優化管理對設施辣椒養分吸收?品質和經濟效益的影響

鄔剛　袁嫚嫚　王家寶　董慧　魏素君　張其安　孫義祥

摘要 為探明不同優化管理模式對設施辣椒養分吸收、品質和經濟效益的影響。通過田間試驗，設置了農戶習慣管理（FP）、農民習慣管理+土壤改良（OPT1）、農民習慣管理+土壤改良+優化群體（OPT2）和土壤改良+優化群體+水肥優化處理（OPT3）4個處理，主要研究了辣椒干物質累積、養分吸收、辣椒素、VC、產量和經濟效益等對不同優化管理模式的響應。結果表明，FP和OPT1之間各指標的差異不顯著。與FP相比，OPT2處理辣椒的地上部干物質積累、氮、磷和鉀吸收量分別增加了14.1%、16.8%、11.4%和15.5%，OPT3處理辣椒的地上部干物質積累、氮、磷和鉀吸收量分別增加了22.3%、28.5%、25.2%和21.8%，優化水肥管理可提高辣椒的品質，OPT3處理的辣椒素和VC含量較農戶習慣分別顯著增加了19.9%和22.7%。OPT3處理辣椒的平均產量最高，達48 556 kg/hm2，平均純收益為459 134 元/hm2。因此，集成土壤改良、群體密度優化和全生育期養分調控的優化管理模式能夠提高設施辣椒的干物質積累、養分吸收和品質，促進農民增產增收。

關鍵詞 優化管理;設施辣椒;養分吸收;品質

中圖分類號 S 63文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）23-0083-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.23.021

Effects of Optimal Management on Nutrient Absorption， Quality and Economic Benefits in Greenhouse Pepper

WU Gang1，2， YUAN Man-man1，2， WANG Jia-bao1，2 et al

（1. Soil and Fertilizer Research Institute， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Hefei，Anhui 230031;2.Key Laboratory of Nutrient Cycling， Resources and Environment of Anhui， Hefei，Anhui 230031）

Abstract The effects of different optimal management models on nutrient absorption， quality and economic benefits in greenhouse pepper were investigated. Three different optimal management models and a control were used in this experiment including farmers fertilizer practice （FP）， optimizing the soil management based on FP （OPT1）， optimizing crop population based on OPT1 （OPT2）， optimizing water and nutrient management based on OPT2 （OPT3）. The pepper dry matter accumulation and its nutrient absorption， the content of capsaicin and vitamin C， yield and economic benefits were determined. The results showed that there was no significant difference between FP and OPT1. Compared with FP treatment， the above-ground dry matter accumulation， nitrogen， phosphorus and potassium absorption of pepper treated with OPT2 significantly increased by 14.1%， 16.8%， 11.4% and 15.5%， respectively.The above-ground dry matter accumulation， nitrogen， phosphorus and potassium absorption of pepper treated with OPT3 significantly increased by 22.3%， 28.5%， 25.2% and 21.8%， respectively as compared with FP treatment. The content of capsaicin and vitamin C treated with OPT3 significantly increased by 19.9% and 22.7%， respectively. The average yield of pepper treated with OPT3 was the highest， reaching 48 556 kg/hm2， with an average net profit of 459 134 yuan /hm2.The integrated techniques of soil improvement， optimizing crop population and optimizing water and nutrient management can improve the dry matter accumulation， nutrient absorption and quality of greenhouse pepper， and promote the increase of farmers production and income.

Key words Optimal management;Greenhouse pepper;Nutrient absorption;Quality

我國是世界第一大辣椒生產國和消費國，播種面積約占世界辣椒播種面積的40%[1]。近年來，隨著設施栽培技術的普及，設施辣椒栽培面積越來越大，據統計，2019年我國辣椒種植面積約213.89萬hm2，其中設施栽培面積約為56.81萬hm2，占比26.6%。設施栽培環境下蔬菜等作物能充分利用光能和熱能，促進作物對養分和水分的吸收利用，從而增加其經濟產量和農戶效益[2-3]。但我國設施蔬菜栽培中化肥過量和不合理施用現象普遍[4]，從而導致化肥利用率低和生產效率低下，同時還可能造成土壤酸化、次生鹽漬化和土壤連作障礙等一系列嚴重問題[5-7]。因此，針對目前設施辣椒化肥施用與土壤質量方面的突出問題進行技術優化對設施蔬菜產業的綠色可持續發展具有重要意義。

研究表明，石灰氮和生石灰等土壤改良劑的施用可減少設施土壤交換性總量，提高土壤pH[8]，降低土壤EC值，緩解土壤鹽漬化程度[9]。石灰氮水解過程中產生的堿性物質是土壤pH變化的直接原因。生物有機肥可提高連作辣椒根際土壤微生物群落結構多樣性指數、豐富度指數和穩定性指數，降低真菌和病原菌數量，從而促進辣椒正常生長和發育[10]。此外，水肥管理的優化有助于促進辣椒干物質和養分積累，增加果實中養分的分配比例[11]，提高肥料的利用效率，減少氮素的損失[12]。上述研究表明，土壤改良劑和生物有機肥的施用、水肥管理的優化對促進設施辣椒的增產和設施土壤環境的改善均具有顯著作用，但這些研究主要為單項技術研究，而對綜合多項技術的研究較少[13]。筆者在土壤改良、適度增密和全生育期養分管理的優化等綜合技術應用的基礎上研究設施辣椒產量及品質、干物質累積、養分吸收和經濟效益等參數，為設施辣椒提質增效和綠色可持續發展提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年分別在肥西縣安徽綠溪洲農業科技發展有限公司和舒城縣農業科學研究所內進行。2個試驗地均屬北亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫12.9～15.6 ℃，年均降雨量為1 033～1 596 mm，無霜期多年平均270 d，年均日照時數1 969 h。供試辣椒品種為皖椒101（安徽省農業科學院園藝研究所培育品種），2018年1月24日進行穴盤育苗，3月24日定植。2個試驗地土壤類型均為黃棕壤，地力均勻，耕層（0～20 cm）土壤的基本理化性質見表1。

1.2 試驗設計

共設4個處理，每個處理3次重復，每個小區面積為20 m2，分別為農戶習慣（FP）：施肥和田間管理情況基于農戶調研的平均值;優化管理1（OPT1）：改變農戶土壤處理的方式，施用石灰氮高溫悶棚和商品有機肥;優化管理2（OPT2）：在優化管理1的基礎上，適度增加辣椒移栽密度，構建高產群體;優化管理3（OPT3）：在優化管理2的基礎上，優化各生育期的養分管理（具體試驗方案見表2）。基肥施用方式為表面撒施后旋耕，追肥方式為膜下微噴灌。試驗所用干雞糞為合肥溫氏畜牧有限公司生產，石灰氮為寧夏大榮實業集團有限公司生產，微生物有機肥為江陰市聯業生物科技有限公司生產，復合肥（15-15-15）、（18-7-20）和水溶肥（18-7-30）為安徽省司爾特肥業股份有限公司生產，葉面肥為山東海岱綠洲生物工程有限公司生產的糖醇鈣。其中（15-15-15）復合肥價格為2.24元/kg;（18-7-20）復合肥價格為3.75元/kg;雞糞價格為0.43元/kg;生物有機肥價格為0.89元/kg;石灰氮價格為8元/kg;（18-7-30）水溶肥價格為9.8元/kg;糖醇鈣價格為70元/kg;辣椒苗價格為0.3元/棵;人工費為80元/d。

1.3 樣品采集與測定

1.3.1 樣品采集。按小區對辣椒進行人工分次采收，單獨記產。第一次采收時，采集辣椒果實樣品，第二次采收后，同時采集辣椒果實和莖葉樣品。采集的辣椒果實和莖葉樣品經105 ℃下殺青30 min后于75 ℃烘干至恒重，稱重后粉碎，分別測定果實和莖葉的全氮、全磷和全鉀含量。第二次采收時取果實鮮樣測定還原糖、維生素C和辣椒素含量。

1.3.2 樣品測定。采用H2SO4-H2O2消煮法，全氮含量測定采用半微量凱氏法，全磷含量測定采用鉬銻抗比色法，全鉀含量測定采用火焰光度計法。辣椒VC含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定;還原糖含量采用蒽酮比色法測定;辣椒素含量采用高效液相色譜法測定。

1.4 數據分析

地上部養分累積量（kg/hm2）=葉養分濃度×葉干物質累積量+莖養分濃度×莖干物質累積量+果實養分濃度×果實干物質累積量

試驗數據采用Microsoft Excel 2007、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 優化管理對設施辣椒干物質積累和養分吸收的影響

由表3可知，在肥西和舒城2個試驗點，辣椒地上部、莖、葉和果實干物質積累量均表現為農戶習慣（FP）<優化管理1（OPT1）<優化管理2（OPT2）<優化管理3（OPT3）。其中在肥西試驗點，與農戶習慣（FP）和優化管理1（OPT1）相比，優化管理2（OPT2）和優化管理3（OPT3）的辣椒地上部干物質積累量分別顯著增加了15.6%、11.6%和23.9%、19.7%。優化管理3（OPT3）的辣椒莖、葉和果實的干物質積累量較農戶習慣（FP）分別顯著提高了23.5%、12.3%和34.4%;在舒城試驗點，與農戶習慣（FP）和優化管理1（OPT1）相比，優化管理3（OPT3）的辣椒地上部干物質積累量分別顯著增加了20.6%和17.7%;優化管理3（OPT3）的辣椒莖、葉和果實的干物質積累量較農戶習慣（FP）分別顯著提高了20.7%、14.9%和26.4%。2個試驗點的農戶習慣與優化處理1差異不顯著。2個試驗點的干物質分配比例存在差異，肥西試驗點的莖、葉和果實的干物質分配比例為0.3∶0.3∶0.4，而舒城試驗點的比例為0.4∶0.3∶0.3。

不同優化管理的辣椒地上部氮磷鉀養分積累和分配情況見表4。在肥西試驗點，與農戶習慣（FP）相比，優化管理2（OPT2）和優化管理3（OPT3）的辣椒地上部氮、磷、鉀的養分積累分別顯著增加20.6%、18.2%、20.3%和35.4%、33.0%、29.4%，其中優化管理3（OPT3）的辣椒莖、葉和果實的氮素積累量較農戶習慣（FP）顯著提高45.0%、37.0%和29.5%。與農戶習慣（FP）相比，優化管理2（OPT2）和優化管理3（OPT3）辣椒葉的磷、鉀的養分積累量分別顯著增加了16.9%、26.2%和27.9%、35.5%。優化管理3（OPT3）的辣椒果實磷、鉀的養分積累較農戶習慣（FP）分別顯著提高36.8%和34.0%。在舒城試驗點，與農戶習慣（FP）相比，優化管理3（OPT3）的辣椒地上部氮、磷、鉀的養分積累分別顯著增加21.5%、17.4%和14.2%，其中優化管理3（OPT3）的辣椒葉和果實氮、鉀的養分積累較農戶習慣（FP）分別顯著提高25.3%、19.3%和23.7%、15.3%。

從表4可以看出，無論辣椒的莖、葉和果實，對氮磷鉀元素的吸收量表現為鉀>氮>磷。對辣椒地上各部位對氮、磷、鉀素吸收量的大小進行比較，葉部的氮素吸收量最大，其次是果實，莖的吸氮量最小。果實的磷素吸收量最大，其次是葉部，最小的是莖部。2個試驗點鉀素在辣椒各部位的分配存在差異，肥西試驗點果實鉀素吸收量最大，其次是葉部，莖部吸收量最小，而舒城試驗點莖、葉和果實的鉀素吸收量相當，各占地上部的1/3。

2.2 優化管理對設施辣椒品質的影響

還原糖、辣椒素和VC含量是辣椒品質的主要指標。2個試驗點處理間的還原糖含量無顯著差異（圖1）。由圖2可知，在肥西試驗點，優化管理3（OPT3）的辣椒素含量最高，為0.26%;優化管理2（OPT2）次之，為0.25%，兩者差異不顯著;農戶習慣（FP）處理的辣椒素含量最低，為0.21%;在舒城試驗點，優化管理3（OPT3）的辣椒素含量最高，為0.22%;優化管理2（OPT2）次之，為0.19%;優化管理1（OPT1）處理的辣椒素含量最低，為0.18%。與農戶習慣（FP）相比，肥西和舒城試驗點優化處理3辣椒的辣椒素含量分別顯著增加了23.7%和16.1%。

由圖3可知，在肥西和舒城2個試驗點，辣椒VC含量表現為優化管理3（OPT3）>優化管理2（OPT2）>農戶習慣（FP）>優化管理1（OPT1），但優化管理2（OPT2）、農戶習慣（FP）和優化管理1（OPT1）3個處理差異不顯著。肥西和舒城試驗點優化處理3辣椒的VC含量較農戶習慣（FP）分別顯著增加了23.0%和22.4%。說明優化生育期養分可促進辣椒品質的提高。

2.3 優化管理對設施辣椒產量及經濟效益的影響

由表5可知，通過優化管理措施，辣椒產量、商品性和收益均有所提高。辣椒產量表現為農戶習慣（FP）<優化管理1（OPT1）<優化管理2（OPT2）<優化管理3（OPT3），與農戶習慣（FP）相比，肥西和舒城試驗點優化管理3（OPT3）的辣椒產量分別增加了11 439.2和6 021.3 kg/hm2，增幅為27.6%和15.8%。2個試驗點辣椒商品率最高的處理均為優化管理3（OPT3），較農戶習慣（FP）分別提高了5.1%和8.9%。將肥料成本、育苗成本和人工成本除去，辣椒的純收益表現為農戶習慣（FP）<優化管理1（OPT1）<優化管理2（OPT2）<優化管理3（OPT3），與農戶習慣（FP）相比，肥西和舒城試驗點優化管理3（OPT3）的辣椒純收益分別增加了14 084.5和5 957.7元/hm2，增幅為36.7%和17.8%。

3 討論

田間管理措施是影響辣椒生長和發育的重要因素之一，該研究結果表明，與農戶習慣相比，土壤的改良、移栽密度的提高和全生育期養分管理的優化等綜合技術（優化管理3）能提高辣椒地上部干物質積累，其增加幅度為20.6%～23.9%，其中，果實的干物質增加最多，增幅達26.4%～34.4%，為辣椒增產打下物質基礎。其變化原因可能是土壤改良劑配合有機肥的施用不僅能起到殺菌、防治連作障礙等問題，還能增加土壤有機質含量，保證植物生長所需的養分[9]。適度增加辣椒的定植密度可增加群體光能利用效率，從而充分發揮群體效應[14]，增加干物質累積。優化肥水管理有利于適時適量地將水和養分輸送至作物生長的根區，促進辣椒各器官的生長和光合產物的合理分配[11]。

氮、磷、鉀養分是辣椒生長發育所必需的大量營養元素，辣椒對氮、磷、鉀養分的吸收、同化和分配直接影響辣椒的產量形成。該試驗結果表明，優化管理2和優化管理3的辣椒地上部的氮、磷、鉀吸收量較農戶習慣分別增加了13.1%～35.4%、4.6%～33.0%和10.6%～29.4%，說明在土壤改良基礎上，適度增加群體密度和優化水肥管理能促進辣椒的養分吸收利用。合理密植增加了植物光合效率和根系的數量，有利于根系對養分的吸收，促進植物的同化產物向果實轉移[15]，此外，優化水肥管理能提高養分積累量，并增加果實中的分配比例[11]。

該研究結果表明，相比農戶習慣管理，優化管理3辣椒的產量增加15.8%～27.6%，商品率提高5.1%～8.9%，從而增加17.8%～36.7%的純收益。說明通過合理的土壤處理、密植和養分管理促進了辣椒的經濟產量形成，同時增加農戶的效益。研究表明，在傳統管理基礎上進行土壤改良、合理密植和優化水肥管理均能增加辣椒的產量和效益[8，11，14]，但不是定植密度越高產量越高，定植過密不利于光合作用和植株根系生長，胡建超等[14]認為定植密度過大會造成單株根系的長度、表面積和體積變小;隨著密度的增加，光合速率逐漸降低。因此，確定合理的移栽密度需要根據辣椒品種、氣候和當地農戶操作習慣而定。