海南磚紅壤上優化施肥對線椒產量及氮肥利用的影響

來源:用戶上傳      作者:

　　摘  要  蔬菜生產中片面追求高產，過量施用氮肥非常普遍，引起水體或大氣污染。本文通過田間小區試驗，以農戶習慣施肥為對照，研究了減氮對線椒產量和植株地上部氮素積累量的影響，同時結合15N標記肥料的微區試驗，研究了肥料氮的去向。結果表明：以農民習慣施氮肥450 kg/hm2為對照，減氮30%后線椒產量略增加，但差異不顯著。15N標記肥料的微區試驗結果表明不同氮肥用量處理的線椒整個生育期果實、莖和葉的氮素總累積量幾乎相等，農民習慣施氮肥較多，主要增加了土壤中的0～40 cm殘留量和表觀損失量，大量殘留的氮可能在線椒收獲后被雨水淋失，環境風險大。氮肥利用率無論通過差值法還是15N示蹤法計算，都是減氮30%處理顯著高于習慣施氮。因此目前海南線椒生產中，相比農民習慣施氮肥450 kg/hm2減少30%氮肥施用非常必要，既不會影響產量，還可減輕環境污染。
　　關鍵詞  線椒;習慣施肥;減氮;氮肥利用率
　　中圖分類號  S641.3      文獻標識碼  A
　　Abstract  Excessive application of nitrogen （N） fertilizer is very common to get high yield in vegetable production which causes water or air pollution. Compared with traditional N fertilizer application， the effects of reduced N fertilizer on the yield and accumulation of nitrogen in line pepper were studied by field experiments and the fate of N fertilizer was observed by the 15N micro-plot. The results showed that the line pepper yield by reduced 30% N was slightly improved but the difference was not significant compared with conventional N fertilizer input of 450 kg/hm2. The results of the 15N micro-plot experiment indicated that the accumulation of nitrogen in fruits， stems and leaves was almost equal during the whole growth period of line pepper even though more N fertilizer was applied in conventional N fertilizer treatment which resulted in the increment of the residual N in 0–40 cm soil and the loss of N. The residual N may be leached after the harvest of line pepper and contributed to environment pollution. The nitrogen use efficiency of reduced 30% nitrogen was significantly higher than that of conventional N fertilizer obtained by the percentage of fertilizer N uptake by crop to N fertilizer rate or 15N tracer technique. Therefore， compared with conventional N fertilizer input of 450 kg/hm2， it was necessary to reduce 30% nitrogen fertilizer in the line pepper production in Hainan， which would not affect the yield， and reduce environmental pollution.
　　Keywords  Line pepper; conventional fertilizer application; nitrogen reduction; nitrogen use efficiency
　　DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.05.005
　　在礦質營養元素中，氮對作物生長發育的促進作用和增產效果最為顯著。蔬菜生產中片面追求高產，過量施用氮肥非常普遍，山東惠民設施蔬菜區年均施入4670 kg/hm2的氮肥，超過作物需要量的數倍[1]。北京市保護地菜田全年氮肥用量高達1731.7 kg/hm2，相當于作物吸氮量的4.47倍，氮盈余量達到1344.0 kg/hm2[2]。過量施用氮肥引起水體或大氣污染環境，備受大家關注。
　　海南冬季氣溫高，被譽為天然大溫室，具有發展冬季瓜菜的優勢。冬季瓜菜中椒類的播種面積和產量居第一位，2015、2016年播種面積分別為41071、46504 hm2[3-4]。一般辣椒生長對氮、鉀需求較多，磷需求較少[5-6]，但是據筆者前期調查發現在椒類生產上農民習慣全程施用1種復合肥（15-15-15），因此可以看出相對于鉀而言，氮和磷都過量，尤其過量的氮異?；钴S，容易進入水體或大氣造成污染。另外氮肥用量高達350～750 kg/hm2，而且基肥施用比例較大，多數占50%～70%，總之肥料配比、用量、施用時期等都不合理。 　　王敏等[7]對海南尖椒（谷雨109）施氮研究指出適宜施氮為300～450 kg/hm2，最佳施氮量422.5 kg/hm2，還有研究指出丘北辣椒（丘北小辣）最佳施氮量為180 kg/hm2[8]，李士敏等[9]在貴州遵義3個鎮上進行朝天椒的氮磷鉀肥效的田間試驗，結果表明最佳施氮量為245～ 628 kg/hm2，董俊霞[10]通過3414施肥方案研究發現辣椒（火辣椒）高產的最佳施氮量為233 kg/hm2，由此可見不同土壤、不同辣椒品種適宜氮肥用量不同。海南椒類種植中以線椒和泡椒為主，目前對線椒的合理施氮未見報道。本文通過田間小區試驗，以農戶習慣施肥為對照，研究減氮、減磷處理對線椒產量的影響，同時結合15N標記肥料的微區試驗，研究肥料氮的去向，旨在為合理施氮提高線椒產量與氮肥利用率，減
　　少氮肥損失，從而保護環境提供理論依據。
　　1  材料與方法
　　1.1  材料
　　1.1.1  供試土壤   試驗于2016年11月—2017年5月在海南省儋州市熱科院試驗場大石隊（19°316″N，109°29′21″E）進行，供試土壤前茬作物為水稻，土壤為磚紅壤，土壤基本理化性質：pH4.9，有機質22.64 g/kg，全氮1.16 g/kg，堿解氮57.48 mg/kg，有效磷18.75 mg/kg，速效鉀19.11 mg/kg。
　　1.1.2  供試作物  線椒，品種為湘辣十三號，購自屯昌蔬菜種子店。
　　1.2  方法
　　1.2.1  實驗設計  本試驗采用田間小區與微區試驗結合的方式。小區試驗設3個處理：傳統施肥（按照農民常規習慣，全程施用復合肥（15-15-15），氮肥用量為450 kg/hm2，磷肥用量為450 kg/hm2，記為N450P450）;優化施肥（根據辣椒對肥料三要素的需求特點，相比農民習慣施肥量，減氮30%，減磷60%可能更適合線椒生長?；适┯脧秃戏剩?5-15-15），追肥改用另一種復合肥（15-5-25），氮肥用量為315 kg/hm2，磷肥用量為180 kg/hm2，記為N315P180）;對照（N0P180），不施用氮肥，磷鉀施用與優化施肥處理相同，分別由過磷酸鈣和氯化鉀提供。每個小區面積8 m×4.5 m，起壟耕作，每小區3壟，每壟雙行種植，株距0.4 m，有機肥施用相同（11 000 kg/hm2羊糞商品有機肥），作為基肥一次性施入。重復3次，隨機排列?；适┯梅譃榛屎?次追肥，具體施肥量見表1。
　　同時在施氮肥的2個處理N450P450和N315P180采用鐵框法進行微區試驗，每個小區設置2個微區，鐵框規格為110 cm×80 cm×40 cm，高出地面5 cm，每個鐵框種植6株線椒，微區內肥料用量、澆水、病蟲害防控等田間管理與小區相同，氮為上?；ぱ芯吭荷a的15N標記尿素（豐度5.19%），磷鉀分別由過磷酸鈣和氯化鉀提供。
　　辣椒于2016年10月27日育苗，12月3日移栽于試驗小區，常規栽培管理，未進行修剪摘心處理。每次分小區采集辣椒果實稱重后，隨機選取一部分殺青烘干測定其中的氮含量。2017年5月4日試驗結束時隨機采集3株辣椒，按照果實、莖、葉分開稱重后，隨機選取一部分殺青烘干測定其中的氮含量。微區試驗類似，試驗結束時6株全部采集，每次采樣除了測定氮含量，還測定15N豐度。用土鉆分層采集0～10、10～20、 20～40 cm土樣，測定土壤全氮含量和15N豐度，計算土壤的15N殘留率。
　　1.2.2  測定指標與方法   植物和土壤樣品全氮用凱氏定氮法測定，15N豐度用質譜儀測定。
　　氮肥利用率的計算參照巨曉棠[11]、王富林[12]的方法。計算公式為：
　　Ndff=[辣椒或土壤15N豐度（%）-自然豐度（0.365%）]/[肥料中15N豐度（%）-自然豐度（0.365%）]×100%;
　　辣椒氮肥利用率=[Ndff×辣椒全氮量（g）]/施肥量（g）;
　　總氮量（g）=辣椒干物質量（g）×N
　　辣椒15N累積量（mg）=總氮量（g）× Ndff×1000;
　　土壤各層次氮肥殘留量（mg）=土壤全氮含量（g/kg）×容重（g/cm3）×土層深度（cm）×微區面積（cm2）×Ndff
　　表觀損失量=施肥量-作物吸氮量-土壤氮殘留量
　　氮肥表觀利用率=（施氮區作物吸氮量-不施氮區作物吸氮量）/施氮量×100%;
　　氮肥表觀殘留率=（施氮區殘留氮-不施氮區殘留氮）/施氮量×100%;
　　氮肥表觀損失率=100%-氮肥利用率-氮肥殘留率。
　　1.3  數據處理
　　所有數據采用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件進行統計分析，差異顯著性檢驗用LSD法。
　　2  結果與分析
　　2.1  不同施肥處理對線椒果實產量的影響
　　由表2可知，2個施氮處理（N450P450、N315P180）的產量分別比不施氮處理（N0P180）增產83.8%、92.5%，說明增施氮肥能顯著提高辣椒的產量;N315P180處理無論小區還是微區的產量都略高于N450P450處理，分別增產5%、6%，但差異未達顯著水平，即減氮30%后線椒產量不僅沒有降低，反而略有提高，說明農民習慣施氮量至少過量30%。
　　2.2  不同施肥處理對線椒氮素累積量的影響
　　2個施氮肥處理N450P450、N315P180的植株地上部氮素總累積量顯著高于不施氮肥處理N0P180。相比N450P450處理，優化施肥的N315P180處理整個生育期果實、莖和葉的總氮素累積量提高了9.3%，但差異不顯著。原因可能是N450P450與N315P180處理的N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1和1∶0.6∶1.4 ， 后者氮磷鉀比例更適合辣椒生長，產量略提高，氮累積量也略增加。 　　2.3  不同氮肥用量對15N肥料去向的影響
　　施入微區土壤的15N肥料去向見表3，不同氮肥用量的兩個處理植株氮素總累積量幾乎相等，且都是果實吸氮量最多，占70%左右。N450P450處理在0～10 cm、10～20 cm及20～40 cm土層內的15N殘留量均大于N315P180，尤其是0～10 cm土層，高出95.2%，差異達到極顯著水平，原因可能是施肥較淺（追肥主要是在株間開挖5 cm左右的施肥穴）。N450P450處理0～40 cm15N肥料的總殘留量也極顯著高于N315P180。N450P450處理的15N肥料表觀損失量比N315P180損失氮量高36.5%，但差異不顯著。由此可知農民習慣過量施用氮肥，并沒有增加辣椒的氮素吸收，主要增加了土壤中0～40 cm的殘留量和表觀損失量。
　　從表4可看出：氮肥利用率無論通過小區試驗差值法計算還是微區試驗通過15N示蹤法計算的都為N315P180顯著高于N450P450，但是都比較低，僅為16%～26%。微區15N示蹤試驗結果表明，氮肥施入在土壤后殘留率最高，占50%左右，其次是通過各種途徑損失的，約占30%，氮肥的吸收利用率最低。
　　3  討論
　　韓瑛祚等[13]的研究發現，與常規施肥（225 kg/ hm2）相比，減氮15%辣椒產量高于常規施肥，減氮30%辣椒產量略低于常規施肥，但差異不顯著。何志學[14]通過盆栽試驗研究表明隨著施氮量的增加，辣椒產量呈先增后減的現象，適宜施氮量為540 kg/hm2。本研究試驗條件下以多數農民習慣施氮肥450 kg/hm2為對照，減氮30%處理即315 kg/hm2線椒產量略增加，但差異不顯著，原因可能基肥減少了33.3%氮肥用量，在辣椒結果盛期和后期增施含鉀高的復合肥（15-5-25），即第2、3次追肥比N450P450處理增施鉀33.3%、66.7%，滿足了辣椒結果期對鉀素需求較多，利于產量增加，是否可以繼續減少氮肥用量不會顯著減產有待進一步研究，另外適宜施氮量還與線椒品種、產量和土壤供氮量有關。
　　韓瑛祚等[13]研究指出相比常規施氮（225 kg/ hm2）減氮15%或30%不會降低辣椒整個生育期植株（果+莖+葉）對氮素的吸收，反而減氮15%辣椒氮素吸收量略高于常規施氮處理。本研究也得到類似的結果，相比農民習慣施氮（450 kg/ hm2），優化施肥處理（315 kg/hm2）整個生育期果實、莖和葉的總氮素累積量略高，從而氮肥利用率都是優化施肥處理的顯著高于農民習慣施氮。但是氮肥利用率無論通過差值法還是15N示蹤法計算的也都比較低，僅為16%～26%。有研究指出中國露地蔬菜氮肥利用率為25.9%±13.3%，顯著低于玉米、小麥和水稻[15]，朱建華通過15N微區試驗研究發現當施氮量為1200 kg/hm2，僅有10.47%肥料氮被辣椒吸收利用[16]。韓玲君的研究也發現，隨著氮肥用量的增加，辣椒對氮肥的利用率表現為降低的趨勢[17]。蔬菜生產中氮肥利用率比較低，主要與蔬菜的根系較淺，氮肥施用較多有關。本研究試驗條件下差值法計算的氮肥利用率略高于15N示蹤法，這與前人的研究結果相似[17]，主要可能是氮肥的激發效應。
　　從15N微區試驗可看出，農民習慣施氮肥較多，并沒有增加線椒的氮素吸收，主要增加了土壤中的0～40 cm殘留量和表觀損失量。尤其是農民習慣施氮處理線椒種植結束后0～40 cm土壤氮殘留量高達251.6 kg/hm2，辣椒收獲后（5月左右）恰逢海南雨季，土壤中殘留的大量氮素在雨水的作用下可能大量被淋洗或徑流損失，肖麗娟[18]對海南7個大中水庫水質調查發現，豐水期水體營養高于枯水期，尤其是農業集約化程度較高的樂東和萬寧地區的水庫，證實了上述推測。而優化施肥處理可以顯著降低辣椒收獲后氮素在土壤中的殘留量，從而可以減少氮肥的浪費以及對環境的污染，因此目前海南線椒生產中相比農民習慣施氮量減少氮肥30%施用非常必要。
　　綜上所述，以多數農民習慣施氮肥450 kg/ hm2為對照，減氮30%后線椒產量略增加，但差異不顯著。15N微區試驗可知不同氮肥用量的2個處理植株地上部氮素總累積量幾乎相等，因此優化施肥處理的氮肥利用率顯著提高，農民習慣施氮肥較多，主要增加了土壤中的0～40 cm殘留量和表觀損失量，大量殘留的氮可能在線椒收獲后損失，環境風險大，因此目前海南線椒生產中相比農民習慣施氮肥450 kg/hm2減少30%氮肥施用非常必要。
　　參考文獻
　　Ju X T， Kou C L， Christie P， et al. Changes in the soil environment from excessive application of fertilizers and manures to two contrasting intensive cropping systems on the North China Plain[J]. Environmental Pollution， 2006， 145（2）： 497-506.
　　劉宏斌， 李志宏， 張云貴， 等. 北京市農田土壤硝態氮的分布與累積特征[J]. 中國農業科學， 2004， 37（5）： 692-698.
　　海南省統計局. 海南統計年鑒（2016）[M]. 北京： 中國統計出版社， 2016： 311.
　　海南省統計局. 海南統計年鑒（2017）[M]. 北京： 中國統計出版社， 2017： 273.
　　文  娟， 同延安， 高義民， 等. 平衡施肥對線辣椒產量、品質及養分累積的影響[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版）， 2010， 38（1）： 161-166.
　　喻  華， 秦魚生， 馮文強， 等. 氮磷鉀配施對四川紫色丘陵區干制辣椒產量和品質的影響[J]. 中國土壤與肥料， 2013（4）： 66-70. 　　王  敏， 張  文， 黃紹文， 等. 海南露地辣椒施氮效應研究[J]. 廣東農業科學， 2011， 38（2）： 57-58.
　　韓明珠， 祖艷群， 李  元， 等. 不同施氮水平對丘北辣椒生長、產量及品質的影響[J]. 農業環境科學學報， 2010， 29（S1）： 32-35.
　　李士敏. 氮、磷、鉀肥料施用對辣椒產量和經濟效益的影響[J]. 土壤肥料， 2005（1）： 14-16.
　　董俊霞， 魏成熙. 氮磷鉀施用量對辣椒產量及品質的影響[J]. 山地農業生物學報， 2009， 28（5）： 399-403.
　　巨曉棠， 劉學軍， 鄒國元， 等. 冬小麥/夏玉米輪作體系中氮素的損失途徑分析[J]. 中國農業科學， 2002（12）： 1493-1499.
　　王富林， 周  樂， 李洪娜， 等. 不同氮磷配比對富士蘋果幼樹生長及～（15）N-尿素吸收、分配與利用的影響[J]. 植物營養與肥料學報， 2013， 19（5）： 1102-1108.
　　韓瑛祚， 司鵬飛， 王秀娟， 等. 減量施氮對保護地辣椒生長發育的影響[J]. 北方園藝， 2017（22）： 71-75.
　　何志學. 氮素水平對辣椒生長生理和養分利用的影響[D]. 蘭州： 甘肅農業大學， 2016.
　　Ti C P， Luo Y X， Yan X Y. Characteristics of nitrogen balance in open-air and greenhousevegetable cropping systems of China[J]. Environmental Science and Pollution Research International， 2015， 22（23）： 18508–18518.
　　朱建華. 蔬菜保護地氮素去向及其利用研究[D]. 北京： 中國農業大學， 2002.
　　單玉華， 封  克. 氮肥利用率測定方法中幾個問題的探討[J]. 植物營養與肥料學報， 1998， 4（4）： 425-428.
　　肖利娟. 海南省7座大中型水庫浮游植物群落特征和富營養化分析[D]. 廣州： 暨南大學， 2008.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14800629.htm