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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610066)

辣椒是世界范圍內(nèi)重要的經(jīng)濟(jì)蔬菜和加工調(diào)料,四川省是我國(guó)重要的辣椒種植大省和消費(fèi)大省,辣椒產(chǎn)業(yè)在促進(jìn)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(lái)嚴(yán)峻考驗(yàn)。避雨栽培配套水肥一體化施肥技術(shù)在有效避免雨水對(duì)作物影響的同時(shí),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(zhǎng)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(jiǎn)單介紹[13-15],但水肥管理只是簡(jiǎn)單描述,未做單獨(dú)深入探討;沈建國(guó)等研究了半程、全程水肥一體化施肥模式對(duì)辣椒產(chǎn)量和效益的影響[16],但研究地點(diǎn)為江南地區(qū),研究對(duì)象為早春大棚栽培;針對(duì)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(yàn)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(zhǎng)發(fā)育及果實(shí)產(chǎn)量、采收期、果實(shí)品質(zhì)、病害發(fā)生率等均表現(xiàn)出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)[17],說(shuō)明該栽培模式對(duì)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(jìn)一步優(yōu)化該模式管理水平,落實(shí)推廣應(yīng)用方案,需對(duì)其最佳施肥模式進(jìn)行深入探討。本試驗(yàn)主要從微生物菌肥和不同水肥一體化施肥模式2個(gè)角度出發(fā),研究不同施肥方案對(duì)辣椒生長(zhǎng)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(yàn)地點(diǎn)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(yàn)地塊地勢(shì)平坦,土壤質(zhì)地為壤土,于施基肥前測(cè)定0～20 cm土層土壤養(yǎng)分基本情況,pH值為 7.54,有機(jī)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(yàn)設(shè)施為鋼架避雨棚,長(zhǎng)48 m、寬8 m,棚膜為塑料薄膜。

供試?yán)苯菲贩N為川騰6號(hào),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(jī)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(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)5個(gè)處理,每個(gè)處理重復(fù)3次,共15個(gè)小區(qū),每個(gè)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(yùn)籌方案詳見表1。

表1 各試驗(yàn)處理肥料運(yùn)籌方案

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

株高、莖粗:于定植后13 d開始,每個(gè)小區(qū)選擇代表性植株6株,每隔2周左右定點(diǎn)動(dòng)態(tài)測(cè)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(cè)量各小區(qū)代表性植株莖粗。

葉綠素含量:在采果后期,每個(gè)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(jìn)行檢測(cè)。

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

品質(zhì):在盛果期,采收各小區(qū)長(zhǎng)勢(shì)均勻的辣椒果實(shí)10個(gè),測(cè)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(jià)。

干物質(zhì)積累量、養(yǎng)分吸收及肥料利用率:由于辣椒果實(shí)分批采收,本試驗(yàn)中辣椒果實(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)僅在盛果期取樣測(cè)定:在盛果期,每個(gè)小區(qū)選取代表性果實(shí)20個(gè),帶回實(shí)驗(yàn)室稱鮮質(zhì)量,殺青烘干后稱干質(zhì)量,計(jì)算干物質(zhì)占比,然后粉碎測(cè)定辣椒果實(shí)全氮、全磷和全鉀含量。待整個(gè)采收期結(jié)束,再利用盛果期辣椒果實(shí)所測(cè)數(shù)據(jù)估算全生育期辣椒果實(shí)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(cè)定:每個(gè)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(jì)算方法同辣椒果實(shí)。隨后計(jì)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(jì)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(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,多重比較采用 Duncan’s法進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)辣椒植株生長(zhǎng)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(wú)顯著性差異,定植54 d后顯著低于其他處理,說(shuō)明不施肥難以滿足辣椒植株后期正常生長(zhǎng)。各施肥處理(T2～T5)株高全生育期均無(wú)顯著性差異,但從生長(zhǎng)趨勢(shì)來(lái)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(zhǎng)優(yōu)勢(shì),到定植54 d后,T4和T5處理植株株高略高于T2和T3處理。說(shuō)明本試驗(yàn)中,全程水肥一體化施肥處理(T5和T4)對(duì)辣椒植株株高的持續(xù)增長(zhǎng)有促進(jìn)作用,且基肥增施微生物菌肥對(duì)辣椒植株株高生長(zhǎng)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(shuō)明本試驗(yàn)中,全程水肥一體化處理可明顯促進(jìn)辣椒植株莖粗生長(zhǎng),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(wú)顯著性差異,且規(guī)律不明顯,說(shuō)明本試驗(yàn)中,微生物菌肥和施肥模式對(duì)各施肥處理葉綠素含量無(wú)明顯影響。

表2 不同處理對(duì)辣椒植株莖粗和葉綠素含量的影響

2.2 不同處理對(duì)辣椒果實(shí)產(chǎn)量的影響

由表3可知,不同處理對(duì)辣椒果實(shí)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(shuō)明本試驗(yàn)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(shí)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(wú)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(shuō)明基肥增施微生物菌肥對(duì)辣椒產(chǎn)量有一定促進(jìn)作用。

表3 不同處理對(duì)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(yíng)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(shí),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(shì)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(shuō)明基肥增施微生物菌肥對(duì)辣椒產(chǎn)量的促進(jìn)作用主要是對(duì)辣椒果實(shí)后期產(chǎn)量的提高。

2.3 不同處理對(duì)辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響

由表4可知,施肥可明顯提高辣椒果實(shí)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(jià)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(shuō)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(shí)總糖和可溶性固形物的形成,且基肥增施微生物菌肥對(duì)辣椒果實(shí)可溶性固形物形成有顯著促進(jìn)作用,但對(duì)總糖沒有促進(jìn)作用。維生素C、辣椒素含量和色價(jià)是評(píng)價(jià)加工辣椒品質(zhì)的3個(gè)重要指標(biāo),本試驗(yàn)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(jià)表現(xiàn)為T5>T4>T3>T2處理,且T5處理顯著高于T2和T3處理。說(shuō)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(shí)維生素C、辣椒素含量和色價(jià)等品質(zhì),對(duì)加工紅辣椒品質(zhì)的提高有重要意義。

表4 不同處理對(duì)辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響

2.4 不同處理對(duì)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(shí)、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(shí)和全株干物質(zhì)積累量與其他處理相比差異達(dá)到顯著性水平。在施肥處理(T2～T5)中,果實(shí)干物質(zhì)積累量與全株干物質(zhì)積累量變化趨勢(shì)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(shuō)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(jìn)辣椒果實(shí)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(shuō)明基肥增施微生物菌肥可能會(huì)促進(jìn)干物質(zhì)向辣椒果實(shí)積累,從而促進(jìn)辣椒果實(shí)產(chǎn)量提高。

表5 不同處理對(duì)辣椒干物質(zhì)積累量的影響

2.5 不同處理對(duì)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(shí)N、P2O5、K2O吸收量均較低。在施肥處理(T2～T5)中,各處理果實(shí)和全株N、P2O5、K2O吸收量變化趨勢(shì)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(shuō)明全程水肥一體化施肥模式可明顯促進(jìn)辣椒果實(shí)和全株對(duì)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(wú)顯著性差異,但從各處理養(yǎng)分吸收量來(lái)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(shì)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(shuō)明全程水肥一體化施肥處理可明顯促進(jìn)辣椒對(duì)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(duì)辣椒養(yǎng)分吸收的影響

表7 不同處理對(duì)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(duì)辣椒生長(zhǎng)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(jìn)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(jìn)辣椒植株生長(zhǎng),增加果實(shí)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(shí)品質(zhì)以及辣椒干物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)[22-24]。本研究也發(fā)現(xiàn),基肥增施微生物菌肥可促進(jìn)辣椒植株株高生長(zhǎng),提高辣椒果實(shí)總產(chǎn)量,改善辣椒果實(shí)可溶性固形物、維生素C、辣椒素含量及色價(jià)等品質(zhì)指標(biāo),促進(jìn)辣椒果實(shí)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(shí),本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),基肥增施微生物菌肥對(duì)辣椒產(chǎn)量的促進(jìn)作用主要是對(duì)辣椒果實(shí)后期產(chǎn)量的提高,王麗麗等在研究微生物菌肥對(duì)番茄生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn),施用微生物菌肥和菌劑對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的促進(jìn)作用主要在掛果期的中后期表現(xiàn)出來(lái),在早期表現(xiàn)并不明顯[25]?？赡苁且?yàn)槲⑸锞手械挠幸嫖⑸镞M(jìn)入土壤后有一個(gè)大量繁殖的過(guò)程,且繁殖后主要通過(guò)改善土壤微生態(tài)環(huán)境和提高土壤有效養(yǎng)分含量,進(jìn)而促進(jìn)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(duì)較晚。

3.2 水肥一體化施肥方式對(duì)辣椒生長(zhǎng)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(yàn)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(gè)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(wú)土栽培中,根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律,按需供養(yǎng)水肥,基質(zhì)中無(wú)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(jìn)行追施是否能取得更好效果,即本試驗(yàn)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(shí),仍可明顯促進(jìn)辣椒植株株高和莖粗生長(zhǎng),增加辣椒果實(shí)產(chǎn)量,提高加工紅辣椒辣椒素含量、色價(jià)、維生素C含量等重要品質(zhì)指標(biāo),促進(jìn)辣椒果實(shí)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(shuō)明兩者配合有很好的互相促進(jìn)作用。但沈建國(guó)等在研究減量施肥后不同水肥一體化模式對(duì)春大棚辣椒產(chǎn)量和效益的影響時(shí)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(guó)等主要研究的是江南地區(qū)早春大棚辣椒栽培,此時(shí)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(guò)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(yàn)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(gè)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(bǔ)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(guó)在肥料運(yùn)籌方案中傾向性地補(bǔ)充氮素供應(yīng),并未掌握好營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)之間的動(dòng)態(tài)平衡,從而讓后期辣椒植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)過(guò)旺,生殖生長(zhǎng)受影響,而本試驗(yàn)中辣椒水肥方案可滿足辣椒各個(gè)生育期對(duì)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(jìn)辣椒植株生長(zhǎng)發(fā)育,增加辣椒果實(shí)產(chǎn)量,提高辣椒素含量、色價(jià)、維生素C含量等重要加工紅辣椒品質(zhì)指標(biāo),促進(jìn)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(shí)總產(chǎn)量、辣椒素含量、色價(jià)、辣椒果實(shí)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。