不同施肥處理對辣椒產量、品質及氮肥利用率的影響

陳淼　鄧曉　李瑋　陳歆　李寧　楊桂生　彭黎旭

摘要：為研究不同施肥處理對辣椒產量、品質及氮肥利用率的影響，以湘辣十七號為試驗材料，設置不施肥（T1）、單施化肥（T2）、化肥+秸稈還田（T3）、化肥+有機肥（T4）、75%化肥+有機肥（T5）、50%化肥+有機肥（T6）6種施肥處理。結果表明，與不施肥（T1）處理相比，5種施肥處理產量增幅為62.89%～124.16%;與單施化肥（T2）處理相比，T3、T4、T5、T6這4種施肥處理產量增幅為7.57%～37.62%;在T4處理基礎上減施25%和50%化肥處理（T5、T6），辣椒果實產量略有降低，但未達顯著性水平（P>0.05）;增施有機肥和秸稈還田可降低辣椒果實中硝酸鹽含量;各試驗處理的氮肥吸收利用率在16.52%～23.43%之間，增施有機肥和秸稈還田可提高氮肥貢獻率、氮肥農學利用率和氮肥吸收利用率;在T4處理基礎上減施25%和50%化肥處理（T5、T6）對氮肥農學利用率和氮肥吸收利用率無顯著影響（P<0.05）。

關鍵詞：辣椒;施肥;產量;品質;氮肥利用率

中圖分類號： S641.306? 文獻標志碼： A? 文章編號：1002-1302（2019）04-0104-04

海南省具有發展蔬菜種植業得天獨厚的自然條件，是我國重要的“南菜北運”建設基地。2015年海南省蔬菜種植面積26.4萬hm2，總產量572.19萬t[1]。然而，海南高溫高濕的自然環境和高于全國平均水平的耕地復種指數，使得農產品生產過度依賴化肥的大量施用。據統計，2015年海南省單位農地化肥施用量為1 019.5 kg/hm2，遠高于發達國家為防止水體污染設定的安全上限值225 kg/hm2。在熱帶地區露地蔬菜種植過程中，為避免降雨引起的缺肥減產，通常菜農投入的化肥用量是推薦施肥量的5～10倍[2]，而蔬菜對氮素的利用率僅有20%左右[3]。海南東北部地區辣椒地氮肥平均施用量為520.1 kg/hm2，是我國露地蔬菜平均氮肥推薦量（253.6 kg/hm2）的2.05倍[4-5]。在年均約1 600 mm降水量的影響下，海南露地蔬菜系統面臨巨大的生態環境風險。

加強蔬菜種植系統氮、磷養分管理是實現露地蔬菜高產高效的突破點[6]。近年來，不同施肥模式在露地蔬菜土壤氮素流失控制上的作用研究日趨活躍[7-8]。部分學者對減施氮肥、有機無機肥配施和秸稈還田處理下菜田氮素損失及養分平衡特征進行了定量評價和研究，相關研究表明，在傳統施氮水平上減施氮肥20%～50%對蔬菜產量及品質無明顯影響[7，9-10]。而海南屬于我國南方酸性土壤區，土壤貧瘠，不同施肥模式對蔬菜產量、品質及菜地養分平衡的影響研究較少。關于化肥減施、有機無機肥配施等不同施肥模式對海南露地蔬菜產量、品質及氮肥利用率的影響研究亦鮮見報道。因此，本研究針對以上情況，以海南露地蔬菜系統為研究對象，探討不同施肥處理對蔬菜產量、品質和氮肥利用效率的影響，以期為海南省露地蔬菜最佳養分管理模式的制定和農業面源污染控制提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地點位于海南省文昌市中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所試驗基地。地處110.46°E，19.32°N，土壤質地為沙壤土，土壤類型為磚紅壤，肥力水平較低，土壤基本理化性質見表1。常年降水量1 721.6 mm，雨季主要集中在5—10月份，占全年的79%。年均溫度23.9 ℃，積溫為 8 474.3 ℃，為熱帶海洋季風氣候。極端天氣通常為夏季暴雨和春季干旱。辣椒品種為湘辣十七號，由湖南湘研種業有限公司生產。

1.2 試驗處理

試驗小區為平地，每個小區面積50 m2（長10 m，寬 5 m）。監測地塊四周設置10 m保護行，監測小區之間、小區與保護行之間均以田埂分隔，田埂寬度24 cm。田埂地面以下部分深度為60 cm，地面以上部分為10 cm。田埂采用磚混結構，水泥砂漿抹面。試驗小區種植制度為南方濕潤平原區露地蔬菜輪作模式。設6個施肥處理：不施肥（T1）;單施化肥（T2）;化肥+秸稈還田（T3）;化肥+有機肥（T4）;75%化肥+有機肥（T5）;50%化肥+有機肥（T6）。6種施肥處理不同施肥處理的施肥量見表2。

試驗隨機區組設計，每個處理3次重復。秸稈換填后，采用旋耕滅茬，使秸稈均是分布在0～20 cm土層中。辣椒株、行距為45 cm×50 cm，田間管理同大田生產管理。試驗時間為2015年10月至2016年4月。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 樣品采集 在辣椒采收期，按小區對辣椒進行人工收獲，收獲后測定辣椒產量。取辣椒果實鮮樣測定可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸鹽和維生素C含量。采集的果實及植株樣品經105 ℃殺青30 min后于80 ℃下烘干至恒質量，稱質量后粉碎，分別測定果實和莖稈的含水量、全氮含量。分別單獨計算辣椒果實和莖稈產量。

1.3.2 樣品測定 全氮含量測定采用半微量凱式法[11];辣椒維生素C含量測定采用2，6-二氯靛酚滴定法測定[12];可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[13];可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法測定[13];硝酸鹽含量測定采用紫外分光光度法[14]。

1.4 數據處理

1.4.1 計算方法

氮肥貢獻率=（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮區產量×100%;

氮肥農學利用率=（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量;

氮肥偏生產力=施氮區產量/施氮量;

土壤氮素依存率=不施氮區地上部吸氮量/施氮區地上部吸氮量×100%;

氮肥吸收利用率=（施氮區地上部吸氮量-不施氮區地上部吸氮量）/施氮量×100%;

氮肥生理利用率=（施氮區產量-不施氮區產量）/（施氮區地上部吸氮量-不施氮區地上部吸氮量）。

1.4.2 統計方法 試驗數據采用Microsoft Excel 2010、SPSS 17.0軟件進行數據處理，均值多重比較采用Duncans比較法。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理下辣椒果實和秸稈產量

由表3可知，隨著施肥量的增加，辣椒果實產量逐漸增加，田間小區試驗辣椒果實產量最高的處理為化肥+有機肥（T4），不施肥（T1）處理辣椒果實產量與其他各處理間差異均達極顯著水平（P<0.01）;與單施化肥（T2）相比，化肥+秸稈還田（T3）、化肥+有機肥（T4）、75%化肥+有機肥（T5）、50%化肥+有機肥（T6）4種施肥處理分別增產7.57%、37.62%、25.38%、19.90%。與不施肥（T1）相比，5種施肥處理產量增幅為62.89%～124.16%。在化肥+有機肥（T4）處理上分別減施25%和50%化肥對辣椒果實產量無顯著影響（P>0.05），但與化肥+有機肥（T4）處理相比，75%化肥+有機肥（T5）和50%化肥+有機肥（T6）處理分別減產8.89%、12.87%;由表3可知，田間小區試驗辣椒秸稈產量最高的處理為75%化肥+有機肥（T5），不施肥（T1）處理與其他各處理間差異均達顯著水平（P<0.05）。各施肥處理秸稈含水率無顯著差異（P<0.05）。

2.2 不同施肥處理下辣椒品質

維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質是反映辣椒營養品質的重要指標。由表4可知，各施肥處理對辣椒的營養品質影響較小。不同施肥處理對辣椒果實維生素C、可溶性蛋白質、可溶性糖和干物質含量無顯著影響（P<0.05）。硝酸鹽含量是反映辣椒安全品質的重要指標之一。各施肥處理對辣椒的安全品質影響顯著（P<0.05），其硝酸鹽含量為 0.33～1.64 mg/kg，其中單施化肥（T2）處理硝酸鹽含量最高;與不施肥（T1）處理相比，施肥會增加辣椒果實硝酸鹽含量;與單施化肥（T2）相比，增施有機肥和秸稈還田可降低辣椒果實中硝酸鹽含量，但各施肥處理硝酸鹽含量均遠低于我國蔬菜硝酸鹽標準允許量（432 mg/kg）。

2.3 不同施肥處理下辣椒氮肥利用率

由表5可知，隨著施氮量的增加，各試驗處理的氮肥貢獻率呈逐漸上升的趨勢，化肥+有機肥（T4）處理的氮肥貢獻率最高（55.11%），增施有機肥可顯著提高氮肥貢獻率（P<0.05），這一結果與獲得最高產量的施肥處理是一致的;氮肥農學利用率表現為T6>T3>T4>T5>T2，且隨著施氮量的增加，氮肥農學利用率呈先上升后下降的趨勢，各試驗處理間氮肥農學利用率無顯著性差異（P<0.05）;隨著施氮量的增加，氮肥偏生產力的變化趨勢與氮肥農學利用率基本一致;在有機無機配施（T4）基礎上減施25%和50%化肥（T5、T6）對氮肥農學利用率和氮肥吸收利用率無顯著影響（P<0.05）。

由表5可知，土壤氮素依存率和氮肥生理利用率隨著各試驗處理施氮量的增加而逐漸降低，增施有機肥可顯著降低氮素依存率（P<0.05），而各試驗處理的氮肥生理利用率無顯著性差異（P<0.05）;各試驗處理的氮肥吸收利用率在 16.52%～23.43%，表現為T6>T4>T5>T3>T2，增施有機肥可提高氮肥吸收利用率。而秸稈還田可提高氮肥貢獻率、氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和氮肥吸收利用率。

3 討論與結論

3.1 施肥處理對辣椒產量和品質的影響

本研究表明，與單施化肥相比，增施有機肥和秸稈還田可以增加辣椒產量，其增產幅度為7.57%～37.62%。在有機無機配施（T4）基礎上減施25%和50%化肥處理（T5、T6）的增產效果略低于有機無機配施（T4）處理。相關研究亦表明，在傳統施氮水平上減施氮肥20%～50%對蔬菜產量及品質無明顯影響[10，15]。有機無機肥能改善根際土壤微生物區系，顯著提高土壤酶活性，進而達到改良土壤和提高土壤肥力的目的[16]。因此，增施有機肥和秸稈還田可以改善土壤肥力狀況，進而促進辣椒植株的營養生長，使辣椒產量增加。

有機肥由于有機質含量高、養分全面、肥效長，其不僅能夠改善土壤微生物群落結構，培肥地力，提高作物產量，還能夠提高農產品的品質[17-18]。硝酸鹽含量是反映辣椒安全品質的重要指標。本研究表明，增加施肥量能明顯提高辣椒果實產量，但辣椒果實中硝酸鹽含量也會增加;與單施化肥（T2）相比，增施有機肥和秸稈還田可以降低辣椒果實中硝酸鹽含量。這與要曉瑋等的研究結果[19-20]基本一致。增施有機肥和秸稈還田可降低辣椒果實中硝酸鹽含量的主要原因可能是由于生物降解有機質，使養分緩慢釋放，辣椒能夠更好地吸收利用養分;此外，也可能是由于有機質吸收和固定肥料中的銨態氮，抑制銨態氮的硝化作用，促進土壤反硝化作用，降低土壤中硝態氮的累積，進而防止辣椒對氮素的過量吸收，有效降低了辣椒中硝酸鹽的累積[21-22]。維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質含量是反映辣椒營養品質的重要指標。辣椒是維生素C含量較高的蔬菜之一。本研究表明，與單施化肥相比，增施有機肥和秸稈還田對辣椒維生素C、可溶性糖和可溶性蛋白質含量無顯著影響（P<0.05），這與李吉進等研究結果[23]基本一致。

3.2 施肥處理對辣椒氮肥利用率的影響

氮是土壤肥力中最活躍的因子，也是農業生產活動中限制農作物產量的首要因子，施肥是獲得農作物高產最有效的措施[24]。但過量施肥或不合理的施肥方式會導致氮肥利用率降低，致使氮素損失，造成嚴重的環境污染問題。更重要的是蔬菜生產上仍然延用傳統的“肥大水勤”“肥隨水走”等不科學的水肥管理模式。導致蔬菜種植養分損失較大，化肥利用率僅有20%左右，遠低于發達國家的50%～60%[3]。這說明減少氮素損失、提高氮肥利用率和增產效果的潛力還很大。本研究表明，秸稈還田能夠提高辣椒氮肥農學利用率、氮肥偏生產力和氮肥吸收利用率;增施有機肥能夠提高辣椒氮肥農學利用率和氮肥吸收利用率;在有機無機配施（T4）基礎上減施25%和50%化肥（T5、T6）對氮肥農學利用率和氮肥吸收利用率無顯著影響（P<0.05）。相關研究亦表明，增施有機肥能夠提高作物氮素吸收量[25-26]。秸稈還田可以提高土壤中新合成有機氮的含量，新合成有機氮活性較高，可經礦化分解而被作物吸收利用，進而提高了辣椒對氮素的利用率[27-28]。由此可見，增施有機肥和秸稈還田能夠增加辣椒對氮素的吸收量，提高氮素利用率，同時能夠促進氮素向辣椒果實轉移，提高辣椒果實產量，進而降低氮素損失造成的生態環境風險。

3.3 結論

隨著施肥量的增加，辣椒果實產量逐漸增加。與不施肥處理相比，5種施肥處理產量增幅為62.89%～124.16%;與單施化肥（T2）相比，化肥+秸稈還田（T3）、化 肥+ 有機肥（T4）、75%化肥+有機肥（T5）、50%化肥+有機肥（T6）4種施肥處理產量增幅為7.57%～37.62%;在化 肥+ 有機肥（T4）處理上分別減施25%和50%化肥，辣椒果實產量略有降低，但未達無顯著性水平（P<0.05）。

各施肥處理對辣椒的營養品質影響較小。不同施肥處理對辣椒果實維生素C、可溶性蛋白、可溶性糖和干物質含量無顯著影響（P<0.05）。各施肥處理對辣椒的安全品質影響顯著（P<0.05），其硝酸鹽含量為0.33～1.64 mg/kg，其中單施化肥（T2）處理硝酸鹽含量最高，增施有機肥和秸稈還田可降低辣椒果實中硝酸鹽含量。

隨著施氮量的增加，各試驗處理的氮肥貢獻率呈逐漸上升的趨勢，增施有機肥可顯著提高氮肥貢獻率（P<0.05）;隨著施氮量的增加，氮肥農學利用率和氮肥偏生產力呈先上升后下降的趨勢;土壤氮素依存率和氮肥生理利用率隨著各試驗處理施氮量的增加而逐漸降低，增施有機肥可顯著降低氮素依存率（P<0.05）;各試驗處理的氮肥吸收利用率在1652%～23.43%，增施有機肥和秸稈還田可提高氮肥吸收利用率;在有機無機配施（T4）基礎上減施25%和50%化肥（T5、T6）對氮肥農學利用率和氮肥吸收利用率無顯著影響（P<0.05）。

參考文獻：

[1]海南省統計局. 海南省統計年鑒（2015）[M]. 北京：中國統計出版社，2016：12-20.

[2]張白鴿. 華南露地苦瓜生產體系的氮素調控[D]. 北京：中國農業大學，2016：45.

[3]Huang B，Shi X，Yu D，et al. Environmental assessment of small-scale vegetable farming systems in per urban areas of the Yangtze River Delta Region，China[J]. Agr Environ，2006，112（4）：391-402.

[4]吉清妹，張 文，王 敏，等. 海南東北部地區蔬菜施肥現狀與土壤養分狀況[J]. 廣東農業科學，2011（22）：61-63.

[5]武 良. 基于總量控制的中國農業氮肥需求及溫室氣體減排潛力研究[D]. 北京：中國農業大學，2014：99-103.

[6]Adhikari K R，Chen Z S. Reducing nitrogen leaching from agriculture：an essential step toward protecting the environment in high rainfall areas of Taiwan[J]. Compost Science & Utilization，2013，21（1）：2-15.

[7]姜慧敏. 氮肥管理模式對設施菜地氮素殘留與利用的影響[D]. 北京：中國農業科學院，2012：1-107.

[8]Min J，Zhang H L，Shi W M. Optimizing nitrogen input to reduce nitrate leaching loss in greenhouse vegetable production[J]. Agricultural Water Management，2012，111：53-59.

[9]于紅梅. 不同水氮管理下蔬菜地水分滲漏和硝態氮淋洗特征的研究[D]. 北京：中國農業大學，2005：17-18.

[10]Shen W S，Lin X，Shi W M，et al. Higher rates of nitrogen fertilization decrease soil enzyme activities，microbial functional diversity and nitrification capacity in a Chinese polytunnel greenhouse vegetable land[J]. Plant and Soil，2010，337（1/2）：137-150.

[11]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版.北京：中國農業出版社，2000：39-42.

[12]劉春生，楊守祥. 農業化學分析[M]. 北京：中國農業大學出版社，1996：179-181.

[13]張志良，瞿偉菁. 植物生理學實驗指導[M]. 3版. 北京：高等教育出版社，2003：127，159.

[14]蔬菜、水果中硝酸鹽的測定 紫外分光光度法：NY/T 1279—2007[S]. 北京：中國農業出版社，2007：1-5.

[15]史書強，趙 穎，何志剛，等. 生物有機肥配施化肥對馬鈴薯土壤養分運移及產量的影響[J]. 江蘇農業科學，2016，44（6）：154-157.

[16]倪治華，馬國瑞. 有機無機生物活性肥料對蔬菜作物生長及土壤生物活性的影響[J]. 土壤通報，2002，33（3）：212-215.

[17]徐明崗，李冬初，李菊梅，等. 化肥有機肥配施對水稻養分吸收和產量的影響[J]. 中國農業科學，2008，41（10）：3133-3139.

[18]Zhang H M，Xu M G，Zhang F. Long-term effects of manureapplication on grain yield under different cropping systems and ecological conditions in China[J]. Journal of Agricultural Science，2009，147（1）：31-42.

[19]要曉瑋，梁銀麗，曾 睿，等. 不同有機肥對辣椒品質和產量的影響[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2011，39（10）：157-162.

[20]陳 潔，徐 海，單奇偉，等. 光照度、施肥量及品種互作對不結球白菜硝酸鹽含量和產量的影響[J]. 江蘇農業學報，2009，25（4）：861-864.

[21]沈明星，劉鳳軍，吳彤東，等. 有機無機氮肥比例對小白菜產量和硝酸鹽、維生素C含量的影響[J]. 江蘇農業學報，2009，25（3）：560-563.

[22]Steingrver E，Ratering P，Siesling J. Daily changes in uptake，reduction and storage of nitrate in spinach grown at low light intensity[J]. Physiologia Plantarum，1986，66（3）：550-556.

[23]李吉進，鄒國元，宋東濤，等. 有機肥和化肥對番茄產量和品質的影響[J]. 土壤通報，2009，40（6）：1330-1332.

[24]劉曉偉，王火焰，周健民，等. 供氮濃度與時期對水稻產量及氮吸收的影響[J]. 江蘇農業科學，2017，45（7）：66-69.

[25]陳 金，唐玉海，尹燕枰，等. 秸稈還田條件下適量施氮對冬小麥氮素利用及產量的影響[J]. 作物學報，2015，41（1）：160-167.

[26]任 軼，李瑞霞，艾 昊，等. 減施肥條件下木霉SQR-T037微生物肥對黃瓜產量、品質及養分利用效率的影響[J]. 江蘇農業科學，2014，42（2）：143-146.

[27]魯彩艷，馬 建，陳 欣，等. 不同施肥處理對連續三季作物氮肥利用率及其分配與去向的影響[J]. 農業環境科學學報，2010，29（2）：400-406.

[28]安 霞，董 月，吳建燕，等. 氮肥形態對甘薯產量和養分吸收的影響[J]. 江蘇農業學報，2016，32（5）：1049-1054.柴夢瀅，馬娟娟，孫西歡，等. 蓄水坑灌條件下蘋果樹新梢旺長期光合效率分析[J]. 江蘇農業科學，2019，47（4）：108-110.