农业废弃物还田对设施青椒品质及产量的影响

2018-03-05刘中良

江苏农业科学 2018年1期

尹娟，刘中良

(1.信阳农林学院，河南信阳 464000；2.泰安市农业科学研究院，山东泰安 271000)

近年来，由于设施蔬菜生产具有较高的经济效益，栽培面积逐年上升，2014年农业部数据显示，我国蔬菜种植面积为 2 128.9万hm2，设施蔬菜面积为396.2万hm2，占总面积的18.61%，并呈现高度集约化、复种指数高和种类单一等特点[1-2]。随着设施蔬菜常年种植，设施土壤理化性质恶化、土传病害加重、盐渍化等连作障碍问题日益显著，严重制约着设施蔬菜的健康可持续发展[3]。以土壤改良技术为基础的研究越来越受到科研人员的重视。

我国是农业大国，每年产生的农业废弃物(麦秸、菌渣、稻壳等)数量庞大，已成为农业污染的重要源头之一，如何进行农业废弃物资源化利用的相关研究成为国内外学者普遍重视的热点问题[4]。相关研究表明，农业废弃物含有丰富的微量元素和有机质[5]。亓延凤等研究表明，秸秆、菌渣还田能够明显提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量[6-7]；龙攀等研究表明，秸秆还田促进了团聚体的形成和稳定，增加土壤TOC与N浓度，提高了团聚体对TOC与N的保护[8]，提升土壤蓄水保墒能力[9]；慕平等研究则表明，连续秸秆还田增加 0～40 cm 细菌、真菌、放线菌群体数量[10]；甄丽莎等研究认为秸秆还田配合施用氮肥处理可增加土壤蔗糖酶活性和脲酶活性[11]；其他研究表明秸秆还田处理可以降低土壤容重，增大孔隙度[12]；提升作物根系肥水利用率，进而改善作物品质，提高产量。以往的还田技术研究主要在玉米、小麦、水稻等大宗作物上，在设施蔬菜上研究甚少。吴红艳等研究发现，秸秆还田能明显提高辣椒的根系活力30%[13]；亓延凤研究认为，按土壤质量的1.6%～2.0%施用麦秸效果表现最好，可提高黄瓜产量达19.39%[14]；而高青海等研究表明稻壳还田可提高黄瓜产量22.25%[15]。关于不同配比农业废弃物还田对设施青椒品质及产量的影响尚未见报道。本试验选取多年连作的地块，采用不同配比农业废弃物还田方式，研究其对设施青椒品质及产量的影响，旨在为连作设施种植蔬菜提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试青椒品种为青椒5号。试验所用农业废弃物分别为菌渣、稻壳和麦秸，均已腐熟。菌渣中速效氮、碱解磷、速效钾、有机质含量分别为：0.45%、0.29%、0.64%、86.7%；稻壳中速效氮、碱解磷、速效钾、有机质含量分别为：0.63%、0.21%、0.79%、79.1%；麦秸中速效氮、碱解磷、速效钾及有机质含量分别为：1.02%、0.23%、0.65%、80.9%。

1.2 试验设计

试验于2015年9月至2016年3月在信阳试验基地进行。土壤为棕壤土，土壤速效氮、碱解磷、速效钾、有机质含量分别为：0.75%、0.33%、0.82%、20.7%，pH值7.4。设8个不同配比处理，菌渣、稻壳和麦秸(腐熟)的配比分别为：T1：2 ∶1 ∶0、T2：1 ∶2 ∶0、T3：1 ∶0 ∶2、T4：1 ∶1 ∶1、T5：2 ∶0 ∶1、T6：0 ∶2 ∶1、T7：0 ∶1 ∶2、CK：0 ∶0 ∶0，CK为对照，小区面积20 m2，3次重复，随机区组排列，于定植前按照 9 000 kg/hm2随整地施入，外施氮磷钾复合肥(N、P2O5、K2O含量分别为15%、15%、15%)450 kg/hm2作基肥。按照株行距30 cm×70 cm定植，常规管理。

1.3 测定指标

青椒果实内色素含量、品质指标于2016年1月12日测定。叶绿素和类胡萝卜素含量采用丙酮比色法测定；类黄酮和花青素含量采用分光光度法测定[24]；果实内维生素C含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量和游离氨基酸含量分别采用紫外快速测定法、蒽酮比色法、考马斯亮蓝法和茚三酮法测定[23]。单果质量采取随机调查取平均，于2016年1月12日收获随机调查30个单果，计算平均单果质量；果长和果实横径分别采用直尺法和游标卡尺测量，其中果实横径测定果肩的宽度。3月10日最后1次收获，统计累计产量。试验数据采用DPS 7.05软件统计分析，采用Excel 2003分析作图。

2 结果与分析

2.1 农业废弃物还田对设施青椒果实光合色素、类黄酮和花青素含量的影响

不同配比的菌渣、稻壳和麦秸均能有效提高青椒果实叶绿素含量(表1)。T6处理果实叶绿素a含量最高，达 0.062 5 mg/g FW，其次为T3和T7处理，各处理间差异显著。处理间叶绿素b含量为0.005 7～0.025 1 mg/g FW，各处理均高于CK。叶绿素(a+b)含量以T6处理为最高，达 0.087 7 mg/g FW，其次为T3处理(0.046 9 mg/g FW)，分别较CK增加126.77%、84.65%，各处理间差异显著，T5处理低于CK。类胡萝卜素含量与叶绿素含量变化趋势基本一致，CK与T5、T3与T7处理间差异不显著。类黄酮和花青素含量高低严重影响青椒的外观品质。其中各处理类黄酮含量均低于CK，降低25.42%～61.36%。花青素含量以CK处理为最高，其次是T7处理，二者无显著差异，其他处理均显著低于CK。

表1 农业废弃物还田对设施青椒果实色素含量的影响

注：同列数据后不同大写字母表示0.01水平上差异显著，不同小写字母表示0.05水平差异显著。下表同。

2.2 农业废弃物还田对设施青椒果实品质的影响

各处理对青椒果实品质指标均有显著影响(表2)。T6处理维生素C含量最高，为133.93 mg/kg FW，其次为T5处理，为132.51 mg/kg FW，且与CK间差异极显著；T7处理的可溶性糖含量显著高于其他处理，各处理可溶性糖含量在3.95%～4.82%之间；可溶性蛋白质含量以T1为最高，3.61 mg/g FW，其次为CK，3.31 mg/g FW，而T2处理低于CK，CK与T7、T3与T4间差异不显著；游离氨基酸含量一般和可溶性蛋白质含量成反比，从表2可见，T2处理游离氨基酸含量为最高，其次是T4和T5处理，T3处理低于CK。

2.2 农业废弃物还田对设施青椒产量的影响

研究发现，单果质量以T2处理最大，其次是T1和T6处理，分别达到86.67、67.78、65.93 g。各处理间果长差异不显著，变幅为18.30～22.60 cm，其中T4和T5处理果长分别比CK短1.01、2.04 cm；果实横径最大为3.69 cm，各处理间差异不显著。果形指数为5.57～6.28。此外，各处理较CK处理产量显著，其中T3处理增产最高，达54 618.08 kg/hm2，其次是T5和T1处理，较CK分别增产84.65%、32.83%、32.56%(表3)。这可能与农业废弃物还田提高土壤透气性、促进有益微生物生长，提高根系吸收养分的能力等有关。

表2 农业废弃物还田对设施青椒果实品质的影响

表3 农业废弃物还田对设施青椒产量的影响

3 结论

叶绿素含量不仅和光合作用有关，也影响着绿色蔬菜的外观品质。试验结果显示，青椒果实中叶绿素a和叶绿素(a+b)含量各处理间均显著高于CK(T5处理中叶绿素a含量除外)，叶绿素a和叶绿素(a+b)含量均以T6处理为最高，分别为0.062 5、0.057 6 mg/g FW，这可能与这个配方下更利于创造根系生长环境，改善有益微生物菌群和土壤酶活性，释放更多矿质元素等有关。徐国伟等研究表明，秸秆还田后明显降低土壤pH值，增加有机酸含量，且两者间呈极显著的负相关，土壤中脲酶、过氧化氢酶及碱性磷酸酶活性增强，全磷、可溶性钾含量也显著上升[16]；邓欧平等研究表明，菌渣还田结合氮肥效果较好，中、高量菌渣还田处理(1、1.5、2倍氮肥)均能有效提高土壤速效养分含量，线椒成熟期菌渣还田处理的土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量分别比化肥处理高出3.55%～20.24%、2.84%～31.97%、2.10%～14.48%[17]。此外，菌渣还田后的土壤B/F值和A/F值均明显高于对照[18]。

各处理间果实的品质有显著提升，其中维生素C含量以T6和T5处理为较高，分别为133.93、132.51 mg/kg FW，各处理间差异显著；可溶性糖含量为3.95%～4.82%；T1处理可溶性蛋白质含量最高，达3.61 mg/g FW，CK与T7、T3与T4间差异不显著；游离氨基酸含量则以T2处理为最高，其次是T4和T5处理。农业废弃物还田能提高作物品质的研究与前人研究结果基本一致。魏云辉等研究表明，单一菌渣还田可使辣椒增产达67.95%，但维生素C含量增幅不大[19]；稻壳、麦秸还田在青椒、黄瓜品质提升上也表现明显[20，14]；本研究显示不同配比的农业废弃物更利于提升菜椒的品质。产量以T3处理为最高，达54 618.08 kg/hm2，较CK增产84.65%，增产显著。综合比较品质和产量指标，T3处理效果较好。

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