優(yōu)化施肥對辣椒產(chǎn)量和外觀品質的影響研究

范艷菊，卜寧寧，崔劍玲，張金山，李貝貝

(1.山東省德州市寧津縣鄉(xiāng)村振興服務中心 山東德州 253400；2.山東省德州市寧津縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 山東德州 253400；3.山東省德州市寧津縣津城街道辦事處 山東德州 253400；4.中國農(nóng)業(yè)科學院德州鹽堿土改良實驗站 山東德州 253015)

辣椒(CapsicumannuumL.)又名番椒、辣子等，是我國居民飲食結構中主要的調味蔬菜之一，其獨特的口感和豐富的營養(yǎng)深受民眾喜愛。辣椒自明朝引入我國以來，在南北方大量種植，產(chǎn)量和種植面積均居世界首位[1-2]。辣椒含有大量的維生素、辣椒素以及可溶性糖等多種營養(yǎng)物質，尤其是人體無法自身合成的維生素C,含量在蔬菜中位列第一[2-3]。辣椒生產(chǎn)周期短、產(chǎn)量高，對肥料的依賴性比其他作物強[4-5]。大量研究表明，化肥的施用量對辣椒的產(chǎn)量和外觀品質影響較大，合適比例的氮、磷、鉀配施增產(chǎn)效果顯著[6-8]。中、微量元素作為作物生長必需的營養(yǎng)元素，同樣會影響作物的產(chǎn)量和品質[9]。鈣是辣椒喜好的微量元素，它能維持作物細胞壁和細胞膜的穩(wěn)定性，調節(jié)植物體內各種生理生化過程，尤其能增強辣椒幼苗對環(huán)境脅迫的抗逆能力[10-14]。

傳統(tǒng)辣椒栽培以“大水大肥”為主，土壤養(yǎng)分供應不平衡現(xiàn)象突出[15]。為追求高產(chǎn)與高收益，實際生產(chǎn)中復合肥的施用量遠超辣椒的需求量，長此以往導致土壤養(yǎng)分過剩，土壤環(huán)境遭到破壞，進而出現(xiàn)土壤板結、酸化、鹽漬化等問題，不但影響蔬菜的正常生長和品質，而且造成了環(huán)境污染，影響人體健康[16-18]。辣椒對養(yǎng)分需求的規(guī)律為鉀>氮>鈣>磷，但在長期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，人們往往只注重氮、磷、鉀肥的施用，忽視了鈣、鎂等作物生長必需的其他元素[9,19-20]。隨著作物產(chǎn)量的不斷提高和連年種植，土壤養(yǎng)分失衡嚴重，尤其是土壤中的鈣、鎂元素等嚴重流失，已逐漸成為越來越多土壤養(yǎng)分的限制因子與作物品質提升的元素[9]。

開展蔬菜的化肥減量增效試驗研究，確定肥料的適宜用量并補充一定的中微量元素顯得尤為重要。本文針對寧津縣域內主要蔬菜作物辣椒開展了田間“2+X”肥效試驗，旨在為當?shù)夭宿r(nóng)合理施肥提供科學依據(jù)，為持續(xù)推進化肥減量增效提供數(shù)據(jù)支撐，進而實現(xiàn)節(jié)本增效、提質增效，加速蔬菜推薦施肥指標體系的創(chuàng)建。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

2021年5—9月，在山東省德州市寧津縣保店鎮(zhèn)后高村安排辣椒測土配方施肥田間試驗，有效積溫2 832.9 ℃，常年平均降水量334.2 mm。試驗地面積200畝(1畝=667 m2)，常年種植辣椒，具有代表性的高等肥力水平，地勢平坦，排灌條件好。試驗地不靠近道路，無土傳病害，無堆肥場所。

1.2 試驗材料和施肥方法

供試作物為辣椒，品種為“南韓紫金塔”。2021年3月20日育苗，5月26日撒施底肥和翻地，5月29日移栽，分別于6月20日、7月10日結合澆水進行追肥，9月8日收獲。

供試肥料：復合肥(17-17-17)、過磷酸鈣(P2O5質量分數(shù)12%，Ca質量分數(shù)12%)、硫酸鉀(K2O質量分數(shù)50%)，中化化肥有限公司；尿素(N質量分數(shù)46%)，山東華魯恒升集團有限公司；磷酸二銨(N質量分數(shù)18%，P2O5質量分數(shù)46%)，云南云天化股份有限公司。用過磷酸鈣取代磷酸二銨作為磷源，同時提供鈣素。經(jīng)化驗，所有肥料產(chǎn)品均合格。

1.3 供試土壤

供試土壤為壤土，其基本理化性狀：土壤pH為8.72，鹽質量分數(shù)為7.61 g/kg，有機質質量分數(shù)為20.81 g/kg，堿解氮、有效磷和速效鉀質量分數(shù)分別為188.91、53.11、76.42 mg/kg。根據(jù)土壤養(yǎng)分等級分級標準，寧津縣土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀分別為三級、一級、一級、四級，即土壤堿解氮和有效磷含量較高，有機質和速效鉀含量為中級水平。

1.4 試驗設計

田間試驗共設3個處理，每個處理重復3次，共9個小區(qū)。采用隨機區(qū)組排列，區(qū)組內土壤、地形等條件基本一致，每個小區(qū)面積為5.40 m×4.63 m=25.00(m2)。采用起壟栽培的方式，壟間距70 cm，壟寬40 cm，每壟種植一行，株距35 cm。每個小區(qū)間起壟隔離，避免小區(qū)間肥水相互滲透，小區(qū)間用塑料膜隔離50 cm深度，各小區(qū)單排單灌。具體試驗方案、施肥安排見表1、表2。

表1 辣椒“2+X”試驗方案

表2 小區(qū)施肥量分配

1.5 測定項目與方法

1.5.1 土壤理化性狀

試驗前，采用多點混合法取基礎土樣，分別采用電位法測定pH，質量法測定含鹽量，重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定有機質含量，堿解擴散法測定堿解氮含量，0.5 mol/L碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法測定有效磷含量，1 mol/L乙酸銨提取-火焰光度法測定速效鉀含量等。

1.5.2 辣椒農(nóng)藝性狀、果形指數(shù)和產(chǎn)量

收獲時，在每個小區(qū)隨機選取多株辣椒，分別采用鋼卷尺和游標卡尺測量其株高、莖粗、冠幅、最大葉葉長、最大葉葉寬、果長和果徑，其中果形指數(shù)=果長/果徑；同時，測定單株辣椒的掛果數(shù)和平均單果質量，并計算單株產(chǎn)量和畝產(chǎn)量。

1.5.3 葉綠素相對含量(SPAD值)

9月8日，采用SPAD-502型SPAD便攜式葉綠素測定儀對辣椒葉片葉綠素含量進行測定。測定時統(tǒng)一選擇作物中間部位生長狀況良好、方位相同的葉片，避開葉脈部分。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，采用單因素方差分析和最小顯著差數(shù)法(LSD法)比較不同處理間的差異(α=0.05)，利用Excel 2013軟件繪制圖形。

2 結果與分析

2.1 辣椒的株高、莖粗和冠幅

不同施肥處理的辣椒株高和莖粗見圖1，圖中不同小寫字母表示處理間差異顯著(α=0.05，下同)。

從圖1可看出：各處理的株高表現(xiàn)為處理3>處理1>處理2，處理3的株高較處理1、處理2分別提高1.5、10.0 cm，但3個處理間的差異未達顯著水平；處理1、處理2、處理3的莖粗分別為14.53、13.65、15.62 cm，處理3比處理1、處理2分別高出1.09、1.97 mm，3個處理間的差異也不顯著。從以上分析可見，處理2和處理3在減量施氮、減量施磷的條件下，并未顯著抑制辣椒的株高和莖粗生長，尤其是處理3。

不同施肥處理的辣椒冠幅見圖2。

從圖2可看出，各處理的辣椒冠幅由大到小依次為處理2>處理3>處理1，處理2、處理3的冠幅較處理1長3.7、3.2 cm，3個處理間的差異未達顯著水平。由此可知，在處理1的基礎上采取適當減氮、減磷的措施，未對辣椒的冠幅產(chǎn)生明顯的影響。

2.2 辣椒的葉片性狀和果形指數(shù)

不同施肥處理的辣椒葉片性狀和果形指數(shù)見表3。

從表3可看出：各處理的辣椒最大葉的葉長、葉寬分別為10.2～12.7 cm、4.9～6.0 cm，且最大葉的葉長與葉寬呈現(xiàn)出基本一致的變化規(guī)律，均為處理3>處理1>處理2，3個處理間的差異不顯著；不同處理的辣椒果長為96.4～99.7 mm，處理2的最長，處理1的最短，3個處理間的差異不顯著；果徑的大小次序為處理3>處理1>處理2，處理3的果徑顯著大于處理2的，與處理1的無顯著性差異；3個處理的果形指數(shù)為2.81～3.27，各處理間的差異未達顯著水平?？梢?，3個處理間的辣椒葉片性狀和果形指數(shù)未表現(xiàn)出明顯差異。

表3 不同施肥處理的辣椒葉片性狀和果形指數(shù)

2.3 辣椒葉片的SPAD值

SPAD值是根據(jù)測量葉片對差異波長的吸收程度計算出的葉綠素含量的相對值，在水稻、玉米、小麥等作物上的研究認為，關鍵生育期葉片SPAD值與葉片氮素含量和單位面積氮素含量呈顯著正相關關系，能反映作物的氮素營養(yǎng)狀況[6]，同時具有測定簡捷、快速、無損等優(yōu)點，被廣泛用于作物氮素營養(yǎng)診斷。不同施肥處理的辣椒葉片SPAD值見圖3。

從圖3可以看出，處理1的葉片SPAD值最大，其次為處理3的，處理2的最小，3個處理之間的差異均未達顯著水平。由此可知，在常規(guī)施肥的基礎上適當減氮、減磷，辣椒葉片的氮素營養(yǎng)狀況未出現(xiàn)明顯的減弱現(xiàn)象。

2.4 辣椒產(chǎn)量

不同施肥處理的辣椒單株果數(shù)、單果質量與產(chǎn)量見表4。

從表4可看出：各處理的單株果數(shù)為12.9～13.7個，各處理間的變化規(guī)律為處理1>處理3>處理2，3個處理之間的差異不顯著；各處理的單果質量為30.5～33.2 g，單果質量由大到小依次為處理3>處理1>處理2，不同處理之間的差異未達顯著水平；單株產(chǎn)量的大小次序為處理3>處理1>處理2，其中處理3的單株產(chǎn)量與處理1的差異不顯著，但均顯著高于處理2的，分別提高14.76%與11.77%；畝產(chǎn)量呈現(xiàn)出與單株產(chǎn)量基本一致的變化規(guī)律。由此可見，在3個處理中，處理2的單株果數(shù)、單果質量與單株產(chǎn)量均為最小值，而處理3的單果質量和單株產(chǎn)量均為最大值，這說明在處理1的基礎上適當減氮、減磷并補充一定量的鈣，有利于促進辣椒產(chǎn)量的提高。

表4 不同施肥處理的辣椒單株果數(shù)、單果質量與產(chǎn)量

2.5 經(jīng)濟效益評價

不同施肥處理的經(jīng)濟效益分析見表5，其中辣椒、尿素、磷酸二銨、過磷酸鈣、硫酸鉀和復合肥價格分別以3.0、2.8、3.5、1.0、3.6、3.6元/kg計。

表5 不同施肥處理的經(jīng)濟效益分析

從表5可看出：處理2的肥料成本最低，其次為處理3的，處理1的肥料成本最高；不同施肥處理的畝凈產(chǎn)值為處理3>處理1>處理2，處理3的畝凈產(chǎn)值較處理1的提高了4.3%。以上分析表明，處理3是值得推廣的施肥方式。

3 討論

科學地減氮、減磷不影響辣椒植株的生長狀況和果實品質。試驗結果表明，在適當?shù)臏p氮、減磷條件下，優(yōu)化施肥和優(yōu)化施肥+鈣處理并未明顯影響辣椒的株高和莖粗，葉片葉綠素含量無顯著差異，植株冠幅略有增長。這與陳芬等[21]的研究結果一致，微量元素可以促進植物生長，改善葉片光合特性，進而提高作物產(chǎn)量潛力。試驗對辣椒的果長、果徑與果形指數(shù)等果實指標進行了測定，發(fā)現(xiàn)果形指數(shù)在常規(guī)施肥、優(yōu)化施肥和優(yōu)化施肥+鈣處理之間無顯著性差異，表明適當?shù)臏p氮、減磷并不會引起果實外觀品質的下降。姜怡帆[22]的研究也表明，減施磷肥對辣椒的果形指數(shù)無顯著影響。Yin等[23]的研究表明，減量化肥+木腐菌處理的辣椒產(chǎn)量和品質基本不變。在減氮、減磷、施鈣的情況下，辣椒植株生長狀況和品質指標均有所提高，說明鈣是作物生長的關鍵因子和品質元素。

減氮、減磷后加鈣能夠保證辣椒產(chǎn)量，提高經(jīng)濟效益。在試驗的3個施肥處理中，優(yōu)化施肥處理的辣椒單株果數(shù)、單果質量、單株產(chǎn)量、畝產(chǎn)量和凈產(chǎn)值均為最低值，優(yōu)化施肥+鈣處理均為最高值，優(yōu)于常規(guī)施肥處理的。這表明在常規(guī)施肥的基礎上減氮、減磷會導致辣椒產(chǎn)量的降低和經(jīng)濟效益的減少，而減氮、減磷后補充一定量的鈣，顯著促進了辣椒產(chǎn)量和凈產(chǎn)值的提高。相關研究表明，隨化肥減施量的增大，辣椒產(chǎn)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，不同地區(qū)最佳施肥量也不同[24-25]。河南內鄉(xiāng)最佳施肥比為N∶P2O5∶K2O=1∶0.28∶0.95[26]；魯耀等[27]的研究發(fā)現(xiàn)，減氮、減磷后，辣椒產(chǎn)量降低可能是由于肥料施用量或配比與當?shù)赝寥兰袄苯菲贩N不匹配有關，說明了化肥施用和測土配方的重要性；梁怡等[28]在西南黃壤地區(qū)辣椒生產(chǎn)中添加鈣鎂肥后有明顯的增產(chǎn)效果；Chatterjee等[29]施用蚯蚓糞腐解后產(chǎn)生的大量微量元素顯著促進了辣椒產(chǎn)量和品質的提高。

肥料是作物生長必不可少的養(yǎng)分來源，化肥對蔬菜生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質起到了關鍵的作用，且化肥的施用量和施用比例至關重要。與單純減氮、減磷相比，在施鈣的交互作用下，既能保證辣椒的植株生長狀況、產(chǎn)量和品質，又能提高經(jīng)濟效益，是一種值得推廣的施肥方式。

4 結語

(1)優(yōu)化施肥和優(yōu)化施肥+鈣處理在減氮、減磷的條件下，并未影響辣椒的株高、莖粗和冠幅生長，對葉片形狀和葉綠素含量也沒有產(chǎn)生顯著的抑制作用。

(2)減氮、減磷和加鈣處理沒有明顯降低辣椒的外觀品質(即果形指數(shù))。

(3)在常規(guī)施肥的基礎上適當減氮、減磷并補充一定量的鈣，有利于促進辣椒產(chǎn)量的提高，也有利于提高經(jīng)濟效益。

綜合分析認為，對“南韓紫金塔”辣椒而言，優(yōu)化施肥+鈣處理是值得推廣的施肥方式。