不同有机-无机肥配施模式对设施辣椒产量及养分利用的影响

郑福丽 李国生 李燕 魏建林 谭德水

摘要：通過日光温室小区试验研究了不同有机-无机肥配施模式对设施辣椒产量、养分利用和土壤养分的影响，探索适宜设施辣椒的有机-无机肥配施模式，并对其经济效益进行评价。试验设置7个处理：常规用量化肥配施常量有机肥（FP+OM1），优化用量化肥（OPT），优化用量化肥配施低量有机肥（OPT+OM2），优化用量化肥配施中量有机肥（OPT+OM3），优化用量化肥配施高量有机肥（OPT+OM4），减施15%化肥配施中量有机肥（OPT1+OM3），减施30%化肥配施中量有机肥（OPT2+OM3）。结果表明：（1）等化肥用量条件下，辣椒产量随有机肥用量增加而增加，OPT+OM4处理产量最高，比FP+OM1处理增产49.91%;OPT1+OM3和OPT2+OM3处理的辣椒产量仍持平或略高于FP+OM1处理。（2）辣椒NO-3-N含量随有机肥用量的增加而增加，随化肥用量的减少而降低，OPT+OM4处理NO-3-N含量最高，比FP+OM1处理高46.57%。（3）OPT+OM3和OPT+OM4处理的辣椒氮磷钾累积量和氮磷钾收获指数居高，OPT2+OM3、OPT+OM4处理肥料偏生产力较高，分别比FP+OM1处理分别提高67.89%、65.66%。（4）不同施肥处理土壤养分差异很大，OPT+OM3处理土壤中全氮、速效钾、有效磷和有机质含量居高，速效钾、有效磷含量分别比FP+OM1处理提高38.78%和22.20%。（5）OPT+OM4施肥模式的纯收入最高，为44.50万元/hm2，OPT+OM3处理的产投比最高，为4.90。在本试验条件下，综合产量、效益和土壤培肥等因素，推荐每公顷施用2 422.5～2 850.0 kg化肥配合施用45 562.5 kg有机肥为较优的施肥模式。

关键词：有机-无机肥配施;设施辣椒;产量;养分利用;土壤肥力

中图分类号：S641.306+.2：S147.4  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2020）11-0105-06

Effects of Different Organic-Inorganic Fertilizers Combined

Application Methods on Yield and Nutrient

Utilization of Capsicum in Greenhouse

Zheng Fuli， Li Guosheng， Li Yan， Wei Jianlin，Tan Deshui

（Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of

Agricultural Sciences/Key Laboratory of Wastes Matrix Utilization， Ministry of Agriculture

and Rural Affairs/ Shandong Provincial Key Laboratory of

Plant Nutrition and Fertilizer， Jinan 250100， China）

Abstract Through plot experiment in solar greenhouse， the effects of different combined application methods of organic fertilizer and chemical fertilizer on yield， nutrient utilization and soil nutrients of capsicum were studied to explore the suitable combined application method of organic and chemical fertilizers， and their economic benefits were also evaluated. Seven treatments were designed as conventional chemical fertilizer and conventional organic fertilizer （FP+OM1）， optimized chemical fertilizer （OPT）， optimized chemical fertilizer combined with low rate organic fertilizer （OPT+OM2）， optimized chemical fertilizer combined with medium rate of organic fertilizer （OPT+OM3）， optimized chemical fertilizer combined with high rate of organic fertilizer （OPT+OM4）， 15% reduction of OPT combined with medium rate of organic fertilizer （OPT1+OM3） and 30% reduction of OPT combined with medium rate of organic fertilizer （OPT2+OM3）. The results were as follows. （1） Under the conditions of equal chemical fertilizer， the yield of capsicum increased with the increase of organic fertilizer. The yield of OPT+OM4 treatment was the highest and increased by 49.91% compared with FP+OM1 treatment. Under the OPT1+OM3 and OPT2+OM3 treatments， the yield of capsicum was still same or slightly higher than that of FP+OM1 treatment. （2） The NO-3-N content in capsicum increased with the increase of organic fertilizer and decreased with the decrease of chemical fertilizer. The NO-3-N content under OPT+OM4 treatment was the highest， which was 46.57% higher than that of the FP+OM1 treatment. （3） The NPK accumulation and NPK harvest index of OPT+OM3 and OPT+OM4 treatments were higher;and OPT2+OM3 and OPT+OM4 treatments showed higher fertilizer productivity， which were 67.89% and 65.66% higher than that of FP+OM1 treatment respectively. （4） The soil nutrients were significantly different under different fertilization treatments. The contents of total nitrogen， available potassium and phosphorus and organic matter in soil were higher under OPT+OM3 treatment， and the contents of available potassium and phosphorus were 38.78% and 22.20% higher than those of FP+OM1 treatment. （5） The net income of OPT+OM4 mode was the highest as 445.0 thousand yuan per hectare， and the ratio of output to input under OPT+OM3 treatment was the highest as 4.90. Comprehensively considering yield， benefit and soil fertility， 2 422.5～2 850.0 kg chemical fertilizer combined with 45 562.5 kg organic fertilizer per hectare was recommended as the better fertilization mode under the conditions of this experiment.

Keywords Combined application of organic-inorganic fertilizers;Capsicum in greenhouse; Yield; Nutrient utilization; Soil fertility

设施蔬菜生产作为满足我国北方地区冬春蔬菜供应、促进农民增收的重要产业迅速发展，然而设施蔬菜生产中普遍存在化肥过量使用现象，长期过量施用化肥，不仅容易造成土壤盐分积累，降低土壤酶活及蔬菜产量和品质等[1-4]，而且还引起了一系列影响生态环境和人类健康的问题。

以往研究表明，有机肥与无机肥配合施用可平衡养分供应，满足作物整个生育期对养分的需求，对作物生长的效果较好[5，6]。孙利萍等[7]研究表明，施用羊粪和鸡粪可以提高番茄产量和品质。赵云霞等[8]在日光温室条件下，研究了不同有机肥施用对沙培番茄生长发育及产量品质的影响，结果表明施用有机肥可以促进番茄生长，提高果实产量和品质。有机-无机肥配施在提高蔬菜产量和品质、减少化肥浪费、改善土地质量方面均能产生有益影响。本研究以辣椒为试材，在鲁西南潮土日光温室开展不同模式有机-无机肥运筹试验，研究不同梯度有机-无机肥配比对设施辣椒产量、品质以及节本增效、土壤质量的影响，以确定当地设施辣椒生产条件下适宜的有机、无机肥料用量范围，以期为设施蔬菜的有机替代和化肥节本增效施用提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点在山东省郓城县南赵楼村山东绿禾农业开发有限公司设施大棚内，位于郓城县城南24 km，地处东经115°40′～116°08′、北纬35°21′～35°52′，属温带季风性大陆气候，四季分明，年均气温13.3℃，年均无霜期208 d，日照时数2 479.7 h，降水量694.7 mm。土壤类型为壤质潮土，成土母质为黄河冲积物。试验地定植前0～30 cm土壤基本理化性质：全氮0.64 g/kg，硝态氮40.44 mg/kg，有效磷20.98 mg/kg，速效钾90.1 mg/kg，有机质10.55 g/kg，pH 8.76，EC 289.0 μS/cm。

1.2 试验设计与田间管理

试验设置7个处理：FP+OM1，常规用量化肥配施常量有机肥;OPT，优化用量化肥;OPT+OM2，优化用量化肥配施低量有机肥;OPT+OM3，优化用量化肥配施中量有机肥;OPT+OM4，优化用量化肥配施高量有机肥;OPT1+OM3，优化用量基础上减施15%化肥配施中量有机肥;OPT2+OM3，优化用量基础上减施30%化肥配施中量有机肥。各处理具体肥料用量见表1。每个处理3个重复，随机区组排列，共计21个小区。小区面积24 m2，辣椒品种为瑞克斯旺，种植密度为30 000棵/hm2。

本试验所用有机肥为山东绿禾农业开发有限公司自行堆积发酵的腐熟鸡粪，鸡粪施用量和养分均以干基计，养分含量为N 0.89%、P2O5 1.68%、K2O 0.54%、有机质45.23%。施肥方式和常规化肥用量按照当地种植习惯调查确定，化肥以养分用量计，有机肥以实物干基用量计，所用底肥为芭田复合肥（氮磷钾含量15-15-15），追肥所用肥料为芭田复合肥（15-15-15）和武汉瑞莱水溶肥（20-10-30）。

试验于2018年10月5日开始，施有机肥和底肥后旋耕起垄，灌水，10月8日移栽。水溶肥和复合肥交替追施，视辣椒生长情况每隔7～10 d追施一次，各追施5次;除追肥外，根据土壤水分和天气情况进行灌溉，每次灌溉量600～900 m3/hm2，其它田间管理措施各小区严格一致，无严重病虫害发生。于2019年2月17日开始采摘，2019年5月31日拉秧，采摘期104 d。

1.3 测定项目与方法

种植前和收获后取0～90 cm土壤测定其硝态氮含量，取0～30 cm土壤测定pH值、有机质、水溶性盐、全氮、速效钾、有效磷等基础养分含量。

辣椒按小区分批采收计产，盛果期取长势均匀的辣椒鲜样测定果实和茎叶中NO-3-N和氮磷钾（NPK）含量。拉秧后每小区选择3株长势均匀的辣椒植株计算植株重量和含水量，测定植株NPK含量。植株氮磷钾含量和土壤养分测定，均参考土壤农化分析方法[9]。

根据文献[10]计算如下指标：

氮磷钾收获指数=果实氮磷钾吸收量/地上部氮磷钾总吸收量;

肥料偏生产力（PFP）=产量/化学肥料施用量;

经济系数=辣椒产量/（辣椒产量+茎叶产量）;

产值=产量×产品单价;

相对净收益=产值-肥料成本-劳动成本;

产投比=产值/总成本。

1.4 数据处理

利用Microsoft Excel 2016进行数据处理，采用DPS 18.10软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对辣椒产量和生物量的影响

由表2可知，施肥处理对辣椒产量影响显著，单施化肥的OPT处理辣椒产量、地上部总生物量和经济系数均最低。等化肥用量下随有机肥用量增加，辣椒产量增加，OPT+OM4处理的辣椒产量最高，比FP+OM1处理增产49.91%。同等有机肥用量下，降低化肥用量，辣椒产量降低，但OPT2+OM3处理的辣椒產量仍明显高于FP+OM1处理的辣椒产量。

OPT+OM4、OPT+OM3、OPT1+OM3处理的茎叶产量较高，三者间差异不显著，但均显著高于其他处理;OPT和OPT+OM2处理茎叶产量较低，明显低于FP+OM1处理。各处理辣椒的经济系数都在0.80左右，其中OPT+OM4处理的最高，为0.84，OPT处理的最低，为0.78。

2.2 不同施肥处理对辣椒硝酸盐含量的影响

硝酸盐作为辣椒品质的重要指标其含量变化与施肥量密切相关，从图1可知，同等化肥用量下随有机肥用量增加，辣椒NO-3-N含量显著增加，OPT+OM4处理的辣椒NO-3-N含量最高，为222.71 mg/kg，与其他处理差异显著。同等有机肥用量下，降低化肥用量，辣椒NO-3-N含量降低，OPT1+OM3和OPT2+OM3处理间差异不显著。

2.3 不同施肥处理对辣椒养分积累与偏生产力的影响

由表3可知，同等化肥用量条件下，隨有机肥用量增加，果实NPK积累量、NPK收获指数、肥料偏生产力增大，其中，OPT+OM4处理果实NPK积累量和NPK收获指数最大，肥料偏生产力也较高。然而在同等有机肥用量下，减少化肥投入，辣椒中NPK的积累量明显下降， OPT2+OM3处理的辣椒茎叶和果实中氮磷钾积累量显著低于OPT+OM3处理和OPT1+OM3处理。常规施肥处理（FP+OM1）的NPK积累量和肥料偏生产力显著高于OPT和OPT+OM2处理。

2.4 不同施肥处理对土壤养分的影响

通过对0～30 cm土层土壤养分的分析可知，有机-无机肥配施可显著提高0～30 cm土层土壤的全氮、速效钾、有效磷含量和EC值，但对土壤pH值无显著影响（表4）。各施肥处理都会增加土壤盐度，与种植前土壤相比，EC值均显著升高。OPT处理仅施用了化肥未配合施用有机肥，其有机质含量明显低于种植前水平，OPT+OM2处理的有机肥用量较低，对土壤有机质的提升效果不明显，与种植前有机质含量基本持平。OPT+OM3和OPT1+OM3处理的土壤有机质含量居高，比常规施肥处理有机质含量提高1个单位以上。在同等化肥用量下，随着有机肥用量的增加，0～30 cm土层土壤中全氮、速效钾、有效磷、有机质含量均先升高后降低，均以OPT+OM3最高;而同等有机肥用量下，随化肥用量降低，全氮、速效钾、有效磷、有机质含量均下降。

2.5 不同施肥处理对0～90 cm土层NO-3-N的影响

土壤中的硝态氮含量与施肥量密切相关，而且其移动性强，易随水淋溶到下层土壤甚至地下水中，造成地下水硝酸盐超标。从图2可以看出，FP+OM1处理的表层土壤NO-3-N含量为162.39 mg/kg，远高于其他处理。OPT+OM2、OPT+OM4和OPT1+OM3处理的表层土壤NO-3-N含量在100 mg/kg左右，其他处理的表层土壤NO-3-N含量在80 mg/kg左右。各处理NO-3-N含量随土层增加迅速降低，OPT处理60～90 cm土层的NO-3-N累积最少，为33.17 mg/kg。FP+OM1处理由于化肥用量明显高于其他处理，其土壤中残留的NO-3-N量也最高。

2.6 不同施肥处理辣椒的经济收益分析

辣椒采摘期比较长，前期价格高，后期价格低，综合平均价格6元/kg。不同施肥处理的肥料投入成本不同，投入成本越高，产量越大，其产值也越大，相对净收入也高。从表5可知，肥料成本最高的是OPT+OM4处理， 每公顷投入肥料约9.3万元，但其产值也最高，每公顷辣椒净收入约44.50万元，比其他处理的净收益高4万～20万元不等;其次是OPT+OM3处理，净收入40余万元， OPT1+OM3处理净收入约为37万元，都明显高于农民习惯处理（FP+OM1）。从产投比看，产投比最高的是OPT+OM3处理，为4.90;其次是OPT1+OM3处理，产投比为4.75。

3 讨论

3.1 不同施肥处理对土壤养分的影响

本研究结果表明，增加有机肥用量可以一定程度上提高土壤有机质含量，OM3和OM4有机肥处理（即每公顷施45 562.5 kg和72 900.0 kg有机肥的处理）土壤有机质含量均高于常规用量化肥配施OM1有机肥处理，提高幅度7.19%～12.05%，这与郭宁[11]、庄钟娟[12]等的研究结果相似，即施用有机肥土壤有机质分别提升4.98%和11.60%。本试验中土壤氮磷钾含量随有机肥用量增加呈先增加后降低的趋势，当有机肥用量为72 900.0 kg/hm2时，土壤氮磷钾含量开始下降，降低的机理有待于进一步研究，但仍明显高于不施有机肥的OPT处理，说明在适量范围内施用有机肥可以提高土壤氮磷钾的含量，这与唐宇等[13]的研究结果相似。

3.2 不同施肥处理对辣椒产量和硝酸盐含量的影响

大量研究表明，有机肥和化肥配施能够很好地维持或提高作物产量和品质。郭宁等[11]研究发现增施有机肥减少化肥用量，番茄产量提高15.29%，并提高果实品质，硝酸盐含量降低3.82%。王冰清等[14]研究发现，化肥减量配施有机肥，对黄瓜、甘蓝和苦瓜的产量没有显著影响，但提高了其可溶性糖、V[HT6]C含量，降低了硝酸盐的含量。张国显[15]、Manna[16]等研究发现，有机肥替代25%化肥进行施肥，可达到化肥减施增产的效果，番茄增产28%。本研究结果表明，与常规用量化肥配施OM1有机肥相比，减少化肥用量增加有机肥用量可以提高辣椒产量，OPT+OM4处理（即每公顷施2 850.0 kg化肥+45 562.5 kg有机肥）的辣椒产量最高，比FP+OM1增产49.91%。但有机肥过量增加也提高了辣椒硝酸盐积累的风险，而减少化肥用量则可明显降低辣椒中硝酸盐的积累，因此合理的有机-无机肥配施可以提高辣椒产量，减少辣椒中硝酸盐的积累。

3.3 不同施肥处理的肥料偏生产力和经济收益分析

节本增效是提高经济收益的重要途径，而经济收益是实现化肥减量增效的重要目标。本研究结果表明，配施适量有机肥基础上优化化肥用量可明显提高肥料偏生产力，与常规施肥处理相比肥料偏生产力提高了47.35%～67.89%。OPT+OM4处理（即每公顷施2 850.0 kg化肥+72 900.0 kg有机肥）经济收益最高，与常规施肥模式相比净收入增加57.41%，OPT+OM3处理（即每公顷施2 850.0 kg化肥+45 562.5 kg有机肥）的产投比最高，为4.90。这与前人的研究结果相近[17-19]。如高洪军等[17]研究表明，有机肥替代化肥的有机-无机肥配施模式能够提高玉米的氮素积累量，并提高玉米的偏生产力和氮收获指数。岳超等[19]研究表明，马铃薯施用生物有机肥可以明显提高产量和经济收益，化肥减量10%和20%分别配施等量有机肥，较常规施肥增产13.3%和14.9%，增效11.5%和13.8%。柏琼芝等[20]研究表明，常规化肥减量10%配施有机肥，马铃薯经济效益较常规增加3%。

4 结论

本试验条件下每公顷投入45 562.5 kg及以上有机肥处理的辣椒产量和肥料生产力都明显高于农民习惯施肥处理，优化施用化肥基础上减量15%条件下亦增产显著，其中 OPT+OM4（每公顷施2 850.0 kg化肥+72 900.0 kg有机肥）和OPT+OM3处理（每公顷施2 850.0 kg化肥+45 562.5 kg有机肥）分别增产49.91%和33.31%。

有機-无机肥适宜配比可以有效增加表层土壤肥力，降低土壤中硝态氮的积累，试验结束后 OPT+OM3处理土壤全氮、速效钾、有效磷和有机质含量最高。

同一化肥养分条件下，辣椒硝酸盐含量与有机肥投入量成正相关，而等有机肥用量下辣椒硝酸盐含量随化肥用量降低而降低。

OPT+OM4处理（优化施肥配施72 900.0 kg·hm-2有机肥）产值最高、净收益最大，但产投比最高的是OPT+OM3处理（优化施肥配施45 562.5 kg·hm-2有机肥）。综合土壤培肥、养分利用效率、辣椒产量、品质以及经济效益等方面，在本试验条件下每公顷施用2 422.5～2 850.0 kg化肥配施45 562.5 kg有机肥是较优的有机-无机配施模式。

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