生育期內(nèi)，各處理辣椒葉片凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（E）具有相同的變化趨勢(shì)。從苗期到花期，各處理的葉片Pn和E都表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，處理間差異不顯著。進(jìn)入結(jié)果期后，各處理葉片Pn和E均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，但普通摻混肥處理（T1）、控釋肥料（T2和T3）下降趨勢(shì)較緩，顯著高于CK。

2.2 不同施肥處理對(duì)辣椒干物質(zhì)積累量的影響

由表2可知，在苗期，各處理間單株干物質(zhì)積累量較為接近，差異不顯著；從花期開(kāi)始，處理T2和T3單株干物質(zhì)積累量快速上升，且顯著高于處理T1和對(duì)照（CK）；尤其到結(jié)果期，控釋肥料處理（T2和T3）干物質(zhì)積累量比普通摻混肥處理（T1）增加40%以上，并且與處理T1差異顯著。

2.3 不同施肥處理的盆栽土壤養(yǎng)分和微生物含量變化

2.3.1 不同施肥處理的盆栽土壤養(yǎng)分變化 不同肥料施入土壤后養(yǎng)分變化如圖2所示。

圖2a為不同的施肥處理下，盆栽土壤銨態(tài)氮含量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，與對(duì)照（CK）相比，各處理銨態(tài)氮含量變化不明顯。在施肥后的60 d前，處理T1、T2和T3土壤銨態(tài)氮含量均略高于對(duì)照（CK），而在60 d后，各處理銨態(tài)氮含量都表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。

圖2b為不同的施肥處理下，土壤硝態(tài)氮含量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，對(duì)照（CK），土壤硝態(tài)氮含量一直處在較低水平，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，土壤硝態(tài)氮含量逐漸下降，90 d后，土壤硝態(tài)氮含量降到最低水平；15 d時(shí)，處理T1、T2和T3土壤硝態(tài)氮含量相差不大，之后表現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)變化：處理T1，土壤硝態(tài)氮含量動(dòng)態(tài)變化沒(méi)有表現(xiàn)出峰態(tài)，隨著施肥天數(shù)的增加，硝態(tài)氮含量逐步下降，15～45 d下降趨勢(shì)較為平緩，45～75 d下降趨勢(shì)變快，75～90 d出現(xiàn)略升趨勢(shì)；處理T2，15～30 d土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，45 d時(shí)，出現(xiàn)最高峰值，45～75 d硝態(tài)氮含量出現(xiàn)較大幅度下降，75～90 d略微升高；處理T3，在45 d之前，土壤硝態(tài)氮含量一直處于上升狀態(tài)，45～75 d硝態(tài)氮含量急劇下降，75～90 d變化較穩(wěn)定。

圖2c為不同施肥處理下，盆栽土壤速效磷含量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，與對(duì)照（CK）單峰態(tài)相比，各處理土壤速效磷的含量變化呈多峰態(tài)。對(duì)照（CK），高峰期出現(xiàn)在施肥后的30 d。高峰期過(guò)后，對(duì)照（CK）處理土壤速效磷的含量不斷下降；而處理T2和T3，施肥后的0～45 d，土壤速效磷的含量緩慢上升，45～60 d磷的含量急劇下降，60～90 d變化較平穩(wěn)。處理T1全生育期速效磷的含量基本上維持在10.62～14.08 mg/L范圍內(nèi)。

圖2d為不同施肥處理下，盆栽土壤速效鉀含量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明，各處理施肥0～60 d內(nèi)，土壤速效鉀均呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，而在施肥后的75 d，CK和處理T1出現(xiàn)最高峰，而處理T3只是略微表現(xiàn)出上升態(tài)勢(shì)。75～90 d期間，CK和處理T1急劇下降，處理T3逐漸下降。處理T2土壤速效鉀含量變化沒(méi)有表現(xiàn)出峰值態(tài)勢(shì)，而是緩慢降低。各施肥處理90 d時(shí)，盆栽土壤速效鉀含量趨于接近狀態(tài)。

2.3.2 不同施肥處理對(duì)盆栽土壤微生物數(shù)量的影響 土壤微生物在土壤中參與有機(jī)質(zhì)和各種養(yǎng)分的分解和轉(zhuǎn)化與土壤質(zhì)量或肥力高低密切相關(guān)，而土壤細(xì)菌是土壤微生物的主要組成部分[21]。由圖3a可以看出，在苗期，各處理土壤中的細(xì)菌數(shù)量差異明顯，對(duì)照（CK）顯著高于其他處理，處理T2和T3細(xì)菌數(shù)量接近，處理T1數(shù)量最低；在花期，對(duì)照（CK）和處理T1細(xì)菌數(shù)量接近，與處理T2和T3相比，差異顯著；在結(jié)果期，各處理間細(xì)菌數(shù)量趨于一致，差異不顯著。

土壤中真菌的數(shù)量不及細(xì)菌多，但真菌的生物量較大，在土壤中的作用不容忽視。由圖3b可以看出，在苗期，各處理間真菌的數(shù)量差異不顯著，但處理T2略低于其他處理；在花期，除對(duì)照（CK）與處理T3間差異不顯著外，各處理間真菌數(shù)量差異顯著，與苗期相比，除處理T1略有升高外，對(duì)照（CK）、處理T2和T3均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，且處理T2下降趨勢(shì)最大；在結(jié)果期，除對(duì)照（CK）與處理T3間差異不顯著外，各處理間差異顯著，處理T1真菌數(shù)量最高，對(duì)照（CK）和處理T3接近，處理T2最低。

土壤放線(xiàn)菌數(shù)量介于細(xì)菌和真菌之間。由圖3c可以看出，與細(xì)菌和真菌相反，隨著作物生長(zhǎng)周期的延長(zhǎng)，土壤放線(xiàn)菌數(shù)量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。在苗期，各處理間放線(xiàn)菌數(shù)量比較接近；在花期，對(duì)照（CK）和處理T1土壤放線(xiàn)菌數(shù)量顯著低于處理T2和T3；在結(jié)果期，對(duì)照（CK）和處理T1土壤放線(xiàn)菌數(shù)量卻顯著高于處理T2和T3。

3 小結(jié)與討論

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，中國(guó)的種植業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展了根本性的變化，蔬菜的種植呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域化和專(zhuān)業(yè)化態(tài)勢(shì)。農(nóng)業(yè)種植除了面臨肥料和農(nóng)藥價(jià)格上漲以外，不斷上漲的人工成本也在影響著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，廣大種植戶(hù)在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中急切需要一些新型高效的肥料，既可以減少用量和施肥環(huán)節(jié)，還具有提高肥效的作用。緩/控釋肥的研制和開(kāi)發(fā)恰恰滿(mǎn)足這種需求，因此，具有巨大的應(yīng)用和生產(chǎn)前景。本研究表明，在等養(yǎng)分用量的情況下所有一次性施肥處理的辣椒在開(kāi)花期和結(jié)果期葉綠素含量、干物質(zhì)積累量均顯著高于普通肥料，說(shuō)明緩/控釋肥料比普通肥料能更顯著地提高作物對(duì)養(yǎng)分的利用，這與唐拴虎等[12]的研究結(jié)果類(lèi)似。而緩/控釋肥對(duì)于辣椒的光合和呼吸速率影響不明顯，這可能是由于各處理間總體養(yǎng)分差別不顯著造成的。

對(duì)盆栽土壤養(yǎng)分進(jìn)行研究表明，各處理土壤銨態(tài)氮、速效磷和速效鉀變化趨勢(shì)較為一致，而在硝態(tài)氮方面，緩/控釋肥表現(xiàn)出明顯的升降起伏趨勢(shì)，而普通肥料卻沒(méi)有此表現(xiàn)。在30～45 d期間內(nèi)，硝態(tài)氮含量逐漸上升，此時(shí)間段處于辣椒的花期，對(duì)作物生長(zhǎng)指標(biāo)的提高起到了促進(jìn)作用，這與陳建生等[9]的研究結(jié)果一致；土壤速效鉀的高峰釋放期明顯滯后于速效氮和速效磷，有可能是溫度的升高造成了養(yǎng)分的釋放。

不同施肥處理土壤中細(xì)菌和真菌數(shù)量變化趨勢(shì)一致，基本上都是隨著種植時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，而放線(xiàn)菌數(shù)量卻呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì)，這于孟慶英等[22]在大豆上施用控釋肥的研究結(jié)論有一定的差異。此外，此研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)脲甲醛處理（T2）對(duì)土壤真菌數(shù)量表現(xiàn)出明顯的抑制作用，具體原因還有待于進(jìn)一步探討。

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