有機(jī)無機(jī)肥配施對溫室辣椒生理特性與產(chǎn)量品質(zhì)的影響

陳修斌，楊彬，許耀照，李翊華，祖廷勛

(河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖 734000)

張掖市地處河西走廊中部，屬溫帶大陸性氣候，境內(nèi)地勢平坦，土地肥沃，日照充足，年均日較差14 ℃，年均氣溫7.7 ℃，≥10 ℃的活動積溫2 980 ℃，是典型的綠洲農(nóng)業(yè)和大型灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)[1]，發(fā)展日光溫室為主的設(shè)施農(nóng)業(yè)有著得天獨厚的自然條件。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，日光溫室蔬菜種植已成為農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收的支柱產(chǎn)業(yè)。辣椒(Capsicumannuum)是當(dāng)?shù)厝展鉁厥疑a(chǎn)中的主栽作物。近年來，在辣椒的種植過程中，普遍存在重氮磷肥、輕有機(jī)肥的現(xiàn)象[2]。大量有機(jī)肥因得不到有效利用和妥善處理，而從養(yǎng)分資源變?yōu)槲廴驹碵3-4]。同時，不合理施肥導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮磷鉀施用比例極不平衡，蔬菜作物營養(yǎng)失調(diào)、硝酸鹽和亞硝酸鹽嚴(yán)重超標(biāo)[5-6]、品質(zhì)下降，制約溫室辣椒的高效可持續(xù)發(fā)展。

研究表明：施用有機(jī)肥能夠降低土壤硝酸鹽的積累[7-8]，并可提高蔬菜產(chǎn)量和改善蔬菜品質(zhì)[9]。有機(jī)肥與化肥配合施用，可協(xié)調(diào)化肥供肥過程，有效提高氮、磷肥的利用率[10-11]。張靖等[12]研究了有機(jī)無機(jī)肥配施對蠶豆產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收量及肥料利用率的影響，認(rèn)為在N 180 kg·hm-2、P2O5120 kg·hm-2的投入水平下，有機(jī)無機(jī)配施及單施有機(jī)肥的肥效均高于無機(jī)肥配施及單施無機(jī)肥；高偉等[13]研究了有機(jī)無機(jī)肥料配合施用對設(shè)施條件下芹菜產(chǎn)量、品質(zhì)及硝酸鹽淋溶的影響，并提出了有機(jī)無機(jī)肥料配合施用的理想模式；付利波等[14]研究了氮磷減施對滇池周邊香石竹產(chǎn)量、地下水氮磷含量的影響，提出環(huán)境友好型養(yǎng)分最佳用量。國內(nèi)學(xué)者大多從植物的形態(tài)指標(biāo)、土壤養(yǎng)分變化等角度研究有機(jī)無機(jī)肥料配施對作物生長的影響；而在氮磷減量配施有機(jī)肥條件下，從植物葉片生理活性變化角度探討不同施肥模式對辣椒產(chǎn)量品質(zhì)影響尚缺少系統(tǒng)報道。本研究立足河西走廊綠洲溫室辣椒生產(chǎn)，探討不同氮磷減量配施有機(jī)肥處理對溫室辣椒葉片生長潛在活性及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為設(shè)施蔬菜高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 土壤狀況

試驗于2017年1—9月在張掖市甘州區(qū)黨寨鎮(zhèn)日光溫室蔬菜生產(chǎn)基地內(nèi)進(jìn)行。供試土壤為灌漠土，有機(jī)質(zhì)含量11.02 g·kg-1，堿解氮58.32 mg·kg-1，速效磷7.63 mg·kg-1，速效鉀167.42 mg·kg-1，pH值7.02，全鹽0.98 g·kg-1，容重1.13 g·cm-3，總孔隙度51.73%，質(zhì)地砂壤。

1.2 處理設(shè)計

參考廖義善等[15]方法，設(shè)6個處理：A1，空白對照，不施化肥，單施有機(jī)肥45.0 t·hm-2；A2，經(jīng)驗施肥，依據(jù)張掖市甘州、高臺、臨澤等縣(區(qū))的8個溫室辣椒生產(chǎn)基地的肥料用量確定，施用尿素600.0 kg·hm-2、過磷酸鈣675.0 kg·hm-2、硫酸鉀525.0 kg·hm-2、有機(jī)肥45.0 t·hm-2；A3，尿素和過磷酸鈣的施用量在A2基礎(chǔ)上減10%，有機(jī)肥在A2基礎(chǔ)上增施10%，即施用尿素540.0 kg·hm-2、過磷酸鈣607.5 kg·hm-2、硫酸鉀525.0 kg·hm-2、有機(jī)肥49.5 t·hm-2；A4：尿素和過磷酸鈣在A2基礎(chǔ)上減施20%，有機(jī)肥在A2基礎(chǔ)上增施施20%，即施用尿素480.0 kg·hm-2、過磷酸鈣540.0 kg·hm-2、硫酸鉀525.0 kg·hm-2、有機(jī)肥54.0 t·hm-2；A5，尿素和過磷酸鈣在A2基礎(chǔ)上減施30%，有機(jī)肥在A2基礎(chǔ)上增施30%，即施用尿素420.0 kg·hm-2、過磷酸鈣472.5 kg·hm-2、硫酸鉀525.0 kg·hm-2、有機(jī)肥58.5 t·hm-2； A6：尿素和過磷酸鈣在A2基礎(chǔ)上減施40%，有機(jī)肥在A2基礎(chǔ)上增施40%，即施用尿素360.0 kg·hm-2、過磷酸鈣405.0 kg·hm-2、硫酸鉀525.0 kg·hm-2、有機(jī)肥63.0 t·hm-2。

各處理種植一畦，采用隨機(jī)區(qū)組排列設(shè)計，每處理重復(fù)3次，處理之間用塑料薄膜隔離，埋深40 cm。作畦的規(guī)格為畦長9 m、寬1.1 m。

試驗用尿素含N 46%、過磷酸鈣含P2O514.5%、硫酸鉀含K2O 33%，有機(jī)肥為商品有機(jī)肥(主要成分為豬糞)，養(yǎng)分含量(N、P2O5、K2O)為1.8%、1.2%、1.4%，有機(jī)質(zhì)含量26.7%，水分20.6%。

于2017年1月5日采用72孔穴盤在日光溫室進(jìn)行育苗。供試?yán)苯菲贩N為隴椒3號，3月25日定植，株距40 cm，667 m2保苗數(shù)2 964株。有機(jī)肥、磷肥、40%的氮肥和60%的鉀肥作基肥施入，撒施深翻30 cm，剩余60%的氮肥和40%的鉀肥分別在辣椒開花坐果的初期與盛期，分二次等量隨灌水沖施。其他管理同日光溫室常規(guī)管理。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 葉片最大量子產(chǎn)額和潛在活性

分別于辣椒開花結(jié)果初期(6月15日)、中期(7月15日)、末期(8月15日)上午10:00—12:00，選取辣椒自上而下第4片功能葉夾入葉室，用Handy PEA植物效率分析儀自帶光源照光，光量子通量密度為(924±5)μmol·m-2·s-1，在充分暗適應(yīng)20 min后測定葉片暗適應(yīng)下PSⅡ(光合系統(tǒng)Ⅱ)的最大量子產(chǎn)額和葉片PSⅡ潛在活性，每個處理隨機(jī)測定6株，取平均值。

1.3.2 植株生物學(xué)性狀及產(chǎn)量測定

在辣椒結(jié)果后期(8月20日)，每個處理選擇標(biāo)定的6株，用卷尺測定株高、株幅。每次收獲時統(tǒng)計植株的結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量，按不同處理分別計產(chǎn)。

1.3.3 果實品質(zhì)測定

每個處理隨機(jī)選取18個果實，測定其可溶性糖、可溶性固形物、Vc、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量。其中，Vc含量測定采用鉬藍(lán)比色法，可溶性蛋白質(zhì)含量測定采用紫外分光光度法，游離氨基酸含量測定采用茚三酮法，可溶性糖含量測定采用苯酚法，用手持折光儀測定可溶性固形物含量[16-19]。每項指標(biāo)測定均重復(fù)3次，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 9.50和Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，對有顯著差異的處理采用Duncan法進(jìn)行多重比較，顯著性水平設(shè)置為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒葉片最大量子產(chǎn)額和潛在活性的影響

從圖1可以看出，辣椒葉片在開花結(jié)果初期、中期、末期的最大量子產(chǎn)額(Fv/Fm)均以A5處理最高，顯著高于其他處理。整體來看，不同處理間辣椒葉片最大量子產(chǎn)額表現(xiàn)為A5>A3>A4>A6>A2>A1，同一處理間表現(xiàn)為開花結(jié)果中期>初期>末期。

從圖2可以看出，不同處理辣椒葉片開花結(jié)果初期、中期、末期的潛在活性(Fv/Fo)變化與最大量子產(chǎn)額相似，同樣以A5處理最高，且顯著高于其他處理。

2.2 不同處理對辣椒生物學(xué)性狀及產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，辣椒株高、株幅、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量均以A5處理下最高，較A1處理分別增加19.59 cm、14.42 cm、5.76個、0.24 kg和710.69 kg，較A2處理分別增加14.72 cm、11.60 cm、4.44個、0.16 kg和472.43 kg。說明在本試驗條件下，隨著氮磷施用量減少、有機(jī)肥用量增加，辣椒植株表現(xiàn)更強(qiáng)的生長勢與結(jié)果能力，但在A5處理的施用水平之上繼續(xù)減氮磷增有機(jī)，辣椒生產(chǎn)力降低、產(chǎn)量下降。這一結(jié)果說明在本試驗條件下，A5處理的供肥模式效果較理想。

不同柱上無相同小寫字母的表示處理間差異顯著。圖2同。圖1 不同處理對辣椒葉片最大量子產(chǎn)額的影響

圖2 不同處理對辣椒葉片潛在活性的影響

表1 不同處理對辣椒生物學(xué)性狀及產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無相同字母的表示差異顯著。表2同。

2.3 不同處理對辣椒品質(zhì)的影響

從表2可以看出，辣椒可溶性糖、可溶性固形物和Vc含量均以A5處理最高。這說明，在本試驗條件下，隨著氮磷施用量減少、有機(jī)肥用量增加，辣椒可溶性糖、可溶性固形物和Vc含量也表現(xiàn)出先增加而后降低的趨勢。從可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量來看，以A2處理最高，隨著無機(jī)氮磷肥用量降低和有機(jī)肥用量增加，辣椒中的可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量呈現(xiàn)下降趨勢。這可能是因為，氮是構(gòu)成氨基酸的基本物質(zhì)，而氨基酸通過合成轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，隨著無機(jī)氮肥使用量減少，可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量也表現(xiàn)出下降的趨勢，這與左文博等[20]的研究結(jié)果一致。

表2 不同處理對辣椒品質(zhì)的影響

3 討論

本試驗中，采用經(jīng)驗施肥的處理A2與不施化肥的處理A1相比，其辣椒葉片的最大量子產(chǎn)額和潛在活性要高，處理A3～A6隨著氮磷用量減少、有機(jī)肥用量增加，辣椒葉片的最大量子產(chǎn)額和潛在活性呈現(xiàn)結(jié)果中期>初期>末期的規(guī)律，不同處理下均表現(xiàn)為A5>A3>A4>A6>A2>A1的趨勢，說明適度的化肥減量及配施有機(jī)肥，可協(xié)調(diào)平衡養(yǎng)分供應(yīng)，滿足作物整個生育期對養(yǎng)分的需求。隨著植株生長，至結(jié)果后期，植株生長減弱，對養(yǎng)分的吸收能力降低，因此表現(xiàn)出葉片的最大量子產(chǎn)額和潛在活性降低。這與黃東風(fēng)等[18]的研究結(jié)果一致。

合理的有機(jī)無機(jī)肥料配合施用可以提高作物產(chǎn)量，并促進(jìn)植株對氮素的吸收[19]。從本試驗結(jié)果看，A5處理的辣椒株高、株幅、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量、667 m2產(chǎn)量等性狀均表現(xiàn)最優(yōu)，說明A5處理的營養(yǎng)配比最適宜于辣椒生長，因此辣椒表現(xiàn)出較強(qiáng)的代謝水平與結(jié)果能力。

可溶性糖是植物光合作用的重要產(chǎn)物，是碳水化合物短暫儲存和代謝的主要方式，在植物體物質(zhì)代謝中具有重要作用[20]。研究表明，可溶性固形物含量與可溶性糖具有相關(guān)性[21]，增加氮肥用量會導(dǎo)致蔬菜中Vc含量下降[22]，有機(jī)無機(jī)肥配施可以增加蔬菜Vc含量[23]。氮是構(gòu)成氨基酸的基本物質(zhì)，蛋白質(zhì)含量隨氮肥用量的增加而增加，但當(dāng)達(dá)到閾值后氮肥用量再增加則可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量下降[24]。本試驗結(jié)果與此類似：A5處理的辣椒中可溶性糖、可溶性固形物和Vc含量最高，隨著氮磷肥用量進(jìn)一步減少，其值均又有所降低。從可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量看，A2處理高于A1，但A2～A6處理隨著氮磷肥用量減少，其數(shù)值呈現(xiàn)降低趨勢。

本試驗結(jié)果表明，在本試驗條件下，采用尿素420.0 kg·hm-2、過磷酸鈣472.5 kg·hm-2、硫酸鉀525.0 kg·hm-2、有機(jī)肥58.5 t·hm-2的施肥量，辣椒葉片的最大量子產(chǎn)額和潛在活性最高，辣椒株高、株幅、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最好，辣椒可溶性糖、可溶性固形物、Vc含量最高，適于當(dāng)?shù)販厥依苯吩耘啵蔀楫?dāng)?shù)販厥依苯犯弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及科學(xué)使用肥料提供參考。