黃翔畢小進+陳鋼洪娟+杜雷+王素萍+張利紅+練志成+葉莉霞
摘要:采用盆栽試驗,研究不同類型控釋肥對辣椒生長及土壤養(yǎng)分和微生物的影響。結(jié)果表明,在等養(yǎng)分量下,控釋肥處理可以顯著提高辣椒花期和結(jié)果期葉片葉綠素含量(SPAD)和干物質(zhì)積累量,但對植株光合和呼吸速率影響不明顯。同時,不同施肥處理下,土壤硝態(tài)氮釋放動態(tài)差異明顯,而銨態(tài)氮、速效磷和速效鉀釋放動態(tài)比較接近,且速效鉀釋放高峰期明顯滯后于銨態(tài)氮和速效磷。在微生物方面,不同處理細菌和真菌數(shù)量變化趨勢一致,基本上都是隨著種植時間的延長而下降,而放線菌卻呈現(xiàn)逐漸升高趨勢,且脲甲醛處理對真菌表現(xiàn)出明顯的抑制作用。
關(guān)鍵詞:控釋肥;辣椒;土壤養(yǎng)分;土壤微生物
中圖分類號:S154.37;S641.3 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2017)02-0237-05
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.02.009
辣椒是一種茄科辣椒屬植物,為一年生草本植物[1]。中國各地均有生產(chǎn),其中以四川、湖南、湖北種植面積最廣,四季均有供應(yīng)。辣椒喜肥喜水,每公頃產(chǎn)量可高達75 000 kg,因此,在種植過程中,為了確保高產(chǎn),種植者會投入大量的肥料,盲目施肥的現(xiàn)象較為普遍[2,3]。有調(diào)查顯示,種植辣椒施肥量多在 1 500 kg/hm2以上,更有個別高達3 000 kg/hm2。這不僅會使種植生產(chǎn)成本增高,同時也使肥料的利用率降低,甚至還會引起肥害和地下水的污染[4,5]。當前,研制、生產(chǎn)高效、無污染的環(huán)境友好型肥料已成為農(nóng)業(yè)科學研究的重點[6-9]。
控釋肥料是近年來國內(nèi)外肥料研究的熱點之一,其具有顯著減少養(yǎng)分揮發(fā)和淋失,大幅度提高肥料利用率的優(yōu)點,被譽為“21世紀發(fā)展化學肥料生產(chǎn)的最佳途徑”[7,10,11]。以往研究表明,在作物上施用緩控釋肥可以提高氮素利用率[10,12-14],改善根系活力[15],還可以提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)[16,17],但在研究過程中,所選用的緩/控釋肥品種較為單一,且對種植過程中土壤養(yǎng)分和土壤微生物數(shù)量變化情況報道甚少。因此,于2014年研究了施用不同類型控釋肥的辣椒生長狀況以及種植土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量變化,為控釋肥在辣椒上的生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
于2014年在武漢市農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所進行盆栽試驗,供試土壤采自黃陂區(qū)武湖街,母質(zhì)為灰潮土,基本化學性質(zhì)為pH 7.10、有機質(zhì)1.14%、硝態(tài)氮75.70 mg/L、銨態(tài)氮50.03 mg/L、速效磷5.73 mg/L、速效鉀70.80 mg/L。試驗前將供試土壤破碎至粒徑均在10 mm以下,并充分混勻。試驗用塑料盆內(nèi)徑為40 cm,每盆裝土20 kg,底部鉆有小孔,供積水排出。供試辣椒品種為湘早秀。試驗于2014年2月18日進行播種育苗,5 月7日移栽,2014年8月19日結(jié)束。所有試驗每盆移栽2株苗。
1.2 試驗設(shè)計
試驗設(shè)4個處理:CK,不施氮肥對照(-N);T1,普通尿素處理(UB);T2,脲甲醛處理(UF);T3,控釋尿素處理(CRU)。所有處理氮肥、磷肥和鉀肥一次性基施,肥料用量按照0.15 g N/kg土、0.11 g P2O5/kg土、0.11 g K2O/kg土施用。供試肥料養(yǎng)分分別為脲甲醛(含N 38%)、控釋尿素(含N 35%)、普通尿素(含N 46%)、過磷酸鈣(含P2O5 12%)、硫酸鉀(含K2O 50%)。各處理3次重復(fù),隨機區(qū)組排列。
1.3 測定的項目與方法
分別于辣椒幼苗期(5月23日)、開花期(6月20日)、結(jié)果期(7月25日)取樣調(diào)查,測定植株地上部鮮重、地下部鮮重、株高、莖粗和植株干重;于辣椒不同生育期選擇晴天9:00~11:00,采用北京雅欣理儀科技有限公司生產(chǎn)的CB-1102型便攜式光合蒸騰儀測定植株上數(shù)第3片展開功能葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E),每次測定時每重復(fù)均取3株;采用便攜式葉綠素儀(SPAD502)測定葉綠素含量(SPAD)。
土壤微生物數(shù)量采用固體平板進行分離。細菌、真菌、放線菌分別用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、馬丁氏培養(yǎng)基和改良1號培養(yǎng)基[18]。
土壤養(yǎng)分含量于幼苗移栽成活后,每隔15 d取一次土樣進行測試,礦質(zhì)氮采用1 mol/L KCl浸提,NH4+-N和NO3--N分別用比色法和紫外分光光度法測定;土壤速效磷、鉀用0.25 mol/L NaHCO3-0.01 mol/L EDTA-0.01 mol/LNH4F浸提,溶液中的磷和鉀肥分別采用比色法和原子吸收法測定;土壤pH采用水土比2.5∶1,pH電極法測定[19]。
1.4 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理采用SPSS和Excel軟件進行分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同施肥處理對辣椒生理特性的影響
2.1.1 不同施肥處理對辣椒葉綠素含量的影響 葉片葉綠素含量的高低影響著辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的形成,是反映辣椒葉綠素含量的重要指標[12]。由圖1可以看出,不同施氮處理均可顯著提高辣椒葉綠素含量,且花期和結(jié)果期的差異性大于苗期。在苗期,處理T1、T2和T3葉片葉綠素含量差異不顯著;在花期,除對照(CK)略有下降外,各處理葉片葉綠素含量迅速上升,且處理T1與處理T3間差異顯著,處理T3辣椒葉綠素含量高于處理T1和T2;在結(jié)果期,處理T1、T2和T3葉片葉綠素含量較花期繼續(xù)上升,處理T2和T3顯著高于處理T1,對照(CK)最低。
2.1.2 不同施肥處理對辣椒凈光合速率和蒸騰速率的影響 辣椒的光合、呼吸速率是影響辣椒產(chǎn)量形成的重要因子[16,20]。由表1可知,全生育期內(nèi),各處理辣椒葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)具有相同的變化趨勢。從苗期到花期,各處理的葉片Pn和E都表現(xiàn)出上升趨勢,處理間差異不顯著。進入結(jié)果期后,各處理葉片Pn和E均表現(xiàn)出下降趨勢,但普通摻混肥處理(T1)、控釋肥料(T2和T3)下降趨勢較緩,顯著高于CK。
2.2 不同施肥處理對辣椒干物質(zhì)積累量的影響
由表2可知,在苗期,各處理間單株干物質(zhì)積累量較為接近,差異不顯著;從花期開始,處理T2和T3單株干物質(zhì)積累量快速上升,且顯著高于處理T1和對照(CK);尤其到結(jié)果期,控釋肥料處理(T2和T3)干物質(zhì)積累量比普通摻混肥處理(T1)增加40%以上,并且與處理T1差異顯著。
2.3 不同施肥處理的盆栽土壤養(yǎng)分和微生物含量變化
2.3.1 不同施肥處理的盆栽土壤養(yǎng)分變化 不同肥料施入土壤后養(yǎng)分變化如圖2所示。
圖2a為不同的施肥處理下,盆栽土壤銨態(tài)氮含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明,與對照(CK)相比,各處理銨態(tài)氮含量變化不明顯。在施肥后的60 d前,處理T1、T2和T3土壤銨態(tài)氮含量均略高于對照(CK),而在60 d后,各處理銨態(tài)氮含量都表現(xiàn)出先升后降的趨勢。
圖2b為不同的施肥處理下,土壤硝態(tài)氮含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明,對照(CK),土壤硝態(tài)氮含量一直處在較低水平,隨著時間延長,土壤硝態(tài)氮含量逐漸下降,90 d后,土壤硝態(tài)氮含量降到最低水平;15 d時,處理T1、T2和T3土壤硝態(tài)氮含量相差不大,之后表現(xiàn)出不同的動態(tài)變化:處理T1,土壤硝態(tài)氮含量動態(tài)變化沒有表現(xiàn)出峰態(tài),隨著施肥天數(shù)的增加,硝態(tài)氮含量逐步下降,15~45 d下降趨勢較為平緩,45~75 d下降趨勢變快,75~90 d出現(xiàn)略升趨勢;處理T2,15~30 d土壤硝態(tài)氮含量呈現(xiàn)出下降趨勢,45 d時,出現(xiàn)最高峰值,45~75 d硝態(tài)氮含量出現(xiàn)較大幅度下降,75~90 d略微升高;處理T3,在45 d之前,土壤硝態(tài)氮含量一直處于上升狀態(tài),45~75 d硝態(tài)氮含量急劇下降,75~90 d變化較穩(wěn)定。
圖2c為不同施肥處理下,盆栽土壤速效磷含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明,與對照(CK)單峰態(tài)相比,各處理土壤速效磷的含量變化呈多峰態(tài)。對照(CK),高峰期出現(xiàn)在施肥后的30 d。高峰期過后,對照(CK)處理土壤速效磷的含量不斷下降;而處理T2和T3,施肥后的0~45 d,土壤速效磷的含量緩慢上升,45~60 d磷的含量急劇下降,60~90 d變化較平穩(wěn)。處理T1全生育期速效磷的含量基本上維持在10.62~14.08 mg/L范圍內(nèi)。
圖2d為不同施肥處理下,盆栽土壤速效鉀含量的動態(tài)變化。結(jié)果表明,各處理施肥0~60 d內(nèi),土壤速效鉀均呈現(xiàn)緩慢下降趨勢,而在施肥后的75 d,CK和處理T1出現(xiàn)最高峰,而處理T3只是略微表現(xiàn)出上升態(tài)勢。75~90 d期間,CK和處理T1急劇下降,處理T3逐漸下降。處理T2土壤速效鉀含量變化沒有表現(xiàn)出峰值態(tài)勢,而是緩慢降低。各施肥處理90 d時,盆栽土壤速效鉀含量趨于接近狀態(tài)。
2.3.2 不同施肥處理對盆栽土壤微生物數(shù)量的影響 土壤微生物在土壤中參與有機質(zhì)和各種養(yǎng)分的分解和轉(zhuǎn)化與土壤質(zhì)量或肥力高低密切相關(guān),而土壤細菌是土壤微生物的主要組成部分[21]。由圖3a可以看出,在苗期,各處理土壤中的細菌數(shù)量差異明顯,對照(CK)顯著高于其他處理,處理T2和T3細菌數(shù)量接近,處理T1數(shù)量最低;在花期,對照(CK)和處理T1細菌數(shù)量接近,與處理T2和T3相比,差異顯著;在結(jié)果期,各處理間細菌數(shù)量趨于一致,差異不顯著。
土壤中真菌的數(shù)量不及細菌多,但真菌的生物量較大,在土壤中的作用不容忽視。由圖3b可以看出,在苗期,各處理間真菌的數(shù)量差異不顯著,但處理T2略低于其他處理;在花期,除對照(CK)與處理T3間差異不顯著外,各處理間真菌數(shù)量差異顯著,與苗期相比,除處理T1略有升高外,對照(CK)、處理T2和T3均表現(xiàn)出下降趨勢,且處理T2下降趨勢最大;在結(jié)果期,除對照(CK)與處理T3間差異不顯著外,各處理間差異顯著,處理T1真菌數(shù)量最高,對照(CK)和處理T3接近,處理T2最低。
土壤放線菌數(shù)量介于細菌和真菌之間。由圖3c可以看出,與細菌和真菌相反,隨著作物生長周期的延長,土壤放線菌數(shù)量呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢。在苗期,各處理間放線菌數(shù)量比較接近;在花期,對照(CK)和處理T1土壤放線菌數(shù)量顯著低于處理T2和T3;在結(jié)果期,對照(CK)和處理T1土壤放線菌數(shù)量卻顯著高于處理T2和T3。
3 小結(jié)與討論
隨著市場經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展,中國的種植業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展了根本性的變化,蔬菜的種植呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域化和專業(yè)化態(tài)勢。農(nóng)業(yè)種植除了面臨肥料和農(nóng)藥價格上漲以外,不斷上漲的人工成本也在影響著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,廣大種植戶在現(xiàn)實生產(chǎn)中急切需要一些新型高效的肥料,既可以減少用量和施肥環(huán)節(jié),還具有提高肥效的作用。緩/控釋肥的研制和開發(fā)恰恰滿足這種需求,因此,具有巨大的應(yīng)用和生產(chǎn)前景。本研究表明,在等養(yǎng)分用量的情況下所有一次性施肥處理的辣椒在開花期和結(jié)果期葉綠素含量、干物質(zhì)積累量均顯著高于普通肥料,說明緩/控釋肥料比普通肥料能更顯著地提高作物對養(yǎng)分的利用,這與唐拴虎等[12]的研究結(jié)果類似。而緩/控釋肥對于辣椒的光合和呼吸速率影響不明顯,這可能是由于各處理間總體養(yǎng)分差別不顯著造成的。
對盆栽土壤養(yǎng)分進行研究表明,各處理土壤銨態(tài)氮、速效磷和速效鉀變化趨勢較為一致,而在硝態(tài)氮方面,緩/控釋肥表現(xiàn)出明顯的升降起伏趨勢,而普通肥料卻沒有此表現(xiàn)。在30~45 d期間內(nèi),硝態(tài)氮含量逐漸上升,此時間段處于辣椒的花期,對作物生長指標的提高起到了促進作用,這與陳建生等[9]的研究結(jié)果一致;土壤速效鉀的高峰釋放期明顯滯后于速效氮和速效磷,有可能是溫度的升高造成了養(yǎng)分的釋放。
不同施肥處理土壤中細菌和真菌數(shù)量變化趨勢一致,基本上都是隨著種植時間的延長而下降,而放線菌數(shù)量卻呈現(xiàn)逐漸升高趨勢,這于孟慶英等[22]在大豆上施用控釋肥的研究結(jié)論有一定的差異。此外,此研究過程中發(fā)現(xiàn)脲甲醛處理(T2)對土壤真菌數(shù)量表現(xiàn)出明顯的抑制作用,具體原因還有待于進一步探討。
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