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      優(yōu)化施肥對辣椒產(chǎn)量和外觀品質的影響研究

      2022-12-04 09:43:08范艷菊卜寧寧崔劍玲張金山李貝貝
      肥料與健康 2022年3期
      關鍵詞:果形單株辣椒

      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。

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