綠肥對設(shè)施青椒產(chǎn)量品質(zhì)及土壤理化性狀的影響

周麗平，趙 秋，寧曉光，張新建，高賢彪

（天津市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300192）

隨著居民生活水平的提高，對蔬菜安全和品質(zhì)的要求越來越高，發(fā)展優(yōu)質(zhì)蔬菜是當前中國農(nóng)業(yè)面臨的重要問題［1］。而設(shè)施菜田作為一類高投入-高產(chǎn)出的特殊農(nóng)田資源，對于保障城鄉(xiāng)居民蔬菜消費、提高農(nóng)民收入和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效具有十分重要的作用［2］。科學合理施肥是設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的關(guān)鍵［3］，但是在蔬菜生產(chǎn)中，仍存在化肥過量施用的現(xiàn)象，不僅降低了肥料利用率和蔬菜品質(zhì)，還帶來了土壤板結(jié)、環(huán)境污染［4］和水污染等一系列問題，而綠肥是純天然、最清潔的有機肥源，在部分替代化肥［5］、改良土壤理化性質(zhì)［6-10］、改善農(nóng)作物品質(zhì)［11-12］和環(huán)境保護［13］等方面有著極其重要的作用。我們曾發(fā)現(xiàn)并探索多種冬綠肥覆蓋作物，探究了其在適應(yīng)多種土壤條件、固氮蓄碳和防風固沙等方面的影響［14-16］，取得了較好的成果，但是關(guān)于不同綠肥品種對設(shè)施青椒影響的研究尚少。

青椒是人們喜食的四季蔬菜，在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中占重要地位，且需肥量較大，肥料是保障青椒高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素。本研究利用黑麥、毛葉苕子、箭筈豌豆、燕麥、油菜和小葵子這6 種綠肥作物配合有機無機肥施用于設(shè)施青椒，以推薦出利于改善土壤理化性狀和促進青椒生長發(fā)育的綠肥品種，為后期研究綠肥在設(shè)施蔬菜種植中減肥增效和農(nóng)業(yè)可持續(xù)利用模式提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于天津市豐邦蔬菜種植專業(yè)合作社，供試蔬菜為青椒，供試有機肥為天津富瑞豐生物科技有限公司生產(chǎn)的有機肥（N 1.9%、P2O51.4%、K2O 2.4%），供試化肥為水溶肥（養(yǎng)分含量50%）。供試土壤0 ～20 cm 土層有機質(zhì)含量20.4 g/kg、全氮2.5 g/kg、全磷2.6 g/kg、全鉀18.6 g/kg、硝態(tài)氮176.4 mg/kg、有效磷（Olsen-P）287.5 mg /kg、速效鉀274.6 mg/kg、pH 值7.7、電導率（EC 值）268 μS/cm。

1.2 試驗設(shè)計

試驗在日光溫室內(nèi)進行，栽培的方式為傳統(tǒng)的畦栽，畦寬1.5 m，畦長8 m，株距40 cm。采用小區(qū)試驗，共設(shè)置7 個不同種植綠肥作物的處理：（1）黑麥；（2）毛葉苕子；（3）箭筈豌豆；（4）燕麥；（5）油菜；（6）小葵子；（7）對照。每個處理6 次重復，各綠肥均為2019 年3 月初播種，于2019 年6 月中旬青椒收獲后進行翻壓。黑麥、毛葉苕子、箭筈豌豆和燕麥的播種量是120.0 kg/hm2，油菜和小葵子的播種量是60.0 kg/hm2，綠肥產(chǎn)草量以鮮重計，黑麥產(chǎn)量為19.9 t/hm2，毛葉苕子產(chǎn)量為18.8 t/hm2，箭筈豌豆產(chǎn)量為18.0 t/hm2，燕麥產(chǎn)量為21.0 t/hm2，油菜產(chǎn)量為20.1 t/hm2，小葵子產(chǎn)量為22.5 t/hm2。各處理具體的施肥量見表1。

表1 試驗各處理施肥量

在種植前，采集0 ～20、20 ～40 cm 土壤，測定土壤pH 值、EC 值、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀和有機質(zhì)含量。在種植后，采集不同處理0 ～100 cm 土層土壤，測定各層土壤硝態(tài)氮、有效磷和速效鉀含量，測定0 ～20 cm 土層土壤pH 值、EC 值、全氮、全磷、全鉀和有機質(zhì)含量。在收獲期，測定每試驗小區(qū)的產(chǎn)量，并在盛果期取果實鮮樣，測定其品質(zhì)指標維生素C 和硝酸鹽含量。

1.3 試驗項目與方法

土壤樣品的測定項目和方法：pH 值（酸度計測定）、EC 值（電導儀測定）、全氮（凱氏定氮法測定）、全磷（高氯酸-硫酸法）、全鉀（氫氟酸消解法）、硝態(tài)氮（酚二磺酸比色法）、有效磷（碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測定）、速效鉀（醋酸銨浸提，原子吸收分光光度法測定）和有機質(zhì)（重鉻酸鉀容量法）；土壤酶活性采用試劑盒進行測定［17］。

果實樣品的測定項目和方法：硝酸鹽含量用水楊酸法測定［18］、維生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定［19］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003 和SAS 8 進行統(tǒng)計分析；各處理間的差異顯著性用LSD 法檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥處理對設(shè)施土壤耕層pH 和EC 的影響

與對照相比，綠肥處理對設(shè)施土壤0 ～20 cm的pH 影響不大（圖1）。各綠肥處理的pH 值為7.82 ～7.92，對照處理的土壤pH 值為7.80，油菜處理的土壤pH 值最高，為7.90。綠肥處理能顯著降低土壤的EC 值（圖1），對照處理的EC 值為276.7 μS/cm，綠肥處理的EC 值為224.7 ～259.3 μS/cm，其中燕麥處理的土壤EC 值降幅最大，比對照處理降低了52.0 μS/cm，其他綠肥處理的降低比例為6.3%～18.8%?？梢?，在設(shè)施青椒種植中，綠肥有利于緩解土壤鹽漬化，其中燕麥處理的作用效果最好。

圖1 不同處理對設(shè)施土壤0 ～20 cm 土層土壤pH 值和EC 值的影響

2.2 不同綠肥處理對設(shè)施土壤有機質(zhì)的影響

與對照處理相比，綠肥處理能夠提高土壤有機質(zhì)含量（圖2）。對照處理的土壤有機質(zhì)含量為52.0 g/kg，綠肥處理與之相比，提高了2.3%～26.6%。各綠肥處理之間比較，箭筈豌豆處理的土壤有機質(zhì)含量最高，為65.8 g/kg，毛葉苕子處理和黑麥處理的土壤有機質(zhì)含量較低，分別為53.2 和53.7 g/kg。在本試驗條件下，箭筈豌豆對于提高設(shè)施青椒的土壤有機質(zhì)含量效果最佳。

圖2 不同處理對設(shè)施土壤0 ～20 cm土層土壤有機質(zhì)含量的影響

2.3 不同綠肥處理對設(shè)施土壤全量養(yǎng)分的影響

綠肥處理能夠提高土壤全量養(yǎng)分的含量（表2）。與對照處理相比，各綠肥處理的土壤全氮含量提高了0.01 ～0.6 g/kg、土壤全磷含量提高了0.1 ～0.6 g/kg、土壤全鉀含量提高了5.5 ～17.5 g/kg。各綠肥處理之間比較，油菜處理和小葵子處理的土壤全氮含量高于其他處理，黑麥處理的土壤全磷含量顯著高于其他處理，小葵子處理的土壤全鉀含量在各處理中為最高。

表2 不同處理對設(shè)施土壤0 ～20 cm 土層土壤全量養(yǎng)分含量的影響 （g/kg）

2.4 不同綠肥處理對設(shè)施土壤速效養(yǎng)分的影響

與對照比較，綠肥處理能夠減少0 ～100 cm各土層的土壤硝態(tài)氮含量（圖3）。其中，對照處理0 ～20 cm 土層的土壤硝態(tài)氮含量為62.1 mg/kg，各綠肥處理與之相比減少了2.5 ～11.3 mg/kg，其中，箭筈豌豆處理降低幅度最大，比對照降低了18.2%。60 ～80 cm 土層各處理土壤硝態(tài)氮含量的降低幅度在各土層中為最大，降低了38.6%～66.3%，其中，小葵子降低幅度在各處理中為最大。因此，綠肥處理能夠降低設(shè)施蔬菜0 ～100 cm 各土層土壤硝態(tài)氮的含量，減少硝態(tài)氮淋失對地下水的污染。

圖3 不同處理對設(shè)施土壤0 ～100 cm土層土壤硝態(tài)氮含量的影響

綠肥處理能增加設(shè)施土壤0 ～80 cm 各土層中的有效磷含量，減少80 ～100 cm 土層的有效磷含量（圖4）。其中，各綠肥處理較對照相比，0 ～20、20 ～40、40 ～60 和60 ～80 cm 土層的土壤有效磷含量分別增加了21.9%～55.3%、8.8%～97.8%、19.5% ～90.0%和23.3% ～119.3%，80 ～100 cm土層的土壤有效磷含量降低了16.6%～58.6%。各綠肥處理之間比較，小葵子處理0 ～20 和20 ～40 cm 土層土壤有效磷含量最高，黑麥處理40 ～60 cm 土層土壤有效磷含量最高，油菜處理60 ～80和80 ～100 cm 土層土壤有效磷含量最高。因此，綠肥處理能夠提高土壤有效磷的含量，并且小葵子處理提高設(shè)施土壤耕層有效磷含量的幅度最高，具有較好的肥料效應(yīng)。

各綠肥處理能夠一致性地提高設(shè)施土壤0 ～20和40 ～60 cm 土層的土壤速效鉀含量（圖5）。與對照相比，綠肥處理0 ～20 和40 ～60 cm 土層的土壤速效鉀含量提高幅度分別為0.04%～38.7%和4.0%～104.5%。對于20 ～40 cm 土層的土壤速效鉀含量，黑麥、小葵子、油菜和黑麥處理高于對照處理，毛葉苕子和箭筈豌豆處理低于對照處理；對于60 ～80 cm 土層的土壤速效鉀含量，除黑麥處理高于對照處理，提高了11.0%外，其他各綠肥處理均低于對照處理；對于80 ～100 cm 土層土壤速效鉀含量，除箭筈豌豆處理低于對照處理，其他各綠肥處理均高于對照處理。綜上可知，綠肥處理可以增加設(shè)施土壤耕層的速效鉀含量和土壤對設(shè)施青椒的養(yǎng)分供應(yīng)能力，其中黑麥處理的提高幅度最大。

圖4 不同處理對設(shè)施土壤0 ～100 cm土層土壤有效磷含量的影響

圖5 不同處理對設(shè)施土壤0 ～100 cm土層土壤速效鉀含量的影響

2.5 不同綠肥處理對土壤酶和微生物的影響

各綠肥處理均提高了土壤脲酶和多酚氧化酶的活性，其中毛葉苕子處理的提高幅度均為最大，與對照相比分別提高了18.0%和39.1%。燕麥、小葵子、箭筈豌豆、黑麥和油菜處理的脲酶活性分別提高了16.5%、14.5%、13.4%、5.8%和4.5%。小葵子、油菜、箭筈豌豆、黑麥和燕麥的多酚氧化酶的活性分別提高了32.9%、31.8%、16.2%、13.6%和13.6%。油菜、毛葉苕子和黑麥處理的土壤堿性磷酸酶活性的提高幅度分別為51.7%、40.0%和17.2%，黑麥、毛葉苕子和燕麥處理的土壤蔗糖酶活性的提高幅度分別為10.5%、7.7%和7.2%。毛葉苕子、燕麥、小葵子處理的土壤過氧化物酶活性的提高幅度分別為4.1%、4.0%和4.0%（表3）。

表3 不同處理對設(shè)施土壤0 ～20 cm 土層土壤酶活性的影響 ［mg/（g·d）］

綠肥處理能夠提高細菌和真菌的數(shù)量（表4）。其中，燕麥、油菜、箭筈豌豆、毛葉苕子、小葵子和黑麥處理的細菌數(shù)量分別提高了11.0、7.3、3.3、3.2、2.9 和2.6 倍。箭筈豌豆、油菜、毛葉苕子、小葵子、燕麥和黑麥處理的真菌數(shù)量分別提高了6.7、3.8、3.6、3.6、2.9 和0.5 倍。燕麥處理的放線菌數(shù)量提高了0.8 倍，其他綠肥處理均降低了放線菌的數(shù)量。

2.6 不同綠肥處理對設(shè)施青椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

與對照相比，綠肥處理對設(shè)施青椒的產(chǎn)量影響不大（表5），各處理的產(chǎn)量為4506.2 ～4625.7 kg/hm2，以燕麥處理的產(chǎn)量最高，為4625.7 kg/hm2。箭筈豌豆和燕麥處理能夠提高設(shè)施青椒的維生素C含量，分別提高了21.0%和7.9%。燕麥處理與對照相比可減少設(shè)施青椒20.1%的硝酸鹽含量。

表4 不同處理對設(shè)施土壤0 ～20 cm 土層土壤微生物數(shù)量的影響

表5 不同處理對設(shè)施青椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 綠肥對土壤理化性狀的影響

土壤EC 值能反映土壤鹽含量的變化特征，土壤EC 值越小，含鹽量越低。在本研究中，綠肥處理能顯著降低土壤的EC 值，在設(shè)施青椒種植中，使用綠肥有利于緩解土壤鹽漬化，其中，燕麥對降低土壤EC 值的效果最好。這可能是因為綠肥翻壓后被迅速分解可供后茬作物利用，促進了作物根系的生長，從而提高了土壤孔隙度，達到了調(diào)節(jié)土壤理化性狀、改良鹽堿土壤的效果［20］。同時，綠肥的施用也會增加土壤有機膠體和腐殖質(zhì)數(shù)量，土壤膠體對鹽組分的吸附能力提高，降低了土壤中鹽離子活性，從而起到了降低土壤含鹽量的效果［21］。綠肥處理能夠減少土壤硝態(tài)氮、提高有效磷和速效鉀的含量，其中，箭筈豌豆處理減少硝態(tài)氮淋失的作用效果最好，小葵子處理對提高土壤耕層有效磷含量的水平最高，黑麥處理對提高土壤耕層速效鉀含量幅度最大。綠肥處理能夠提高土壤脲酶和多酚氧化酶的活性，其中毛葉苕子處理的提高幅度均為最大，且大部分綠肥處理提高了土壤堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化物酶的活性。這主要是因為綠肥根系分泌有機酸類物質(zhì)，降低了土壤pH值，使土壤中難溶性的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為可供作物利用的有效養(yǎng)分［22-24］。綠肥作物在生長過程中會產(chǎn)生一些分泌物和凋落物，增加了土壤的酶含量，從而活化了土壤中的一些有機物質(zhì)，達到提高土壤肥力的效果［25-29］。

3.2 綠肥對保障蔬菜安全的重要性

本研究中，箭筈豌豆、燕麥和油菜處理能夠增加設(shè)施青椒的維生素C 含量。硝酸鹽含量是蔬菜生產(chǎn)中重要的安全指標，降低硝酸鹽含量是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蔬菜的關(guān)鍵。在本研究中，箭筈豌豆、毛葉苕子和黑麥能夠降低設(shè)施青椒的硝酸鹽含量，對于保障蔬菜安全具有較好的作用。土壤全量養(yǎng)分表征了土壤潛在提供養(yǎng)分的能力，土壤有機質(zhì)含量直接反映了土壤肥力水平，也是土壤結(jié)構(gòu)和土壤環(huán)境適宜性的重要體現(xiàn)［30］。從長遠角度來講，綠肥處理可以有效提高土壤全量養(yǎng)分和有機質(zhì)的含量，且油菜、小葵子、黑麥和箭筈豌豆的作用效果最好，這說明綠肥對于培肥地力具有重要作用，對于保障蔬菜產(chǎn)量和蔬菜安全具有重要的意義，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具備較好的可行性。

綜上可知，在設(shè)施青椒種植中，綠肥能夠有效地緩解土壤鹽漬化，且可減輕硝態(tài)氮淋失、提高有效磷和速效鉀養(yǎng)分、全量養(yǎng)分和有機質(zhì)的含量。燕麥在提高設(shè)施青椒的維生素C 含量、降低硝酸鹽含量方面的綜合效果較為顯著，值得進一步推廣使用。