化肥减施对设施辣椒生长、产量和品质的影响

李海峰，刘国宏，郭红梅，吴久赟，胡西旦·买买提，热西旦·阿木提，刘志刚

（新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所，新疆吐鲁番 838000）

辣椒是人们日常生活中不可或缺的蔬菜之一，具有丰富的营养成分，特别是维生素C含量极高，在蔬菜中居首位[1-2]。吐鲁番市有日光温室2 万余座，是乌鲁木齐市及周边地区的主要蔬菜供应基地。辣椒作为新疆重要的大宗农产品之一，在吐鲁番市形成了一定种植规模。化肥在辣椒生产中发挥着重要的作用，科学合理控制化肥用量及比例对辣椒产量和品质具有促进作用。然而在设施辣椒生产中，由于追求高产，化肥高投入是普通现象。逐年大量施用化肥，导致土壤中养分含量不断上升，引起土壤板结、酸化、病虫害增多、农作物肥料利用率降低、产量及品质下降等一系列问题[3-6]。因此，农业主管部门高度重视化肥减施增效技术的研究与推广。在保证作物产量稳定的前提下，化肥减施技术是改善农田土壤环境、提高肥料利用率的重要手段之一。目前，化肥减施技术研究已覆盖各种农作物，增施有机肥、配施菌肥等方式，在改善土壤质量、提高肥料利用率等方面取得了显著成效。研究表明，磷钾肥与有机肥配施能够疏松土壤，对土壤pH 具有较强的缓冲作用，且显著提高了土壤全氮和有效氮含量[7]。靳亚忠等[8]研究发现，化肥减量30%～50%，配施木霉菌有机肥能维持辣椒产量，显著提高辣椒果实Vc 含量。余高等[9]研究表明，50%化肥＋50%有机肥处理的辣椒株高和产量较其他施肥处理分别提高了3.53%～14.26%和13.9%～49.6%。辣椒种植模式、品种、区域气候、土壤性质等的不同导致肥料运筹的差异。同时，吐鲁番设施辣椒种植依然存在长期过量施用化肥导致土壤养分严重过剩的现象。笔者在吐鲁番设施辣椒常规施肥的基础上，研究化肥减施对辣椒生长发育、产量和品质的影响，探索综合效果较好的施肥量，旨在为当地设施辣椒生产合理施肥提供参考。

1.1 试验材料

供试辣椒品种‘先锋10 号’为吐鲁番设施辣椒基地主栽品种。氮肥为尿素，含N≥46.4%；
磷肥为腐殖酸磷肥，含P2O5≥40%，腐殖酸≥4%；
钾肥为硫酸钾，含K2O≥50%；
生物有机肥有机质≥40%，有效活菌≥0.2亿个/g。

1.2 试验地点概况

试验于2021 年2—6 月在新疆农业科学院吐鲁番农业科学研究所日光温室进行。试验地土壤为砂壤土，土壤pH 8.6，有机质30.3 g/kg，碱解氮105.1 mg/kg，速效磷58.2 mg/kg，速效钾354 mg/kg。

1.3 试验设计

试验设5个处理。T1～T4各处理的N、K2O在常规施肥量的基础上分别减少10%、20%、30%、40%，P2O5分别减少50%、60%、70%、80%，化肥总减少率分别为18%、28%、38%、48%；
CK 为常规处理；
每个处理有机肥用量相同。试验小区面积14.4 m2，每个处理3 个小区（3个重复）。各处理施肥量见表1。

表1 不同处理施肥量

1.4 试验实施

2021年1月27日整地，按照划定的小区和施肥方案施入基肥，各小区施商品有机肥3000 kg/hm2，氮、磷、钾基肥施用量分别为总量的40%、50%和20%，其余肥料作为追肥，共追施8次，CK～T4处理每次施N分别为33.75、30.38、27、23.63、20.25 kg/hm2，施P2O5分别为18.75、9.38、7.5、5.63、3.75 kg/hm2，施分别为K2O 75、67.5、60、52.5、45 kg/hm2。第1次追肥时间为门椒2 cm时，之后平均间隔15 d追肥、浇水1次。辣椒种植采用单垄双行的栽培模式，施肥后即起垄覆膜。2月2日定植辣椒，株距35 cm，行距45 cm，垄间距25 cm。定植后立即在沟里浇一次透水，缓苗后开始加强通风，控水炼苗，此期温度上午在18～20℃，中午温度控制在30℃以下，下午在23～25℃。各处理小区除施肥量不同外，其他农事操作一致。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 土壤养分含量 辣椒种植前，采样测定试验地土壤pH、有机质、速效氮、磷、钾含量。有机质用重铬酸钾容量法；
有效氮用碱解扩散法；
速效磷采用碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法；
速效钾用NH4OAc 浸提，火焰光度法测定[10]。

1.5.2 植株生长性状 每小区随机选取10株挂牌标记，在辣椒盛果期（5 月20 日）调查株高、茎粗、SPAD等指标。其中株高用卷尺测量，茎粗用电子数显游标卡尺测量辣椒茎基部第1节间粗度，SPAD值采用叶绿素测定仪(TYS-B)测定辣椒从上到下第3节点叶片，根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法测定。

1.5.3 辣椒形态指标和产量 果实成熟后，每处理采摘大小一致的果实15 个，用直尺测量果长，游标卡尺测量果径（肩部）和果肉厚，用天平称单果质量，计算果形指数（果形指数＝果长/果径）。成熟辣椒通过分批采摘、称重，统计单株商品果数，计算小区产量。

1.5.4 辣椒品质指标 每小区从北至南均匀采集大小一致的成熟辣椒5个，分别测定每个辣椒的可溶性蛋白、可溶性糖及维生素C含量。可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝法测定[11]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[12]，维生素C含量采用2,6-二氯靛酚法测定[13]。

1.6 数据统计与分析

采用Excel 2016 软件对试验数据进行统计、整理及绘图，采用SPSS 20.0软件进行显著性分析。

2.1 不同施肥处理对辣椒植株地上部分生长的影响

在辣椒盛果期对株高、茎粗、SPAD进行了测量，通过方差分析，辣椒株高、茎粗、SPAD的各处理间差异显著(P＜0.05)，并对各处理进行LSD多重比较。由图1可知，化肥减施处理相对常规施肥处理(CK)的辣椒植株生长指标具有一定差异性。在株高上，T1、T2、T3处理的株高均大于CK，其中T1处理的株高平均值最大，为60.9 cm，较CK 处理增加了13.83%，差异显著。其次为T2 和T3，分别较CK 增加了2.24%、0.19%，但与CK差异不显著。T4处理株高最低，说明该处理施肥量不足而影响辣椒植株的正常生长。在茎粗上（图2），T1、T2、T3、T4 处理均高于CK，其中T1 处理值最高，为9.54 mm，较CK处理增长了22.07%，且两者差异显著，T2、T3、T4 处理茎粗值接近，无显著差异。如图3 所示，辣椒叶片SPAD值整体上随着施肥量的减少而增大，T4处理值最高，且T3、T4处理与CK差异显著。由此可见，在常规施肥的基础上，适当减少化肥施用量对辣椒株高、茎粗和叶片SPAD值均有显著促进作用。

图1 不同施肥处理对辣椒株高的影响

图2 不同施肥处理对辣椒茎粗的影响

图3 不同施肥处理对辣椒SPAD的影响

2.2 不同施肥处理对辣椒根系的影响

图4、图5 为辣椒盛果期根系鲜重、根系活力变化情况。在根系鲜重上，经方差分析，各处理差异显著(P＜0.05)。T2 和T3 处理辣椒根系鲜重大于CK，其中T2 处理最大，为12.07 g，较CK 增长了38.17%，T1 和T4 处理虽然低于CK 处理，但经多重比较差异不显著。各化肥减施处理根系活力均大于CK，但经方差分析，各处理的根系活力差异不显著(P＞0.05)。T2 处理根系活力最强，为8.51 μg/(g·h)，较CK 增加了37.34%；
T1、T3、T4 处理根系活力较CK 分别增加了3.62%、22.84%、19.21%。由此可见，适当减施化肥有利于提高辣椒的根系活力，促进根系生长。

图4 化肥减施对辣椒根系鲜重的影响

图5 化肥减施对辣椒根系活力的影响

2.3 不同施肥处理对辣椒产量的影响

单果重和单株产量是辣椒产量构成的重要参数。经方差分析，各处理的辣椒单果重和产量差异显著(P＜0.05)。由表2 可知，T1 处理的辣椒单果重大于其他处理，为55.21 g，较CK增加了1.92%，与CK差异不显著；
T2、T3、T4处理单果重均小于CK，分别较CK减少了8.71%、19.38%、13.95%，其中T3和T4与CK具有显著差异。单株产量也以T1处理最高，为552.13 g，且与CK 及其他处理差异显著。通过产量折算，TI 处理产量最高，为30675.14 kg/hm2，较CK 处理增长了22.3%，且两者差异显著，T2、T3、T4 处理产量均低于CK，但差异不显著。由此可知，适当减施化肥，不仅不会造成辣椒产量降低，还能显著提高产量。

表2 辣椒产量

2.4 不同施肥处理对辣椒感官品质的影响

由表3可知，不同施肥量的辣椒果实感官品质具有较大差异，经方差分析，各处理差异显著(P＜0.05)。辣椒果实长度在T2 处理水平达到最大，为23.85 cm，较CK 处理增加了4.00%，但差异不显著；
T1 处理辣椒果长虽稍小于CK，但两者无显著差异；
T3、T4处理果长显著低于T2处理。各处理的果茎以T2最小，为2.58 cm，因此，其果形指数最大，为9.27；
各减施处理中，T1处理的果茎最大，为2.88 cm，与CK(2.89 cm)接近，显著大于T2、T3和T4处理。辣椒果肉厚度方面，T1(2.12 mm)＞CK(2.02 mm)＞T4(1.86 mm)＞T2/T3(1.76 mm)，其中T1与CK无显著差异，与T3、T4处理差异显著。

表3 辣椒感官品质

2.5 不同施肥处理对辣椒营养品质的影响

由表4 可知，不同施肥水平下辣椒营养品质差异显著(P＜0.05)。可溶性蛋白质含量在T1 处理含量最高，为29.99 g/kg，较CK 增加了104.15%，且两者差异显著。从T2处理开始，可溶性蛋白随着施肥量减少而降低，且各处理与T1处理差异显著。维生素C含量为T2(717.22 mg/kg)＞T4(672.78 mg/kg)＞T3(662.78 mg/kg)＞T1(608.33 mg/kg)＞CK(595.56 mg/kg)，其中，T2 处理与其他施肥处理差异显著。各化肥减施处理的辣椒可溶性糖含量均大于CK,在T2 处理水平达到最大值，为37.81 g/kg，较CK增加了9.69%，且差异显著。总体来说，T3、T4 处理辣椒的可溶性蛋白质、维生素C、可溶性糖含量均呈现下降趋势，说明辣椒营养品质受养分供给水平限制较大。

表4 辣椒营养品质

2.6 各指标的主成分分析

不同施肥水平下，辣椒的生长、产量和品质表现效果不同。为了筛选出最优施肥处理，对辣椒不同施肥水平下12个指标进行主成分分析，设置特征值大于1，得出主成分因子贡献率、成分矩阵和特征向量矩阵。由表5主成分分析结果提取前3个主成分，第1主成分贡献率为55.266%，第2主成分贡献率为24.003%，第3主成分贡献率为18.884%，累计贡献率达98.153%，说明前3 个主成分解释了12 个性状98%以上的数据信息。由表6可知，第1主成分中单果重、果茎、果肉厚、产量的载荷较大，说明第1主成分反映了辣椒产量性状；
第2主成分中维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白有较大的正相关系数，其中可溶性蛋白载荷最大，说明第2主成分反映了辣椒品质性状；
第3 主成分中果长载荷最大，说明第3主成分反映了辣椒果形性状。由各主成分得分系数得到3个主成分，相应表达式如式(1)～(3)。

表5 各主成分的特征值、方差及累积贡献率

表6 主成分荷载矩阵和得分系数矩阵

为了更直观地评价不同施肥处理辣椒生长性状、品质及产量的表现，以3 个主成分的方差贡献值为权重，构建综合评价指数表达式[式(4)]。根据3 个主成分表达式和综合评价指数表达式计算各施肥处理主成分得分（表7）。第1主成分和第2主成分均以T1处理得分最高，第3主成分以T2处理得分最高。综合得分为T1处理最高，说明该处理的肥效最好。

表7 试验各处理主成分因子得分

综上所述，在常规施肥的基础上，适当减少化肥施用量可以有效促进辣椒植株的株高、茎粗和根系生长，提高辣椒产量及品质。本研究中T1处理（常规施肥量减施18%）的氮磷钾用量为最适施肥量，该水平施肥量对促进设施辣椒生长和提高产量、品质效果最优。

化肥在国内农业生产中发挥着举足轻重的作用。长期过量施用化肥，对农田土壤质量、生态环境带来了很多的负面影响。要实现农业可持续健康发展，化肥减施是必由之路。合理的减少化肥投入不仅不会造成农作物产量和品质的下降，反而能改善土壤质量，促进作物生长发育，实现产量和品质的提升。高原等[14]研究表明，在底施黄腐酸肥料基础上减施化肥常规用量的30%仍可保持较高的产量和品质，而减施15%的化肥可以大幅提升辣椒植株的生长发育。株高和茎粗是辣椒生长最直观的表现，一定程度上可以较好反映养分供应情况。本研究中，随着施肥量的减少，辣椒株高和茎粗整体呈现先增加后降低的趋势，其中T1 处理（减施18%）的表现最好，分别较常规增长了13.83%和22.07%。施肥量对叶片叶绿素含量也有影响。韩瑛祚等[15]研究表明，随着施氮量的减少，辣椒叶片SPAD先增加后减少，在常规施肥基础上减氮15%，辣椒叶片SPAD值达到最高。陈芬等[16]研究也发现，辣椒生育中后期，磷肥减量20%配施有机肥处理可以显著提高叶绿素含量。本研究中，辣椒叶片SPAD值整体上随着施肥量的减少而增大，在T4 处理达到最高值，且与常规处理差异显著，这可能是因为常规处理施肥量过高，对辣椒根系造成了盐胁迫，影响根系对土壤养分的吸收、运移，从而影响了植物叶绿素的合成，致使化肥减施处理对辣椒生长呈现促进作用。本研究中不同施肥处理辣椒根系鲜重和活力也呈现出相似的特征，随着施肥量的减少，两者数值均先增大后减少，在T2 处理达到最大值，且与常规处理差异显著，也进一步说明常规处理施肥量对辣椒根系造成了盐胁迫，影响辣椒根系正常生长。

合理减施化肥，可以减少大量元素在土壤中的累积，促进土壤养分均衡发展，改善土壤质量状况，实现农作物产量和品质的提升[17]。有研究表明，辣椒产量和用氮量存在显著相关性，当纯氮施用量为388.5 kg/hm2时，辣椒产量达到最大值68794.5 kg/hm2，当继续增大施氮量，产量随之而降低[18]。本研究中，常规施肥量最大，但辣椒单果重及产量并非最高，而是在化肥减量18%的处理时达到最大值，且较常规处理增长了22.30%，其他减施处理产量均低于常规处理，说明常规施肥量过大，而T2～T4 处理养分供应偏低，均导致了辣椒减产。其他关于黄瓜、西红柿、小麦化肥减施研究也表现出相似的规律[19-21]。实现化肥减施增产的同时，辣椒果实品质也在一定程度上有所提升。石磊等[22]研究表明，化肥减施10%配施生物菌肥能显著提高辣椒果实维生素C 和可溶性蛋白含量。也有研究结果发现，不同比例的减氮处理中，低氮水平更有助于辣椒Vc 含量的增加[23]。本试验化肥减施处理可溶性蛋白质、维生素C、可溶性糖含量均高于常规处理，说明施肥水平对辣椒营养品质影响较大。对不同处理下辣椒的生长性状、产量、品质指标进行主成分分析，T1 处理综合得分最高，说明在该处理施肥水平下辣椒增产提质效果最佳，是相对适宜的施肥量。

本试验在施有机肥的基础上，结合生产实际减施不同比例的氮磷钾肥，研究了不同减施处理辣椒生长、产量和品质的差异，结合主成分分析法对试验结果进一步论证，最终确定最适施肥量。但是，试验只研究了化肥减施对辣椒的影响，还应进一步对土壤理化性状、土壤微生物以及辣椒的养分利用效率等进行全面深入研究。

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