含鈣鎂辣椒配方肥對辣椒生產(chǎn)及品質(zhì)的影響

梁 怡，盧 明，姚 智，陳新平，劉敦一

（西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶市土肥資源高效利用重點實驗室，重慶 400715）

我國辣椒的種植面積日益擴大，為僅次于白菜的第二大蔬菜［1］。西南地區(qū)為辣椒的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一，其種植面積和產(chǎn)量分別占全國辣椒總種植面積和總產(chǎn)量的29.3%和19.5%，但其單產(chǎn)僅為全國平均單產(chǎn)的79.3%［2］。因此，在西南地區(qū)開展辣椒提質(zhì)增效研究對增加區(qū)域蔬菜產(chǎn)量，提高農(nóng)戶經(jīng)濟效益具有重要意義。

長期以來，受經(jīng)濟效益驅(qū)動，蔬菜生產(chǎn)中大量元素肥料過量施用現(xiàn)象普遍存在，露地蔬菜氮、磷和鉀施用總量分別是各自推薦量的2.7、5.9和1.5倍［3］，且過度依賴氮磷鉀三元復(fù)合肥，缺少科學(xué)的養(yǎng)分配比［4-5］。Ti等［6］總結(jié)發(fā)現(xiàn)我國露地蔬菜的肥料利用效率極低，氮肥利用率僅為25.9%，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的效益和可持續(xù)發(fā)展［7-8］。此外，長期的中微量元素（如鈣、鎂等）投入不足導(dǎo)致作物-土壤中鈣鎂素養(yǎng)分的收支極不平衡［9-10］。黃壤是我國西南地區(qū)典型土壤之一［11］，具有高風(fēng)化、強酸性和保肥性能差等特點，加之該區(qū)域降雨量大，極易造成土壤鈣鎂離子淋洗損失［12］。李丹萍等［13］研究發(fā)現(xiàn)黃壤上不同鎂肥處理鎂累積淋洗量為105～244 kg/hm2，是紅壤的2～3倍。因此，黃壤中鎂的含量普遍較低，蔬菜種植中鈣鎂缺乏（交換性鎂＜50 mg/kg［14］，交換性鈣＜1512 mg/kg［15］）成為作物產(chǎn)量與營養(yǎng)品質(zhì)提升的主要限制因素［16-17］。過去研究表明，在缺鎂土壤上施用鎂肥能夠顯著提高大白菜和洋蔥的產(chǎn)量及礦質(zhì)養(yǎng)分含量，增產(chǎn)率分別高達20.4%和38.0%［18-19］。此外發(fā)現(xiàn)番茄補施鈣鎂肥明顯增加產(chǎn)量、果實中的維生素C及礦物質(zhì)養(yǎng)分含量［20］。辣椒同屬茄科類作物，具有生物量大、鈣鎂需求高等特點［21］，劉彬等［22］研究發(fā)現(xiàn)辣椒整個生育期對鈣鎂的需求量分別為CaO 135 kg/hm2和MgO 74.9 kg/hm2，高于大量元素磷的需求量（P2O561.0 kg/hm2）。因此，黃壤區(qū)辣椒種植的養(yǎng)分管理不僅需要關(guān)注大量元素配方的優(yōu)化，同時要注重鈣鎂等中微量元素的施用。

作物根層的養(yǎng)分供應(yīng)與其地上部生長需求相匹配，是保障土壤-作物系統(tǒng)高產(chǎn)高效的科學(xué)管理策略［23］。目前，關(guān)于含鈣鎂辣椒配方肥的研究較少，本研究基于辣椒的養(yǎng)分需求規(guī)律，設(shè)計了含鈣鎂的辣椒配方肥，并通過田間試驗明確其對辣椒產(chǎn)量、營養(yǎng)品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響，為辣椒高產(chǎn)高效栽培及含鈣鎂辣椒配方肥的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

重慶試驗點位于重慶市石柱縣三河鎮(zhèn)紅明村（N 30°04′，E 108°10′），屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)區(qū)，土壤類型為黃壤亞類灰山黃泥土。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH值4.51，有機質(zhì)13.1 g/kg，交換性鈣279 mg/kg，交換性鎂31.3 mg/kg，速效鉀65.0 mg/kg，堿解氮208 mg/kg，有效磷31.9 mg/kg。供試?yán)苯菲贩N為“精質(zhì)翠美”。

貴州試驗點位于貴州省黔東南苗族侗族自治州錦屏縣敦寨鎮(zhèn)三合村（N 26°15′，E 109°15′），屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)區(qū)，土壤類型為貴陽黃砂泥。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)為：pH值4.87，有機質(zhì)23.2 g/kg，交換性鈣945 mg/kg，交換性鎂48.8 mg/kg，速效鉀91.0 mg/kg，堿解氮268 mg/kg，有效磷24.9 mg/kg。供試?yán)苯菲贩N為“辛香8號”。兩試驗點土壤的交換性鈣和交換性鎂含量均表現(xiàn)為缺乏或極度缺乏［15-16］。

1.2 配方肥設(shè)計

基于本研究小組前期對辣椒氮磷鉀需求規(guī)律的研究［22］，設(shè)計氮磷鉀養(yǎng)分配比為16-8-18的辣椒配方肥，并在普通復(fù)合肥及辣椒配方肥的基礎(chǔ)上添加硫酸鉀鈣鎂（Polyhalite，以下簡稱Poly），設(shè)計含鈣鎂普通復(fù)合肥及含鈣鎂辣椒配方肥，具體原料及肥料養(yǎng)分配比信息見表1。其中Poly含有14%的氧化鉀（K2O）、6%的氧化鎂（MgO）、17%的氧化鈣（CaO）和48%的三氧化硫（SO3）。

表1 不同施肥處理施肥量、原料配比及肥料養(yǎng)分配比

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個施肥處理：T1為普通復(fù)合肥（15-15-15），T2為含鈣鎂普通復(fù)合肥（15-15-15+Ca，Mg），T3為辣椒配方肥（16-8-18），T4為含鈣鎂辣椒配方肥（16-8-18+Ca，Mg），詳細施肥信息見表1。每個處理4個重復(fù)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)間用排水溝隔開，四周設(shè)保護行。肥料基追比設(shè)計為1∶3，追肥均分為3次，分別于開花期、初果期和盛果期施用。各試驗處理除肥料用量不同外，其他田間管理措施嚴(yán)格一致。

辣椒種植行株距統(tǒng)一為0.55 m×0.40 m。重慶試驗地小區(qū)規(guī)格為5 m×2 m，辣椒定植于2018年4月27日，8月18日收獲。貴州試驗地小區(qū)規(guī)格為5 m×4 m，辣椒于2018年5月11日定植，8月26日收獲。種植模式均為單壟覆膜種植，田間管理按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣進行。

1.4 測定項目與方法

基礎(chǔ)土壤于翻地前按“S”型采樣路線采集，風(fēng)干過篩后按常規(guī)農(nóng)化分析方法測定其基礎(chǔ)理化性質(zhì)［24］。自辣椒坐果至落茬前，分前中后3次對其固定測產(chǎn)小區(qū)進行商品果產(chǎn)量統(tǒng)計，采樣面積設(shè)置為1.6 m×2.2 m（16株）。于辣椒落茬期（重慶石柱，8月18日；貴州錦屏，8月26日）進行植株取樣，每小區(qū)隨機選取4 株代表性植株，分莖、葉片、果實去離子水洗凈后在105℃烘箱殺青處理30 min，70℃烘干至恒重，用不銹鋼粉碎機粉碎，稱取0.2 g，HNO3-H2O2（GR）消煮，消煮液使用 ICP-OES（5110，Agilent，美國）測定鉀、鈣、鎂濃度。果實維生素C含量用2，6-二氯靛酚法測定［24］。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

各部位鉀（鈣鎂）累積量=各部位鉀（鈣鎂）濃度×各部位干物質(zhì)量；

各部位鉀（鈣鎂）累積量占比（%）=各部位鉀（鈣鎂）累積量/地上部鉀（鈣鎂）累積量×100［25］；

氮（磷）肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施氮（磷）處理產(chǎn)量/施氮（磷）量；

產(chǎn)值（元/hm2）=辣椒產(chǎn)量×辣椒價格；

經(jīng)濟效益（元/hm2）=產(chǎn)值-肥料投入成本；

增值（元/hm2）=其他施肥處理經(jīng)濟效益-對照施肥處理經(jīng)濟效益；

產(chǎn)投比=增值/肥料投入成本［26］。

采用SAS 8.1 軟件進行統(tǒng)計分析和差異顯著性檢驗，用Excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)處理與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對辣椒產(chǎn)量和收獲期辣椒干物質(zhì)累積量的影響

如表2所示，相比于T1處理，普通復(fù)合肥T2處理在兩個試驗點均表現(xiàn)出顯著增產(chǎn)的效果，且在重慶石柱和貴州錦屏試驗點的增產(chǎn)率分別為42.3%和41.4%（兩地平均為41.8%）。此外，T4處理也可明顯提高辣椒產(chǎn)量，在貴州黃壤上的增產(chǎn)效果尤為顯著，增產(chǎn)率高達49.7%。說明西南地區(qū)黃壤上鎂缺乏是限制辣椒產(chǎn)量水平提高的重要影響因子。與T1處理相比，T4處理增產(chǎn)效果顯著，在重慶石柱和貴州錦屏試驗點的增產(chǎn)率分別為36.1%和52.5%（兩地平均為44.3%）；T3處理增產(chǎn)效果雖不顯著，但有一定增產(chǎn)趨勢。

表2 不同施肥處理對辣椒產(chǎn)量和收獲期辣椒各部位干物質(zhì)累積量的影響

各處理對葉片、莖稈、果實及地上部干物質(zhì)累積量的影響與對產(chǎn)量的影響趨勢類似?？傮w來說，在普通復(fù)合肥及配方肥基礎(chǔ)上添加鈣鎂肥能顯著提高植株莖、葉、果實及地上部總體干物質(zhì)累積量，配方肥對辣椒地上部及各部位干物質(zhì)累積量也有一定提升作用。

2.2 不同施肥處理對收獲期辣椒各部位鉀、鈣、鎂濃度及累積量的影響

不同施肥處理對收獲期辣椒各部位鉀、鈣、鎂濃度及累積量影響如表3（重慶石柱）、表4（貴州錦屏）所示。在辣椒各生理部位中，葉片中的鉀、鈣濃度均最高，莖稈中的鉀濃度和果實中的鈣濃度均最低，且不同部位的鈣濃度變幅較大，鎂濃度變幅較小。葉片中的鈣累積量最高，果實中的鉀、鎂累積量最高。

與T1處理相比，T3處理對兩試驗點植株地上部及各部位鉀、鈣、鎂濃度和累積量影響不顯著。T2處理與T1處理相比，T4處理與T2處理相比，雖鈣鎂的添加對兩試驗點植株的地上部及各部位鉀、鈣、鎂濃度總體上無顯著性影響，甚至在重慶石柱果實中鈣鎂濃度有所降低，但鈣鎂的添加能顯著提高地上部鉀、鎂及果實中的鉀、鈣、鎂累積量，且各處理中T4處理果實鉀鈣鎂累積量最高，兩試驗點平均為50.1、1.17、4.58 kg/hm2。

2.3 不同施肥處理對收獲期辣椒各部位鉀、鈣、鎂分配的影響

如圖1所示，鉀鎂元素絕大部分積累在辣椒果實中，分別占地上部總累積量的64.0%～68.3%，55.6%～60.6%，而鈣元素主要集中在辣椒葉片。與T1處理相比，T2處理能顯著提高收獲期辣椒果實中的鈣鎂累積量占比；對比T3處理，T4處理顯著提高收獲期辣椒果實中的鉀、鈣、鎂累積量占比，說明添加鈣鎂能有效提高辣椒植株的鉀鈣鎂養(yǎng)分轉(zhuǎn)移至果實的效率。

表3 不同施肥處理對收獲期辣椒各部位鉀、鈣、鎂濃度及累積量的影響（重慶石柱）

表4 不同施肥處理對收獲期辣椒各部位鉀、鈣、鎂濃度及累積量的影響（貴州錦屏）

2.4 不同施肥處理對辣椒鉀、鈣、鎂養(yǎng)分平衡及氮、磷肥偏生產(chǎn)力的影響

由表5可知，在只考慮作物收獲的鉀、鈣、鎂養(yǎng)分產(chǎn)出情況下，相對于T1處理，T2處理能顯著降低鉀盈余量，相對減少了26.0 kg/hm2（重慶石柱）、15.0 kg/hm2（貴州錦屏），增加鈣、鎂盈余，兩地鈣、鎂盈余平均為 33.4、6.42 kg/hm2。相對于T3處理，T4處理能顯著降低鉀盈余量，相對減少了25.0 kg/hm2（重慶石柱）、13.0 kg/hm2（貴州錦屏），增加鈣、鎂盈余，兩地鈣、鎂盈余平均為37.1、9.18 kg/hm2。

表5 不同施肥處理對辣椒季鉀、鈣、鎂養(yǎng)分平衡的影響 ［kg/（hm2·季）］

在重慶石柱和貴州錦屏兩試驗點，T1和T3處理間的氮肥偏生產(chǎn)力差異不顯著（圖2A、C），T2處理的氮肥偏生產(chǎn)力分別較T1處理提高了42.3%和18.7%（平均為30.5%），T4處理分別較T1處理提高29.5%和45.0%（平均為37.3%）。

不同施肥處理對磷肥偏生產(chǎn)力的影響如圖2B、D所示。在重慶石柱和貴州錦屏兩試驗點，T1處理磷肥偏生產(chǎn)力較T3處理分別提高了73.2%和54.1%（平均為63.7%），T2處理磷肥偏生產(chǎn)力分別較T1處理提高42.3%和18.7%（平均為30.5%），T4處理磷肥偏生產(chǎn)力分別較T1處理提高105.5%和130.2%（平均為117.9%）。

2.5 不同施肥處理對辣椒果實維生素C含量的影響

由圖3可知，兩試驗點的分析結(jié)果均表明，T1處理辣椒果實中的維生素C含量最低，分別為57.8 mg/100 g（重慶石柱）和134.2 mg/100 g（貴州錦屏），T2處理較之提高了50.9%（重慶石柱）和20.4%（貴州錦屏），T4處理較之提高了38.0%（重慶石柱）和21.3%（貴州錦屏）。重慶石柱試驗點T3處理較T1辣椒果實維生素C含量增加了36.0%。

2.6 不同配方肥施用的經(jīng)濟效益分析

辣椒不同配方肥施用的經(jīng)濟效益分析結(jié)果如表6所示，與T1相比，T2的肥料投入雖增加了1010元/hm2，但兩試驗點分別增值27805元/hm2（重慶石柱）和15571元/hm2（貴州錦屏）；與T3相比，T4的投入雖增加了1168元/hm2，但在兩試驗點增收效益也十分顯著，相對增值了13401元/hm2（重慶石柱）和19225元/hm2（貴州錦屏）。此外，相對于T1處理，各施肥處理均能提高增值效益及產(chǎn)投比。其中，在重慶石柱試驗點T2處理的增值及產(chǎn)投比最高，在貴州錦屏試驗點T4處理的增值及產(chǎn)投比最高。

表6 施用不同配方肥的經(jīng)濟效益

3 討論

鈣、鎂均為蔬菜生長發(fā)育所必需的中量元素，而辣椒對鈣鎂的需求量均超過了磷［27］。本試驗在普通復(fù)合肥和配方肥的基礎(chǔ)上添加鈣鎂肥均對辣椒有明顯的增產(chǎn)效果，這與Klelber等［19］及張佳蕾等［28］在洋蔥和花生上的增產(chǎn)效應(yīng)一致，這表明土壤鈣鎂缺乏是西南黃壤地區(qū)辣椒生產(chǎn)的主要限制因子之一。此外，本研究也表明鈣鎂養(yǎng)分的施入可顯著提高辣椒各生理部位干物質(zhì)累積量，高的干物質(zhì)累積是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)［29］。

鎂元素主要集中在作物的果實和籽粒中［30］。以往研究表明，鈣鎂的添加能顯著提高番茄和辣椒果實及蔬菜菜心中的鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)養(yǎng)分的累積量［31-32］。在本研究中，含鈣鎂復(fù)合肥和配方肥的施用顯著增加了果實和地上部鉀、鈣、鎂的累積量，并提高了在果實中的累積量占比，說明外源鈣鎂的補充能明顯提高辣椒植株鉀、鈣、鎂養(yǎng)分向可食用部分的轉(zhuǎn)移效率。辣椒具有極高的食用及藥用價值，在蔬菜中其維生素C含量高居榜首［33］。已有研究發(fā)現(xiàn)，中量元素（鈣、鎂）的施用可提高番茄、黃瓜及小白菜等蔬菜維生素C含量［34-36］。在重慶石柱辣椒試驗地，鈣鎂的添加及減量的辣椒配方肥均能顯著提高辣椒果實中維生素C含量；但并未提高辣椒可食用部分鈣、鎂濃度，可能是由于產(chǎn)量大幅度上升（兩試驗點平均增加7.3%～44.3%）而導(dǎo)致的稀釋效應(yīng)。

本研究中，一方面，N、K2O投入相對于普通復(fù)合肥施肥處理和配方肥處理分別增加了12、36 kg/hm2，但減少了總養(yǎng)分投入（-36 kg/hm2），主要是減少磷的投入（-84 kg/hm2），在保證產(chǎn)量的同時顯著提高了磷肥偏生產(chǎn)力。在實際生產(chǎn)中，農(nóng)戶在忽略中量元素（鈣、鎂）投入的同時，重氮磷輕鉀肥的施肥習(xí)慣常見，致使肥料利用率低且加劇了農(nóng)田環(huán)境負荷［37］。另一方面，鈣鎂的添加顯著提高了氮磷肥偏生產(chǎn)力及減少土壤鉀盈余，增加了鈣鎂的表觀盈余。亞熱帶強降雨區(qū)域鈣鎂淋失嚴(yán)重，Oliveira等［38］在甘蔗系統(tǒng)中探明鈣鎂淋洗損失分別高達302和80 kg/hm2。因此，含鈣鎂辣椒配方肥的應(yīng)用能有效補給土壤鈣和鎂庫，匹配作物需求，提高作物產(chǎn)量。

與施用等量的普通三元復(fù)合肥料相比，施用辣椒配方肥及含鈣鎂的辣椒配方肥具有明顯的增值效果，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，產(chǎn)投比高于2.0時被認為經(jīng)濟效益顯著［39］，而本研究兩試驗區(qū)鈣鎂添加的產(chǎn)投比均值分別高達3.64和3.62，遠遠高于2.0，這表明含鈣鎂肥的施入能顯著提升辣椒的經(jīng)濟效益。

在目前黃壤區(qū)辣椒生產(chǎn)中，降雨量大和養(yǎng)分淋洗損失嚴(yán)重依然是限制肥料利用率提高的主要因素。培肥地力，發(fā)展新型緩控釋肥料，優(yōu)化施肥方式，進一步提高辣椒產(chǎn)量及肥料利用率是下一步需要深入研究的問題。

4 結(jié)論

在西南黃壤地區(qū)辣椒生產(chǎn)中，辣椒配方肥的施用能顯著提高磷肥偏生產(chǎn)力，含鈣鎂辣椒配方肥能顯著提高辣椒地上部干物質(zhì)累積，并促進植株鉀、鈣和鎂礦質(zhì)養(yǎng)分向果實中轉(zhuǎn)移，從而顯著提升辣椒產(chǎn)量、維生素C含量及農(nóng)戶經(jīng)濟效益。此外，含鈣鎂辣椒配方肥能顯著提高氮磷肥偏生產(chǎn)力和氮磷肥利用率。