不同施肥處理對(duì)辣椒植株形態(tài)、產(chǎn)量及養(yǎng)分累積的影響

陳歆 李瑋 彭黎旭 李寧 范長(zhǎng)華 陳淼

摘? 要：為研究不同替代施肥對(duì)熱區(qū)辣椒植株形態(tài)、產(chǎn)量及養(yǎng)分累積的影響，明確不同施肥模式的施用效果，2017—2019年在海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)第7隊(duì)基地布置了田間試驗(yàn)。試驗(yàn)保持相同的田間施肥量，設(shè)置5個(gè)替代施肥處理：（1）100%肥效的復(fù)合肥（CK）;（2）50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的秸稈（T1）;（3）50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的蚯蚓糞（T2）;（4）50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的生物炭（T3）;（5）50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的羊糞（T4）。研究中，與CK相比，在植株形態(tài)上，T2處理能顯著促進(jìn)植物的莖高生長(zhǎng)，T2和T3處理能有效增加辣椒植株分叉;在植株干物質(zhì)累積上，植株的地上部分差異不顯著，地下部分僅T2處理達(dá)顯著性差異;在辣椒植株養(yǎng)分累積上，各處理下的植株N、P含量無(wú)顯著差異，T1處理植株的K含量差異顯著，T2處理植株的P含量顯著高于T3、T4處理;在產(chǎn)量上，各處理間差異不顯著。研究結(jié)果表明，在保持田間施用等量肥效下，與施用100%復(fù)合肥相比，50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的蚯蚓糞（T2）和50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的生物炭（T3）具有促進(jìn)辣椒植株生長(zhǎng)發(fā)育的潛力。但施用50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的蚯蚓糞還能夠保持辣椒植株的P含量。因此，土壤缺磷地區(qū)采用蚯蚓糞和化肥配施模式更有利于保證辣椒產(chǎn)量，并減少化肥投入量。

關(guān)鍵詞：替代施肥;辣椒;形態(tài);產(chǎn)量;養(yǎng)分累積

中圖分類(lèi)號(hào)：S511????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Effects of Different Fertilization Treatments on the Shape， Yield and Nutrient Accumulation of Capsicum annuum L.

CHEN Xin1，2，3， LI Wei1，2，3， PENG Lixu1，2，3， LI Ning1，2，3， FAN Changhua1，2，3， CHEN Miao1，2，3*

1. Institute of Environmental and Plant Protection， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China; 2. National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment， Danzhou， Hainan 571737， China; 3. Danzhou Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract： In order to study the effects of different alternative fertilization on plant morphology， yield and nutrient accumulation of Capsicum annuum L.， and to clarify the application effects of different fertilization modes， field experiments were conducted. Five alternative fertilization treatments were set up： （1） 100% fertilizer efficiency compound fertilizer （CK）; （2） 50% fertilizer efficiency compound fertilizer + 50% fertilizer efficiency straw （T1）; （3） 50% fertilizer efficiency compound fertilizer + 50% fertilizer efficiency earthworm manure （T2）; （4） 50% fertilizer efficiency compound fertilizer + 50% fertilizer efficiency biochar （T3）; （5） 50% fertilizer efficiency compound fertilizer + 50% fertilizer efficiency sheep manure （T4）. Compared with CK， T2 could significantly promote the growth of plant stem height， T2 and T3 could effectively increase plant branching. There was no significant difference in dry matter accumulation in the aboveground part of plants， while T2 was the most significant in underground part. There was no significant difference in N and P content of plants under different treatments， and the K content of T1 was significantly lower. Further comparison showed that the P content of T2 was significantly higher than that of T3 and T4. There was no significant difference among treatments in yield. The results showed that 50% compound fertilizer + 50% vermicompost （T2） and 50% compound fertilizer + 50% biochar （T3） had the potential to promote the growth and development of pepper plants under the same fertilizer effect in the field. However， the application of 50% compound fertilizer and 50% earthworm manure could maintain the P content of pepper plants. So we think that the application of earthworm manure combined with chemical fertilizer in soil phosphorus deficient areas was more conducive to ensure the yield of pepper and reduce the input of the chemical fertilizer.

Keywords： alternative fertilization; capsicum; form; yield; nutrient accumulation

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.07.024

辣椒（Capsicum annuum L.）是一種茄科辣椒屬植物，富含維生素C，在我國(guó)常年種植面積穩(wěn)定在130萬(wàn)hm2以上，產(chǎn)值和效益僅次于大白菜[1]。2018年海南省的辣椒種植面積占海南冬季瓜菜生產(chǎn)總面積的15.33%，產(chǎn)量占冬季瓜菜總產(chǎn)量的16.06%[2]，是海南省主要的冬季瓜菜品種之一。海南省農(nóng)作物的復(fù)種指數(shù)為162.4%[2]。與內(nèi)地相比，海南氣候高溫高濕，農(nóng)戶的辣椒栽培管理水平仍相對(duì)粗放。尤其如辣椒等果菜蔬菜的需肥量相對(duì)較高，在經(jīng)濟(jì)效益驅(qū)使下，易出現(xiàn)農(nóng)戶過(guò)量用肥現(xiàn)象。2017年，海南省農(nóng)作物化肥施用強(qiáng)度是480 kg/hm2[3]，是全國(guó)農(nóng)作物化肥施用強(qiáng)度最高的省份，是國(guó)家生態(tài)縣和生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)要求化肥施用強(qiáng)度250 kg/hm2的1.92倍。過(guò)量地施用化肥會(huì)造成農(nóng)田土壤面源污染。如何在保證作物產(chǎn)量的同時(shí)，減少農(nóng)藥、化肥的投入量，保證植株對(duì)氮、磷、鉀的吸收與累積，是當(dāng)前農(nóng)田化學(xué)品替代施肥的關(guān)鍵。前人的研究表明，施肥過(guò)多，容易出現(xiàn)肥料下滲，導(dǎo)致植株出現(xiàn)矮化，根變褐色以至枯死，果實(shí)生長(zhǎng)緩慢，甚至?xí)霈F(xiàn)植株萎蔫、枯萎，降低作物產(chǎn)量[4-5]，而且如果環(huán)境溫、濕度過(guò)高，土壤中磷、氮肥的揮發(fā)速度會(huì)加快，極易導(dǎo)致作物發(fā)生肥害，影響作物養(yǎng)分累積[6]。氮、磷、鉀是影響作物產(chǎn)量的3個(gè)主要元素[7]。在不同作物上，盡管作物可接受的化肥量的減少量不同，但是適當(dāng)?shù)臏p量施肥并不會(huì)顯著影響作物的產(chǎn)量[8-10]。因此，本研究擬討論5個(gè)減量替代施肥方式下辣椒的形態(tài)、產(chǎn)量及養(yǎng)分累積情況，量化明確各施肥技術(shù)模式的施用效果，為今后辣椒地綠色、高產(chǎn)、健康的精準(zhǔn)施肥、減施增效提供重要的科學(xué)理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 供試材料? 供試?yán)苯窞槌L(zhǎng)大椒（Capsicum annuum L.），由淮北市久保田種業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.1.2? 試驗(yàn)地概況? 試驗(yàn)于2017年10月至2018年8月，在海南省儋州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站（109°29′34″ E，19°34′54″ N）進(jìn)行。該試驗(yàn)區(qū)平均海拔134 m，屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫23. 2 ℃～23. 9 ℃，≥15 ℃日均積溫7500 ℃～8500 ℃，最冷月（1月）平均氣溫 16.9 ℃～18.0 ℃，最熱月（7月）平均氣溫25.3 ℃～ 27.8 ℃，年降水量1500～2000 mm。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平緩，土壤為海南磚紅壤。試驗(yàn)區(qū)耕層土壤pH為5.0，有機(jī)質(zhì)為4.94 g/kg，全氮為0.028%，速效磷為0.35 mg/kg，速效鉀為28.57 mg/kg。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)? 試驗(yàn)為田間試驗(yàn)，土壤施用肥量保持田間N：213 kg/hm2，P2O5 135 kg/hm2 ，K2O 229 kg/hm2。設(shè)置5個(gè)施肥處理，分別是對(duì)照處理CK，為100%肥效的復(fù)合肥;T1處理為50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的秸稈;T2處理為50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的蚯蚓糞;T3處理為50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的生物炭;T4處理為50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的羊糞。試驗(yàn)為完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積約為57.7 m2（7.8 m×7.4 m）。相鄰小區(qū)間以水泥板隔開(kāi)，以防止水肥互擾。辣椒株、行距為45 cm× 50 cm，肥料采用條施，田間管理同大田生產(chǎn)管理。測(cè)定辣椒植株中全氮、全磷、全鉀的含量情況，以及分支、株高、莖粗、鮮重、干重及產(chǎn)量等常規(guī)生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.2.2? 測(cè)定方法? 辣椒植株中全氮采用凱式定氮法[11]測(cè)定;全磷采用鉬銻抗比色法[11]測(cè)定;全鉀采用火焰光度計(jì)法[11]測(cè)定;植株的分支以主干分支數(shù)計(jì);株高采用鋼卷尺測(cè)量植株自然株高;采用游標(biāo)卡尺測(cè)量植株基莖粗。將不同處理的辣椒幼苗用蒸餾水沖洗干凈、吸水紙吸干，測(cè)定地上部與地下部分鮮重，并在烘箱中115 ℃殺青，80 ℃烘干至恒重，稱干物質(zhì)重。用精度為0.001電子天平稱取。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和制圖，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及方差分析，并用Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 不同施肥處理下的辣椒形態(tài)

施肥對(duì)植物最直觀的影響表現(xiàn)在植物的生長(zhǎng)形態(tài)上。在植株的分枝上，與CK相比，T1和T4差異不顯著，T2、T3與CK差異顯著，分

枝個(gè)數(shù)分別增加了125.56%和200.01%。在植株的莖高上，T2的莖高最高，為9.18 cm，顯著高于CK、T1、T3、T4，且分別是以上處理的1.63倍、1.43倍、1.27倍、1.44倍。與CK相比，T1、T3、T4并無(wú)顯著性差異。在植株的莖粗上，不同處理下辣椒的莖粗變化范圍為9.76～11.94 cm。除了T1的莖粗顯著低于T2和T3外，CK、T2、T3、T4之間的莖粗并無(wú)顯著差異。研究表明，施用不同的替代肥，辣椒植株在分枝、莖粗和莖高上具有不同的表現(xiàn)。與CK相比，T2能顯著促進(jìn)植物的莖高生長(zhǎng)，T2和T3能有效增加辣椒植株分叉;與T1相比，T2和T3能有效地增加植株莖粗（圖1）。

2.2? 不同施肥處理下的田間辣椒地上、地下部分的干物質(zhì)

在辣椒植株的干物質(zhì)累積上，與CK相比，各處理間地上部分的累積并無(wú)顯著性差異。對(duì)于辣椒地下部分干物質(zhì)累積，除了T2顯著大于CK外，各處理間辣椒植株的地下部分干物質(zhì)累積并未達(dá)到顯著性差異水平。與CK相比，T2處理植株的地下部分干重顯著最大，達(dá)8.45 g（圖2）。

2.3? 不同施肥處理下的田間辣椒的根冠比

根冠比是植物生長(zhǎng)過(guò)程中地上部和地下部生物量分配比例的直觀指標(biāo)。由圖3看出，各處理顯著高于CK。與CK相比，T1、T2、T3、T4的根冠比分別是其1.28倍、1.32倍、1.08倍、1.28倍。

2.4? 不同施肥處理下的田間辣椒植株的養(yǎng)分

在對(duì)植物N、P、K元素的測(cè)定中發(fā)現(xiàn)，各處理下的植株N含量無(wú)顯著差異;在辣椒植株的P含量上，與CK相比，T1、T3、T4之間差異不顯著，T1與T2差異不顯著，但T2顯著高于T3和T4，其中T2處理下的植株P(guān)含量為4.53 g/kg，分別是T3的1.35倍，T4的1.15倍;在辣椒植株的K含量上，除T1的植株K含量極顯著低于其他各處理之外，CK、T2、T3、T4之間差異不顯著（表1）。

2.5? 不同施肥處理下的田間辣椒的產(chǎn)量

各處理下田間辣椒的產(chǎn)量與CK相比差異性不顯著。其中，T2的產(chǎn)量為3.02 kg/m2，且顯著高于T4，是其產(chǎn)量的1.82倍（表2）。

3? 討論

3.1? 不同施肥處理對(duì)辣椒形態(tài)的影響

株高是作物的主要農(nóng)藝性狀，主要由主莖高決定，與產(chǎn)量密切相關(guān)[12]。Tandazo-Yunga等[13]認(rèn)為，相較于傳統(tǒng)施肥栽培，溫暖和干燥一點(diǎn)的環(huán)境下，施用有機(jī)肥的植物生長(zhǎng)效果會(huì)更好一些。在本研究中，與CK相比，T2處理下辣椒植株的莖高生長(zhǎng)表現(xiàn)較好，與其在桑樹(shù)[14]上的研究相似。但并不是施用了有機(jī)肥都會(huì)顯著促進(jìn)植株生長(zhǎng)。同為有機(jī)肥替代的T4處理的辣椒植株在形態(tài)上卻與CK無(wú)顯著性差異。在莖高上，T2顯著高于T4。這可能是因?yàn)轵球炯S和羊糞等量替代對(duì)辣椒的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)影響程度不同。羊糞中難降解的N-化合物在肥料施用年度里以低速率礦化[15]。且蚯蚓糞的表面積較大，能形成良好的微循環(huán)環(huán)境，且攜帶的赤霉素等激素物質(zhì)能夠加速植物生長(zhǎng)[16]。

植物莖分叉數(shù)量越多，越有利于植物對(duì)光的截取和利用[17]。但不同的施肥模式促進(jìn)辣椒植株分叉的能力并不同。植物的莖干和葉子一樣，具有調(diào)節(jié)植物體內(nèi)碳的獲得、水分的運(yùn)輸與流失的作用[18]。本研究中，與CK相比，T2和T3處理下的辣椒植株在莖干分叉數(shù)上具有明顯優(yōu)勢(shì)。這可能是由于蚯蚓糞提高了土壤有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮、速效鉀、速效磷的含量[19]，提高了植株吸收的營(yíng)養(yǎng)量，進(jìn)而促進(jìn)了植株的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng);而生物炭則增強(qiáng)了辣椒植株獲得更多的碳能力，促進(jìn)了莖干的分叉和生物量的累積[15]。

3.2? 不同施肥處理對(duì)辣椒干物質(zhì)和根冠比的影響

植物干物質(zhì)的累積及分配會(huì)受施肥模式的影響，進(jìn)而影響植物后期的產(chǎn)量[20-21]。盡管試驗(yàn)中投入的肥量相同，但是不同的替代施肥方式對(duì)土壤肥力的影響不一樣。生物炭的多孔性有利于吸附養(yǎng)分離子，減少養(yǎng)分流失[22]。且在等量秸稈情況下，秸稈炭化還田對(duì)阻控土壤酸化、提高有機(jī)質(zhì)含量和陽(yáng)離子交換能力（CEC）的效果比秸稈還田較為明顯[23]。本研究中，使用不同替代施肥模式后的辣椒植株的干物質(zhì)量在重量上均大于常規(guī)施復(fù)合肥的處理，并在數(shù)量上表現(xiàn)出明顯區(qū)別。這與王艷芳等[24]的研究結(jié)果一致。

根冠比是描述植株質(zhì)量的一個(gè)指標(biāo)。辣椒是淺根系植物，根系發(fā)育比較偏弱，木栓化程度偏高。本研究中，辣椒植株的根冠比都小于1。這表明在養(yǎng)分適宜的條件下，植株的養(yǎng)分和光合產(chǎn)物都會(huì)優(yōu)先用于辣椒植株地上部分的生長(zhǎng)[25]。但是用根冠比衡量植株生長(zhǎng)優(yōu)劣還需要結(jié)合其干物質(zhì)量進(jìn)行考量。在保證生長(zhǎng)的前提下，根冠比呈增加趨勢(shì)[26]。

3.3? 不同施肥處理對(duì)辣椒養(yǎng)分累積及產(chǎn)量的影響

氮、磷、鉀在植物體內(nèi)的吸收與積累是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[26]。作物產(chǎn)量是由生育期內(nèi)干物質(zhì)及養(yǎng)分的積累、分配和轉(zhuǎn)移特性所決定的[27-29]。在本研究中，與CK相比，各替代施肥模式并不會(huì)顯著影響辣椒的產(chǎn)量。然而，T2的辣椒產(chǎn)量顯著高于T4處理下的辣椒產(chǎn)量。這與竹蓀[30]、番茄[31]上的研究結(jié)論相似。進(jìn)一步分析2個(gè)處理之間的養(yǎng)分累積情況發(fā)現(xiàn)，T2和T4處理下辣椒植株的N、K含量并無(wú)差異，僅T2的辣椒P含量顯著高于T4的P含量。Materechera[32]認(rèn)為當(dāng)土壤中缺乏一些無(wú)機(jī)元素，尤其是P、Mg、Zn和Mn的時(shí)候，施用蚯蚓糞能表現(xiàn)出較好的肥力效果。佐證了在熱帶亞熱帶農(nóng)業(yè)中，磷常被認(rèn)為是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的限制因子之一的觀點(diǎn)[33-34]。但同樣的P含量表現(xiàn)也發(fā)現(xiàn)在T2與T3之間，它們的P含量差異達(dá)顯著水平，然而二者間產(chǎn)量表現(xiàn)并不明顯。這可能是由于生物炭能通過(guò)促進(jìn)辣椒植株發(fā)叉，改善養(yǎng)分運(yùn)轉(zhuǎn)途徑，增強(qiáng)作物的光合能力和同化作用，通過(guò)增加地上部生物量，進(jìn)而提高產(chǎn)量[35]。在本試驗(yàn)中，除了發(fā)現(xiàn)T1的植株K含量顯著低于其他處理外，各施肥模式下植株的N、K含量差異不顯著。作物吸收鉀素的形態(tài)主要來(lái)源于非交換性鉀和礦物態(tài)鉀[36]。而秸稈中的鉀素多以游離態(tài)存在，雖然可以較快地溶入土壤，但增加土壤中的離子態(tài)鉀，削弱了礦物鉀的比例[37]，短期內(nèi)很難提高辣椒植株的K含量。

4? 結(jié)論

研究結(jié)果表明，在保持田間施用等量肥效下，與施用100%復(fù)合肥相比，50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的蚯蚓糞（T2）和50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的生物炭（T3）具有促進(jìn)辣椒植株生長(zhǎng)發(fā)育的潛力。但施用50%肥效的復(fù)合肥+50%肥效的蚯蚓糞還能夠保持辣椒植株的P含量。那么，在土壤缺磷地區(qū)施用蚯蚓糞和化肥配施模式能更有利于保證辣椒產(chǎn)量，并減少化肥投入量。

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