馬存金 陳劍秋 李曰鵬

摘要：采用盆栽的方法，研究鎂元素在水溶肥中不同添加量對辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和根系發(fā)育的影響。以線椒8819品種為試驗材料，設(shè)置鎂元素不同添加量為0、0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、4.00%（均以MgO計），整盆取樣并進(jìn)行各指標(biāo)測定。試驗結(jié)果表明：在低添加量（0～2.00%）下，鎂元素的添加促進(jìn)了辣椒的生長發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的提升，隨著鎂元素含量的增加，辣椒生長各指標(biāo)[株高、莖粗、葉綠素含量（以SPAD計）、凈光合速率]、果實產(chǎn)量、果實品質(zhì)、根系形態(tài)指標(biāo)和根系生理活性指標(biāo)均呈先升后降的趨勢，其中以鎂元素添加量為1.00%的處理效果最好;當(dāng)鎂元素添加量達(dá)到4.00%時，各指標(biāo)均低于對照，說明高添加量鎂元素對辣椒的生長發(fā)育產(chǎn)生了抑制作用。綜上，在鎂元素添加量為0～2.00%范圍內(nèi)，鎂元素的添加促進(jìn)了辣椒的生長發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)的提高，其中以鎂元素添加量為1.00%的處理效果最好，超過4.00%后對辣椒生長發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)的提高產(chǎn)生了抑制作用。

關(guān)鍵詞：辣椒;鎂含量;水溶肥;生長指標(biāo);產(chǎn)量;根系發(fā)育;形態(tài)指標(biāo);生理活性指標(biāo);品質(zhì);鎂元素添加量

中圖分類號：S641.306 ??文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）13-0179-04

鎂是植物必需的中量營養(yǎng)元素，是植物體內(nèi)葉綠素和許多酶的重要組成成分，在植物體的光合作用、酶的活化、碳水化合物與蛋白質(zhì)合成、脂肪代謝等諸多方面均有重要作用[1]。隨著化肥用量增加和有機(jī)肥用量的減少，高產(chǎn)耐肥品種大面積種植以及復(fù)種指數(shù)不斷提高，鎂元素不斷攜出土壤，同時土壤又長期缺少鎂肥補(bǔ)充，因而土壤中鎂元素逐漸耗竭，作物的缺鎂現(xiàn)象在各地不斷出現(xiàn)，并已成為限制作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的一個重要因素。據(jù)系統(tǒng)研究[2]發(fā)現(xiàn)，我國目前缺鎂土壤0.26億hm2，要補(bǔ)充984萬t MgO，約占亞洲鎂肥料用量的1/4。隨著鎂肥料研究的深入、推廣應(yīng)用工作的展開，鎂肥料的研發(fā)逐步加強(qiáng)，鎂肥料的產(chǎn)銷量和施用量大幅提高[3]。

植物根系的生長發(fā)育不僅受到遺傳基因的控制，而且強(qiáng)烈地受到生長環(huán)境如養(yǎng)分、水分狀況等諸多因素的影響[4]。礦質(zhì)元素的生物有效性可直接影響到植物根系的生長、分布和功能[5]，鎂作為植物必需的一種礦質(zhì)元素，可直接或間接地影響根系的生長狀況和活力水平，進(jìn)而影響地上部的生長及作物最終產(chǎn)量和品質(zhì)[6]。有研究表明，適量的鎂不僅能夠促進(jìn)植株根系的形態(tài)建成和活力提高，建成強(qiáng)大的根系[7]，增強(qiáng)作物對礦質(zhì)元素的吸收，加強(qiáng)生長發(fā)育進(jìn)程，還能提高葉綠素的含量，增加光合作用的強(qiáng)度，促進(jìn)植株體內(nèi)碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)化[8]。鎂素不僅能增加作物根系生物量、根尖數(shù)、根系體積和表面積[9]，促進(jìn)水分和養(yǎng)分的吸收，還能提高作物果實產(chǎn)量和品質(zhì)[10]。

國內(nèi)對于鎂肥料的研究與應(yīng)用起步較晚，目前鎂肥料的功效還未被充分認(rèn)識，盡管有許多學(xué)者也研究了鎂元素對作物生長發(fā)育的作用[11-12]（主要是對大田水稻、煙草、大豆等作物研究報道），但研究相對較少，且多數(shù)研究重點放在水培、底肥或復(fù)合肥等方面[13-14]，而關(guān)于鎂肥沖施對辣椒根系發(fā)育和果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究較少，故本研究在溫室條件下，采用盆栽方法，精確研究不同鎂添加量對辣椒根系發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為進(jìn)一步探明鎂元素在水溶肥中的合理添加量，并為其在肥料中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016年8月5日至11月24日在金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司國家緩控釋肥工程技術(shù)研發(fā)中心溫室中進(jìn)行。供試作物為線椒8819;所用鎂為MgSO4，鎂含量為33%（以MgO計），國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)提供;供試肥料15-15-15水溶肥配方（N 15%、P 15%、K 15%），尿素、磷酸二銨和硝酸鉀或其他原料試劑進(jìn)行配制，鎂按水溶肥料的質(zhì)量比進(jìn)行添加，如MgO 1%即表示100 g水溶性肥料添加MgSO4 3.03 g（=100 g×1%/33%）左右;土壤為山東省臨沭縣當(dāng)?shù)赝寥溃袡C(jī)質(zhì)11.04 g/kg、全氮0.80 g/kg、堿解氮60.10 mg/kg、速效磷27.35 mg/kg、速效鉀113.55 mg/kg、交換性鎂66.65 mg/kg，pH值6.30。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以盆栽的方式進(jìn)行，共設(shè)6個處理，即設(shè)置水溶肥中鎂不同添加量為0、0.25%、0.50%、1.00%、2.00%、4.00%（均以MgO計），每個處理均重復(fù)4次。每盆（體積為4.3 dm3）裝土共5 kg，2017年8月18日將均勻一致的辣椒苗移栽于盆中，之后澆足等量水，等緩苗生長穩(wěn)定后沖施配制的水溶肥料（添加不同含量鎂元素），每隔15 d沖施1次，500倍稀釋進(jìn)行沖施，每次每盆300 mL（水溶肥為0.6 g/盆，含量為2 g/L），共沖施3次。其間注意澆水與觀察記錄，2017年12月14日整盆收獲并進(jìn)行各指標(biāo)測量。

1.3 測定項目與方法

收獲時先將地上部取下后再進(jìn)行根系取樣，并將地上部與根系分開，測定根系發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)等指標(biāo)。根系取樣采用整盆取樣法，將土壤全部倒出后，再裝入0.42 mm孔徑網(wǎng)袋，低壓水沖洗根系，剔除雜質(zhì)，迅速吸干根系樣品表面水分，測定根系氯化三苯基四氮唑（TTC）還原強(qiáng)度、吸收面積及活躍吸收面積，測定根系形態(tài)指標(biāo)（根長、根表面積、根尖數(shù)、根系體積等），各指標(biāo)測定完成后置于80 ℃烘箱中烘干并稱質(zhì)量。

根系鮮質(zhì)量及干質(zhì)量的測定采用稱量法;選取粗細(xì)均勻的根系，采用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法[15]測定根系活力，根系TTC還原總量（μg/h）=根系TTC還原強(qiáng)度[μg/（g·h），鮮根]×根系鮮質(zhì)量（g）;采用亞甲基藍(lán)吸附法[16]測定根系總吸收面積及活躍吸收面積;把待測樣品均勻平鋪于儲水玻璃槽中，使樣品漂浮在水面上，用EPSON根系掃描儀掃描各處理根系圖片并分析，測定根系長度（m）、根表面積（m2）、根系體積（cm3）和根尖數(shù)等指標(biāo)，再計算出根長密度（m/m3）與單位土體內(nèi)的根表面積（m2/m3）。

株高測量植株莖底部至頂尖的距離;莖粗使用游標(biāo)卡尺測定;葉綠素含量（SPAD）使用葉綠素儀進(jìn)行測定;凈光合速率采用CIRAS-II型便攜式光合儀（PP-system）、UK測定，采用開放式光路，于晴天10：00時測定，測定同一葉位葉片凈光合速率，以LED為光源，PAR=1 600 μmol/（m2·s），CO2濃度=360 μmol/mol。果實產(chǎn)量采用稱量法，果實維生素C含量的測定方法采用二氯靛酚（DPI）進(jìn)行氧化還原滴定。辣椒紅素含量的測定參考GB 1886.34—2015《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 辣椒紅》的方法;辣椒素含量的測定參考 GB/T 21266—2007《辣椒及辣椒制品中辣椒素類物質(zhì)測定及辣度表示方法》。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理辣椒生長的變化

由表1可以看出，在0～4.00%范圍內(nèi)，隨著鎂添加量的增加，辣椒的株高、莖粗、SPAD和凈光合速率呈先增加后降低的趨勢，均于1.00%處理達(dá)到最大;但當(dāng)添加量達(dá)到4.00%時，株高、莖粗、SPAD和凈光合速率與對照基本沒有差異，其中SPAD和凈光合速率甚至低于對照，說明在0～2.00%范圍內(nèi)，鎂的添加有利于辣椒合成葉綠素，進(jìn)而促進(jìn)葉片的光合作用和有機(jī)物質(zhì)的積累，促進(jìn)辣椒生長發(fā)育，但當(dāng)添加量大于4.00%時，過量的鎂元素破壞了辣椒葉綠素形成，影響植株光合作用，進(jìn)而抑制辣椒的生長發(fā)育。

2.2 不同處理辣椒產(chǎn)量的變化

由表2可得，隨著鎂添加量的增加，辣椒單株掛果數(shù)量及質(zhì)量均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，于1.00%達(dá)到最大，其果實增產(chǎn)29.85%;當(dāng)添加量達(dá)到4.00%后，單株掛果數(shù)量及質(zhì)量均低于對照，但與對照無顯著差異。其中2.00%和0.50%兩處理辣椒單株掛果數(shù)量及質(zhì)量無明顯差異;0.25%、4.00%和對照3個處理間無顯著差異。說明在0～2.00%范圍內(nèi)，鎂的添加均促進(jìn)了葉綠素的合成，影響葉片光合作用及其產(chǎn)物積累，進(jìn)而促進(jìn)辣椒果實的發(fā)育，從而提高產(chǎn)量;但當(dāng)添加量大于4.00%時，過量鎂元素對辣椒葉片和果實的發(fā)育產(chǎn)生抑制作用，可能與過量鎂元素對植株產(chǎn)生鹽害或?qū)е骡浀奈諟p少（鉀鎂拮抗）有關(guān)。

2.3 不同處理辣椒根系的變化

2.3.1 不同處理辣椒根系形態(tài)的變化 由表3可以看出，在試驗處理添加量范圍內(nèi)，辣椒根系各形態(tài)指標(biāo)（根長密度、根表面積、根系體積、根尖數(shù)）均呈先升后降的趨勢，且均于 1.00% 處理達(dá)到峰值，之后迅速下降。在0～2.00%范圍內(nèi)，鎂元素的添加提高了葉片的光合作用，增加了光合產(chǎn)物向根部的運輸，促進(jìn)了辣椒根系的發(fā)育，表現(xiàn)為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數(shù)增多;當(dāng)添加量達(dá)到4.00%以上時，根系各形態(tài)指標(biāo)均低于對照，說明鎂元素添加量超過4.00%后對辣椒產(chǎn)生鹽害，影響了葉綠素的合成和光合產(chǎn)物的積累，對辣椒根系產(chǎn)生明顯的抑制作用，不利于辣椒優(yōu)良根系的建成。

2.3.2 不同處理辣椒根系生理活性的變化 根系TTC還原強(qiáng)度、TTC還原總量、根系吸收面積（總吸收面積與活躍吸收面積）都是反映根系吸收性能的重要指標(biāo)，都能在一定程度上客觀地反映根系活力狀況[7]。由表4可以看出，隨著鎂元素添加量增加，辣椒根系TTC還原強(qiáng)度、TTC還原量、吸收面積及活躍吸收面積均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，均于1.00%處理達(dá)到最大，之后迅速下降。在0～2.00%條件下，鎂元素添加有利于光合產(chǎn)物向根部運輸，從而提升辣椒根系的活力，表現(xiàn)為根系TTC還原強(qiáng)度、還原量較高，吸收面積及活躍吸收面積較大，生理活性高;在較高添加量（達(dá)到4.00%）條件下，根系各生理活性指標(biāo)均低于對照，說明鎂元素在水溶肥中高濃度添加對辣椒產(chǎn)生鹽害，對辣椒根系活性產(chǎn)生抑制作用，根系活力下降，不利于辣椒強(qiáng)大根系的建成。

2.4 不同處理辣椒果實品質(zhì)的變化

由表5可得，隨著鎂元素添加量增加，辣椒維生素、辣椒紅素及辣椒素含量均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，均于1.00%處理達(dá)到最大。在0～2.00%條件下，鎂元素添加能促進(jìn)葉片光合作用提高和有機(jī)物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而有利于辣椒維生素、辣椒紅素及辣椒素含量的提高，表現(xiàn)為辣椒維生素、辣椒紅素及辣椒素含量較高，果實品質(zhì)相對較高;但當(dāng)鎂元素添加量達(dá)到4.00%時，辣椒各品質(zhì)指標(biāo)均低于對照，說明高添加量鎂元素沖施可能是對辣椒產(chǎn)生了鹽害，影響了葉片的光合作用與有機(jī)物的積累，并對辣椒品質(zhì)產(chǎn)生不良作用，辣椒品質(zhì)下降，不利于辣椒果實品質(zhì)的提升。

3 結(jié)論與討論

根系的發(fā)育和代謝狀況與地上植株關(guān)系密切，它的生長情況直接制約著地上部的生長情況和產(chǎn)量[17]。根系活力泛指根系的吸收、合成、氧化和還原能力等[6]，是一種客觀反映根系生命活動的生理指標(biāo);而根系吸收能力強(qiáng)的作物在根系形態(tài)上表現(xiàn)為根系長度、體積、分布密度和有效吸收面積較大[18]。根系形態(tài)結(jié)構(gòu)和活力大小直接影響植株地上部的營養(yǎng)狀況。研究發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內(nèi)，Mg2+與根系平均直徑、根體積、根表面積、根尖數(shù)、總根長成正比，一定程度上促進(jìn)根系的生長[9]。同時，適量的鎂能使根系活力旺盛[19]，有利于植株根系充分吸收水分和養(yǎng)分;而在低濃度鎂元素供應(yīng)下，根系長度、體積和分布密度等指標(biāo)均明顯增大，空間分布和根系構(gòu)型更加合理[20]，有利于其建成強(qiáng)大的根系，保障植株的生長發(fā)育。本研究結(jié)果表明，在0～2.00%范圍內(nèi)，鎂元素的添加促進(jìn)了葉片葉綠素合成及其光合作用，有利于將葉片制造的有機(jī)物運往根部，從而促進(jìn)了辣椒根系的發(fā)育。隨著鎂元素添加量的增加，辣椒根系各形態(tài)指標(biāo)和生理活性指標(biāo)均呈先升后降的趨勢，且均于1.00%處理達(dá)到峰值，表現(xiàn)為根長密度、根表面積、根系體積較大，根尖數(shù)增多，根系生理活性（辣椒根系TTC還原強(qiáng)度、TTC還原量、吸收面積及活躍吸收面積）明顯增強(qiáng);當(dāng)添加量達(dá)到 4.00%時，根系各指標(biāo)均低于對照，說明鎂元素添加量超過4.00%后對辣椒根系產(chǎn)生抑制作用。由此可見，鎂元素低添加量有利于提高葉片光合作用，制造更多的有機(jī)物，從而促進(jìn)辣椒根系的生長發(fā)育，而高添加量對辣椒產(chǎn)生鹽害，對根系形態(tài)及生理活性產(chǎn)生抑制作用，不利于辣椒優(yōu)良根系的建成。

辣椒具有極高的食用及藥用價值，富含維生素C、維生素β-胡蘿卜素、葉酸、辣椒素等，其中維生素C的含量在蔬菜中居第1位，而辣椒中的辣椒素還具有抗炎及抗氧化作用。鎂是作物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素，當(dāng)鎂營養(yǎng)不足時，植物的葉綠素含量下降，光合強(qiáng)度降低，碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等合成受阻，產(chǎn)量和品質(zhì)下降[21]。已有文獻(xiàn)指出，鎂素對提高茄果類蔬菜、果樹及大田等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)均有較明顯的效果[22]。前人研究發(fā)現(xiàn)，施鎂處理與對照相比，水稻碳水化合物供應(yīng)更加充足，有效穗增多，結(jié)實率、千粒質(zhì)量提高，進(jìn)而產(chǎn)量提高[23]。鎂素主要集中在作物的籽粒和果實中，對作物品質(zhì)的影響很大[24]。研究表明，施鎂可以明顯增加稻米蛋白質(zhì)和氨基酸含量[25]，提高煙葉總糖、還原糖含量[26]，進(jìn)而改善作物品質(zhì)。本研究結(jié)果顯示，在0～2.00%范圍內(nèi)，鎂元素的添加促進(jìn)了辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，與以上前人的研究結(jié)論基本一致：鎂元素的添加有利于提高葉片葉綠素含量和光合作用，制造更多的有機(jī)物，從而提高產(chǎn)量和品質(zhì)。隨著鎂元素添加量的增加，辣椒根系產(chǎn)量和和品質(zhì)均呈先升后降的趨勢，且均于1.00%處理達(dá)到峰值，表現(xiàn)為單株掛果數(shù)量和質(zhì)量、辣椒維生素含量、辣椒紅素含量及辣椒素含量最高，果實產(chǎn)量和品質(zhì)相對較高;但當(dāng)鎂元素添加量達(dá)到4.00%時，辣椒各指標(biāo)均低于對照，說明鎂元素高添加量沖施對辣椒產(chǎn)生鹽害，對辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生不良作用，辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)下降，不利于辣椒果實產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。

綜上，鎂元素在0～2.00%范圍內(nèi)沖施能提高辣椒葉綠素合成及其光合作用，促進(jìn)辣椒根系發(fā)育和果實產(chǎn)量、品質(zhì)的提高，其中添加量以1.00%效果最佳，超過4.00%后對辣椒葉片、根系及果實的發(fā)育產(chǎn)生抑制作用。因此，在實際應(yīng)用中應(yīng)科學(xué)施用含鎂肥料，合理把握其用法用量。

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