杜淼鑫，頡建明，曹永康，張婧，王瑤，朱代強

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

磷肥是植物生長發(fā)育不可缺少的營養(yǎng)元素之一，既是植物體的組成部分，又參與植物體內(nèi)的生理代謝過程.適宜的施用量不僅可以促進作物的光合作用中碳水化合物的合成，還可以促進作物的氮素和脂肪代謝，更好地適應(yīng)外部環(huán)境條件，達到作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的目標[1].辣椒在我國作為商品價值較高的蔬菜之一，資源豐富，種植歷史悠久，在我國南北廣泛栽培.其栽培面積占據(jù)我國主要栽培蔬菜前列，也是常見的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的主要果菜之一[2].

近年來，國內(nèi)外對設(shè)施蔬菜栽培合理施肥以及氮肥對作物生長的生理影響研究較多，而磷肥方面的研究較少.朱青等[3]開展了辣椒平衡施肥試驗，認為磷肥對辣椒有很好的增產(chǎn)增收效益.磷是作物生長必需的大量元素，其用量對改善土壤中磷素水平和作物的產(chǎn)量有直接影響[4].適宜的施肥量可以顯著提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量，但是在生產(chǎn)中往往為了追求高產(chǎn)而過量施肥[5].近年來在辣椒生產(chǎn)中憑經(jīng)驗施肥且施肥不均的現(xiàn)象較為常見，破壞了土壤中營養(yǎng)元素的比例結(jié)構(gòu)，浪費了肥料和資源，使肥料利用率下降，造成辣椒減產(chǎn)、品質(zhì)降低[6].同時多余的磷隨地表徑流和土壤侵蝕進入河流湖泊，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化[7-8]，造成環(huán)境污染.因此，磷肥的合理施用尤其重要.為了響應(yīng)“十三五”規(guī)劃農(nóng)業(yè)部提出的化肥農(nóng)藥雙減目標，本試驗在課題組前期研究基礎(chǔ)上[9]，擬以盆栽方式探究不同施磷水平對秋冬季節(jié)辣椒生長指標和光合特性的影響，以期為設(shè)施辣椒栽培精準施肥、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)提供理論依據(jù)，實現(xiàn)化肥在設(shè)施辣椒栽培中減施增效.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年7～12月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室中進行，供試品種為甘肅省日光溫室主栽品種‘隴椒5號’(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所選育)[10]，7月14日催芽育苗，8月20日定植.試驗肥料為普通化肥，即尿素(含氮46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)及硫酸鉀(含K2O 51%).試驗所用栽培基質(zhì)按復(fù)合育苗基質(zhì)∶草炭∶蛭石=2∶2∶1(體積比)配制而成，主要理化性質(zhì)見表1.

表1 試驗基質(zhì)理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of substrates

1.2 試驗方法

以本課題組前期試驗結(jié)果為參照[9]，每生產(chǎn)1 000 kg辣椒需吸收3.12 kg純氮、0.88 kg P2O5、3.97 kg K2O.試驗設(shè)置4個處理(T1～T4)，氮、鉀肥定量，具體施肥量根據(jù)前期試驗結(jié)果設(shè)置；磷肥施用量依次減小，按照磷肥利用率為20%、25%、30%和35%進行施肥.施肥量=(辣椒目標產(chǎn)量的需肥量-栽培基質(zhì)中速效養(yǎng)分含量)/(肥料養(yǎng)分含量×肥料利用率).氮肥和鉀肥各施30%作為基肥，其余的從定植后40 d開始，每隔15 d追施10%，共追施7次；磷肥全部基施，總施肥量見表2.

定植前將肥料與栽培基質(zhì)混勻，再裝入花盆(30 cm×25 cm)，每盆裝2.5 kg基質(zhì)，各處理組50盆，每盆2株，滴箭灌水.7～9月室溫超過30 ℃時，用溫室濕簾風機降溫；10～12月采用鍋爐集中供暖方式，保證溫室溫度不低于18 ℃，常規(guī)管理.

表2 試驗各處理施肥量Table 2 Fertilization amount of different treatments (g·pot-1)

1.3 測定指標

生長指標：從辣椒定植開始，每間隔25 d測定辣椒株高及莖粗，共測定7次.株高采用5 m的卷尺，測量從植株的莖基部到莖尖生長點的總長度；莖粗采用數(shù)顯游標卡尺測量莖基部以上1 cm處的直徑.

生理指標：從辣椒定植開始，每間隔25 d測定辣椒根系活力及葉綠素含量，共測定7次.根系活力采用紅四氮唑(TTC)法測定[11]；葉綠素含量采用95%的乙醇研磨提取法測定[12].

光合特性參數(shù)：從辣椒定植開始，每間隔25 d測定，共測定7次.選擇晴天9∶00～11∶00，采用CIRAS-2型便攜式光合儀(英國PP-System公司生產(chǎn))，選擇辣椒植株生長點下數(shù)第3片完全展開的功能葉，測定其凈光合速率(Pn)，蒸騰速率(Tr)，氣孔導(dǎo)度(Gs)和胞間CO2濃度(Ci).光合儀器參數(shù)設(shè)定條件：光照強度為1 000 μmol/(m2·s)，CO2濃度為380 μmol/mol，溫度為25 ℃，相對濕度為75%.

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗測試數(shù)據(jù)均用Excel 2010進行處理和圖表繪制，用SPSS 24.0進行數(shù)據(jù)分析，用Duncan法進行顯著性分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 磷肥對辣椒株高和莖粗的影響

如圖1所示，在不同磷肥施用量下，辣椒植株在整個生育期內(nèi)株高與莖粗的變化均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢.定植25 d(定植初期)，各施肥處理對辣椒株高莖粗無明顯影響，且植株生長緩慢，這是因為前期基質(zhì)的養(yǎng)分含量較多，抑制了植株的生長；定植50 d后，辣椒植株生長速率逐漸上升，株高處理間有明顯差異，但莖粗差異不顯著；定植75 d后，辣椒生長速率加快，各施肥處理間的株高莖粗差異明顯，其中T3處理最為顯著，其株高分別較T1、T2和T4高出18.0%、12.9%和13.6%，莖粗分別較T1、T2和T4高出22.6%、12.7%和8.3%.研究表明在氮肥、鉀肥定量的施肥環(huán)境下，磷肥過量或不足，辣椒的株高和莖粗均會受到影響.

2.2 磷肥對辣椒根系活力的影響

如圖2所示，不同施磷量下的辣椒植株在全生育期內(nèi)的根系活力動態(tài)變化呈先逐漸上升后逐漸下降的趨勢，其中在定植75～100 d內(nèi)根系活力變化趨勢尤為明顯.在定植25 d內(nèi)，各處理間辣椒根系活力的變化無明顯差異，可能是由于基質(zhì)的養(yǎng)分含量較多，施入肥料后對植株的生長造成了抑制；定植50 d開始，T4較其他處理差異顯著，T1、T2、T3間無顯著差異.定植75 d時，各施肥處理的植株根系活力差異顯著，至100 d時植株根系活力達到最大，處理間根系活力大小表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1，其中T3較T1、T2和T4分別高出26.1%、15.3%和20.2%.該數(shù)據(jù)表明在辣椒生長前期，肥料的過量施用抑制了植株根系生長，使根系活力降低，不利于養(yǎng)分的吸收和物質(zhì)的合成，進而影響了辣椒的生長.而在生長后期，隨著植株需肥量的提高，處理間根系活力開始上升，且磷肥用量的多少也會影響辣椒根系活力的大小，適量的磷肥有利于提高辣椒植株的根系活力.

圖1 不同處理組辣椒株高和莖粗的動態(tài)變化Figure 1 The dynamic changes of plant height and stem diameter of pepper in different treatments

圖2 不同處理組辣椒根系活力的動態(tài)變化Figure 2 The dynamic changes of root activity of pepper in different treatments

2.3 磷肥對辣椒葉片葉綠素含量的影響

不同施肥處理的辣椒葉片葉綠素含量如表3所示.T1～T4辣椒葉片葉綠素a(Chla)含量的變化趨勢基本相同，都呈先升高后降低的趨勢.定植50 d前，T1～T3的Chla含量低于T4，其中T1處理的Chla含量最低，較T4差異顯著(P<0.05)；定植50～100 d，各處理的Chla含量陸續(xù)升高并先后達到最大值，其中T3處理的Chla含量為2.09 mg/g，顯著高于其他處理(P<0.05).研究表明該栽培條件下，適量磷肥有助于Chla的合成，磷肥過多或不足對Chla的含量有影響.辣椒開花期前(50 d)施肥不利于Chla的合成，生長后期施肥能提高Chla的含量.

不同磷肥水平處理的辣椒葉片葉綠素b(Chlb)含量變化整體趨勢與Chla相同.各處理間的變化趨勢基本相同，定植50 d前Chlb含量升高幅度較大，T4的Chlb含量為0.67 mg/g，顯著高于其他處理(P<0.05)；定植50～100 d，各處理的Chlb含量升高并先后達到最大值，其中T3處理的Chlb含量為0.71 mg/g，高于其他處理，處理間差異不顯著(P>0.05).定植100 d后各處理Chlb含量均呈下降趨勢，但T3處理的Chlb含量仍高于其他處理.

不同磷肥水平處理的辣椒葉片的葉綠素a+b(Chla+b)含量變化趨勢與Chla含量變化一致，定植25～50 d，各處理的Chla+b處于上升趨勢，其中T3、T4處理的Chla+b含量高于T1、T2；定植50 d后，各處理的Chla+b含量繼續(xù)上升，在定植50～100 d先后達到最大值，其中T3的Chla+b含量為2.81 mg/g，顯著高于其他處理(P<0.05)；定植100 d后，各施肥處理的Chla+b含量呈下降趨勢，其中T3處理較其他處理差異明顯，顯著高于T4處理(P<0.05).數(shù)據(jù)表明，在氮鉀肥定量的情況下，磷肥過高或不足都會影響辣椒葉片葉綠素總量的合成.

不同磷肥水平處理的辣椒葉片的葉綠素a/b(Chla/b)變化趨勢同樣為先升后降.定植25 d時，T3的Chla/b高于其他處理，其中較T1、T2處理差異顯著(P<0.05)；定植50～100 d，各處理Chla/b變化平緩，其中T4低于其他處理.定植100 d后開始逐漸下降，T1、T3處理的Chla/b含量顯著高于T2、T4處理(P<0.05).

表3 不同處理組辣椒葉片葉綠素含量

同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

Small letters within column indicate significant difference(P<0.05).

2.4 磷肥對辣椒葉片光合特性的影響

辣椒在全生育期內(nèi)，辣椒葉片的凈光合速率(Pn)，蒸騰速率(Tr)，氣孔導(dǎo)度(Gs)與辣椒葉片葉綠素含量的變化相似，都隨著植株的生長呈現(xiàn)出先升后降的趨勢.如圖3A所示，在0～25 d內(nèi)，各處理Pn上升較緩，其中T4處理的Pn高于其他處理.在定植第75 d時，T4處理首先達到峰值，此時T4與T3處理的Pn持續(xù)上升接近，均顯著高于T1、T2處理(P<0.05).定植75 d后，T1、T2、T3處理繼續(xù)逐漸上升并達到峰值，且持續(xù)到定植100 d，此時T3處理顯著高于其他處理(P<0.05)，分別較T1、T2和T4高17.5%，6.5%和10.4%.拉秧期T3處理的Pn與T1處理無明顯差異外，顯著高于其他處理(P<0.05).這表明T3處理在整個辣椒生育期內(nèi)，能保持較高的凈光合速率.

如圖3B所示，各處理的Tr變化趨勢與Pn相似.定植0～75 d內(nèi)，各處理的Tr均呈上升趨勢，其中T4處理的Tr上升幅度較大，并在50 d時達到峰值，顯著高于施肥處理(P<0.05).75 d后，T4處理的Tr開始下降，T1～T3處理持續(xù)上升，并在75～100 d相繼達到峰值.在100 d時，T1～T3處理的Tr達到最大值，其中T3較T1、T2及T4高20.3%、9.2%和14.5%.這表明施肥處理可以保持較高的蒸騰速率，其中T3在整個生育期內(nèi)最明顯.

如圖3C所示，各處理的Gs同樣呈先增后降的趨勢.定植0～50 d，各處理的Gs均呈上升趨勢，其中T4處理的Gs上升幅度較大，并在75 d達到峰值，顯著高于施肥處理.75 d后，T4處理的Gs開始下降，T1～T3處理的Gs持續(xù)上升，并在定植100 d時，T3處理的Gs達到最大值，顯著高于其他處理(P<0.05)，分別較T4、T2和T1高64.4%，16.3%和8.5%.直到拉秧時，各施肥處理的Gs降幅平穩(wěn)，其中T3處理一直保持較高的Gs.由此表明施肥處理能夠提高辣椒葉片的氣孔導(dǎo)度.

如圖3D所示，各處理的Ci變化與Pn、Tr、Gs相反，呈現(xiàn)先降后升的趨勢.定植0～50 d所有處理的Ci均下降，并在75 d達到最小值，其中T3處理最為顯著.75 d后，各處理的Ci開始上升，直到拉秧，T1、T2及T4處理組的Ci均顯著高于T3處理組(P<0.05).結(jié)果表明適宜的施肥處理有利于葉片光合作用中對CO2的利用，提高光合效率.

圖3 不同處理組辣椒葉片光合特性的動態(tài)變化Figure 3 The dynamic changes of photosynthetic characteristics in leaves of pepper in different treatments

3 討論

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，合理施肥可以提高作物產(chǎn)量，改善產(chǎn)品的品質(zhì).但是在實際生產(chǎn)過程中，農(nóng)戶憑借經(jīng)驗施肥導(dǎo)致肥料施入不均，這樣在蔬菜栽培過程中不但沒有起到增產(chǎn)，反而會影響植株正常的生長.作為辣椒生長最直觀的表現(xiàn)，植株的株高和莖粗在一定程度上可以反應(yīng)植株的長勢.在本試驗條件下，辣椒植株生長前期(定植25 d)，各施肥處理生長緩慢，是因為栽培基質(zhì)中本身的養(yǎng)分已經(jīng)保證了辣椒前期的生長需要，施肥后造成養(yǎng)分富集，對辣椒根系環(huán)境形成鹽脅迫，抑制了辣椒正常生長，這與陳雄偉等[13]在氮素對水葫蘆影響的研究結(jié)果一致.到辣椒生長后期，隨著養(yǎng)分的消耗及吸收，各處理的生長指標均呈上升狀態(tài)，生長大小表現(xiàn)為T3>T2>T4>T1，并隨著磷肥施用量的增加呈先增后降的趨勢，該結(jié)果與徐廣輝等[14]，劉崇政等[15]和陳珊珊等[16]關(guān)于研究磷肥不同施用量對辣椒生長的影響結(jié)果一致.

根系活力可反映植物根系吸收與代謝能力的強弱，其變化直接影響地上部的生長和最終產(chǎn)量[17].現(xiàn)有研究顯示，增施磷肥可以顯著提高根系活力，但施磷過高會抑制根系的生長與代謝[18-20].本試驗中，施肥處理的根系活力都隨時間呈先增后降的趨勢，且隨著施磷量的增加，各施肥處理的辣椒植株根系活力也先增大后減小.在定植初期(定植25 d)，隨著基質(zhì)中養(yǎng)分的吸收，施肥處理的根系活力在盛果期(定植100 d)達到最大，其中T3處理最明顯.鄭亞萍等[21]在花生根系上發(fā)現(xiàn)結(jié)莢期施磷可顯著促進花生根系的生理代謝功能，但在收獲期根系活力隨施磷量的增加呈下降趨勢，與本試驗結(jié)果不完全一致，可能是由于不同種類作物的生長特性及生長環(huán)境的差異所致.

葉綠素在植物的光合作用中起著吸收，傳遞及光能轉(zhuǎn)換的作用，其含量的高低對光合速率有顯著影響，是反映植物光合能力強弱的重要生理指標.研究表明，植株葉片中葉綠素含量與光合速率呈正比[22].本試驗研究表明，適量的磷肥施入量可以顯著提高辣椒葉片的葉綠素含量，但是磷肥過量會降低葉綠素含量從而影響光合作用.陳菁等[23]研究發(fā)現(xiàn)，菠菜頁面噴施適量磷肥可以顯著提高菠菜葉片的葉綠素含量，但是過量噴施會導(dǎo)致菠蘿葉片磷含量較高，與鐵形成沉淀而降低活性鐵含量，從而降低葉綠素含量.李利敏等[24]及羅桂森等[25]發(fā)現(xiàn)，過高磷會降低活性鐵、葉綠素含量，從而引起缺鐵黃化癥狀，與本試驗的研究結(jié)果一致.

植物的生長發(fā)育主要依靠光合作用，光合作用為生物界所有物質(zhì)代謝和能量代謝提供了物質(zhì)保障.姜慧新等[26]研究磷肥對紫花苜蓿光合特性的影響發(fā)現(xiàn)，增施磷肥會顯著提高紫花苜蓿的凈光合速率.李尚霞等[27]在研究磷肥對蓖麻光合作用的影響發(fā)現(xiàn)，過高的磷肥會降低蓖麻的凈光合速率，減少干物質(zhì)積累從而影響產(chǎn)量.在本試驗中，隨著磷肥施用量的增加，辣椒植株的凈光合速率，蒸騰速率，氣孔導(dǎo)度呈先增后降的趨勢，與前人研究結(jié)果一致.過量的施用磷肥可能抑制了氮鉀的吸收，影響葉綠素的合成，進而導(dǎo)致辣椒光合作用下降.

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在設(shè)施栽培辣椒全生育期內(nèi)，4個施磷處理對辣椒的生長指標及光合特性存在顯著影響.隨著施磷量的增加，辣椒生長指標和光合參數(shù)均呈現(xiàn)先增后降的趨勢，與T1、T2及T4處理相比，T3施磷顯著提高了辣椒株高、莖粗、根系活力、葉綠素含量及光合參數(shù).

不同施磷量對辣椒的生長指標及光合特性的影響程度有所不同.其中，T3(磷肥利用率為30%)較其他處理表現(xiàn)最好.在T3處理下，辣椒植株的株高、莖粗、根系活力、及凈光合速率分別較CK、T1、T2及T4處理高12.9%～18.0%、8.3%～22.6%、15.3%～26.1%、6.5%～17.5%，研究結(jié)果表明T3處理為該栽培條件下最佳的施磷量.