海南磚紅壤上優(yōu)化施肥對線椒產(chǎn)量及氮肥利用的影響

巨昇容 王文斌 耿建梅

摘? 要? 蔬菜生產(chǎn)中片面追求高產(chǎn)，過量施用氮肥非常普遍，引起水體或大氣污染。本文通過田間小區(qū)試驗，以農(nóng)戶習慣施肥為對照，研究了減氮對線椒產(chǎn)量和植株地上部氮素積累量的影響，同時結(jié)合15N標記肥料的微區(qū)試驗，研究了肥料氮的去向。結(jié)果表明：以農(nóng)民習慣施氮肥450 kg/hm2為對照，減氮30%后線椒產(chǎn)量略增加，但差異不顯著。15N標記肥料的微區(qū)試驗結(jié)果表明不同氮肥用量處理的線椒整個生育期果實、莖和葉的氮素總累積量幾乎相等，農(nóng)民習慣施氮肥較多，主要增加了土壤中的0～40 cm殘留量和表觀損失量，大量殘留的氮可能在線椒收獲后被雨水淋失，環(huán)境風險大。氮肥利用率無論通過差值法還是15N示蹤法計算，都是減氮30%處理顯著高于習慣施氮。因此目前海南線椒生產(chǎn)中，相比農(nóng)民習慣施氮肥450 kg/hm2減少30%氮肥施用非常必要，既不會影響產(chǎn)量，還可減輕環(huán)境污染。

關(guān)鍵詞? 線椒;習慣施肥;減氮;氮肥利用率

中圖分類號? S641.3? ? ? 文獻標識碼? A

Abstract? Excessive application of nitrogen （N） fertilizer is very common to get high yield in vegetable production which causes water or air pollution. Compared with traditional N fertilizer application， the effects of reduced N fertilizer on the yield and accumulation of nitrogen in line pepper were studied by field experiments and the fate of N fertilizer was observed by the 15N micro-plot. The results showed that the line pepper yield by reduced 30% N was slightly improved but the difference was not significant compared with conventional N fertilizer input of 450 kg/hm2. The results of the 15N micro-plot experiment indicated that the accumulation of nitrogen in fruits， stems and leaves was almost equal during the whole growth period of line pepper even though more N fertilizer was applied in conventional N fertilizer treatment which resulted in the increment of the residual N in 0–40 cm soil and the loss of N. The residual N may be leached after the harvest of line pepper and contributed to environment pollution. The nitrogen use efficiency of reduced 30% nitrogen was significantly higher than that of conventional N fertilizer obtained by the percentage of fertilizer N uptake by crop to N fertilizer rate or 15N tracer technique. Therefore， compared with conventional N fertilizer input of 450 kg/hm2， it was necessary to reduce 30% nitrogen fertilizer in the line pepper production in Hainan， which would not affect the yield， and reduce environmental pollution.

Keywords? Line pepper; conventional fertilizer application; nitrogen reduction; nitrogen use efficiency

DOI? 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.05.005

在礦質(zhì)營養(yǎng)元素中，氮對作物生長發(fā)育的促進作用和增產(chǎn)效果最為顯著。蔬菜生產(chǎn)中片面追求高產(chǎn)，過量施用氮肥非常普遍，山東惠民設(shè)施蔬菜區(qū)年均施入4670 kg/hm2的氮肥，超過作物需要量的數(shù)倍[1]。北京市保護地菜田全年氮肥用量高達1731.7 kg/hm2，相當于作物吸氮量的4.47倍，氮盈余量達到1344.0 kg/hm2[2]。過量施用氮肥引起水體或大氣污染環(huán)境，備受大家關(guān)注。

海南冬季氣溫高，被譽為天然大溫室，具有發(fā)展冬季瓜菜的優(yōu)勢。冬季瓜菜中椒類的播種面積和產(chǎn)量居第一位，2015、2016年播種面積分別為41071、46504 hm2[3-4]。一般辣椒生長對氮、鉀需求較多，磷需求較少[5-6]，但是據(jù)筆者前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)在椒類生產(chǎn)上農(nóng)民習慣全程施用1種復合肥（15-15-15），因此可以看出相對于鉀而言，氮和磷都過量，尤其過量的氮異?；钴S，容易進入水體或大氣造成污染。另外氮肥用量高達350～750 kg/hm2，而且基肥施用比例較大，多數(shù)占50%～70%，總之肥料配比、用量、施用時期等都不合理。

王敏等[7]對海南尖椒（谷雨109）施氮研究指出適宜施氮為300～450 kg/hm2，最佳施氮量422.5 kg/hm2，還有研究指出丘北辣椒（丘北小辣）最佳施氮量為180 kg/hm2[8]，李士敏等[9]在貴州遵義3個鎮(zhèn)上進行朝天椒的氮磷鉀肥效的田間試驗，結(jié)果表明最佳施氮量為245～ 628 kg/hm2，董俊霞[10]通過3414施肥方案研究發(fā)現(xiàn)辣椒（火辣椒）高產(chǎn)的最佳施氮量為233 kg/hm2，由此可見不同土壤、不同辣椒品種適宜氮肥用量不同。海南椒類種植中以線椒和泡椒為主，目前對線椒的合理施氮未見報道。本文通過田間小區(qū)試驗，以農(nóng)戶習慣施肥為對照，研究減氮、減磷處理對線椒產(chǎn)量的影響，同時結(jié)合15N標記肥料的微區(qū)試驗，研究肥料氮的去向，旨在為合理施氮提高線椒產(chǎn)量與氮肥利用率，減

少氮肥損失，從而保護環(huán)境提供理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 供試土壤? ?試驗于2016年11月—2017年5月在海南省儋州市熱科院試驗場大石隊（19°316″N，109°29′21″E）進行，供試土壤前茬作物為水稻，土壤為磚紅壤，土壤基本理化性質(zhì)：pH4.9，有機質(zhì)22.64 g/kg，全氮1.16 g/kg，堿解氮57.48 mg/kg，有效磷18.75 mg/kg，速效鉀19.11 mg/kg。

1.1.2? 供試作物? 線椒，品種為湘辣十三號，購自屯昌蔬菜種子店。

1.2? 方法

1.2.1? 實驗設(shè)計? 本試驗采用田間小區(qū)與微區(qū)試驗結(jié)合的方式。小區(qū)試驗設(shè)3個處理：傳統(tǒng)施肥（按照農(nóng)民常規(guī)習慣，全程施用復合肥（15-15-15），氮肥用量為450 kg/hm2，磷肥用量為450 kg/hm2，記為N450P450）;優(yōu)化施肥（根據(jù)辣椒對肥料三要素的需求特點，相比農(nóng)民習慣施肥量，減氮30%，減磷60%可能更適合線椒生長。基肥施用復合肥（15-15-15），追肥改用另一種復合肥（15-5-25），氮肥用量為315 kg/hm2，磷肥用量為180 kg/hm2，記為N315P180）;對照（N0P180），不施用氮肥，磷鉀施用與優(yōu)化施肥處理相同，分別由過磷酸鈣和氯化鉀提供。每個小區(qū)面積8 m×4.5 m，起壟耕作，每小區(qū)3壟，每壟雙行種植，株距0.4 m，有機肥施用相同（11 000 kg/hm2羊糞商品有機肥），作為基肥一次性施入。重復3次，隨機排列?；适┯梅譃榛屎?次追肥，具體施肥量見表1。

同時在施氮肥的2個處理N450P450和N315P180采用鐵框法進行微區(qū)試驗，每個小區(qū)設(shè)置2個微區(qū)，鐵框規(guī)格為110 cm×80 cm×40 cm，高出地面5 cm，每個鐵框種植6株線椒，微區(qū)內(nèi)肥料用量、澆水、病蟲害防控等田間管理與小區(qū)相同，氮為上?；ぱ芯吭荷a(chǎn)的15N標記尿素（豐度5.19%），磷鉀分別由過磷酸鈣和氯化鉀提供。

辣椒于2016年10月27日育苗，12月3日移栽于試驗小區(qū)，常規(guī)栽培管理，未進行修剪摘心處理。每次分小區(qū)采集辣椒果實稱重后，隨機選取一部分殺青烘干測定其中的氮含量。2017年5月4日試驗結(jié)束時隨機采集3株辣椒，按照果實、莖、葉分開稱重后，隨機選取一部分殺青烘干測定其中的氮含量。微區(qū)試驗類似，試驗結(jié)束時6株全部采集，每次采樣除了測定氮含量，還測定15N豐度。用土鉆分層采集0～10、10～20、 20～40 cm土樣，測定土壤全氮含量和15N豐度，計算土壤的15N殘留率。

1.2.2? 測定指標與方法? ?植物和土壤樣品全氮用凱氏定氮法測定，15N豐度用質(zhì)譜儀測定。

氮肥利用率的計算參照巨曉棠[11]、王富林[12]的方法。計算公式為：

Ndff=[辣椒或土壤15N豐度（%）-自然豐度（0.365%）]/[肥料中15N豐度（%）-自然豐度（0.365%）]×100%;

辣椒氮肥利用率=[Ndff×辣椒全氮量（g）]/施肥量（g）;

總氮量（g）=辣椒干物質(zhì)量（g）×N

辣椒15N累積量（mg）=總氮量（g）× Ndff×1000;

土壤各層次氮肥殘留量（mg）=土壤全氮含量（g/kg）×容重（g/cm3）×土層深度（cm）×微區(qū)面積（cm2）×Ndff

表觀損失量=施肥量-作物吸氮量-土壤氮殘留量

氮肥表觀利用率=（施氮區(qū)作物吸氮量-不施氮區(qū)作物吸氮量）/施氮量×100%;

氮肥表觀殘留率=（施氮區(qū)殘留氮-不施氮區(qū)殘留氮）/施氮量×100%;

氮肥表觀損失率=100%-氮肥利用率-氮肥殘留率。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析，差異顯著性檢驗用LSD法。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同施肥處理對線椒果實產(chǎn)量的影響

由表2可知，2個施氮處理（N450P450、N315P180）的產(chǎn)量分別比不施氮處理（N0P180）增產(chǎn)83.8%、92.5%，說明增施氮肥能顯著提高辣椒的產(chǎn)量;N315P180處理無論小區(qū)還是微區(qū)的產(chǎn)量都略高于N450P450處理，分別增產(chǎn)5%、6%，但差異未達顯著水平，即減氮30%后線椒產(chǎn)量不僅沒有降低，反而略有提高，說明農(nóng)民習慣施氮量至少過量30%。

2.2? 不同施肥處理對線椒氮素累積量的影響

2個施氮肥處理N450P450、N315P180的植株地上部氮素總累積量顯著高于不施氮肥處理N0P180。相比N450P450處理，優(yōu)化施肥的N315P180處理整個生育期果實、莖和葉的總氮素累積量提高了9.3%，但差異不顯著。原因可能是N450P450與N315P180處理的N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1和1∶0.6∶1.4 ， 后者氮磷鉀比例更適合辣椒生長，產(chǎn)量略提高，氮累積量也略增加。

2.3? 不同氮肥用量對15N肥料去向的影響

施入微區(qū)土壤的15N肥料去向見表3，不同氮肥用量的兩個處理植株氮素總累積量幾乎相等，且都是果實吸氮量最多，占70%左右。N450P450處理在0～10 cm、10～20 cm及20～40 cm土層內(nèi)的15N殘留量均大于N315P180，尤其是0～10 cm土層，高出95.2%，差異達到極顯著水平，原因可能是施肥較淺（追肥主要是在株間開挖5 cm左右的施肥穴）。N450P450處理0～40 cm15N肥料的總殘留量也極顯著高于N315P180。N450P450處理的15N肥料表觀損失量比N315P180損失氮量高36.5%，但差異不顯著。由此可知農(nóng)民習慣過量施用氮肥，并沒有增加辣椒的氮素吸收，主要增加了土壤中0～40 cm的殘留量和表觀損失量。

從表4可看出：氮肥利用率無論通過小區(qū)試驗差值法計算還是微區(qū)試驗通過15N示蹤法計算的都為N315P180顯著高于N450P450，但是都比較低，僅為16%～26%。微區(qū)15N示蹤試驗結(jié)果表明，氮肥施入在土壤后殘留率最高，占50%左右，其次是通過各種途徑損失的，約占30%，氮肥的吸收利用率最低。

3? 討論

韓瑛祚等[13]的研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥（225 kg/ hm2）相比，減氮15%辣椒產(chǎn)量高于常規(guī)施肥，減氮30%辣椒產(chǎn)量略低于常規(guī)施肥，但差異不顯著。何志學[14]通過盆栽試驗研究表明隨著施氮量的增加，辣椒產(chǎn)量呈先增后減的現(xiàn)象，適宜施氮量為540 kg/hm2。本研究試驗條件下以多數(shù)農(nóng)民習慣施氮肥450 kg/hm2為對照，減氮30%處理即315 kg/hm2線椒產(chǎn)量略增加，但差異不顯著，原因可能基肥減少了33.3%氮肥用量，在辣椒結(jié)果盛期和后期增施含鉀高的復合肥（15-5-25），即第2、3次追肥比N450P450處理增施鉀33.3%、66.7%，滿足了辣椒結(jié)果期對鉀素需求較多，利于產(chǎn)量增加，是否可以繼續(xù)減少氮肥用量不會顯著減產(chǎn)有待進一步研究，另外適宜施氮量還與線椒品種、產(chǎn)量和土壤供氮量有關(guān)。

韓瑛祚等[13]研究指出相比常規(guī)施氮（225 kg/ hm2）減氮15%或30%不會降低辣椒整個生育期植株（果+莖+葉）對氮素的吸收，反而減氮15%辣椒氮素吸收量略高于常規(guī)施氮處理。本研究也得到類似的結(jié)果，相比農(nóng)民習慣施氮（450 kg/ hm2），優(yōu)化施肥處理（315 kg/hm2）整個生育期果實、莖和葉的總氮素累積量略高，從而氮肥利用率都是優(yōu)化施肥處理的顯著高于農(nóng)民習慣施氮。但是氮肥利用率無論通過差值法還是15N示蹤法計算的也都比較低，僅為16%～26%。有研究指出中國露地蔬菜氮肥利用率為25.9%±13.3%，顯著低于玉米、小麥和水稻[15]，朱建華通過15N微區(qū)試驗研究發(fā)現(xiàn)當施氮量為1200 kg/hm2，僅有10.47%肥料氮被辣椒吸收利用[16]。韓玲君的研究也發(fā)現(xiàn)，隨著氮肥用量的增加，辣椒對氮肥的利用率表現(xiàn)為降低的趨勢[17]。蔬菜生產(chǎn)中氮肥利用率比較低，主要與蔬菜的根系較淺，氮肥施用較多有關(guān)。本研究試驗條件下差值法計算的氮肥利用率略高于15N示蹤法，這與前人的研究結(jié)果相似[17]，主要可能是氮肥的激發(fā)效應(yīng)。

從15N微區(qū)試驗可看出，農(nóng)民習慣施氮肥較多，并沒有增加線椒的氮素吸收，主要增加了土壤中的0～40 cm殘留量和表觀損失量。尤其是農(nóng)民習慣施氮處理線椒種植結(jié)束后0～40 cm土壤氮殘留量高達251.6 kg/hm2，辣椒收獲后（5月左右）恰逢海南雨季，土壤中殘留的大量氮素在雨水的作用下可能大量被淋洗或徑流損失，肖麗娟[18]對海南7個大中水庫水質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，豐水期水體營養(yǎng)高于枯水期，尤其是農(nóng)業(yè)集約化程度較高的樂東和萬寧地區(qū)的水庫，證實了上述推測。而優(yōu)化施肥處理可以顯著降低辣椒收獲后氮素在土壤中的殘留量，從而可以減少氮肥的浪費以及對環(huán)境的污染，因此目前海南線椒生產(chǎn)中相比農(nóng)民習慣施氮量減少氮肥30%施用非常必要。

綜上所述，以多數(shù)農(nóng)民習慣施氮肥450 kg/ hm2為對照，減氮30%后線椒產(chǎn)量略增加，但差異不顯著。15N微區(qū)試驗可知不同氮肥用量的2個處理植株地上部氮素總累積量幾乎相等，因此優(yōu)化施肥處理的氮肥利用率顯著提高，農(nóng)民習慣施氮肥較多，主要增加了土壤中的0～40 cm殘留量和表觀損失量，大量殘留的氮可能在線椒收獲后損失，環(huán)境風險大，因此目前海南線椒生產(chǎn)中相比農(nóng)民習慣施氮肥450 kg/hm2減少30%氮肥施用非常必要。

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