優(yōu)化管理對(duì)設(shè)施辣椒養(yǎng)分吸收?品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響

鄔剛　袁嫚嫚　王家寶　董慧　魏素君　張其安　孫義祥

摘要 為探明不同優(yōu)化管理模式對(duì)設(shè)施辣椒養(yǎng)分吸收、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益的影響。通過田間試驗(yàn)，設(shè)置了農(nóng)戶習(xí)慣管理（FP）、農(nóng)民習(xí)慣管理+土壤改良（OPT1）、農(nóng)民習(xí)慣管理+土壤改良+優(yōu)化群體（OPT2）和土壤改良+優(yōu)化群體+水肥優(yōu)化處理（OPT3）4個(gè)處理，主要研究了辣椒干物質(zhì)累積、養(yǎng)分吸收、辣椒素、VC、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等對(duì)不同優(yōu)化管理模式的響應(yīng)。結(jié)果表明，F(xiàn)P和OPT1之間各指標(biāo)的差異不顯著。與FP相比，OPT2處理辣椒的地上部干物質(zhì)積累、氮、磷和鉀吸收量分別增加了14.1%、16.8%、11.4%和15.5%，OPT3處理辣椒的地上部干物質(zhì)積累、氮、磷和鉀吸收量分別增加了22.3%、28.5%、25.2%和21.8%，優(yōu)化水肥管理可提高辣椒的品質(zhì)，OPT3處理的辣椒素和VC含量較農(nóng)戶習(xí)慣分別顯著增加了19.9%和22.7%。OPT3處理辣椒的平均產(chǎn)量最高，達(dá)48 556 kg/hm2，平均純收益為459 134 元/hm2。因此，集成土壤改良、群體密度優(yōu)化和全生育期養(yǎng)分調(diào)控的優(yōu)化管理模式能夠提高設(shè)施辣椒的干物質(zhì)積累、養(yǎng)分吸收和品質(zhì)，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收。

關(guān)鍵詞 優(yōu)化管理;設(shè)施辣椒;養(yǎng)分吸收;品質(zhì)

中圖分類號(hào) S 63文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）23-0083-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.021

Effects of Optimal Management on Nutrient Absorption， Quality and Economic Benefits in Greenhouse Pepper

WU Gang1，2， YUAN Man-man1，2， WANG Jia-bao1，2 et al

（1. Soil and Fertilizer Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei，Anhui 230031;2.Key Laboratory of Nutrient Cycling， Resources and Environment of Anhui， Hefei，Anhui 230031）

Abstract The effects of different optimal management models on nutrient absorption， quality and economic benefits in greenhouse pepper were investigated. Three different optimal management models and a control were used in this experiment including farmers fertilizer practice （FP）， optimizing the soil management based on FP （OPT1）， optimizing crop population based on OPT1 （OPT2）， optimizing water and nutrient management based on OPT2 （OPT3）. The pepper dry matter accumulation and its nutrient absorption， the content of capsaicin and vitamin C， yield and economic benefits were determined. The results showed that there was no significant difference between FP and OPT1. Compared with FP treatment， the above-ground dry matter accumulation， nitrogen， phosphorus and potassium absorption of pepper treated with OPT2 significantly increased by 14.1%， 16.8%， 11.4% and 15.5%， respectively.The above-ground dry matter accumulation， nitrogen， phosphorus and potassium absorption of pepper treated with OPT3 significantly increased by 22.3%， 28.5%， 25.2% and 21.8%， respectively as compared with FP treatment. The content of capsaicin and vitamin C treated with OPT3 significantly increased by 19.9% and 22.7%， respectively. The average yield of pepper treated with OPT3 was the highest， reaching 48 556 kg/hm2， with an average net profit of 459 134 yuan /hm2.The integrated techniques of soil improvement， optimizing crop population and optimizing water and nutrient management can improve the dry matter accumulation， nutrient absorption and quality of greenhouse pepper， and promote the increase of farmers production and income.

Key words Optimal management;Greenhouse pepper;Nutrient absorption;Quality

我國是世界第一大辣椒生產(chǎn)國和消費(fèi)國，播種面積約占世界辣椒播種面積的40%[1]。近年來，隨著設(shè)施栽培技術(shù)的普及，設(shè)施辣椒栽培面積越來越大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國辣椒種植面積約213.89萬hm2，其中設(shè)施栽培面積約為56.81萬hm2，占比26.6%。設(shè)施栽培環(huán)境下蔬菜等作物能充分利用光能和熱能，促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收利用，從而增加其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和農(nóng)戶效益[2-3]。但我國設(shè)施蔬菜栽培中化肥過量和不合理施用現(xiàn)象普遍[4]，從而導(dǎo)致化肥利用率低和生產(chǎn)效率低下，同時(shí)還可能造成土壤酸化、次生鹽漬化和土壤連作障礙等一系列嚴(yán)重問題[5-7]。因此，針對(duì)目前設(shè)施辣椒化肥施用與土壤質(zhì)量方面的突出問題進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化對(duì)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

研究表明，石灰氮和生石灰等土壤改良劑的施用可減少設(shè)施土壤交換性總量，提高土壤pH[8]，降低土壤EC值，緩解土壤鹽漬化程度[9]。石灰氮水解過程中產(chǎn)生的堿性物質(zhì)是土壤pH變化的直接原因。生物有機(jī)肥可提高連作辣椒根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)、豐富度指數(shù)和穩(wěn)定性指數(shù)，降低真菌和病原菌數(shù)量，從而促進(jìn)辣椒正常生長(zhǎng)和發(fā)育[10]。此外，水肥管理的優(yōu)化有助于促進(jìn)辣椒干物質(zhì)和養(yǎng)分積累，增加果實(shí)中養(yǎng)分的分配比例[11]，提高肥料的利用效率，減少氮素的損失[12]。上述研究表明，土壤改良劑和生物有機(jī)肥的施用、水肥管理的優(yōu)化對(duì)促進(jìn)設(shè)施辣椒的增產(chǎn)和設(shè)施土壤環(huán)境的改善均具有顯著作用，但這些研究主要為單項(xiàng)技術(shù)研究，而對(duì)綜合多項(xiàng)技術(shù)的研究較少[13]。筆者在土壤改良、適度增密和全生育期養(yǎng)分管理的優(yōu)化等綜合技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上研究設(shè)施辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)、干物質(zhì)累積、養(yǎng)分吸收和經(jīng)濟(jì)效益等參數(shù)，為設(shè)施辣椒提質(zhì)增效和綠色可持續(xù)發(fā)展提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年分別在肥西縣安徽綠溪洲農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司和舒城縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所內(nèi)進(jìn)行。2個(gè)試驗(yàn)地均屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫12.9～15.6 ℃，年均降雨量為1 033～1 596 mm，無霜期多年平均270 d，年均日照時(shí)數(shù)1 969 h。供試?yán)苯菲贩N為皖椒101（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所培育品種），2018年1月24日進(jìn)行穴盤育苗，3月24日定植。2個(gè)試驗(yàn)地土壤類型均為黃棕壤，地力均勻，耕層（0～20 cm）土壤的基本理化性質(zhì)見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

共設(shè)4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積為20 m2，分別為農(nóng)戶習(xí)慣（FP）：施肥和田間管理情況基于農(nóng)戶調(diào)研的平均值;優(yōu)化管理1（OPT1）：改變農(nóng)戶土壤處理的方式，施用石灰氮高溫悶棚和商品有機(jī)肥;優(yōu)化管理2（OPT2）：在優(yōu)化管理1的基礎(chǔ)上，適度增加辣椒移栽密度，構(gòu)建高產(chǎn)群體;優(yōu)化管理3（OPT3）：在優(yōu)化管理2的基礎(chǔ)上，優(yōu)化各生育期的養(yǎng)分管理（具體試驗(yàn)方案見表2）?；适┯梅绞綖楸砻嫒鍪┖笮贩史绞綖槟は挛姽?。試驗(yàn)所用干雞糞為合肥溫氏畜牧有限公司生產(chǎn)，石灰氮為寧夏大榮實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，微生物有機(jī)肥為江陰市聯(lián)業(yè)生物科技有限公司生產(chǎn)，復(fù)合肥（15-15-15）、（18-7-20）和水溶肥（18-7-30）為安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，葉面肥為山東海岱綠洲生物工程有限公司生產(chǎn)的糖醇鈣。其中（15-15-15）復(fù)合肥價(jià)格為2.24元/kg;（18-7-20）復(fù)合肥價(jià)格為3.75元/kg;雞糞價(jià)格為0.43元/kg;生物有機(jī)肥價(jià)格為0.89元/kg;石灰氮價(jià)格為8元/kg;（18-7-30）水溶肥價(jià)格為9.8元/kg;糖醇鈣價(jià)格為70元/kg;辣椒苗價(jià)格為0.3元/棵;人工費(fèi)為80元/d。

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 樣品采集。按小區(qū)對(duì)辣椒進(jìn)行人工分次采收，單獨(dú)記產(chǎn)。第一次采收時(shí)，采集辣椒果實(shí)樣品，第二次采收后，同時(shí)采集辣椒果實(shí)和莖葉樣品。采集的辣椒果實(shí)和莖葉樣品經(jīng)105 ℃下殺青30 min后于75 ℃烘干至恒重，稱重后粉碎，分別測(cè)定果實(shí)和莖葉的全氮、全磷和全鉀含量。第二次采收時(shí)取果實(shí)鮮樣測(cè)定還原糖、維生素C和辣椒素含量。

1.3.2 樣品測(cè)定。采用H2SO4-H2O2消煮法，全氮含量測(cè)定采用半微量凱氏法，全磷含量測(cè)定采用鉬銻抗比色法，全鉀含量測(cè)定采用火焰光度計(jì)法。辣椒VC含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定;還原糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定;辣椒素含量采用高效液相色譜法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

地上部養(yǎng)分累積量（kg/hm2）=葉養(yǎng)分濃度×葉干物質(zhì)累積量+莖養(yǎng)分濃度×莖干物質(zhì)累積量+果實(shí)養(yǎng)分濃度×果實(shí)干物質(zhì)累積量

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007、SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，均值多重比較采用Duncans比較法。

2 結(jié)果與分析

2.1 優(yōu)化管理對(duì)設(shè)施辣椒干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收的影響

由表3可知，在肥西和舒城2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，辣椒地上部、莖、葉和果實(shí)干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為農(nóng)戶習(xí)慣（FP）<優(yōu)化管理1（OPT1）<優(yōu)化管理2（OPT2）<優(yōu)化管理3（OPT3）。其中在肥西試驗(yàn)點(diǎn)，與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）和優(yōu)化管理1（OPT1）相比，優(yōu)化管理2（OPT2）和優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒地上部干物質(zhì)積累量分別顯著增加了15.6%、11.6%和23.9%、19.7%。優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒莖、葉和果實(shí)的干物質(zhì)積累量較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）分別顯著提高了23.5%、12.3%和34.4%;在舒城試驗(yàn)點(diǎn)，與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）和優(yōu)化管理1（OPT1）相比，優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒地上部干物質(zhì)積累量分別顯著增加了20.6%和17.7%;優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒莖、葉和果實(shí)的干物質(zhì)積累量較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）分別顯著提高了20.7%、14.9%和26.4%。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的農(nóng)戶習(xí)慣與優(yōu)化處理1差異不顯著。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的干物質(zhì)分配比例存在差異，肥西試驗(yàn)點(diǎn)的莖、葉和果實(shí)的干物質(zhì)分配比例為0.3∶0.3∶0.4，而舒城試驗(yàn)點(diǎn)的比例為0.4∶0.3∶0.3。

不同優(yōu)化管理的辣椒地上部氮磷鉀養(yǎng)分積累和分配情況見表4。在肥西試驗(yàn)點(diǎn)，與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）相比，優(yōu)化管理2（OPT2）和優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒地上部氮、磷、鉀的養(yǎng)分積累分別顯著增加20.6%、18.2%、20.3%和35.4%、33.0%、29.4%，其中優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒莖、葉和果實(shí)的氮素積累量較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）顯著提高45.0%、37.0%和29.5%。與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）相比，優(yōu)化管理2（OPT2）和優(yōu)化管理3（OPT3）辣椒葉的磷、鉀的養(yǎng)分積累量分別顯著增加了16.9%、26.2%和27.9%、35.5%。優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒果實(shí)磷、鉀的養(yǎng)分積累較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）分別顯著提高36.8%和34.0%。在舒城試驗(yàn)點(diǎn)，與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）相比，優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒地上部氮、磷、鉀的養(yǎng)分積累分別顯著增加21.5%、17.4%和14.2%，其中優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒葉和果實(shí)氮、鉀的養(yǎng)分積累較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）分別顯著提高25.3%、19.3%和23.7%、15.3%。

從表4可以看出，無論辣椒的莖、葉和果實(shí)，對(duì)氮磷鉀元素的吸收量表現(xiàn)為鉀>氮>磷。對(duì)辣椒地上各部位對(duì)氮、磷、鉀素吸收量的大小進(jìn)行比較，葉部的氮素吸收量最大，其次是果實(shí)，莖的吸氮量最小。果實(shí)的磷素吸收量最大，其次是葉部，最小的是莖部。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)鉀素在辣椒各部位的分配存在差異，肥西試驗(yàn)點(diǎn)果實(shí)鉀素吸收量最大，其次是葉部，莖部吸收量最小，而舒城試驗(yàn)點(diǎn)莖、葉和果實(shí)的鉀素吸收量相當(dāng)，各占地上部的1/3。

2.2 優(yōu)化管理對(duì)設(shè)施辣椒品質(zhì)的影響

還原糖、辣椒素和VC含量是辣椒品質(zhì)的主要指標(biāo)。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)處理間的還原糖含量無顯著差異（圖1）。由圖2可知，在肥西試驗(yàn)點(diǎn)，優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒素含量最高，為0.26%;優(yōu)化管理2（OPT2）次之，為0.25%，兩者差異不顯著;農(nóng)戶習(xí)慣（FP）處理的辣椒素含量最低，為0.21%;在舒城試驗(yàn)點(diǎn)，優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒素含量最高，為0.22%;優(yōu)化管理2（OPT2）次之，為0.19%;優(yōu)化管理1（OPT1）處理的辣椒素含量最低，為0.18%。與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）相比，肥西和舒城試驗(yàn)點(diǎn)優(yōu)化處理3辣椒的辣椒素含量分別顯著增加了23.7%和16.1%。

由圖3可知，在肥西和舒城2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，辣椒VC含量表現(xiàn)為優(yōu)化管理3（OPT3）>優(yōu)化管理2（OPT2）>農(nóng)戶習(xí)慣（FP）>優(yōu)化管理1（OPT1），但優(yōu)化管理2（OPT2）、農(nóng)戶習(xí)慣（FP）和優(yōu)化管理1（OPT1）3個(gè)處理差異不顯著。肥西和舒城試驗(yàn)點(diǎn)優(yōu)化處理3辣椒的VC含量較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）分別顯著增加了23.0%和22.4%。說明優(yōu)化生育期養(yǎng)分可促進(jìn)辣椒品質(zhì)的提高。

2.3 優(yōu)化管理對(duì)設(shè)施辣椒產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表5可知，通過優(yōu)化管理措施，辣椒產(chǎn)量、商品性和收益均有所提高。辣椒產(chǎn)量表現(xiàn)為農(nóng)戶習(xí)慣（FP）<優(yōu)化管理1（OPT1）<優(yōu)化管理2（OPT2）<優(yōu)化管理3（OPT3），與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）相比，肥西和舒城試驗(yàn)點(diǎn)優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒產(chǎn)量分別增加了11 439.2和6 021.3 kg/hm2，增幅為27.6%和15.8%。2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)辣椒商品率最高的處理均為優(yōu)化管理3（OPT3），較農(nóng)戶習(xí)慣（FP）分別提高了5.1%和8.9%。將肥料成本、育苗成本和人工成本除去，辣椒的純收益表現(xiàn)為農(nóng)戶習(xí)慣（FP）<優(yōu)化管理1（OPT1）<優(yōu)化管理2（OPT2）<優(yōu)化管理3（OPT3），與農(nóng)戶習(xí)慣（FP）相比，肥西和舒城試驗(yàn)點(diǎn)優(yōu)化管理3（OPT3）的辣椒純收益分別增加了14 084.5和5 957.7元/hm2，增幅為36.7%和17.8%。

3 討論

田間管理措施是影響辣椒生長(zhǎng)和發(fā)育的重要因素之一，該研究結(jié)果表明，與農(nóng)戶習(xí)慣相比，土壤的改良、移栽密度的提高和全生育期養(yǎng)分管理的優(yōu)化等綜合技術(shù)（優(yōu)化管理3）能提高辣椒地上部干物質(zhì)積累，其增加幅度為20.6%～23.9%，其中，果實(shí)的干物質(zhì)增加最多，增幅達(dá)26.4%～34.4%，為辣椒增產(chǎn)打下物質(zhì)基礎(chǔ)。其變化原因可能是土壤改良劑配合有機(jī)肥的施用不僅能起到殺菌、防治連作障礙等問題，還能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，保證植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分[9]。適度增加辣椒的定植密度可增加群體光能利用效率，從而充分發(fā)揮群體效應(yīng)[14]，增加干物質(zhì)累積。優(yōu)化肥水管理有利于適時(shí)適量地將水和養(yǎng)分輸送至作物生長(zhǎng)的根區(qū)，促進(jìn)辣椒各器官的生長(zhǎng)和光合產(chǎn)物的合理分配[11]。

氮、磷、鉀養(yǎng)分是辣椒生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素，辣椒對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收、同化和分配直接影響辣椒的產(chǎn)量形成。該試驗(yàn)結(jié)果表明，優(yōu)化管理2和優(yōu)化管理3的辣椒地上部的氮、磷、鉀吸收量較農(nóng)戶習(xí)慣分別增加了13.1%～35.4%、4.6%～33.0%和10.6%～29.4%，說明在土壤改良基礎(chǔ)上，適度增加群體密度和優(yōu)化水肥管理能促進(jìn)辣椒的養(yǎng)分吸收利用。合理密植增加了植物光合效率和根系的數(shù)量，有利于根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)植物的同化產(chǎn)物向果實(shí)轉(zhuǎn)移[15]，此外，優(yōu)化水肥管理能提高養(yǎng)分積累量，并增加果實(shí)中的分配比例[11]。

該研究結(jié)果表明，相比農(nóng)戶習(xí)慣管理，優(yōu)化管理3辣椒的產(chǎn)量增加15.8%～27.6%，商品率提高5.1%～8.9%，從而增加17.8%～36.7%的純收益。說明通過合理的土壤處理、密植和養(yǎng)分管理促進(jìn)了辣椒的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量形成，同時(shí)增加農(nóng)戶的效益。研究表明，在傳統(tǒng)管理基礎(chǔ)上進(jìn)行土壤改良、合理密植和優(yōu)化水肥管理均能增加辣椒的產(chǎn)量和效益[8，11，14]，但不是定植密度越高產(chǎn)量越高，定植過密不利于光合作用和植株根系生長(zhǎng)，胡建超等[14]認(rèn)為定植密度過大會(huì)造成單株根系的長(zhǎng)度、表面積和體積變小;隨著密度的增加，光合速率逐漸降低。因此，確定合理的移栽密度需要根據(jù)辣椒品種、氣候和當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶操作習(xí)慣而定。