雷菲，潘孝忠，張治軍，符傳良，劉國(guó)彪，曾建華，張冬明

灌溉施肥模式對(duì)海南辣椒產(chǎn)量和水肥利用的影響

雷菲，潘孝忠，張治軍，符傳良，劉國(guó)彪，曾建華，張冬明*

（海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與土壤研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海南耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站/海南省耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海口 571100）

【】探究與海南地區(qū)辣椒生產(chǎn)相適宜的高產(chǎn)高效灌溉施肥模式。采用田間小區(qū)試驗(yàn)，設(shè)置了溝灌不施肥CK、溝灌常規(guī)用肥F1處理（N 470.70 kg/hm2+ P2O5511.22 kg/hm2+ K2O 526.39 kg/hm2）、溝灌減肥F2處理（N 376.55 kg/hm2+P2O5314.83 kg/hm2+K2O 526.39 kg/hm2）、膜下微噴灌減肥F3處理（N 376.55 kg/hm2+P2O5314.83 kg/hm2+K2O 526.39 kg/hm2）共4個(gè)處理，對(duì)比分析了不同灌溉與施肥模式的辣椒產(chǎn)量、葉片光合作用、根系生長(zhǎng)、養(yǎng)分積累、土壤養(yǎng)分分布特征以及辣椒水肥利用狀況。在土壤氮素和磷素本底值偏高的條件下，與F1處理相比，F(xiàn)2處理的辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)、根系生長(zhǎng)、葉片光合作用和植株氮、磷、鉀養(yǎng)分積累量均無(wú)顯著差異。相同施肥量情況下，F(xiàn)3處理辣椒的產(chǎn)量、葉片蒸騰速率、根長(zhǎng)、根表面積、根體積、氮積累量、磷積累量和鉀累積量分別相比F2處理增加了8.03%、16.91%、60.69%、43.00%、40.37%、19.30%、14.19%、14.61%，但辣椒品質(zhì)、葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)差異不顯著。F2處理降低了收獲后0～20 cm和20～40 cm土層中全氮量、銨態(tài)氮量、全磷量和有效磷量，減少了氮和磷的表觀盈余量，提高了氮肥偏生產(chǎn)力和磷肥偏生產(chǎn)力。與F2處理相比，F(xiàn)3處理提高了0～20 cm土層中全氮量、硝態(tài)氮量、銨態(tài)氮量、全磷量和有效磷量，減少了氮和磷的表觀盈余量，提高了灌溉水生產(chǎn)率。本試驗(yàn)條件下，采用膜下微噴灌減肥模式能提高辣椒的產(chǎn)量和水肥利用效率。

辣椒；灌溉施肥模式；產(chǎn)量；土壤養(yǎng)分；水肥利用

0 引 言

【研究意義】辣椒是我國(guó)重要的蔬菜作物，種植面積位居我國(guó)蔬菜之首[1]。海南因其優(yōu)越的光溫條件，已成為我國(guó)冬季辣椒的重要種植基地，但海南辣椒灌溉與施肥模式仍主要為傳統(tǒng)的溝灌施肥模式，這種施肥模式不僅會(huì)造成水資源和肥料的極大浪費(fèi)，還會(huì)引起土壤氮、磷的流失及面源污染[2-3]。合理的灌溉施肥模式是提高辣椒產(chǎn)量和水肥利用效率、降低土壤養(yǎng)分淋溶風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵措施。【研究進(jìn)展】應(yīng)用適宜的灌溉技術(shù)可提高作物的產(chǎn)量和灌溉水利用效率，減少肥料的淋溶風(fēng)險(xiǎn)[4-5]，滴灌、微噴灌、噴灌等灌溉技術(shù)具有節(jié)水、省肥、省工等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于設(shè)施辣椒、黃瓜、茄子等作物[6-10]，與常規(guī)灌溉相比，滴灌可減少土壤水分的滲漏和蒸發(fā)，增加葉片蒸騰，促進(jìn)黃瓜植株對(duì)水分的吸收，增產(chǎn)11.6%，提高水分利用率49.9%，降低土壤硝態(tài)氮淋洗風(fēng)險(xiǎn)[11]。與膜下滴灌相比，膜下微噴灌的土壤濕潤(rùn)程度大，灌水均勻度高，更有利于番茄的根系形態(tài)發(fā)育，番茄產(chǎn)量較膜下滴灌可增加19.39%～21.03%[12]。優(yōu)化減量施肥也是提高肥料利用效率、減少土壤養(yǎng)分淋溶的重要措施之一[13-15]。Tan等[13]發(fā)現(xiàn)連續(xù)4 a的優(yōu)化施氮，小麥和玉米產(chǎn)量與農(nóng)民常規(guī)施氮處理持平或增加，但氮肥利用率增加了46%～52%。趙偉等[16]發(fā)現(xiàn)在農(nóng)民常規(guī)氮、磷、鉀施用量的基礎(chǔ)上，減少50%用量不會(huì)導(dǎo)致番茄減產(chǎn)，反而有助于改善番茄的品質(zhì)和土壤養(yǎng)分過(guò)量累積的情況。不同灌溉技術(shù)與減量施肥處理對(duì)作物產(chǎn)量和水肥利用效率的影響也不同。張青等[17]研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)施肥對(duì)比，采用噴水帶或滴灌施肥，追肥期肥料減量30%，均能提高蜜柚的產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益以及肥料偏生產(chǎn)力。Lu等[18]發(fā)現(xiàn)，與充分灌溉下常規(guī)施肥相比，調(diào)虧灌溉并減施33.33%氮肥不僅能提高水分和氮肥利用率，還能增加小麥的產(chǎn)量。因此，研究灌溉施肥模式對(duì)作物產(chǎn)量、養(yǎng)分吸收及水肥利用效率的影響尤為重要?！厩腥朦c(diǎn)】由于不同區(qū)域的氣候特點(diǎn)、種植模式以及作物品種不同，因此適宜的灌溉施肥模式也不盡相同。海南地區(qū)冬季溫暖少雨，適宜露天種植辣椒，但其種植規(guī)模主要以小農(nóng)戶(hù)的小規(guī)模種植為主，且其高水高肥的種植模式嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。因此，探索適宜海南辣椒種植情況下的灌溉施肥模式尤為重要。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)，研究不同灌溉施肥模式對(duì)海南地區(qū)辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分吸收以及土壤養(yǎng)分的影響，以期為海南辣椒的適宜水肥田間管理提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年10月下旬—2021年4月上旬在海南省澄邁縣羅浮村（東經(jīng)110°10′，北緯19°75′）進(jìn)行。該區(qū)屬熱帶季風(fēng)氣候，最高月平均氣溫29.5 ℃，最低月平均氣溫19.2 ℃，年平均氣溫25.2 ℃，降水集中在5—10月，占全年降水量的84.38%，年平均降水量為1 774 mm。土壤類(lèi)型為水稻土，試驗(yàn)前測(cè)得耕層土壤基本理化性質(zhì)為：pH值6.03，有機(jī)質(zhì)量15.6 g/kg，堿解氮量238.2 mg/kg，有效磷量103.2 mg/kg，速效鉀量86.7 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用辣椒品種為大家族新優(yōu)辣椒，購(gòu)自江西大家族種業(yè)有限公司。辣椒為露天種植，采用壟上覆膜方式，即壟上覆蓋地膜，排灌溝不覆膜。溝灌方式為農(nóng)民常規(guī)壟膜溝灌，即在種植壟間排灌溝灌水。膜下微噴灌采用種植壟膜下鋪設(shè)微噴帶，一壟一帶。微噴帶選用薄壁斜5孔微噴帶，直徑4.50 cm，微孔間距2.50 cm，微孔組間距10.00 cm，壓力0.10 Mpa。每個(gè)小區(qū)分別用水表控制灌水量，用文丘里和施肥桶控制施肥量。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，分別為CK：溝灌，不施肥；F1處理：溝灌常規(guī)用施肥模式，常規(guī)施肥量為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的日常施肥量，底肥為：有機(jī)肥（商品型羊糞有機(jī)肥，8.25 t/hm2）、商品復(fù)合肥（15-15-15）0.75 t/hm2，追肥為商品復(fù)合肥（15-15-15）1.95 t/hm2；F2處理：溝灌減肥模式，底肥同F(xiàn)1處理，追肥為根據(jù)辣椒養(yǎng)分需求配置的水溶肥料（20-22-17）265 kg/hm2和水溶肥料（19-5-32）765 kg/hm2；F3處理：膜下微噴灌減肥模式，施肥同F(xiàn)2處理。各處理的具體肥料施用量見(jiàn)表1。每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)為1個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為10.0 m×3.0 m，每個(gè)小區(qū)為2壟2溝，壟寬1.0 m，壟長(zhǎng)10.0 m，膜寬1.0 m，溝寬0.50 m。辣椒種植采用一壟雙行模式，株距、行距分別為0.60、0.50 m。

表1 不同處理肥料施用量

施肥量的確定標(biāo)準(zhǔn)：常規(guī)施肥量按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣施肥用量確定；根據(jù)澄邁縣耕地地力評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[19]，本試驗(yàn)土壤的堿解氮量和有效磷量均偏高，因此在常規(guī)施肥量基礎(chǔ)上進(jìn)行減氮和減磷處理，減施肥量按照黃紹文等[20]對(duì)辣椒減施潛力的研究結(jié)果和陳清等[21]對(duì)辣椒推薦施肥用量計(jì)算得出。

商品羊糞的養(yǎng)分量為：N 1.16%，P2O51.82%，K2O 2.08%，水分量為29.26%。

基肥在定植前施入，壟上撒施后翻耕，追肥分12次施入，分別為苗期1次，坐果期3次，初果期3次，盛果期5次。分15次灌水，灌水量用水表控制，苗期至坐果期共分5次灌水，其中溝灌每次用水139.13 m3/hm2，膜下微噴灌每次用水76.52 m3/hm2；初果期至采摘結(jié)束共分10次灌水，溝灌每次用水173 m3/hm2，膜下微噴灌每次用水95.65 m3/hm2。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)：在果實(shí)成熟時(shí)期，對(duì)各處理的小區(qū)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)產(chǎn)，采收結(jié)束后，將總產(chǎn)量換算成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量。在盛果期，每個(gè)小區(qū)選取6個(gè)成熟度和大小一致的果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定。植物硝酸鹽量采用水楊酸濃硫酸比色法，維生素C采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定，可溶性蛋白采用BCA法測(cè)定。

植株養(yǎng)分量：盛果期（4月1日），每個(gè)小區(qū)選取2株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，清洗干凈，分根、莖、葉、果剪取，并分別稱(chēng)取鮮質(zhì)量，根冷藏于4 ℃冰箱用于掃描分析，其余部位分別在105 ℃下殺青30 min，70 ℃烘干至恒質(zhì)量后稱(chēng)其干質(zhì)量。采用H2SO4-H2O2法消煮，凱氏定氮法測(cè)定全氮量，鉬酸銨分光光度法測(cè)定全磷量。

根系指標(biāo)：根系用愛(ài)普生V800掃描儀掃描，用根系專(zhuān)用分析WinRHIZO軟件獲得根長(zhǎng)、根面積、根體積等指標(biāo)。掃描后進(jìn)行烘干、稱(chēng)質(zhì)量、測(cè)定全氮量和全磷量，方法同上。

植株光合參數(shù)測(cè)定：在辣椒盛果期（3月20日），每個(gè)處理選取4株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，在晴天09:00—11:00進(jìn)行光合參數(shù)測(cè)定。采用美國(guó)PP SYSTEMS公司CIRAS-3光合儀測(cè)定葉片的凈光合速率、胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率等參數(shù)。

土壤理化性質(zhì)：每個(gè)小區(qū)采集壟上耕層0～20、20～40、40～60 cm土壤，采用四分法取部分鮮土樣，采用2 mol/L KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法和酚二磺酸比色法測(cè)定土壤NH4+-N量和NO3--N量，其他土樣經(jīng)自然風(fēng)干和過(guò)篩后，采用凱氏蒸餾法測(cè)定土壤全氮量，采用酸溶－鉬銻抗比色法測(cè)定全磷量，采用氟化銨－鹽酸浸提－鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷量。

水分利用效率（）、氮肥偏生產(chǎn)力（N）、磷肥偏生產(chǎn)力（P）、鉀肥偏生產(chǎn)力（K）的計(jì)算方法參照文獻(xiàn)[22]。

作物養(yǎng)分?jǐn)y出量由測(cè)定的根、莖、葉和果實(shí)干質(zhì)量乘以各器官植株養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)求得[16]。

養(yǎng)分盈余量=養(yǎng)分投入量–養(yǎng)分?jǐn)y出量。其中，養(yǎng)分投入量為施肥量（包括有機(jī)肥和化肥）[3]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計(jì)算、繪制圖表，采用SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（ANOVA）和多重比較分析（Duncan）。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉施肥模式對(duì)辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

表2為各處理辣椒的產(chǎn)量與品質(zhì)。膜下微噴灌減肥模式（F3處理）辣椒產(chǎn)量最高，達(dá)到34.71 t/hm2，顯著高于溝灌常規(guī)施肥模式（F1處理），較之增產(chǎn)18.55%；此外，較溝灌減肥模式（F2處理）增產(chǎn)8.03%，但與溝灌減肥模式（F2處理）差異不顯著。而F2處理較F1處理增產(chǎn)9.73%，但未達(dá)到顯著水平。與CK處理相比，3種灌溉施肥模式均能夠顯著增加辣椒可溶性蛋白量、維生素C量以及硝酸鹽量。

表2 不同處理辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)

注 數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示差異顯著（＜0.05）。下同。

2.2 灌溉施肥模式對(duì)辣椒葉片光合特性的影響

圖1為不同處理辣椒葉片的光合參數(shù)。與CK相比，3種灌溉施肥模式辣椒葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度顯著提高，胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)顯著降低。而3種灌溉施肥模式的辣椒葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)均無(wú)顯著差異，但膜下微噴灌減肥模式（F3處理）的辣椒葉片蒸騰速率顯著高于溝灌常規(guī)用肥模式（F1處理）和溝灌減肥模式（F2處理），較F1處理增加了13.18%，較F2處理增加了16.91%。

圖1 不同處理辣椒光合特性

2.3 不同灌溉施肥模式對(duì)辣椒根系形態(tài)特征的影響

表3為不同處理辣椒的根系形態(tài)特征。膜下微噴灌減肥模式（F3處理）辣椒的根長(zhǎng)、根表面積、根體積及平均根系直徑均最大，其根長(zhǎng)、根表面積和根體積分別較溝灌常規(guī)用肥模式（F1處理）顯著增加了46.22%、57.44%和42.09%，較溝灌減肥模式（F2處理）顯著增加了60.69%、43.00%和40.37%，而F1處理的平均根系直徑與F2處理差異不顯著。

表3 不同處理辣椒根系形態(tài)特征

2.4 不同灌溉施肥模式對(duì)辣椒氮磷鉀積累量的影響

圖2為不同處理辣椒各部位的氮、磷、鉀積累量（圖中柱上不同小寫(xiě)字母表示辣椒整株養(yǎng)分積累量處理間差異顯著（＜0.05）；柱旁不同小寫(xiě)字母表示相同部位養(yǎng)分積累量處理間差異顯著（＜0.05））。由圖2（a）可知，各處理辣椒不同部位的氮積累量均為：果>葉>莖>根。其中，F(xiàn)1處理的莖、葉、果總氮積累量均小于F2處理，根的總氮積累量大于F2處理，但處理間差異均不顯著；F3處理辣椒葉片總氮積累量顯著大于F2處理，較F2處理增加了45.17%。由圖2（b）可知，各處理辣椒不同部位的磷積累量均為果>莖>葉>根；與F1處理相比，F(xiàn)2處理顯著降低了辣椒根的磷積累量。F3處理辣椒葉片總磷積累量顯著大于F2處理，較F2處理增加了20.70%，其余部位磷積累量差異不顯著。由圖2（c）可知，各處理辣椒不同部位的鉀積累量為：果>葉>莖>根；F1處理與F2處理間根、莖、葉、果的鉀積累量差異均不顯著；F3處理辣椒的總鉀積累量顯著大于F2處理，較F2處理增加了14.61%。

2.5 辣椒養(yǎng)分表觀平衡

表4為不同處理辣椒的養(yǎng)分表觀平衡情況。3種灌溉施肥模式下的表觀養(yǎng)分盈余量均高于養(yǎng)分?jǐn)y出量，氮、磷、鉀盈余量分別占養(yǎng)分投入量的64.09%～78.08%、96.17%～97.86%、69.94%～76.73%。養(yǎng)分盈余量占養(yǎng)分投入量比值大小為：F1處理>F2處理>F3處理。F2處理辣椒的氮、磷、鉀盈余量較F1處理分別減少了34.33%、39.48%和8.85%，且處理間差異顯著。F3處理辣椒的氮、磷、鉀盈余量分別較F2處理減少了8.31%、0.49%和5.19%，且處理間差異顯著，但處理間的鉀盈余量差異不顯著。

2.6 不同灌溉施肥模式對(duì)土壤全氮、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮量的影響

由圖3（a）可知，F(xiàn)3處理0～20 cm和20～40 cm土壤的全氮（TN）量均為最高。F2處理0～20 cm和20～40 cm土壤TN量分別較F1處理下降了9.90%和5.03%，F(xiàn)3處理0～20 cm和20～40 cm土壤TN量分別較F2處理處理提高了12.54%和10.74%，另外，3種灌溉施肥模式下40～60 cm土壤TN量差異不顯著。由圖3（b）可知，各灌溉施肥模式下0～20 cm和40～60 cm土壤NO3--N量差異不顯著。在20～40 cm土層，F(xiàn)3處理的土壤NO3--N量顯著大于F1處理和F2處理。由3（c）可知，0～20 cm和40～60 cm土壤NH4+-N量均為F1處理>F2處理>F3處理。F2處理0～20 cm和20～40 cm土壤NH4+-N量分別較F1處理下降了3.20%和15.27%，F(xiàn)3處理0～20 cm和20～40 cm土壤NH4+-N量分別較F2處理下降了9.09%和12.50%。

表4 辣椒養(yǎng)分表觀平衡

2.7 不同灌溉施肥模式對(duì)土壤全磷和有效磷量的影響

圖4（a）為不同灌溉施肥模式0～60 cm土層全磷（TP）分布特征。F2處理0～20、20～40、40～60 cm土層的TP量分別較F1處理降低了22.73%、4.97%和1.67%；F3處理0～20、20～40、0～60 cm土層TP量分別較F2處理提高了30.61%、18.98%和0.32%。由圖4（b）可知，0～20 cm土層有效磷（AP）量表現(xiàn)為F3處理>F1處理>F2處理，20～40 cm土層AP量表現(xiàn)為F1處理>F2處理>F3處理，而各處理40～60 cm土層的AP量差異不顯著。

2.8 不同灌溉施肥模式對(duì)辣椒水分、肥料利用效率的影響

表5為不同處理辣椒水分和肥料利用效率。F2處理水分利用效率顯著大于CK，較CK提高了97.48%，較F1處理提高了9.76%；而F3處理的水分利用效率顯著大于F2處理，較F2處理提高了96.42%。在肥料偏生產(chǎn)力方面，F(xiàn)2處理的氮肥偏生產(chǎn)力和磷肥偏生產(chǎn)力較F1處理顯著增加了38.04%、105.69%，但鉀肥偏生產(chǎn)力差異不顯著；而F3處理的氮肥偏生產(chǎn)力、磷肥偏生產(chǎn)力和鉀肥偏生產(chǎn)力與F2處理相比差異均不顯著。

表5 不同處理辣椒水分及肥料利用效率

3 討論

3.1 灌溉施肥模式對(duì)辣椒產(chǎn)量的影響

臧小平等[23]研究表明，在傳統(tǒng)施肥的基礎(chǔ)上減量?jī)?yōu)化施肥，香蕉的產(chǎn)量提高了9.7%。王艷丹等[24]發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低氮肥施用量對(duì)番茄的產(chǎn)量無(wú)顯著影響。本研究也表明，與溝灌常規(guī)用肥模式相比，溝灌減肥模式（減少23.25%氮肥和49.50%磷肥）辣椒產(chǎn)量略有提高，但差異不顯著，這是因?yàn)楸驹囼?yàn)土壤氮、磷養(yǎng)分本底值較高，農(nóng)民常規(guī)施肥量也偏高，雖然溝灌減肥模式下0～20 cm和20～40 cm土層中氮和磷養(yǎng)分量略有下降，但對(duì)植株的養(yǎng)分積累量、根系生長(zhǎng)和葉片光合作用的影響不大。本研究中，除了辣椒根的磷積累量略有下降，溝灌減肥模式下辣椒其他部位氮磷積累量均與溝灌常規(guī)用肥模式無(wú)顯著差異，這與巨昇容等[25]研究結(jié)果基本一致。植株養(yǎng)分主要通過(guò)根系吸收，在一定范圍內(nèi)，根系的生長(zhǎng)與施肥量呈正相關(guān)關(guān)系[26-27]，但是氮和磷過(guò)多反而抑制根系生長(zhǎng)，減量和優(yōu)化施肥對(duì)作物根系的發(fā)育有促進(jìn)作用[28]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，減量施肥對(duì)辣椒根系生長(zhǎng)沒(méi)有顯著的影響，根長(zhǎng)、根表面積、根體積等各項(xiàng)指標(biāo)與常規(guī)施肥相比差異均不顯著，這可能與本試驗(yàn)土壤養(yǎng)分量豐富，辣椒的根系生長(zhǎng)并不會(huì)因?yàn)闇p量施肥而受到抑制有關(guān)。此外，光合作用是作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的基礎(chǔ)，而養(yǎng)分的供應(yīng)與光合作用也密切相關(guān)。有研究表明，辣椒葉片光合作用速率隨著施氮量或者施磷量的增加而迅速上升，達(dá)到最高值后趨于平緩[29]。與不施肥相比，各處理的辣椒葉片光合作用顯著上升，但在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上優(yōu)化減量施肥，也不會(huì)導(dǎo)致辣椒葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度下降，胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)上升，這可能與優(yōu)化施肥已經(jīng)滿(mǎn)足辣椒養(yǎng)分需求，其光合作用已經(jīng)達(dá)到最高值有關(guān)。

與傳統(tǒng)灌溉方式相比，膜下微噴灌能提高作物的產(chǎn)量。孫夢(mèng)遙等[30]發(fā)現(xiàn)，膜下微噴的油菜產(chǎn)量較畦灌提高82.01%。潘永霞等[31]發(fā)現(xiàn)，與溝灌相比，覆膜微噴灌谷子的籽粒產(chǎn)量提高了27.1%。本試驗(yàn)結(jié)果也表明膜下微噴較溝灌增產(chǎn)8.03%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，膜下微噴可通過(guò)影響根系形態(tài)、葉片光合作用以及養(yǎng)分吸收來(lái)提高辣椒的產(chǎn)量。崔文軍等[32]發(fā)現(xiàn)，與地面灌溉相比，滴灌和噴灌能顯著提高單株棉花的根長(zhǎng)，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。韋彥等[11]發(fā)現(xiàn)，滴灌和滲灌能減少水分深層滲漏和土面蒸發(fā)，增加植物蒸騰量，促進(jìn)植物吸收利用更多水分。本研究中，與溝灌相比，膜下微噴處理的辣椒根長(zhǎng)、根表面積和總體積顯著增加了60.69%、43.00%和40.37%，葉片蒸騰速率顯著增加了19.28%。膜下微噴灌土壤剖面的濕潤(rùn)峰呈條帶裝，0～40 cm耕層土壤濕潤(rùn)比較大，灌水均勻度高，且辣椒屬于淺根系作物，根系主要分布在0～30 cm土層，因此，相比溝灌，膜下微噴灌能增加水分和養(yǎng)分在土層中的分布均勻性，充足而適宜的水分和養(yǎng)分能滿(mǎn)足植物的需求，有利于植物根系形態(tài)發(fā)育和葉片的蒸騰作用，從而促進(jìn)了植物的生長(zhǎng)[12,33]。而根系吸收面積對(duì)于植株養(yǎng)分的積累吸收起著主導(dǎo)作用，養(yǎng)分累積是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[34]。本研究中，膜下微噴灌模式還提高了植株氮、磷、鉀積累量，這與張志偉等[35]研究結(jié)果一致。

合理的灌溉施肥模式是作物增產(chǎn)的有效途徑之一，楊啟航等[36]發(fā)現(xiàn)采用水肥一體化減量20%施肥管理，烤煙的干物質(zhì)積累量較常規(guī)水肥管理提高了18.81%～25.74%。沈建國(guó)等[37]發(fā)現(xiàn)在杭州大棚種植辣椒，水肥一體化條件下減施30%化肥，辣椒產(chǎn)量較常規(guī)穴施提高了19.20%。本研究表明，減量?jī)?yōu)化施肥和膜下微噴灌均能提高辣椒產(chǎn)量，但差異不顯著，而二者的交互作用，即在化肥減量?jī)?yōu)化的基礎(chǔ)上，采用膜下微噴方式，辣椒產(chǎn)量較溝灌常規(guī)用肥顯著增加了14.45%。該結(jié)果與前人的結(jié)果一致。表明合理的灌溉模式下合理施肥有利于提高作物的產(chǎn)量。

3.2 灌溉施肥模式對(duì)養(yǎng)分表觀平衡的影響

研究表明，合理的灌溉施肥模式可降低養(yǎng)分的表觀盈余[3,38-39]。本研究中，溝灌常規(guī)用肥模式氮盈余量高達(dá)367.50 kg/hm2，溝灌減肥模式大幅度降低了氮素盈余量，其盈余量?jī)H為263.21 kg/hm2。巨昇容等[25]用15N示蹤法研究海南辣椒施肥發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶(hù)習(xí)慣施肥處理土壤氮?dú)埩粽伎偸┑康?5.9%，減量施肥處理的氮土壤殘留率較農(nóng)民習(xí)慣施肥減少8%，本試驗(yàn)中，與溝灌常規(guī)用肥模式相比，溝灌減肥模式降低了0～20、20～40 cm的TN量和NH4+-N量，NO3--N量差異卻不顯著；原因可能是土壤NH4+-N容易被土壤顆粒吸附，其量主要受施肥量的影響較大，減少氮肥投入可降低土層中 NH4+-N的殘留，而NO3--N難以被土壤顆粒吸附，容易在土壤中遷移，大水溝灌使土壤中NO3--N大量淋溶到深層土壤[40-43]，從而導(dǎo)致0～60 cm土層吸附的部分NO3--N受施肥量影響不大，但深層土壤養(yǎng)分量可能會(huì)因施肥量存在差異，有待后續(xù)繼續(xù)深入研究。過(guò)量的磷肥投入直接導(dǎo)致土壤中盈余大量的磷，以及土壤表層土壤有效磷大幅度上升[44]，本試驗(yàn)的溝灌常規(guī)用肥模式磷投入量為511.22 kg/hm2，遠(yuǎn)高于張文等[45]提出的海南露地辣椒推薦磷用量（120 kg/hm2），說(shuō)明溝灌常規(guī)用肥模式磷用量嚴(yán)重過(guò)量，且0～40 cm土壤有效磷量均高于70 mg/kg，遠(yuǎn)超出了海南省土壤磷素環(huán)境敏感臨界值（40 mg/kg）[46]。趙偉等[16]發(fā)現(xiàn)減量施肥能顯著降低表層土壤有效磷量，本研究中減量?jī)?yōu)化施肥的磷表觀盈余減少了196.03 kg/hm2，土壤0～20、20～40 cm的TP量和AP量均有不同程度的下降。與傳統(tǒng)水肥管理模式相比，在減量?jī)?yōu)化施肥的基礎(chǔ)上，采用水肥一體化技術(shù)能進(jìn)一步降低氮素和磷素的表觀盈余。本試驗(yàn)中，與溝灌減肥模式相比，膜下微噴灌減肥模式的氮磷鉀盈余量分別下降了8.31%、0.49%和5.19%，結(jié)合辣椒的產(chǎn)量和氮、磷、鉀積累量分析可知，這可能是因?yàn)槟は挛姽啻龠M(jìn)了辣椒生長(zhǎng)，增加了氮、磷、鉀攜出量，與楊啟航等[36]的研究結(jié)果一致。

3.3 灌溉施肥模式對(duì)水肥利用的影響

合理的灌溉施肥模式能有效提高水肥利用效率[26,43,47]。本試驗(yàn)中，膜下微噴灌減肥模式的水分利用效率以及氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力較溝灌常規(guī)用肥模式分別提高了115.58%、49.12%、122.20%和14.45%。究其原因，從水分利用效率分析，膜下微噴灌較溝灌用水量減少了45%，且大部分溝灌水在沒(méi)有到達(dá)植物根系之前已經(jīng)從排灌溝中向下流失，而膜下微噴灌則從壟上灌溉，不僅增加了灌水的均勻性，使根系更容易接觸到水分，還減少了蒸發(fā)損失。此外，在一定范圍內(nèi)減少肥料施用量，也有利于提高作物的水分利用效率[48]，有研究表明在充分灌溉的條件下，減施33.33%氮肥，冬小麥的灌溉水利用率提高了4.65%[18]，這是因?yàn)榈食^(guò)一定范圍會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，從而減低水分利用效率。從氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力分析，肥料偏生產(chǎn)力隨著施肥量的增加而減少[49]，本研究中膜下微噴灌減肥模式的氮肥用量和磷肥用量較溝灌常規(guī)用肥模式分別減少了23.25%和49.50%，不同營(yíng)養(yǎng)元素用量減少得越多，該元素的偏生產(chǎn)力提高得越多。這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期過(guò)量施肥，土壤中累積了大量的養(yǎng)分，而繼續(xù)過(guò)量施肥并不能增加作物的產(chǎn)量，反而加大了養(yǎng)分的損失；另一方面可能是因?yàn)槟は挛姽嘁苍黾恿朔柿鲜┯玫木鶆蛐?，減少了養(yǎng)分向土壤深層滲漏，促進(jìn)了作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。

4 結(jié)論

膜下微噴灌減肥模式可提高辣椒產(chǎn)量，較溝灌常規(guī)用肥模式和溝灌減肥模式分別增產(chǎn)18.55%和8.03%。膜下微噴灌減肥模式對(duì)辣椒果實(shí)品質(zhì)、葉片光合作用無(wú)顯著影響，但能夠促進(jìn)辣椒根系生長(zhǎng)，顯著增加辣椒根長(zhǎng)、根表面積、體積。

膜下微噴灌減肥模式可以顯著增加辣椒氮磷鉀積累量，降低氮、磷、鉀盈余量，減少土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷的淋溶，提高水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力。

綜合考慮辣椒生長(zhǎng)、產(chǎn)量、養(yǎng)分累積、灌溉水以及肥料利用效率等因素，初步得出膜下微噴灌減肥模式較適宜海南地區(qū)的辣椒生產(chǎn)。

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The Effects of Irrigation and Fertigation on Yield,Water-fertilizer Utilization of Pepper in Hainan Province

LEI Fei, PAN Xiaozhong, ZHANG Zhijun, FU Chuanliang,LIU Guobiao, ZENG Jianhua,ZHANG Dongming*

(Agricultural Environment and Soil Research Institute of Hainan Academy of Agricultural Sciences/Scientific Observing and Experimental Station of Arable Land Conservation (Hainan), Ministry of Agriculture and Rural Affairs/ Key Laboratory of Arable Land Conservation of Hainan Province, Haikou 571100, China)

【】Hainan province is a pepper base in China and its traditional production uses furrow fertigation, resulting in not only water and fertilizer waste but also nutrient leaching and contaminating the environment. The purpose of this paper is to explore suitable irrigation and fertilization methods to improve water and fertilizer use efficiency without compromising pepper yield.【】The experiment was conducted in field plots with four different irrigation - fertilization combinations: furrow irrigation without fertilization (CK), furrow irrigation with fertilization of 470.70 kg/hm2of N + 511.22 kg/hm2of P2O5+ 526.39 kg/hm2of K2O (F1), furrow irrigation with fertilization of 376.55 kg/hm2of N + 314.83 kg/hm2of P2O5+ 526.39 kg/hm2of K2O (F2), mulched micro-spray with fertilization of 376.55 kg/hm2of N + 314.83 kg/hm2of P2O5+ 526.39 kg/hm2of K2O. In each treatment, we measured yield and fruit quality, photosynthesis, root growth, nutrient accumulation and nutrient distribution in soil, as well as water and fertilizer use efficiency. 【】When N and P were initially high in the soil, F1 and F2 did not show significant difference in their yield, fruit quality, root growth, photosynthesis and accumulation of N, P and K in the plant. In contrast, F3 increased the yield, transpiration, root length, root surface area, root volume, accumulation of N, P and K by 8.03%, 16.91%, 60.69%, 43.00%, 40.37%, 19.30%, 14.19% and 14.61%, respectively, compared to F2; it also showed significant differences in fruit quality, net photosynthetic rate, stomatal conductance and intercellular CO2concentration from F2. Compared with F1, F2 reduced the contents of total N, ammonium N, total P and available P in the 0～20 cm and 20～40 cm of soil after the harvest, reduced the apparent surplus N and P, and improved the partial productivity of N and P fertilizers. Compared with F2, F3 increased the contents of total N, nitrate N, ammonium N, total P and available P in the 0～20 cm of soil, reduced the apparent surplus N and P, and improved the production rate of the irrigation water.【】For all treatments we compared, mulched micro-spray irrigation with reduced fertilization (F3) improved yield, water and fertilizer use efficiency of the pepper.

pepper; irrigation and fertilization; fruit yield; soil nutrient; water and fertilizer utilization

1672 - 3317（2022）04 - 0020 - 10

S565

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021550

雷菲, 潘孝忠, 張治軍, 等. 灌溉施肥模式對(duì)海南辣椒產(chǎn)量和水肥利用的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2022, 41(4): 20-29.

LEI Fei, PAN Xiaozhong, ZHANG Zhijun, et al. The Effects of Irrigation and Fertigation on Yield, Water-fertilizer Utilization of Pepper in Hainan Province[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(4): 20-29.

2021-11-09

海南省省屬科研院所技術(shù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)（KYYS-2019-10）；海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20163085）

雷菲（1988-），女。助理研究員，碩士，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用。E-mail: leifeicau@163.com

張冬明（1982-），男。副研究員，碩士，主要從事土壤改良與植物營(yíng)養(yǎng)研究工作。E-mail: dongming_03@163.com

責(zé)任編輯：韓 洋