有機(jī)氮不同替代量對辣椒產(chǎn)量?品質(zhì)及土壤礦質(zhì)態(tài)氮的影響

江波 薛貞明 王靜 徐濟(jì)春 陳夢玲 武際

摘要 研究不同有機(jī)氮替代量對辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量的影響，為該地區(qū)辣椒優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明，有機(jī)替代能夠不同程度地提高辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)。相較于全量化肥，有機(jī)替代處理的辣椒產(chǎn)量增加2.3%～13.1%。辣椒果實中硝酸鹽含量降低17.4%～31.2%，維生素C和還原糖含量則分別提高4.4%～11.5%和23.9%～63.5%。有機(jī)替代能夠顯著降低設(shè)施土壤中銨、硝態(tài)氮的累積，相較于全量化肥處理，有機(jī)替代處理0～10 和10～20 cm土層硝態(tài)氮含量分別減少24.6%～34.7%和6.7%～18.4%，銨態(tài)氮含量分別降低44.6%～55.7%和22.7%～40.8%。該試驗條件下，有機(jī)氮替代50%時最有利于提高辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)以及減少土壤礦質(zhì)態(tài)氮積累。

關(guān)鍵詞 有機(jī)替代;辣椒;產(chǎn)量;品質(zhì);硝態(tài)氮;銨態(tài)氮

中圖分類號 S 641.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2021）05-0162-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.045

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Substitution Proportion of Organic Nitrogen on Pepper Yield， Quality and Soil Mineral Nitrogen

JIANG Bo1， XUE Zhen-ming1， WANG Jing2 et al

（1.Agricultural Technology Popularization Center of Lujiang County， Lujiang， Anhui 231500;2.Institute of Research for Soil and Fertilizer， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Anhui Key Laboratory of Nutrient Cycling， Resources and Environment，Hefei， Anhui 230031）

Abstract The effects of different substitution proportion of organic nitrogen on pepper yield， quality and the contents of mineral nitrogen in soils were studied to provide scientific basis for higher production of pepper. The results showed that organic substitution could improve the yield and quality of pepper. Compared with the total chemical fertilizer treatment， the yield of pepper increased by 2.3% - 13.1%. The contents of nitrate decreased by 17.4% - 31.2%， while the contents of vitamin C and reducing sugar increased by 4.4% -11.5% and 23.9% - 63.5% respectively. Organic substitution could significantly reduce the accumulation of ammonium and nitrate nitrogen in facility soil. Compared with the total chemical fertilizer， the contents of nitrate in 0-10and 10-20 cm soil layers decreased by 24.6% - 34.7% and 6.7% -18.4% respectively， and the contents of ammonium was 44.6% - 55.7% and 22.7% -40.8% lower respectively. Under the condition of this experiment， replacing 50% of chemical nitrogen with organic nitrogen is the optimal proportion to improve the yield and quality of pepper and reduce the accumulation of mineral nitrogen in soils.

Key words Organic substitution; Pepper;Yield;Quality;Nitrate nitrogen;Ammonium nitrogen

近年來，隨著農(nóng)藥和化肥使用量的不斷增加，而有機(jī)肥供應(yīng)不足，造成土壤肥力不斷下降、養(yǎng)分比例嚴(yán)重失調(diào)，使蔬菜品質(zhì)降低，從而影響人體健康[1]。長期施用化肥，各種形態(tài)的氮素會轉(zhuǎn)化成硝酸鹽類物質(zhì)而被植物吸收，且過高的化肥施用量會導(dǎo)致氮素不能被植物有效利用而造成肥料利用率的降低[2]。化肥減量施用并以有機(jī)肥替代減少的化肥是提高肥料利用率的有效途徑[3]。有機(jī)物料因其含有大量植物所需礦質(zhì)元素，且釋放緩慢，常用來和化肥配施，替代部分化肥，減少化肥的施用量，保證植物生長后期的養(yǎng)分供應(yīng)[4]。研究表明，有機(jī)復(fù)混肥替代減施氮含量15%的化肥可不同程度地促進(jìn)番茄生長，增加產(chǎn)量，改善土壤環(huán)境[5]。黃壤土上的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，50%化肥+50%有機(jī)肥是促進(jìn)辣椒栽培增產(chǎn)提質(zhì)的推薦施肥措施[6]。研究指出，化肥減施20%的條件下配施6 000 kg/hm2生物有機(jī)肥可增強萵筍葉片光合能力，提高產(chǎn)量和改善可食用部分品質(zhì)，是實現(xiàn)肥料資源合理配置的良好施肥模式[7]。可見，有機(jī)替代量的適宜比例因作物種類、有機(jī)肥類型及土壤性質(zhì)等不同而不同，探索最佳替代量是實施有機(jī)肥替代部分化肥措施的前提。

辣椒屬于茄科辣椒屬，維生素C和辣椒素含量豐富，是一種營養(yǎng)價值非常高的蔬菜，有很高的開發(fā)和加工潛力[8]。我國辣椒種植面積超過133.33萬hm2，占世界辣椒種植面積的35%，平均年產(chǎn)量約2 800萬 t，占世界辣椒總產(chǎn)量的46%;每年產(chǎn)值超過700億元，占世界蔬菜總產(chǎn)值的16.67%，辣椒產(chǎn)業(yè)已成為國內(nèi)最大的蔬菜產(chǎn)業(yè)，在農(nóng)民增收中發(fā)揮重要作用[9]。筆者研究不同有機(jī)氮替代量對辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及不同土層土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響，篩選出適宜供試區(qū)域辣椒生產(chǎn)的有機(jī)肥替代量，為該地區(qū)辣椒優(yōu)質(zhì)高效綠色生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

所選辣椒品種為“皖椒10號”，有機(jī)肥為安徽祥豐肥業(yè)有限公司生產(chǎn)的雞糞有機(jī)肥，N、P 2O 5和K 2O含量分別為2.2%、6.8%和3.5%;尿素來自中鹽安徽紅四方股份責(zé)任有限公司，含N 46.4%;磷肥為銅陵市金磷復(fù)合肥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的過磷酸鈣，P 2O 5含量12%;硫酸鉀來自安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司，K 2O含量60%。

1.2 試驗地概況

試驗在安徽省廬江縣北圩農(nóng)作物種植專業(yè)合作社大棚內(nèi)進(jìn)行，前茬為甘藍(lán)型蔬菜，試驗前0～10 cm表層土壤pH 4.43，電導(dǎo)率5.46 mS/cm。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置5個處理：①不施氮肥（PK）;②全量化肥（NPK）;③化肥70%+有機(jī)肥30%（以氮計，下同，30%M）;④化肥50%+有機(jī)肥50%（50%M）;⑤化肥30%+有機(jī)肥70%（70%M）。

各處理N、P 2O 5、K 2O施入量分別為300.0、70.9和346.4 kg/hm2，有機(jī)氮替代處理磷鉀不足時用化學(xué)肥料補足，各處理具體養(yǎng)分施入量見表1。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。小區(qū)面積17.6 m2，畦長8.0 m，畦寬2.2 m包溝，每畦栽4行，行株距0.45 m×0.45 m，每小區(qū)80穴。

1.4 測定指標(biāo)與方法

辣椒收獲后測定產(chǎn)量，同時采集0～10和10～20 cm土壤樣品，保存于4 ℃冰箱，采用氯化鉀浸提-紫外分光光度法測定土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量;同時采集辣椒植株，測定可食部位還原糖、硝酸鹽、維生素C等品質(zhì)指標(biāo)，其中還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法測定，硝酸鹽采用水浸提-紫外分光光度法測定，維生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)氮不同替代量對辣椒產(chǎn)量的影響

由圖1可知，有機(jī)氮替代50%～70%時辣椒總果數(shù)和單果重較全量化肥有不同程度的提高，提高幅度分別在5.9%～6.8%和5.1%～5.6%。有機(jī)替代處理的辣椒產(chǎn)量在33 504.0～37 048.5 kg/hm2，相較于全量化肥處理提高2.3%～13.1%，其中有機(jī)替代50%時產(chǎn)量增加幅度最大。

2.2 有機(jī)氮不同替代量對辣椒品質(zhì)的影響

2.2.1 硝酸鹽含量。

硝酸鹽是衡量蔬菜安全的重要指標(biāo)，世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）規(guī)定蔬菜中硝酸鹽的I級限量標(biāo)準(zhǔn)（可生食）為432.0 mg/kg，此含量以下對人體健康的影響較小[10]。由圖2可知，各處理辣椒硝酸鹽含量在872.1～1 268.4 mg/kg，均在限量標(biāo)準(zhǔn)以上，表明試驗大棚蔬菜硝酸鹽含量超標(biāo)較為嚴(yán)重，亟待采取有效措施降低蔬菜質(zhì)量風(fēng)險。

相較于全量化肥處理，有機(jī)替代處理的辣椒硝酸鹽含量降低17.4%～31.2%，表現(xiàn)出隨有機(jī)替代比例增加硝酸鹽含量逐漸降低的趨勢。

2.2.2 維生素C含量。

維生素含量是評價農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。圖3表明，有機(jī)氮替代能夠不同程度地提高辣椒果實中維生素C含量，增加幅度在4.4%～11.5%;其中有機(jī)氮替代量在30%時最有利于辣椒還原型維生素C含量的提高，相較于全量化肥處理增加11.5%。

2.2.3 還原糖含量。

圖4表明，相較于全量化肥處理，不同比例的有機(jī)替代能夠明顯提高辣椒可食部位還原糖含量，增加幅度在23.9%～63.5%，其中有機(jī)替代量在70%時增加幅度最大。

2.3 有機(jī)氮不同替代量對土壤礦質(zhì)氮的影響

2.3.1 土壤銨態(tài)氮含量。

由圖5可知，0～10和10～20 cm土層中土壤銨態(tài)氮含量分別為23.3～52.6和3.9～9.8 mg/kg，表層土壤銨態(tài)氮含量顯著高于下層。相較于全量化肥處理，有機(jī)替代處理0～10 cm土層土壤銨態(tài)氮含量明顯降低，降幅在44.6%～55.7%，且表現(xiàn)為隨替代量增加表層土壤銨態(tài)氮含量逐漸降低的趨勢;10～20 cm土層土壤銨態(tài)氮含量也有不同程度的減少，降幅在22.7%～40.8%，其中替代30%處理的降低幅度較大。表明有機(jī)替代可顯著降低0～10和10～20 cm土層土壤銨態(tài)氮含量。

2.3.2 土壤硝態(tài)氮含量。

由圖6可知，供試菜地土壤硝態(tài)氮含量遠(yuǎn)高于銨態(tài)氮，0～10和10～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量分別在446.0～643.9和78.7～121.7 mg/kg，隨土層深度的增加土壤硝態(tài)氮含量明顯降低。有機(jī)替代能夠顯著降低土壤中硝態(tài)氮的累積，相較于全量化肥處理，0～10和10～20 cm土層土壤硝態(tài)氮含量分別減少24.6%～34.7%和6.7%～18.4%;且表現(xiàn)出隨替代比例的增加，硝態(tài)氮含量逐漸降低的趨勢。

3 結(jié)論與討論

該試驗中，有機(jī)替代能夠不同程度地提高辣椒產(chǎn)量，相較于全量化肥增產(chǎn)幅度在2.3%～13.1%，其中有機(jī)替代50%時最有利于辣椒生長，從而提高產(chǎn)量。楊潤新等[11]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥能提高辣椒的產(chǎn)量和改善辣椒果實的性狀（果長、果寬和單果重）。這可能與有機(jī)肥富含有機(jī)質(zhì)、有機(jī)酸和糖類等養(yǎng)分，不僅可為作物提供生長所需養(yǎng)分、改良土壤，還能改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量、促進(jìn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、保持土壤肥力等有關(guān)[12]。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2021年

隨有機(jī)替代量的增加，辣椒品質(zhì)表現(xiàn)出提高的趨勢。相較于全量化肥，有機(jī)替代能夠使辣椒果實中硝酸鹽含量降低17.4%～31.2%，而維生素C和還原糖含量則分別提高4.4%～11.5%和23.9%～63.5%。化學(xué)氮肥的施用是導(dǎo)致蔬菜可食部位硝酸鹽含量增加的主要原因，過量施用氮肥能導(dǎo)致硝酸鹽在作物和土壤中的累積，同時對地下水造成污染。有機(jī)替代能夠不同程度地減少辣椒果實中硝酸鹽的積累，是增加土壤肥力、提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)、降低氮肥用量的最佳管理方式[13]，該試驗條件下有機(jī)替代50%時硝酸鹽含量最低。

土壤礦質(zhì)態(tài)氮包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮兩部分，主要來源于施入氮肥的殘留和土壤中有機(jī)肥的礦化。盡管礦質(zhì)態(tài)氮占土壤中全氮含量的比例不高（1%～10%），卻最容易被植物吸收[14]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義。有機(jī)替代能夠顯著降低設(shè)施土壤中銨、硝態(tài)氮的累積，從而增加礦質(zhì)態(tài)氮的固定，減少氮素?fù)p失。相較于全量化肥處理，有機(jī)替代處理0～10和10～20 cm土層硝態(tài)氮含量分別減少24.6%～34.7%和6.7%～18.4%，銨態(tài)氮含量分別降低44.6%～55.7%和22.7%～40.8%。該試驗所用有機(jī)肥為畜禽糞肥，C/N較低，含有大量的可溶性有機(jī)物[15]，既可以提供碳源，又可補充有效氮源，最大程度地促進(jìn)微生物生長和繁衍，從而增加礦質(zhì)態(tài)氮的固定，減少氮素?fù)p失。

綜上所述，有機(jī)肥部分替代化肥氮能夠使土壤中微生物固定無機(jī)氮的能力增強，同時調(diào)節(jié)土壤C/N，不僅保持土壤

中原有的氮素，對施入的化學(xué)氮肥也有較好的固持作用。特別是在設(shè)施土壤長期處于高度集約化、高復(fù)種指數(shù)和高肥料使用的生產(chǎn)狀態(tài)下，有機(jī)替代技術(shù)對于減少氮素?fù)p失、緩解環(huán)境壓力具有重要意義。

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