農業廢棄物還田對設施青椒品質及產量的影響

尹 娟，劉中良

(1.信陽農林學院，河南信陽 464000；2.泰安市農業科學研究院，山東泰安 271000)

近年來，由于設施蔬菜生產具有較高的經濟效益，栽培面積逐年上升，2014年農業部數據顯示，我國蔬菜種植面積為 2 128.9萬hm2，設施蔬菜面積為396.2萬hm2，占總面積的18.61%，并呈現高度集約化、復種指數高和種類單一等特點[1-2]。隨著設施蔬菜常年種植，設施土壤理化性質惡化、土傳病害加重、鹽漬化等連作障礙問題日益顯著，嚴重制約著設施蔬菜的健康可持續發展[3]。以土壤改良技術為基礎的研究越來越受到科研人員的重視。

我國是農業大國，每年產生的農業廢棄物(麥秸、菌渣、稻殼等)數量龐大，已成為農業污染的重要源頭之一，如何進行農業廢棄物資源化利用的相關研究成為國內外學者普遍重視的熱點問題[4]。相關研究表明，農業廢棄物含有豐富的微量元素和有機質[5]。亓延鳳等研究表明，秸稈、菌渣還田能夠明顯提高土壤有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀含量[6-7]；龍攀等研究表明，秸稈還田促進了團聚體的形成和穩定，增加土壤TOC與N濃度，提高了團聚體對TOC與N的保護[8]，提升土壤蓄水保墑能力[9]；慕平等研究則表明，連續秸稈還田增加 0～40 cm 細菌、真菌、放線菌群體數量[10]；甄麗莎等研究認為秸稈還田配合施用氮肥處理可增加土壤蔗糖酶活性和脲酶活性[11]；其他研究表明秸稈還田處理可以降低土壤容重，增大孔隙度[12]；提升作物根系肥水利用率，進而改善作物品質，提高產量。以往的還田技術研究主要在玉米、小麥、水稻等大宗作物上，在設施蔬菜上研究甚少。吳紅艷等研究發現，秸稈還田能明顯提高辣椒的根系活力30%[13]；亓延鳳研究認為，按土壤質量的1.6%～2.0%施用麥秸效果表現最好，可提高黃瓜產量達19.39%[14]；而高青海等研究表明稻殼還田可提高黃瓜產量22.25%[15]。關于不同配比農業廢棄物還田對設施青椒品質及產量的影響尚未見報道。本試驗選取多年連作的地塊，采用不同配比農業廢棄物還田方式，研究其對設施青椒品質及產量的影響，旨在為連作設施種植蔬菜提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試青椒品種為青椒5號。試驗所用農業廢棄物分別為菌渣、稻殼和麥秸，均已腐熟。菌渣中速效氮、堿解磷、速效鉀、有機質含量分別為：0.45%、0.29%、0.64%、86.7%；稻殼中速效氮、堿解磷、速效鉀、有機質含量分別為：0.63%、0.21%、0.79%、79.1%；麥秸中速效氮、堿解磷、速效鉀及有機質含量分別為：1.02%、0.23%、0.65%、80.9%。

1.2 試驗設計

試驗于2015年9月至2016年3月在信陽試驗基地進行。土壤為棕壤土，土壤速效氮、堿解磷、速效鉀、有機質含量分別為：0.75%、0.33%、0.82%、20.7%，pH值7.4。設8個不同配比處理，菌渣、稻殼和麥秸(腐熟)的配比分別為：T1：2 ∶1 ∶0、T2：1 ∶2 ∶0、T3：1 ∶0 ∶2、T4：1 ∶1 ∶1、T5：2 ∶0 ∶1、T6：0 ∶2 ∶1、T7：0 ∶1 ∶2、CK：0 ∶0 ∶0，CK為對照，小區面積20 m2，3次重復，隨機區組排列，于定植前按照 9 000 kg/hm2隨整地施入，外施氮磷鉀復合肥(N、P2O5、K2O含量分別為15%、15%、15%)450 kg/hm2作基肥。按照株行距30 cm×70 cm定植，常規管理。

1.3 測定指標

青椒果實內色素含量、品質指標于2016年1月12日測定。葉綠素和類胡蘿卜素含量采用丙酮比色法測定；類黃酮和花青素含量采用分光光度法測定[24]；果實內維生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量和游離氨基酸含量分別采用紫外快速測定法、蒽酮比色法、考馬斯亮藍法和茚三酮法測定[23]。單果質量采取隨機調查取平均，于2016年1月12日收獲隨機調查30個單果，計算平均單果質量；果長和果實橫徑分別采用直尺法和游標卡尺測量，其中果實橫徑測定果肩的寬度。3月10日最后1次收獲，統計累計產量。試驗數據采用DPS 7.05軟件統計分析，采用Excel 2003分析作圖。

2 結果與分析

2.1 農業廢棄物還田對設施青椒果實光合色素、類黃酮和花青素含量的影響

不同配比的菌渣、稻殼和麥秸均能有效提高青椒果實葉綠素含量(表1)。T6處理果實葉綠素a含量最高，達 0.062 5 mg/g FW，其次為T3和T7處理，各處理間差異顯著。處理間葉綠素b含量為0.005 7～0.025 1 mg/g FW，各處理均高于CK。葉綠素(a+b)含量以T6處理為最高，達 0.087 7 mg/g FW，其次為T3處理(0.046 9 mg/g FW)，分別較CK增加126.77%、84.65%，各處理間差異顯著，T5處理低于CK。類胡蘿卜素含量與葉綠素含量變化趨勢基本一致，CK與T5、T3與T7處理間差異不顯著。類黃酮和花青素含量高低嚴重影響青椒的外觀品質。其中各處理類黃酮含量均低于CK，降低25.42%～61.36%。花青素含量以CK處理為最高，其次是T7處理，二者無顯著差異，其他處理均顯著低于CK。

表1 農業廢棄物還田對設施青椒果實色素含量的影響

注：同列數據后不同大寫字母表示0.01水平上差異顯著，不同小寫字母表示0.05水平差異顯著。下表同。

2.2 農業廢棄物還田對設施青椒果實品質的影響

各處理對青椒果實品質指標均有顯著影響(表2)。T6處理維生素C含量最高，為133.93 mg/kg FW，其次為T5處理，為132.51 mg/kg FW，且與CK間差異極顯著；T7處理的可溶性糖含量顯著高于其他處理，各處理可溶性糖含量在3.95%～4.82%之間；可溶性蛋白質含量以T1為最高，3.61 mg/g FW，其次為CK，3.31 mg/g FW，而T2處理低于CK，CK與T7、T3與T4間差異不顯著；游離氨基酸含量一般和可溶性蛋白質含量成反比，從表2可見，T2處理游離氨基酸含量為最高，其次是T4和T5處理，T3處理低于CK。

2.2 農業廢棄物還田對設施青椒產量的影響

研究發現，單果質量以T2處理最大，其次是T1和T6處理，分別達到86.67、67.78、65.93 g。各處理間果長差異不顯著，變幅為18.30～22.60 cm，其中T4和T5處理果長分別比CK短1.01、2.04 cm；果實橫徑最大為3.69 cm，各處理間差異不顯著。果形指數為5.57～6.28。此外，各處理較CK處理產量顯著，其中T3處理增產最高，達54 618.08 kg/hm2，其次是T5和T1處理，較CK分別增產84.65%、32.83%、32.56%(表3)。這可能與農業廢棄物還田提高土壤透氣性、促進有益微生物生長，提高根系吸收養分的能力等有關。

表2 農業廢棄物還田對設施青椒果實品質的影響

表3 農業廢棄物還田對設施青椒產量的影響

3 結論

葉綠素含量不僅和光合作用有關，也影響著綠色蔬菜的外觀品質。試驗結果顯示，青椒果實中葉綠素a和葉綠素(a+b)含量各處理間均顯著高于CK(T5處理中葉綠素a含量除外)，葉綠素a和葉綠素(a+b)含量均以T6處理為最高，分別為0.062 5、0.057 6 mg/g FW，這可能與這個配方下更利于創造根系生長環境，改善有益微生物菌群和土壤酶活性，釋放更多礦質元素等有關。徐國偉等研究表明，秸稈還田后明顯降低土壤pH值，增加有機酸含量，且兩者間呈極顯著的負相關，土壤中脲酶、過氧化氫酶及堿性磷酸酶活性增強，全磷、可溶性鉀含量也顯著上升[16]；鄧歐平等研究表明，菌渣還田結合氮肥效果較好，中、高量菌渣還田處理(1、1.5、2倍氮肥)均能有效提高土壤速效養分含量，線椒成熟期菌渣還田處理的土壤堿解氮、速效鉀、有效磷含量分別比化肥處理高出3.55%～20.24%、2.84%～31.97%、2.10%～14.48%[17]。此外，菌渣還田后的土壤B/F值和A/F值均明顯高于對照[18]。

各處理間果實的品質有顯著提升，其中維生素C含量以T6和T5處理為較高，分別為133.93、132.51 mg/kg FW，各處理間差異顯著；可溶性糖含量為3.95%～4.82%；T1處理可溶性蛋白質含量最高，達3.61 mg/g FW，CK與T7、T3與T4間差異不顯著；游離氨基酸含量則以T2處理為最高，其次是T4和T5處理。農業廢棄物還田能提高作物品質的研究與前人研究結果基本一致。魏云輝等研究表明，單一菌渣還田可使辣椒增產達67.95%，但維生素C含量增幅不大[19]；稻殼、麥秸還田在青椒、黃瓜品質提升上也表現明顯[20，14]；本研究顯示不同配比的農業廢棄物更利于提升菜椒的品質。產量以T3處理為最高，達54 618.08 kg/hm2，較CK增產84.65%，增產顯著。綜合比較品質和產量指標，T3處理效果較好。

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