設(shè)施土壤處理方式對辣椒生長發(fā)育及土壤特性的影響

王曉莉，張文文，尹翠，曹云娥

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國設(shè)施園藝迅速發(fā)展，已經(jīng)成為全世界設(shè)施園藝面積最大的國家，占世界總面積的 85%以上，在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。但是長時(shí)期過量施肥，盲目使用農(nóng)藥導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)土壤污染和連作障礙問題不斷，病蟲害多發(fā)，園藝產(chǎn)品產(chǎn)量下降，品質(zhì)變劣，產(chǎn)品安全隱患大[2-5]。這些問題已經(jīng)成為制約中國設(shè)施蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)的瓶頸[6-8]。面對這種情況，增施有機(jī)肥，合理施用化肥可以改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄肥性能和土壤肥力效能[9]。研究表明，蚯蚓糞和生物炭都可以有效地緩解土壤連作障礙，促進(jìn)植物生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[10-11]。另外，隨著中國蔬菜種植面積的增加，蔬菜廢棄物的處理問題日漸凸顯出來，其中將蔬菜秸稈制成有機(jī)肥是一種經(jīng)濟(jì)有效的處理途徑[12-13]，顧顯權(quán)等[14]，胡曉婷等[15]研究表明，蔬菜秸稈有機(jī)肥可以改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。王愛娥等[16]，馮建國等[17]表明，緩控釋劑在一定程度上可以保護(hù)肥料、農(nóng)藥等的有效成分免受不良環(huán)境的影響，從而達(dá)到有效防治有害生物的作用?；谝陨涎芯浚驹囼?yàn)利用蚯蚓糞，生物炭(主要成分為椰殼，有效碳成分為95%)，秸稈有機(jī)肥(主要成分為蔬菜和玉米秸稈)，輔以緩控釋劑(由中國科學(xué)院微生物研究所研制，由青島新鈉生物科技有限公生產(chǎn))對土壤進(jìn)行處理，探究不同的土壤處理對辣椒生長發(fā)育及設(shè)施土壤性質(zhì)的影響，以期篩選出最適的土壤處理方式，為寧夏設(shè)施辣椒的種植提供參考。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)從2018-08-06─2019-01-10，在寧夏銀川賀蘭山園藝科技示范區(qū)光伏溫室內(nèi)進(jìn)行。供試土壤類型為沙壤土，全氮為0.15 g·kg-1，速效氮為2.83 mg·kg-1，全磷為9.41 g·kg-1，有效磷為11.15 mg·kg-1，速效鉀為123.67 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)為5.81 g·kg-1，pH為7.7，電導(dǎo)率為0.25 mS· cm-1。種植辣椒品種為洋大帥，該品種來源于法國，在山東和陜西等地推廣，果實(shí)牛角型，早熟味辣。試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)置8個(gè)不同的土壤處理(表 1)，在辣椒定植前進(jìn)行土壤處理。

共設(shè)置8個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)種植3壟， 3個(gè)重復(fù)，每壟長5.7 m，寬0.75 m，面積為4.275 m2，小區(qū)間隔開。每壟定植2行，株距為30 cm，各處理隨機(jī)排列。每壟布置兩條滴灌管，滴頭間距0.3 m,在苗期、開花期和坐果期分別隨水施入配方肥(尿素183 mg·L-1,磷酸二氫銨77.05 mg·L-1，硝酸鉀202 mg·L-1，硫酸鉀174 mg·L-1)。

表1 不同土壤處理Table 1 Different soil treatments

1.2 測定指標(biāo)與分析方法

1.2.1 植株形態(tài)指標(biāo)測定 辣椒定植成活后，從2018-08-06開始分別在苗期-開花期，開花期-盛果期、盛果期-拉秧期3個(gè)時(shí)期測定植株的株高、莖粗和葉綠素含量，每個(gè)處理隨機(jī)選取10株進(jìn)行掛牌標(biāo)記測定。株高用鋼卷尺測定；莖粗用游標(biāo)卡尺測定；葉綠素含量用日本SPAD Plus儀器測定。

1.2.2 樣品采集與分析 在盛果期，每個(gè)處理每個(gè)重復(fù)的辣椒果實(shí)取3～4個(gè)測定果實(shí)品質(zhì)，用鉬藍(lán)比色法測定Vc的含量；用水楊酸比色法測定硝酸鹽含量；用蒽酮比色法測定可溶性糖的含量；用酸堿中和滴定法測定有機(jī)酸含量；用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定可溶性蛋白含量[18]。在采收時(shí)期記錄不同處理小區(qū)的辣椒產(chǎn)量，按照小區(qū)面積折合成公頃產(chǎn)量。辣椒拉秧期不同處理用五點(diǎn)取樣法取0～20 cm的土壤，風(fēng)干后過1 mm篩，用于測定土壤的理化指標(biāo)。用土水體積比v(土)∶v(水)=1∶10電導(dǎo)法測定pH值和EC值；用環(huán)刀法測土壤容重；用凱氏定氮法測定全氮含量；用堿解擴(kuò)散法測定堿解氮含量；用重鉻酸鉀-油浴鍋加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)含量；用鉬銻抗比色法測定速效磷含量；用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-火焰光度法速效鉀含量[19]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010和SPSS 23軟件，利用LSD法在P<0.05水平下進(jìn)行單因素顯著性分析，分析結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。利用隸屬函數(shù)主成分分析綜合得分法，對各因子測試值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，確定各因子權(quán)重，計(jì)算綜合質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對各處理進(jìn)行綜合評價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤處理對辣椒植株生長的影響

如表 2所示，在辣椒苗期-開花期，T4、T5處理可以明顯促進(jìn)辣椒植株的生長，但T7處理的莖最細(xì)，T2處理的葉綠素含量最低。在辣椒開花期-盛果期，不同的土壤處理對辣椒植株的莖粗無顯著性影響， T7和T8處理的辣椒株高顯著高于T1處理，T2處理的辣椒葉綠素含量最低。在辣椒盛果期-拉秧期T4處理的辣椒株高顯著高于T1處理， T8處理的辣椒莖粗顯著高于T3處理，T3處理的辣椒葉綠素含量最高。

表2 不同土壤處理對辣椒植株生長的影響Table 2 Effects of different soil treatments on the growth of pepper plants

注：同一生長時(shí)期，不同處理間字母不同表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: In the same growth period, different letters between different treatments indicate significant differences (P<0.5).The same as below.

2.2 不同土壤處理對辣椒產(chǎn)量的影響

由圖 1可知，T7處理的辣椒產(chǎn)量顯著高于其他處理，產(chǎn)量為62.27 t·hm-2，其次為T8處理，產(chǎn)量為58. 10 t·hm-2，產(chǎn)量最低的為T1處理，產(chǎn)量為42.10 t·hm-2， T7處理較T1處理產(chǎn)量高出32.4%。

圖1 不同土壤處理對辣椒產(chǎn)量的影響 Fig.1 Effects of different soil treatments on yield of pepper

2.3 不同土壤處理對辣椒品質(zhì)的影響

如表 3所示，T3處理Vc含量最高，為6.39 g·kg-1，與T1和T2處理無顯著差異。T2處理的辣椒硝酸鹽含量最高，為0.22 g·kg-1，T2與T3處理無顯著性差異。T8處理的辣椒有機(jī)酸含量最高，為0.71 g·kg-1，較T5處理高60.5%，且T8與T6之間無顯著性差異。T5處理的辣椒可溶性糖含量最高，為44.8 g·kg-1，顯著高于T1處理，且T5處理與T8處理之間無顯著性差異。T6處理的可溶性蛋白質(zhì)含量最高，較T5高87%， T3次之。

表3 不同土壤處理對果實(shí)品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different soil treatments on fruit quality

2.4 不同處理對土壤理化性狀的影響

如表4所示，不同的土壤處理下，土壤容重?zé)o顯著性差異，T1處理的土壤pH值最高，為7.81，EC值最低，為0.246 mS·cm-1。T8處理的全氮含量顯著高于其他7個(gè)處理，且這7個(gè)處理之間全氮含量無顯著性差異。T4處理的土壤速效氮含量顯著高于其他處理，且T4處理與T8處理無顯著性差異，T2處理的土壤速效氮含量最低，為0.747 mg·kg-1。T7處理的土壤全磷含量最高，T8次之。T6處理的土壤速效磷含量最高，為17.46 mg·kg-1，T8處理的土壤速效磷含量最低，為7.08 mg·kg-1。T7處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，為11.081 g·kg-1，T6處理的有機(jī)質(zhì)含量最低，為1.532 g·kg-1，比T7處理的有機(jī)質(zhì)含量降低了86.17%。T8處理的土壤速效鉀含量為342.53 mg·kg-1，顯著高于其他處理， T1處理的土壤速效鉀含量最低，為124.98 mg·kg-1，與T8相比土壤速效鉀含量降低了63.51%。

表4 不同處理對土壤理化性狀的影響Table 4 Effects of different treatments on soil physical and chemical properties

2.5 不同土壤處理下辣椒生長特征參數(shù)主成分分析與評價(jià)

如表 5所示，對Vc、硝酸鹽、可溶性蛋白、可溶性糖、有機(jī)酸、產(chǎn)量、株高、莖粗、葉綠素進(jìn)行主成分分析得出：主成分1的特征值為3.283，貢獻(xiàn)率為36.478%，主成分2的特征值為2.155，貢獻(xiàn)率為23.941%，主成分3的特征值為1.639，貢獻(xiàn)率為18.211%，3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率為78.630%，所以，可以用前3個(gè)主成分來綜合分析辣椒生長情況。

表5 主成分特征值及貢獻(xiàn)率Table 5 Eigenvalues and rate of contribution of principal components

根據(jù)特征值和初始因子載荷矩陣可以算出前3個(gè)主成分每個(gè)指標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)，將各個(gè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化變量與各個(gè)指標(biāo)對應(yīng)系數(shù)的乘積累加得到各個(gè)主成分的表達(dá)式，3個(gè)主成分與它們各自貢獻(xiàn)率的權(quán)重乘積之和即為主成分得分。3個(gè)主成分表達(dá)式如下：

F1=-0.47ZX1-0.29ZX2+0.15ZX3+0.43ZX4-0.01ZX5+0.32ZX6+0.42ZX7+0.46ZX8-0.01ZX9

F2=0.33ZX1+0.21ZX2+0.62ZX3-0.26ZX4+0.5ZX5+0.22ZX6+0.17ZX7+0.2ZX8-0.13ZX9

F3=0.01ZX1-0.08ZX2-0.09ZX3+0.11ZX4+0.48ZX5-0.19ZX6+0.33ZX7-0.28ZX8+0.72ZX9

式中：ZX1─ZX9為原變量經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理之后的值；主成分綜合得分：

式中：Wj為各個(gè)主成分貢獻(xiàn)率權(quán)重；u(Xji)=(Xj-Xmin)/(Xmax-Xmin),Xji為第i個(gè)處理第j項(xiàng)指標(biāo)測定值，Xmax、Xmin為所有參試指標(biāo)的最大值和最小值。

如表6所示，不同土壤處理綜合得分排為：T8>T6>T7>T3>T4>T2>T5>T1，T8處理的得分最高，即對土壤施用秸稈有機(jī)肥+緩控釋劑對辣椒生長的效果最優(yōu)。

表6 不同土壤處理主成分值，隸屬函數(shù)值，綜合評價(jià)及排序Table 6 Principal component value, subordinate function value, comprehensive evaluation and ranking of different soil treatments

3 討論與結(jié)論

土壤對于作物的生長具有至關(guān)重要的作用，對土壤進(jìn)行合理處理是生產(chǎn)中獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)園藝產(chǎn)品的重要措施。研究表明，土壤中加入有機(jī)肥可以提高土壤的通氣性、疏松度，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而供給作物生長的營養(yǎng)元素，改善作物生長條件，促進(jìn)作物生長[20]。本試驗(yàn)在辣椒定植前對土壤進(jìn)行了不同的處理，添加不同的有機(jī)肥，與對照相比，在不同程度上促進(jìn)了辣椒的生長發(fā)育。試驗(yàn)結(jié)果表明，T4處理在開花期-盛果期辣椒葉綠素比T2處理增加了4.5%，在盛果期-拉秧期辣椒株高比T1處理增加了12.4%。這與RAJBIR等[21]，李繼蕊等[22]的研究結(jié)果一致。馮騰騰等[23]研究表明，在土壤中添加合適比例的生物炭會(huì)促進(jìn)植物葉綠素的生成，但是過量的生物炭反而會(huì)適得其反，本試驗(yàn)中T5和T6處理在開花期-盛果期的葉綠素分別比T2處理高4.3%和4.1%，在盛果期-拉秧期分別比T2處理高4.3%和3.9%。T7和T8處理在辣椒開花期-盛果期的株高分別比T1處理高7.6%和11%，另外在盛果期-拉秧期T8處理的辣椒莖粗相對較高，說明秸稈有機(jī)肥在一定程度上對辣椒的生長發(fā)育具有促進(jìn)作用，這與前人的研究結(jié)果一致。

王翠麗[24]，趙海濤等[25]的研究結(jié)果表明，種植土中加入適量的蚯蚓糞可提高作物Vc、可溶性蛋白、可溶性糖含量，降低硝酸鹽含量,并且在一定程度上可以增加作物產(chǎn)量。本試驗(yàn)研究表明，T3處理的辣椒Vc含量最高，T6處理和T3處理的辣椒可溶性蛋白含量最高。劉阿梅等[26]研究表明，在培土中加入生物炭后，圓蘿卜和小青菜的可溶性糖顯著高于對照，并且可以明顯促進(jìn)圓蘿卜根的膨大，促進(jìn)小青菜莖葉的生長。本試驗(yàn)中T5處理的可溶性糖含量最高，為44.8g·kg-1，T8處理次之，與前人研究結(jié)果一致。陽丹萍等[27]，吉貴峰等[28]研究表明,生物炭能夠促進(jìn)植物根系發(fā)育，提高土壤中硝化細(xì)菌的豐度，增強(qiáng)硝化作用，降低氮素流失，進(jìn)而提高土壤硝酸鹽供給水平，因此生物炭可以提高蔬菜硝酸鹽含量，但是本試驗(yàn)中T2處理的硝酸鹽含量最高，T3次之，生物炭處理的辣椒中硝酸鹽的含量較低，這可能是因?yàn)橥寥乐邢跛猁}含量供給在一個(gè)較低的范圍，另外植物可以及時(shí)代謝轉(zhuǎn)化硝酸鹽，使得辣椒硝酸鹽含量較低。另外，與T1相比,所有的土壤處理都不同程度的增加了辣椒的產(chǎn)量，T7處理的辣椒產(chǎn)量最高。

本試驗(yàn)研究表明，土壤經(jīng)過不同的處理后，均可調(diào)節(jié)土壤的pH值、EC值，這與趙秀芬等[29]、張成紅等[30]、李繼蕊等[22]的研究結(jié)果一致。各個(gè)處理之間的土壤容重?zé)o差顯著異?？诐萚31]研究表明,蔬菜秸稈堆肥不同施肥量下，隨著有機(jī)肥用量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效鉀含量呈現(xiàn)不斷增加的趨勢。HADAS等[32]，HART等[33]也研究表明,土壤中有機(jī)肥可增加土壤的有機(jī)質(zhì)，提高土壤中可利用的P、K的含量。本試驗(yàn)表明，T8處理顯著提高了土壤速效鉀含量，T7處理顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量。T4處理顯著提高了土壤速效氮含量，T8次之,和前人研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，對土壤進(jìn)行合理的處理可以在一定程度上促進(jìn)辣椒的生長發(fā)育。蚯蚓糞、生物炭和秸稈有機(jī)肥的施用可以不同程度地改善土壤理化性質(zhì)，提高辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)。綜合主成分分析，T8處理更有利于辣椒產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的提高。