基施微生物菌肥和不同水肥一體化施肥模式對避雨栽培辣椒產(chǎn)量品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響

許 藝, 陳 鑫, 鞏雪峰, 李 紅, 宋占鋒

(1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所/蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點實驗室,四川成都 610066;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,四川成都 610066)

辣椒是世界范圍內(nèi)重要的經(jīng)濟蔬菜和加工調(diào)料,四川省是我國重要的辣椒種植大省和消費大省,辣椒產(chǎn)業(yè)在促進當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)增效中發(fā)揮了重要作用。四川盆地是四川加工辣椒的主產(chǎn)區(qū),以夏季露地栽培為主,每年3月中下旬開始定植,7月開始陸續(xù)采收,但7—9月正值四川盆地集中降雨期,高溫高濕,導(dǎo)致辣椒疫病、炭疽病等病害高發(fā),采收期縮短,產(chǎn)量品質(zhì)下降,給四川盆地加工辣椒生產(chǎn)帶來嚴峻考驗。避雨栽培配套水肥一體化施肥技術(shù)在有效避免雨水對作物影響的同時,可改善土壤理化性質(zhì),提高水肥利用率,充分發(fā)揮作物生長潛能,提質(zhì)增產(chǎn),在葡萄、獼猴桃、梨、番茄等果蔬上已大量應(yīng)用,效果顯著[1-12]。目前,關(guān)于辣椒避雨栽培技術(shù),周書棟等就不同地區(qū)做了簡單介紹[13-15],但水肥管理只是簡單描述,未做單獨深入探討;沈建國等研究了半程、全程水肥一體化施肥模式對辣椒產(chǎn)量和效益的影響[16],但研究地點為江南地區(qū),研究對象為早春大棚栽培;針對四川盆地加工紅辣椒越夏避雨栽培配套水肥一體化高效生產(chǎn)技術(shù)的研究尚不多見。

筆者前期試驗已證明,與露地常規(guī)栽培相比,四川盆地避雨栽培配套水肥一體化施肥技術(shù)總施肥量即使較常規(guī)施肥量減少30%,其植株生長發(fā)育及果實產(chǎn)量、采收期、果實品質(zhì)、病害發(fā)生率等均表現(xiàn)出絕對優(yōu)勢[17],說明該栽培模式對四川盆地加工辣椒越夏生產(chǎn)具有較好的推廣應(yīng)用前景,為進一步優(yōu)化該模式管理水平,落實推廣應(yīng)用方案,需對其最佳施肥模式進行深入探討。本試驗主要從微生物菌肥和不同水肥一體化施肥模式2個角度出發(fā),研究不同施肥方案對辣椒生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)、養(yǎng)分吸收和肥料利用率的影響,以期為四川盆地加工辣椒越夏避雨栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗地點為成都市新都區(qū)四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新示范園內(nèi)(104.21°E,30.77°N),試驗地塊地勢平坦,土壤質(zhì)地為壤土,于施基肥前測定0～20 cm土層土壤養(yǎng)分基本情況,pH值為 7.54,有機質(zhì)含量為16.6 g/kg,全氮含量為 1.10 g/kg,堿解氮含量為 82 mg/kg,有效磷含量為26.5 mg/kg,速效鉀含量為81 mg/kg。試驗設(shè)施為鋼架避雨棚,長48 m、寬8 m,棚膜為塑料薄膜。

供試辣椒品種為川騰6號,是四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所自主選育的辣椒新品種,于2021年4月7日定植,2021年7月12日開始采收紅椒,2021年10月6日拉秧。供試肥料有尿素、復(fù)合肥(N、P2O5、K2O含量均為15%)、微生物菌肥(3.0×108CFU/g 有效活菌數(shù),70%有機質(zhì),菌種名稱為枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌)、高氮水溶肥(含N 30%、P2O510%、K2O 10%、TE,TE包含微量元素Ga、Mg、Zn、Fe,總含量為0.2%～3.0%)、高鉀水溶肥(含N 10%、P2O55%、K2O 35%、TE,TE包含微量元素Ga、Mg、Zn、Fe,總含量為0.2%～3.0%)。

1.2 試驗設(shè)計

設(shè)5個處理,每個處理重復(fù)3次,共15個小區(qū),每個小區(qū)種植2壟,壟寬70 cm,溝寬60 cm,每壟種植辣椒2行,株距40 cm,小區(qū)面積為19.24 m2(7.4 m×2.6 m)。T1:不施肥;T2:半程水肥一體化施肥;T3:半程水肥一體化施肥+基施微生物菌肥;T4:全程水肥一體化施肥;T5:全程水肥一體化施肥+基施微生物菌肥。各處理肥料運籌方案詳見表1。

表1 各試驗處理肥料運籌方案

1.3 測定項目

株高、莖粗:于定植后13 d開始,每個小區(qū)選擇代表性植株6株,每隔2周左右定點動態(tài)測定植株株高;定植70 d后,各處理植株株高和莖粗趨于穩(wěn)定,測量各小區(qū)代表性植株莖粗。

葉綠素含量:在采果后期,每個處理選取3株植株,每株植株選取具有代表性的新成熟葉片4張,除去葉脈,將剩余部分剪碎后均勻稱取0.5 g左右放入離心管,加入5 mL甲醇,于暗柜中靜置48 h 以上,待完全浸提后,取提取液200 μL加入96孔酶標(biāo)板用分光光度法進行檢測。

產(chǎn)量:在辣椒紅椒成熟期,各小區(qū)分批采收計產(chǎn),最后匯總。

品質(zhì):在盛果期,采收各小區(qū)長勢均勻的辣椒果實10個,測定其品質(zhì),主要包括:總糖含量、維生素C含量、可溶性固形物含量、辣椒素含量、色價。

干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分吸收及肥料利用率:由于辣椒果實分批采收,本試驗中辣椒果實相關(guān)數(shù)據(jù)僅在盛果期取樣測定:在盛果期,每個小區(qū)選取代表性果實20個,帶回實驗室稱鮮質(zhì)量,殺青烘干后稱干質(zhì)量,計算干物質(zhì)占比,然后粉碎測定辣椒果實全氮、全磷和全鉀含量。待整個采收期結(jié)束,再利用盛果期辣椒果實所測數(shù)據(jù)估算全生育期辣椒果實干物質(zhì)含量及養(yǎng)分吸收量。辣椒植株相關(guān)數(shù)據(jù)在收獲末期(去殘留果)采樣測定:每個小區(qū)選取代表性植株3株,干物質(zhì)積累量及養(yǎng)分吸收量計算方法同辣椒果實。隨后計算各處理氮、磷、鉀肥料利用率。

氮肥利用率=(施氮處理氮素吸收量-不施氮處理氮素吸收量)/施氮量× 100%。

磷肥和鉀肥利用率計算方式同氮肥利用率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019和IBM SPSS Statistics 23 對試驗數(shù)據(jù)進行處理和分析,多重比較采用 Duncan’s法進行顯著性測驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒植株生長發(fā)育與葉綠素含量的影響

從圖1可以看出,不施肥處理(T1)株高在定植34 d前與其他處理無顯著性差異,定植54 d后顯著低于其他處理,說明不施肥難以滿足辣椒植株后期正常生長。各施肥處理(T2～T5)株高全生育期均無顯著性差異,但從生長趨勢來看,T4和T5處理在定植初期雖然株高低于T2和T3處理,但隨后一直保持生長優(yōu)勢,到定植54 d后,T4和T5處理植株株高略高于T2和T3處理。說明本試驗中,全程水肥一體化施肥處理(T5和T4)對辣椒植株株高的持續(xù)增長有促進作用,且基肥增施微生物菌肥對辣椒植株株高生長更有利(最終株高表現(xiàn)為T5>T4,T3>T2)。

由表2可知,T5處理植株莖粗略高于T4處理,但顯著高于T1～T3處理,說明本試驗中,全程水肥一體化處理可明顯促進辣椒植株莖粗生長,且全程水肥一體化施肥模式+基肥增施微生物菌肥效果最佳。在葉綠素含量方面,除T1處理不施肥導(dǎo)致葉綠素a和總?cè)~綠素含量顯著低于其他處理外,T2～T5處理葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素含量均無顯著性差異,且規(guī)律不明顯,說明本試驗中,微生物菌肥和施肥模式對各施肥處理葉綠素含量無明顯影響。

表2 不同處理對辣椒植株莖粗和葉綠素含量的影響

2.2 不同處理對辣椒果實產(chǎn)量的影響

由表3可知,不同處理對辣椒果實產(chǎn)量有顯著影響,不施肥處理(T1)總產(chǎn)量最低,半程水肥一體化處理(T2和T3)顯著低于全程水肥一體化處理(T4和T5)。說明本試驗中,全程水肥一體化施肥模式較半程水肥一體化可顯著提高辣椒果實總產(chǎn)量。在相同水肥一體化模式處理中,T2和T3處理、T4和T5處理兩兩之間無顯著性差異,但基肥增施了微生物菌肥的處理總產(chǎn)量高于未施微生物菌肥的處理(T3>T2,T5>T4),說明基肥增施微生物菌肥對辣椒產(chǎn)量有一定促進作用。

表3 不同處理對辣椒產(chǎn)量的影響

從各處理4次采果的結(jié)果(表3)分析可知,不施肥處理(T1)產(chǎn)量從第1次采果開始就明顯低于其他處理,主要是缺乏營養(yǎng)所致。在施肥處理(T2～T5)中,基肥未施微生物菌肥的處理(T2)第1次采果產(chǎn)量顯著高于基施微生物菌肥的處理(T3),但隨后與T3處理的產(chǎn)量差異逐漸減少,到第3次和第4次采果時,T2處理產(chǎn)量已顯著低于T3處理;T4處理和T5處理變化趨勢相同,T4處理第1次和第2次采果產(chǎn)量高于T5處理,但后期(第3次和第4次)采果產(chǎn)量低于T5處理。說明基肥增施微生物菌肥對辣椒產(chǎn)量的促進作用主要是對辣椒果實后期產(chǎn)量的提高。

2.3 不同處理對辣椒果實品質(zhì)的影響

由表4可知,施肥可明顯提高辣椒果實品質(zhì),T1處理的總糖、可溶性固形物、維生素C、辣椒素含量和色價等指標(biāo)大體低于其他施肥處理。在施肥處理(T2～T5)中,總糖含量表現(xiàn)為T2>T3>T4>T5處理,且T2處理顯著高于T4、T5處理;可溶性固形物含量表現(xiàn)為T3>T5>T2>T4處理,且T3處理顯著高于T2處理,T5處理顯著高于T4處理,說明半程水肥一體化施肥模式較全程水肥一體化更有利于辣椒果實總糖和可溶性固形物的形成,且基肥增施微生物菌肥對辣椒果實可溶性固形物形成有顯著促進作用,但對總糖沒有促進作用。維生素C、辣椒素含量和色價是評價加工辣椒品質(zhì)的3個重要指標(biāo),本試驗中,維生素C和辣椒素含量均表現(xiàn)為 T5>T3>T4≥T2處理,且T5處理的維生素C含量顯著高于T2處理,辣椒素含量顯著高于T2、T3和T4處理;色價表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2處理,且T5處理顯著高于T2和T3處理。說明全程水肥一體化施肥模式+基肥增施微生物菌肥可以明顯提高辣椒果實維生素C、辣椒素含量和色價等品質(zhì),對加工紅辣椒品質(zhì)的提高有重要意義。

表4 不同處理對辣椒果實品質(zhì)的影響

2.4 不同處理對辣椒干物質(zhì)積累的影響

由表5可知,不施肥處理(T1)的果實、植株以及全株干物質(zhì)積累量均較其他施肥處理低,且果實和全株干物質(zhì)積累量與其他處理相比差異達到顯著性水平。在施肥處理(T2～T5)中,果實干物質(zhì)積累量與全株干物質(zhì)積累量變化趨勢一致,均表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2處理,且均為T5處理顯著高于T3和T2處理,說明全程水肥一體化施肥模式+基肥增施微生物菌肥可顯著促進辣椒果實和全株干物質(zhì)積累;但在植株干物質(zhì)積累中,T3處理低于T2處理,說明基肥增施微生物菌肥可能會促進干物質(zhì)向辣椒果實積累,從而促進辣椒果實產(chǎn)量提高。

表5 不同處理對辣椒干物質(zhì)積累量的影響

2.5 不同處理對辣椒養(yǎng)分吸收和肥料利用率的影響

由表6可知,不施肥處理(T1)植株及果實N、P2O5、K2O吸收量均較低。在施肥處理(T2～T5)中,各處理果實和全株N、P2O5、K2O吸收量變化趨勢一致,均表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2處理,且T5處理的N和P2O5吸收量均顯著高于T3和T2處理,K2O吸收量顯著高于T2處理,說明全程水肥一體化施肥模式可明顯促進辣椒果實和全株對N、P2O5、K2O的養(yǎng)分吸收,且基肥增施微生物菌肥效果最佳。各施肥處理辣椒植株N、P2O5、K2O吸收量雖無顯著性差異,但從各處理養(yǎng)分吸收量來看,同樣是全程水肥一體化+基肥增施微生物菌肥效果最優(yōu)。由表7可知,在肥料利用率方面,各處理氮、磷、鉀肥利用率變化趨勢一致,均表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2處理,且T5處理氮肥利用率顯著高于T2～T4處理,磷、鉀肥利用率顯著高于T2和T3處理,說明全程水肥一體化施肥處理可明顯促進辣椒對氮、磷、鉀肥的吸收利用,且基肥增施微生物菌肥效果更優(yōu)。

表6 不同處理對辣椒養(yǎng)分吸收的影響

表7 不同處理對辣椒肥料利用率的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 微生物菌肥對辣椒生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)及養(yǎng)分吸收的影響

微生物菌肥是一種含有大量有益活菌及多種天然活性物質(zhì)的新型環(huán)保肥料,菌肥中微生物能在土壤中繁殖,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,增加土壤肥力,促進土壤養(yǎng)分釋放及作物養(yǎng)分吸收,提高肥料利用率,最終增加作物產(chǎn)量,改善產(chǎn)品品質(zhì)[17-20]。有研究表明,牛糞部分替代化肥并配施微生物菌肥可有效提高辣椒產(chǎn)量和辣椒素、維生素C等品質(zhì)指標(biāo)[21];羅希榕等研究也發(fā)現(xiàn),施用微生物菌肥可改善土壤理化性質(zhì),促進辣椒植株生長,增加果實產(chǎn)量,降低辣椒病蟲害發(fā)生率,提高辣椒素、維生素C、可溶性固形物含量等果實品質(zhì)以及辣椒干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)[22-24]。本研究也發(fā)現(xiàn),基肥增施微生物菌肥可促進辣椒植株株高生長,提高辣椒果實總產(chǎn)量,改善辣椒果實可溶性固形物、維生素C、辣椒素含量及色價等品質(zhì)指標(biāo),促進辣椒果實和全株干物質(zhì)積累和N、P2O5、K2O養(yǎng)分吸收,提高氮、磷、鉀肥利用率,與前人大量研究結(jié)果一致。同時,本試驗也發(fā)現(xiàn),基肥增施微生物菌肥對辣椒產(chǎn)量的促進作用主要是對辣椒果實后期產(chǎn)量的提高,王麗麗等在研究微生物菌肥對番茄生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響時也發(fā)現(xiàn),施用微生物菌肥和菌劑對番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的促進作用主要在掛果期的中后期表現(xiàn)出來,在早期表現(xiàn)并不明顯[25]。可能是因為微生物菌肥中的有益微生物進入土壤后有一個大量繁殖的過程,且繁殖后主要通過改善土壤微生態(tài)環(huán)境和提高土壤有效養(yǎng)分含量,進而促進植株養(yǎng)分吸收,最終體現(xiàn)在植株產(chǎn)量形成上,因此發(fā)生作用相對較晚。

3.2 水肥一體化施肥方式對辣椒生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)及養(yǎng)分吸收的影響

目前生產(chǎn)上,作物水肥一體化施肥技術(shù)多采用底肥施緩效復(fù)合肥、追肥施速效水溶肥的方式[26-29],即本試驗的半程水肥一體化施肥模式。但水肥一體化施肥技術(shù)可以根據(jù)作物每個生育期的養(yǎng)分需求規(guī)律按需供給水肥,所用速效水溶肥肥效快、土壤殘留少,正如設(shè)施無土栽培中,根據(jù)作物生長發(fā)育規(guī)律,按需供養(yǎng)水肥,基質(zhì)中無需施底肥[30-31]。因此,把半程水肥一體化施肥技術(shù)中的底肥養(yǎng)分換算為水溶肥,在作物生育期進行追施是否能取得更好效果,即本試驗的全程水肥一體化處理,本研究結(jié)果表明,全程水肥一體化施肥模式總化肥量在較半程水肥一體化模式減少16.5%時,仍可明顯促進辣椒植株株高和莖粗生長,增加辣椒果實產(chǎn)量,提高加工紅辣椒辣椒素含量、色價、維生素C含量等重要品質(zhì)指標(biāo),促進辣椒果實及全株干物質(zhì)積累量和N、P2O5、K2O養(yǎng)分吸收,提高氮、磷、鉀肥利用率,且以全程水肥一體化施肥模式+基肥增施微生物菌肥效果最優(yōu),說明兩者配合有很好的互相促進作用。但沈建國等在研究減量施肥后不同水肥一體化模式對春大棚辣椒產(chǎn)量和效益的影響時發(fā)現(xiàn),半程水肥一體化模式要明顯優(yōu)于全程水肥一體化模式[16],本研究結(jié)果與之相反,一方面可能是辣椒栽培地區(qū)和模式不同,沈建國等主要研究的是江南地區(qū)早春大棚辣椒栽培,此時江南地區(qū)低溫高濕,全程水肥一體化施肥模式容易造成土壤濕度過大、土溫降低,存在難以克服的水肥耦合技術(shù)難題;而本試驗研究的是四川盆地加工辣椒越夏避雨栽培,辣椒生育期在3月下旬至10月中旬,整個生育期溫度高,需水需肥量大,全程水肥一體化正好可以有效補充辣椒水肥需求,改善根區(qū)環(huán)境;另一方面可能是施肥配方不同,沈建國在肥料運籌方案中傾向性地補充氮素供應(yīng),并未掌握好營養(yǎng)生長與生殖生長之間的動態(tài)平衡,從而讓后期辣椒植株營養(yǎng)生長過旺,生殖生長受影響,而本試驗中辣椒水肥方案可滿足辣椒各個生育期對養(yǎng)分的需求,效果較佳。

綜上所述,全程水肥一體化施肥模式+基肥增施微生物菌肥的處理,在化肥總量較半程水肥一體化施肥模式降低16.5%的情況下,仍可促進辣椒植株生長發(fā)育,增加辣椒果實產(chǎn)量,提高辣椒素含量、色價、維生素C含量等重要加工紅辣椒品質(zhì)指標(biāo),促進辣椒干物質(zhì)積累和N、P2O5、K2O養(yǎng)分吸收,提高氮、磷、鉀肥利用率,其中植株莖粗、果實總產(chǎn)量、辣椒素含量、色價、辣椒果實和全株干物質(zhì)積累量及N、P2O5吸收量,以及氮、磷、鉀肥利用率均顯著高于半程水肥一體化施肥處理,可作為四川盆地加工紅辣椒越夏避雨栽培高效、優(yōu)質(zhì)、優(yōu)產(chǎn)施肥方案。