李海峰，劉國(guó)宏，郭紅梅，吳久赟，胡西旦·買買提，熱西旦·阿木提，劉志剛

（新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，新疆吐魯番 838000）

0 引言

辣椒是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡氖卟酥?，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，特別是維生素C含量極高，在蔬菜中居首位[1-2]。吐魯番市有日光溫室2 萬(wàn)余座，是烏魯木齊市及周邊地區(qū)的主要蔬菜供應(yīng)基地。辣椒作為新疆重要的大宗農(nóng)產(chǎn)品之一，在吐魯番市形成了一定種植規(guī)模?；试诶苯飞a(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，科學(xué)合理控制化肥用量及比例對(duì)辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)具有促進(jìn)作用。然而在設(shè)施辣椒生產(chǎn)中，由于追求高產(chǎn)，化肥高投入是普通現(xiàn)象。逐年大量施用化肥，導(dǎo)致土壤中養(yǎng)分含量不斷上升，引起土壤板結(jié)、酸化、病蟲害增多、農(nóng)作物肥料利用率降低、產(chǎn)量及品質(zhì)下降等一系列問(wèn)題[3-6]。因此，農(nóng)業(yè)主管部門高度重視化肥減施增效技術(shù)的研究與推廣。在保證作物產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下，化肥減施技術(shù)是改善農(nóng)田土壤環(huán)境、提高肥料利用率的重要手段之一。目前，化肥減施技術(shù)研究已覆蓋各種農(nóng)作物，增施有機(jī)肥、配施菌肥等方式，在改善土壤質(zhì)量、提高肥料利用率等方面取得了顯著成效。研究表明，磷鉀肥與有機(jī)肥配施能夠疏松土壤，對(duì)土壤pH 具有較強(qiáng)的緩沖作用，且顯著提高了土壤全氮和有效氮含量[7]。靳亞忠等[8]研究發(fā)現(xiàn)，化肥減量30%～50%，配施木霉菌有機(jī)肥能維持辣椒產(chǎn)量，顯著提高辣椒果實(shí)Vc 含量。余高等[9]研究表明，50%化肥＋50%有機(jī)肥處理的辣椒株高和產(chǎn)量較其他施肥處理分別提高了3.53%～14.26%和13.9%～49.6%。辣椒種植模式、品種、區(qū)域氣候、土壤性質(zhì)等的不同導(dǎo)致肥料運(yùn)籌的差異。同時(shí)，吐魯番設(shè)施辣椒種植依然存在長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥導(dǎo)致土壤養(yǎng)分嚴(yán)重過(guò)剩的現(xiàn)象。筆者在吐魯番設(shè)施辣椒常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，研究化肥減施對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探索綜合效果較好的施肥量，旨在為當(dāng)?shù)卦O(shè)施辣椒生產(chǎn)合理施肥提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯菲贩N‘先鋒10 號(hào)’為吐魯番設(shè)施辣椒基地主栽品種。氮肥為尿素，含N≥46.4%；磷肥為腐殖酸磷肥，含P2O5≥40%，腐殖酸≥4%；鉀肥為硫酸鉀，含K2O≥50%；生物有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)≥40%，有效活菌≥0.2億個(gè)/g。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2021 年2—6 月在新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院吐魯番農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所日光溫室進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤為砂壤土，土壤pH 8.6，有機(jī)質(zhì)30.3 g/kg，堿解氮105.1 mg/kg，速效磷58.2 mg/kg，速效鉀354 mg/kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理。T1～T4各處理的N、K2O在常規(guī)施肥量的基礎(chǔ)上分別減少10%、20%、30%、40%，P2O5分別減少50%、60%、70%、80%，化肥總減少率分別為18%、28%、38%、48%；CK 為常規(guī)處理；每個(gè)處理有機(jī)肥用量相同。試驗(yàn)小區(qū)面積14.4 m2，每個(gè)處理3 個(gè)小區(qū)（3個(gè)重復(fù)）。各處理施肥量見表1。

表1 不同處理施肥量

1.4 試驗(yàn)實(shí)施

2021年1月27日整地，按照劃定的小區(qū)和施肥方案施入基肥，各小區(qū)施商品有機(jī)肥3000 kg/hm2，氮、磷、鉀基肥施用量分別為總量的40%、50%和20%，其余肥料作為追肥，共追施8次，CK～T4處理每次施N分別為33.75、30.38、27、23.63、20.25 kg/hm2，施P2O5分別為18.75、9.38、7.5、5.63、3.75 kg/hm2，施分別為K2O 75、67.5、60、52.5、45 kg/hm2。第1次追肥時(shí)間為門椒2 cm時(shí)，之后平均間隔15 d追肥、澆水1次。辣椒種植采用單壟雙行的栽培模式，施肥后即起壟覆膜。2月2日定植辣椒，株距35 cm，行距45 cm，壟間距25 cm。定植后立即在溝里澆一次透水，緩苗后開始加強(qiáng)通風(fēng)，控水煉苗，此期溫度上午在18～20℃，中午溫度控制在30℃以下，下午在23～25℃。各處理小區(qū)除施肥量不同外，其他農(nóng)事操作一致。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.5.1 土壤養(yǎng)分含量 辣椒種植前，采樣測(cè)定試驗(yàn)地土壤pH、有機(jī)質(zhì)、速效氮、磷、鉀含量。有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀容量法；有效氮用堿解擴(kuò)散法；速效磷采用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法；速效鉀用NH4OAc 浸提，火焰光度法測(cè)定[10]。

1.5.2 植株生長(zhǎng)性狀 每小區(qū)隨機(jī)選取10株掛牌標(biāo)記，在辣椒盛果期（5 月20 日）調(diào)查株高、莖粗、SPAD等指標(biāo)。其中株高用卷尺測(cè)量，莖粗用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量辣椒莖基部第1節(jié)間粗度，SPAD值采用葉綠素測(cè)定儀(TYS-B)測(cè)定辣椒從上到下第3節(jié)點(diǎn)葉片，根系活力采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定。

1.5.3 辣椒形態(tài)指標(biāo)和產(chǎn)量 果實(shí)成熟后，每處理采摘大小一致的果實(shí)15 個(gè)，用直尺測(cè)量果長(zhǎng)，游標(biāo)卡尺測(cè)量果徑（肩部）和果肉厚，用天平稱單果質(zhì)量，計(jì)算果形指數(shù)（果形指數(shù)＝果長(zhǎng)/果徑）。成熟辣椒通過(guò)分批采摘、稱重，統(tǒng)計(jì)單株商品果數(shù)，計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量。

1.5.4 辣椒品質(zhì)指標(biāo) 每小區(qū)從北至南均勻采集大小一致的成熟辣椒5個(gè)，分別測(cè)定每個(gè)辣椒的可溶性蛋白、可溶性糖及維生素C含量?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量采用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定[11]，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定[12]，維生素C含量采用2,6-二氯靛酚法測(cè)定[13]。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理及繪圖，采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對(duì)辣椒植株地上部分生長(zhǎng)的影響

在辣椒盛果期對(duì)株高、莖粗、SPAD進(jìn)行了測(cè)量，通過(guò)方差分析，辣椒株高、莖粗、SPAD的各處理間差異顯著(P＜0.05)，并對(duì)各處理進(jìn)行LSD多重比較。由圖1可知，化肥減施處理相對(duì)常規(guī)施肥處理(CK)的辣椒植株生長(zhǎng)指標(biāo)具有一定差異性。在株高上，T1、T2、T3處理的株高均大于CK，其中T1處理的株高平均值最大，為60.9 cm，較CK 處理增加了13.83%，差異顯著。其次為T2 和T3，分別較CK 增加了2.24%、0.19%，但與CK差異不顯著。T4處理株高最低，說(shuō)明該處理施肥量不足而影響辣椒植株的正常生長(zhǎng)。在莖粗上（圖2），T1、T2、T3、T4 處理均高于CK，其中T1 處理值最高，為9.54 mm，較CK處理增長(zhǎng)了22.07%，且兩者差異顯著，T2、T3、T4 處理莖粗值接近，無(wú)顯著差異。如圖3 所示，辣椒葉片SPAD值整體上隨著施肥量的減少而增大，T4處理值最高，且T3、T4處理與CK差異顯著。由此可見，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，適當(dāng)減少化肥施用量對(duì)辣椒株高、莖粗和葉片SPAD值均有顯著促進(jìn)作用。

圖1 不同施肥處理對(duì)辣椒株高的影響

圖2 不同施肥處理對(duì)辣椒莖粗的影響

圖3 不同施肥處理對(duì)辣椒SPAD的影響

2.2 不同施肥處理對(duì)辣椒根系的影響

圖4、圖5 為辣椒盛果期根系鮮重、根系活力變化情況。在根系鮮重上，經(jīng)方差分析，各處理差異顯著(P＜0.05)。T2 和T3 處理辣椒根系鮮重大于CK，其中T2 處理最大，為12.07 g，較CK 增長(zhǎng)了38.17%，T1 和T4 處理雖然低于CK 處理，但經(jīng)多重比較差異不顯著。各化肥減施處理根系活力均大于CK，但經(jīng)方差分析，各處理的根系活力差異不顯著(P＞0.05)。T2 處理根系活力最強(qiáng)，為8.51 μg/(g·h)，較CK 增加了37.34%；T1、T3、T4 處理根系活力較CK 分別增加了3.62%、22.84%、19.21%。由此可見，適當(dāng)減施化肥有利于提高辣椒的根系活力，促進(jìn)根系生長(zhǎng)。

圖4 化肥減施對(duì)辣椒根系鮮重的影響

圖5 化肥減施對(duì)辣椒根系活力的影響

2.3 不同施肥處理對(duì)辣椒產(chǎn)量的影響

單果重和單株產(chǎn)量是辣椒產(chǎn)量構(gòu)成的重要參數(shù)。經(jīng)方差分析，各處理的辣椒單果重和產(chǎn)量差異顯著(P＜0.05)。由表2 可知，T1 處理的辣椒單果重大于其他處理，為55.21 g，較CK增加了1.92%，與CK差異不顯著；T2、T3、T4處理單果重均小于CK，分別較CK減少了8.71%、19.38%、13.95%，其中T3和T4與CK具有顯著差異。單株產(chǎn)量也以T1處理最高，為552.13 g，且與CK 及其他處理差異顯著。通過(guò)產(chǎn)量折算，TI 處理產(chǎn)量最高，為30675.14 kg/hm2，較CK 處理增長(zhǎng)了22.3%，且兩者差異顯著，T2、T3、T4 處理產(chǎn)量均低于CK，但差異不顯著。由此可知，適當(dāng)減施化肥，不僅不會(huì)造成辣椒產(chǎn)量降低，還能顯著提高產(chǎn)量。

表2 辣椒產(chǎn)量

2.4 不同施肥處理對(duì)辣椒感官品質(zhì)的影響

由表3可知，不同施肥量的辣椒果實(shí)感官品質(zhì)具有較大差異，經(jīng)方差分析，各處理差異顯著(P＜0.05)。辣椒果實(shí)長(zhǎng)度在T2 處理水平達(dá)到最大，為23.85 cm，較CK 處理增加了4.00%，但差異不顯著；T1 處理辣椒果長(zhǎng)雖稍小于CK，但兩者無(wú)顯著差異；T3、T4處理果長(zhǎng)顯著低于T2處理。各處理的果莖以T2最小，為2.58 cm，因此，其果形指數(shù)最大，為9.27；各減施處理中，T1處理的果莖最大，為2.88 cm，與CK(2.89 cm)接近，顯著大于T2、T3和T4處理。辣椒果肉厚度方面，T1(2.12 mm)＞CK(2.02 mm)＞T4(1.86 mm)＞T2/T3(1.76 mm)，其中T1與CK無(wú)顯著差異，與T3、T4處理差異顯著。

表3 辣椒感官品質(zhì)

2.5 不同施肥處理對(duì)辣椒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表4 可知，不同施肥水平下辣椒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)差異顯著(P＜0.05)?？扇苄缘鞍踪|(zhì)含量在T1 處理含量最高，為29.99 g/kg，較CK 增加了104.15%，且兩者差異顯著。從T2處理開始，可溶性蛋白隨著施肥量減少而降低，且各處理與T1處理差異顯著。維生素C含量為T2(717.22 mg/kg)＞T4(672.78 mg/kg)＞T3(662.78 mg/kg)＞T1(608.33 mg/kg)＞CK(595.56 mg/kg)，其中，T2 處理與其他施肥處理差異顯著。各化肥減施處理的辣椒可溶性糖含量均大于CK,在T2 處理水平達(dá)到最大值，為37.81 g/kg，較CK增加了9.69%，且差異顯著?？傮w來(lái)說(shuō)，T3、T4 處理辣椒的可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、可溶性糖含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明辣椒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)受養(yǎng)分供給水平限制較大。

表4 辣椒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

2.6 各指標(biāo)的主成分分析

不同施肥水平下，辣椒的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)效果不同。為了篩選出最優(yōu)施肥處理，對(duì)辣椒不同施肥水平下12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，設(shè)置特征值大于1，得出主成分因子貢獻(xiàn)率、成分矩陣和特征向量矩陣。由表5主成分分析結(jié)果提取前3個(gè)主成分，第1主成分貢獻(xiàn)率為55.266%，第2主成分貢獻(xiàn)率為24.003%，第3主成分貢獻(xiàn)率為18.884%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)98.153%，說(shuō)明前3 個(gè)主成分解釋了12 個(gè)性狀98%以上的數(shù)據(jù)信息。由表6可知，第1主成分中單果重、果莖、果肉厚、產(chǎn)量的載荷較大，說(shuō)明第1主成分反映了辣椒產(chǎn)量性狀；第2主成分中維生素C、可溶性糖、可溶性蛋白有較大的正相關(guān)系數(shù)，其中可溶性蛋白載荷最大，說(shuō)明第2主成分反映了辣椒品質(zhì)性狀；第3 主成分中果長(zhǎng)載荷最大，說(shuō)明第3主成分反映了辣椒果形性狀。由各主成分得分系數(shù)得到3個(gè)主成分，相應(yīng)表達(dá)式如式(1)～(3)。

表5 各主成分的特征值、方差及累積貢獻(xiàn)率

表6 主成分荷載矩陣和得分系數(shù)矩陣

為了更直觀地評(píng)價(jià)不同施肥處理辣椒生長(zhǎng)性狀、品質(zhì)及產(chǎn)量的表現(xiàn)，以3 個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)值為權(quán)重，構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)指數(shù)表達(dá)式[式(4)]。根據(jù)3 個(gè)主成分表達(dá)式和綜合評(píng)價(jià)指數(shù)表達(dá)式計(jì)算各施肥處理主成分得分（表7）。第1主成分和第2主成分均以T1處理得分最高，第3主成分以T2處理得分最高。綜合得分為T1處理最高，說(shuō)明該處理的肥效最好。

表7 試驗(yàn)各處理主成分因子得分

3 結(jié)論

綜上所述，在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，適當(dāng)減少化肥施用量可以有效促進(jìn)辣椒植株的株高、莖粗和根系生長(zhǎng)，提高辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)。本研究中T1處理（常規(guī)施肥量減施18%）的氮磷鉀用量為最適施肥量，該水平施肥量對(duì)促進(jìn)設(shè)施辣椒生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量、品質(zhì)效果最優(yōu)。

4 討論

化肥在國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥，對(duì)農(nóng)田土壤質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了很多的負(fù)面影響。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，化肥減施是必由之路。合理的減少化肥投入不僅不會(huì)造成農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，反而能改善土壤質(zhì)量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。高原等[14]研究表明，在底施黃腐酸肥料基礎(chǔ)上減施化肥常規(guī)用量的30%仍可保持較高的產(chǎn)量和品質(zhì)，而減施15%的化肥可以大幅提升辣椒植株的生長(zhǎng)發(fā)育。株高和莖粗是辣椒生長(zhǎng)最直觀的表現(xiàn)，一定程度上可以較好反映養(yǎng)分供應(yīng)情況。本研究中，隨著施肥量的減少，辣椒株高和莖粗整體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，其中T1 處理（減施18%）的表現(xiàn)最好，分別較常規(guī)增長(zhǎng)了13.83%和22.07%。施肥量對(duì)葉片葉綠素含量也有影響。韓瑛祚等[15]研究表明，隨著施氮量的減少，辣椒葉片SPAD先增加后減少，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上減氮15%，辣椒葉片SPAD值達(dá)到最高。陳芬等[16]研究也發(fā)現(xiàn)，辣椒生育中后期，磷肥減量20%配施有機(jī)肥處理可以顯著提高葉綠素含量。本研究中，辣椒葉片SPAD值整體上隨著施肥量的減少而增大，在T4 處理達(dá)到最高值，且與常規(guī)處理差異顯著，這可能是因?yàn)槌Ｒ?guī)處理施肥量過(guò)高，對(duì)辣椒根系造成了鹽脅迫，影響根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收、運(yùn)移，從而影響了植物葉綠素的合成，致使化肥減施處理對(duì)辣椒生長(zhǎng)呈現(xiàn)促進(jìn)作用。本研究中不同施肥處理辣椒根系鮮重和活力也呈現(xiàn)出相似的特征，隨著施肥量的減少，兩者數(shù)值均先增大后減少，在T2 處理達(dá)到最大值，且與常規(guī)處理差異顯著，也進(jìn)一步說(shuō)明常規(guī)處理施肥量對(duì)辣椒根系造成了鹽脅迫，影響辣椒根系正常生長(zhǎng)。

合理減施化肥，可以減少大量元素在土壤中的累積，促進(jìn)土壤養(yǎng)分均衡發(fā)展，改善土壤質(zhì)量狀況，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提升[17]。有研究表明，辣椒產(chǎn)量和用氮量存在顯著相關(guān)性，當(dāng)純氮施用量為388.5 kg/hm2時(shí)，辣椒產(chǎn)量達(dá)到最大值68794.5 kg/hm2，當(dāng)繼續(xù)增大施氮量，產(chǎn)量隨之而降低[18]。本研究中，常規(guī)施肥量最大，但辣椒單果重及產(chǎn)量并非最高，而是在化肥減量18%的處理時(shí)達(dá)到最大值，且較常規(guī)處理增長(zhǎng)了22.30%，其他減施處理產(chǎn)量均低于常規(guī)處理，說(shuō)明常規(guī)施肥量過(guò)大，而T2～T4 處理養(yǎng)分供應(yīng)偏低，均導(dǎo)致了辣椒減產(chǎn)。其他關(guān)于黃瓜、西紅柿、小麥化肥減施研究也表現(xiàn)出相似的規(guī)律[19-21]。實(shí)現(xiàn)化肥減施增產(chǎn)的同時(shí)，辣椒果實(shí)品質(zhì)也在一定程度上有所提升。石磊等[22]研究表明，化肥減施10%配施生物菌肥能顯著提高辣椒果實(shí)維生素C 和可溶性蛋白含量。也有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同比例的減氮處理中，低氮水平更有助于辣椒Vc 含量的增加[23]。本試驗(yàn)化肥減施處理可溶性蛋白質(zhì)、維生素C、可溶性糖含量均高于常規(guī)處理，說(shuō)明施肥水平對(duì)辣椒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響較大。對(duì)不同處理下辣椒的生長(zhǎng)性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，T1 處理綜合得分最高，說(shuō)明在該處理施肥水平下辣椒增產(chǎn)提質(zhì)效果最佳，是相對(duì)適宜的施肥量。

本試驗(yàn)在施有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際減施不同比例的氮磷鉀肥，研究了不同減施處理辣椒生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的差異，結(jié)合主成分分析法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步論證，最終確定最適施肥量。但是，試驗(yàn)只研究了化肥減施對(duì)辣椒的影響，還應(yīng)進(jìn)一步對(duì)土壤理化性狀、土壤微生物以及辣椒的養(yǎng)分利用效率等進(jìn)行全面深入研究。