范仲卿，郭新送，吳欽泉，陳士更，宋摯，于曉東，李巧玉，王鵬，丁方軍，馬學(xué)文*

(1.山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司 農(nóng)業(yè)部腐植酸類肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271000； 2.泰安市岱岳區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 泰安 271000)

辣椒(CapsicumannuumL.)，又稱海椒，富含維生素C、辣椒素和碳水化合物，在餐飲、食品加工和制藥領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。我國是辣椒的重要主產(chǎn)國之一，年種植面積近2×104km2，居世界首位，但依然無法滿足廣大人民日益增長的需求，每年仍需進(jìn)口約1.6×105t干辣椒及辣椒制品，且呈逐年增長趨勢[1]。此外，由于部分地區(qū)栽培技術(shù)落后，投入結(jié)構(gòu)不合理等原因，辣椒品質(zhì)差，不能滿足消費(fèi)需求[2]。因此，提升辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)對于滿足我國人民生活需求具有重要意義。

肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用不可替代，但長期以來，常規(guī)肥料施用量大、利用率低，在造成大量養(yǎng)分浪費(fèi)的同時(shí)還會造成土壤板結(jié)和水體富營養(yǎng)化，給環(huán)境帶來極大危害[3]。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，減少肥料消耗和對環(huán)境的危害、提高肥效和利用率是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。

腐植酸具有改良土壤，提高肥效的功能，可通過調(diào)控植物代謝相關(guān)重要基因的表達(dá)和酶活性來提升農(nóng)作物產(chǎn)量并改善農(nóng)作物品質(zhì)[4-6]。腐植酸為動植物殘?bào)w在一系列的生理生化作用下，分解轉(zhuǎn)化而成的一類含有芳香族及其活性官能團(tuán)的天然高分子酸性有機(jī)混合物[7]，是一種高效的肥料增效劑，與常規(guī)肥料結(jié)合后可以生成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，減緩肥料的氧化還原反應(yīng)，有效降低氮素釋放速率。前人多項(xiàng)研究表明，腐植酸可通過活化土壤，提高農(nóng)作物呼吸作用速率和新陳代謝過程，促進(jìn)植物生長。使用腐植酸可以提高土壤磷酸酶活性，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成[8]，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量[9]，還可有效提高玉米[10]、小麥[11]、獼猴桃[12]、設(shè)施甜瓜[13]、大葉芹[14]、葡萄[15-16]、楊梅[17]等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，如提高葡萄葉綠素含量[16]、增加玉米氮素吸收積累量[10]、降低生育期甘薯T/R(莖葉鮮重與塊根鮮重的比值)值[18]、提高西瓜葉片葉綠素相對含量值[19]、節(jié)省甘藍(lán)肥料投入[20]等。

長期連作會因作物根系菌群微生物失衡、作物專用營養(yǎng)元素缺失及作物自毒物質(zhì)積累過多導(dǎo)致重茬障礙，進(jìn)而嚴(yán)重影響產(chǎn)量及品質(zhì)[21-22]。目前辣椒種植多以復(fù)合肥料為主，種植戶多采用有機(jī)肥投入及大量使用藥劑來避免重茬問題，經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益差。腐植酸肥料已被應(yīng)用在多種作物上，但對辣椒生長發(fā)育的影響卻鮮有報(bào)道。為了探究腐植酸肥料對辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的作用，本研究采用含有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)腐植酸的復(fù)合肥料，連續(xù)4年開展對辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的鑒定，以期為腐植酸復(fù)合肥在我國辣椒種植中的應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 材料與方法

供試?yán)苯菲贩N為“干椒3號”。采用常規(guī)露地栽，田間管理與常規(guī)一致。本試驗(yàn)于2014—2017年在山東省泰安市肥城市山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司試驗(yàn)基地進(jìn)行，該基地土壤為紅壤土，肥力狀況中等，其中含全氮1.52 g/kg、堿解氮110.23 mg/kg、有機(jī)質(zhì)14.21 g/kg、速效鉀79.31 mg/kg、有效磷31.12 mg/kg，土壤pH為7.12。

試驗(yàn)用肥均由山東農(nóng)大肥業(yè)科技有限公司提供，使用尿素、一銨、硫酸鉀、硫酸銨等原料混合入特定比例活化腐植酸。其中腐植酸以風(fēng)化煤為原料提取，并經(jīng)堿活化處理制得，其活化腐植酸含量為40%，然后滾筒造粒制得N、P2O5、K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為17%的復(fù)合肥料。

1.2 試驗(yàn)處理

依據(jù)復(fù)合肥中腐植酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同，設(shè)置5個(gè)處理組，分別為T0、T1、T2、T3、T4，其中腐植酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0%、2%、4%、6%和8%。小區(qū)面積20 m2(寬2.5 m，長8 m)，4月上旬定植，株距25 cm，行距采用大小行種植，大行70 cm，小行50 cm。2014—2017年連續(xù)4年同一試驗(yàn)小區(qū)采用同一種施肥處理，2014年為最佳處理篩選年度，2015—2017年僅記錄T0、T3(即腐植酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%和6%)數(shù)據(jù)，其余處理作保護(hù)區(qū)使用，不計(jì)入本試驗(yàn)。所有小區(qū)施肥方法為底施并翻耕入土，施肥時(shí)間為種植前2～3 d。

1.3 測定指標(biāo)與方法

產(chǎn)量測定：辣椒成熟后，試驗(yàn)小區(qū)全部收獲，置于通風(fēng)干燥處自然風(fēng)干，測定干椒產(chǎn)量。

品質(zhì)測定：盛果期隨機(jī)取3株生理成熟度一致、無病害的果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測定?？扇苄缘鞍撞捎每捡R斯亮藍(lán)G-250溶液法測定；可溶性糖采用蕙酮-硫酸比色法測定；維生素C采用2,6-二氯酚靛酚鈉染色法測定；辣椒素和胡蘿卜素采用超高效液相色譜法測定[23-24]。

收益(J)計(jì)算如下式所示。

J=(m1-m0)×V-(S1-S0)，

(1)

其中，m1為處理組干椒產(chǎn)量；m0為對照組干椒產(chǎn)量；V為干椒價(jià)格，本文取10元/kg；S1為處理組肥料投入費(fèi)用，本文中，T1肥料投入2550 元/hm2，T2肥料投入2850 元/hm2，T3肥料投入3300 元/hm2，T4肥料投入4050 元/hm2；S0為對照組肥料投入費(fèi)用，本文取2400 元/hm2。

試驗(yàn)所用儀器為：1260高效液相色譜儀(安捷倫(中國)科技有限公司)；754型可見光分光度計(jì)(上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司)；JY5002電子天平(上海上天精密儀器有限公司)；ME204電子天平(梅特勒-托利多儀器)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料處理對干椒產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響

為了探究不同肥料處理對干椒產(chǎn)量的影響，在2014年，分別采用常規(guī)復(fù)合肥及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)腐植酸復(fù)合肥料處理進(jìn)行辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)分析，結(jié)果如表1所示。

表1 2014年不同肥料處理辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)

對于產(chǎn)量來說，T0、T1、T2、T3和T4組辣椒產(chǎn)量分別為5830、5890、6300、6650和6710 kg/hm2，其中以8%腐植酸復(fù)合肥產(chǎn)量最高，常規(guī)復(fù)合肥施肥條件下產(chǎn)量最低。6%、8%腐植酸復(fù)合肥較常規(guī)復(fù)合肥處理顯著增產(chǎn)，2%、4%腐植酸復(fù)合肥較常規(guī)復(fù)合肥處理增產(chǎn)但不顯著。另外可發(fā)現(xiàn)，4種腐植酸處理均較對照組有增收，其中以T3增收量最大，每公頃增收7300元。

由表1還可看出，對不同施肥處理下的干椒品質(zhì)進(jìn)行分析，相較于常規(guī)復(fù)合肥，腐植酸肥料處理干椒的可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C、辣椒素和胡蘿卜素含量均高于常規(guī)施肥方式。其中可溶性蛋白隨復(fù)合肥料中腐植酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，但2%、4%腐植酸復(fù)合肥處理較對照組差異不顯著，6%、8%腐植酸復(fù)合肥處理較對照組差異顯著，而較4%腐植酸復(fù)合肥處理差異不顯著；腐植酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于6%時(shí)可顯著提高辣椒可溶性糖含量，6%、8%腐植酸復(fù)合肥處理之間無顯著差異；維生素C含量有隨腐植酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加的趨勢，4組處理中僅8%腐植酸復(fù)合肥處理較對照組顯著增加，其余處理組高于對照組但差異不顯著；復(fù)合肥料配施腐植酸可顯著增加辣椒中辣椒素含量，各質(zhì)量分?jǐn)?shù)腐植酸復(fù)合肥處理間差異不顯著；胡蘿卜素含量隨腐植酸配比的增加呈增加趨勢，其中6%、8%腐植酸復(fù)合肥處理顯著高于對照組，各質(zhì)量分?jǐn)?shù)腐植酸復(fù)合肥處理間差異不顯著；綜合品質(zhì)數(shù)據(jù)，6%、8%腐植酸復(fù)合肥處理的可溶性蛋白、可溶性糖、辣椒素、胡蘿卜素含量較常規(guī)施肥顯著增加。相較于6%腐植酸復(fù)合肥，8%施肥模式下辣椒產(chǎn)量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、維生素C含量和辣椒素含量略有增高，但不顯著。因此，在大田生產(chǎn)中，綜合產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益等多種要素，6%腐植酸復(fù)合肥模式是最佳的施肥處理。該研究結(jié)果與前人基于其他作物的研究基本一致[10-17]。

2.2 不同肥料處理辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)隨種植年限變化情況

2014年試驗(yàn)結(jié)果表明，6%腐植酸復(fù)合肥處理為最佳施肥處理，為探究不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)肥料處理下辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)隨種植年限的變化，在2015—2017年選擇不添加和6%腐植酸復(fù)合肥兩種處理方式連續(xù)種植，結(jié)合2014年數(shù)據(jù)得圖1。

圖1 2014—2017年不同處理辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)Fig.1 Yield and quality of chilli under different fertilizer treatments from 2014 to 2017

由圖1可以看出，在2014—2017四個(gè)年度中，施用6%腐植酸復(fù)合肥料的干椒產(chǎn)量和品質(zhì)均要高于普通復(fù)合肥模式，且隨著連作年限的延長，這種趨勢愈加顯著。在第4年，兩種施肥模式下干椒產(chǎn)量，可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C、辣椒素和胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均比第1年下降，常規(guī)復(fù)合肥施肥模式下降比例較大，分別降低了27.1%、18.0%、19.6%、22.9%、20.8%和29.1%，表明連年種植(連作)，可明顯降低辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)。在第4年，6%腐植酸復(fù)合肥處理下干椒產(chǎn)量，可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C、辣椒素和胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比常規(guī)復(fù)合肥處理高33.6%、24.6%、36.9%、34.6%、34.5%和42.8%(P<0.05)，差異達(dá)顯著水平，且與第1年相比，干椒產(chǎn)量，可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C、辣椒素和胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅下降14.6%、9.4%、17.5%、13.8%、29.03%和25.6%，下降幅度明顯小于常規(guī)施肥，表明使用腐植酸復(fù)合肥料，能夠明顯改善因連年種植(連作)導(dǎo)致的辣椒產(chǎn)量品質(zhì)下降現(xiàn)象。

連作效應(yīng)嚴(yán)重影響辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)，常規(guī)復(fù)合肥施用無法緩解嚴(yán)重的連作效應(yīng)，而腐植酸復(fù)合肥料可以有效降低連作效應(yīng)對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的損害，隨著腐植酸復(fù)合肥料施用年限的延長，其優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)，在第4年依然可以維持較好的產(chǎn)量和品質(zhì)。以上現(xiàn)象主要原因可能是腐植酸可提升土壤活力和肥水利用效率，并降低病蟲害發(fā)生嚴(yán)重度，這與前人在玉米，西瓜、棉花、小麥等作物生產(chǎn)中的研究結(jié)果基本一致[10-17]。

總之，與復(fù)合肥相比，質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～8%的腐植酸復(fù)合肥可以不同程度地提升辣椒的產(chǎn)量和品質(zhì)，綜合效應(yīng)以質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的腐植酸復(fù)合肥為最優(yōu)。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，相較于常規(guī)復(fù)合肥，使用含有腐植酸的復(fù)合肥料可提高辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)，其中以質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%腐植酸處理效果最佳，當(dāng)年產(chǎn)量較對照提高14.07%，每公頃收益提高7300元，各營養(yǎng)成分含量也顯著高于常規(guī)施肥處理，為最佳施肥處理。通過連續(xù)4年連作種植，對比6%腐植酸復(fù)合肥料與常規(guī)肥料處理的產(chǎn)量、品質(zhì)差異，結(jié)果表明，使用6%腐植酸復(fù)合肥處理可明顯降低連作對辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)的影響；連作4年后，常規(guī)復(fù)合肥施肥模式下干椒產(chǎn)量，可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C、辣椒素和胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)比第一年下降了 27.1%、18.0%、19.6%、22.9%、20.8%和29.1%，而6%腐植酸復(fù)合肥處理比第1年下降14.6%、9.4%、17.5%、13.8%、29.03%和25.6%，綜合效果優(yōu)于常規(guī)復(fù)合肥處理；第4年，6%腐植酸復(fù)合肥處理干椒產(chǎn)量，可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C、辣椒素和胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較常規(guī)施肥分別提高33.6%、24.6%、36.9%、34.6%、34.5%和42.8%，提高效果顯著。

以上結(jié)果表明，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%腐植酸復(fù)合肥可降低連作對辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，這可能與腐植酸可改善受損土壤、增強(qiáng)土壤有益微生物活性、提高肥料利用率有關(guān)，具體作用原理還應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。