复合肥料中不同腐植酸质量分数对辣椒产量和品质的影响

范仲卿，郭新送，吴钦泉，陈士更，宋挚，于晓东，李巧玉，王鹏，丁方军，马学文*

(1.山东农大肥业科技有限公司 农业部腐植酸类肥料重点实验室，山东 泰安 271000； 2.泰安市岱岳区农业农村局，山东 泰安 271000)

辣椒(CapsicumannuumL.)，又称海椒，富含维生素C、辣椒素和碳水化合物，在餐饮、食品加工和制药领域应用非常广泛。我国是辣椒的重要主产国之一，年种植面积近2×104km2，居世界首位，但依然无法满足广大人民日益增长的需求，每年仍需进口约1.6×105t干辣椒及辣椒制品，且呈逐年增长趋势[1]。此外，由于部分地区栽培技术落后，投入结构不合理等原因，辣椒品质差，不能满足消费需求[2]。因此，提升辣椒产量和品质对于满足我国人民生活需求具有重要意义。

肥料在农业生产中的作用不可替代，但长期以来，常规肥料施用量大、利用率低，在造成大量养分浪费的同时还会造成土壤板结和水体富营养化，给环境带来极大危害[3]。因此，在农业生产中，减少肥料消耗和对环境的危害、提高肥效和利用率是农业可持续发展的重要手段。

腐植酸具有改良土壤，提高肥效的功能，可通过调控植物代谢相关重要基因的表达和酶活性来提升农作物产量并改善农作物品质[4-6]。腐植酸为动植物残体在一系列的生理生化作用下，分解转化而成的一类含有芳香族及其活性官能团的天然高分子酸性有机混合物[7]，是一种高效的肥料增效剂，与常规肥料结合后可以生成稳定的化学键，减缓肥料的氧化还原反应，有效降低氮素释放速率。前人多项研究表明，腐植酸可通过活化土壤，提高农作物呼吸作用速率和新陈代谢过程，促进植物生长。使用腐植酸可以提高土壤磷酸酶活性，促进土壤团粒结构形成[8]，提高土壤有机质含量[9]，还可有效提高玉米[10]、小麦[11]、猕猴桃[12]、设施甜瓜[13]、大叶芹[14]、葡萄[15-16]、杨梅[17]等作物的产量和品质，如提高葡萄叶绿素含量[16]、增加玉米氮素吸收积累量[10]、降低生育期甘薯T/R(茎叶鲜重与块根鲜重的比值)值[18]、提高西瓜叶片叶绿素相对含量值[19]、节省甘蓝肥料投入[20]等。

长期连作会因作物根系菌群微生物失衡、作物专用营养元素缺失及作物自毒物质积累过多导致重茬障碍，进而严重影响产量及品质[21-22]。目前辣椒种植多以复合肥料为主，种植户多采用有机肥投入及大量使用药剂来避免重茬问题，经济及环境效益差。腐植酸肥料已被应用在多种作物上，但对辣椒生长发育的影响却鲜有报道。为了探究腐植酸肥料对辣椒产量和品质的作用，本研究采用含有不同质量分数腐植酸的复合肥料，连续4年开展对辣椒产量和品质的鉴定，以期为腐植酸复合肥在我国辣椒种植中的应用提供参考。

1 试验

1.1 材料与方法

供试辣椒品种为“干椒3号”。采用常规露地栽，田间管理与常规一致。本试验于2014—2017年在山东省泰安市肥城市山东农大肥业科技有限公司试验基地进行，该基地土壤为红壤土，肥力状况中等，其中含全氮1.52 g/kg、碱解氮110.23 mg/kg、有机质14.21 g/kg、速效钾79.31 mg/kg、有效磷31.12 mg/kg，土壤pH为7.12。

试验用肥均由山东农大肥业科技有限公司提供，使用尿素、一铵、硫酸钾、硫酸铵等原料混合入特定比例活化腐植酸。其中腐植酸以风化煤为原料提取，并经碱活化处理制得，其活化腐植酸含量为40%，然后滚筒造粒制得N、P2O5、K2O质量分数均为17%的复合肥料。

1.2 试验处理

依据复合肥中腐植酸质量分数的不同，设置5个处理组，分别为T0、T1、T2、T3、T4，其中腐植酸的质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%。小区面积20 m2(宽2.5 m，长8 m)，4月上旬定植，株距25 cm，行距采用大小行种植，大行70 cm，小行50 cm。2014—2017年连续4年同一试验小区采用同一种施肥处理，2014年为最佳处理筛选年度，2015—2017年仅记录T0、T3(即腐植酸质量分数为0%和6%)数据，其余处理作保护区使用，不计入本试验。所有小区施肥方法为底施并翻耕入土，施肥时间为种植前2～3 d。

1.3 测定指标与方法

产量测定：辣椒成熟后，试验小区全部收获，置于通风干燥处自然风干，测定干椒产量。

品质测定：盛果期随机取3株生理成熟度一致、无病害的果实进行品质测定。可溶性蛋白采用考马斯亮蓝G-250溶液法测定；可溶性糖采用蕙酮-硫酸比色法测定；维生素C采用2,6-二氯酚靛酚钠染色法测定；辣椒素和胡萝卜素采用超高效液相色谱法测定[23-24]。

收益(J)计算如下式所示。

J=(m1-m0)×V-(S1-S0)，

(1)

其中，m1为处理组干椒产量；m0为对照组干椒产量；V为干椒价格，本文取10元/kg；S1为处理组肥料投入费用，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为对照组肥料投入费用，本文取2400 元/hm2。

试验所用仪器为：1260高效液相色谱仪(安捷伦(中国)科技有限公司)；754型可见光分光度计(上海舜宇恒平科学仪器有限公司)；JY5002电子天平(上海上天精密仪器有限公司)；ME204电子天平(梅特勒-托利多仪器)。

2 结果与分析

2.1 不同肥料处理对干椒产量、品质及经济效益的影响

为了探究不同肥料处理对干椒产量的影响，在2014年，分别采用常规复合肥及不同质量分数腐植酸复合肥料处理进行辣椒产量和品质分析，结果如表1所示。

表1 2014年不同肥料处理辣椒产量和品质

对于产量来说，T0、T1、T2、T3和T4组辣椒产量分别为5830、5890、6300、6650和6710 kg/hm2，其中以8%腐植酸复合肥产量最高，常规复合肥施肥条件下产量最低。6%、8%腐植酸复合肥较常规复合肥处理显著增产，2%、4%腐植酸复合肥较常规复合肥处理增产但不显著。另外可发现，4种腐植酸处理均较对照组有增收，其中以T3增收量最大，每公顷增收7300元。

由表1还可看出，对不同施肥处理下的干椒品质进行分析，相较于常规复合肥，腐植酸肥料处理干椒的可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、辣椒素和胡萝卜素含量均高于常规施肥方式。其中可溶性蛋白随复合肥料中腐植酸质量分数的增加而增加，但2%、4%腐植酸复合肥处理较对照组差异不显著，6%、8%腐植酸复合肥处理较对照组差异显著，而较4%腐植酸复合肥处理差异不显著；腐植酸质量分数高于6%时可显著提高辣椒可溶性糖含量，6%、8%腐植酸复合肥处理之间无显著差异；维生素C含量有随腐植酸质量分数的增加而增加的趋势，4组处理中仅8%腐植酸复合肥处理较对照组显著增加，其余处理组高于对照组但差异不显著；复合肥料配施腐植酸可显著增加辣椒中辣椒素含量，各质量分数腐植酸复合肥处理间差异不显著；胡萝卜素含量随腐植酸配比的增加呈增加趋势，其中6%、8%腐植酸复合肥处理显著高于对照组，各质量分数腐植酸复合肥处理间差异不显著；综合品质数据，6%、8%腐植酸复合肥处理的可溶性蛋白、可溶性糖、辣椒素、胡萝卜素含量较常规施肥显著增加。相较于6%腐植酸复合肥，8%施肥模式下辣椒产量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、维生素C含量和辣椒素含量略有增高，但不显著。因此，在大田生产中，综合产量、品质和经济效益等多种要素，6%腐植酸复合肥模式是最佳的施肥处理。该研究结果与前人基于其他作物的研究基本一致[10-17]。

2.2 不同肥料处理辣椒产量和品质随种植年限变化情况

2014年试验结果表明，6%腐植酸复合肥处理为最佳施肥处理，为探究不同质量分数肥料处理下辣椒产量和品质随种植年限的变化，在2015—2017年选择不添加和6%腐植酸复合肥两种处理方式连续种植，结合2014年数据得图1。

图1 2014—2017年不同处理辣椒产量及品质Fig.1 Yield and quality of chilli under different fertilizer treatments from 2014 to 2017

由图1可以看出，在2014—2017四个年度中，施用6%腐植酸复合肥料的干椒产量和品质均要高于普通复合肥模式，且随着连作年限的延长，这种趋势愈加显著。在第4年，两种施肥模式下干椒产量，可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、辣椒素和胡萝卜素质量分数均比第1年下降，常规复合肥施肥模式下降比例较大，分别降低了27.1%、18.0%、19.6%、22.9%、20.8%和29.1%，表明连年种植(连作)，可明显降低辣椒产量和品质。在第4年，6%腐植酸复合肥处理下干椒产量，可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、辣椒素和胡萝卜素质量分数比常规复合肥处理高33.6%、24.6%、36.9%、34.6%、34.5%和42.8%(P<0.05)，差异达显著水平，且与第1年相比，干椒产量，可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、辣椒素和胡萝卜素质量分数仅下降14.6%、9.4%、17.5%、13.8%、29.03%和25.6%，下降幅度明显小于常规施肥，表明使用腐植酸复合肥料，能够明显改善因连年种植(连作)导致的辣椒产量品质下降现象。

连作效应严重影响辣椒产量和品质，常规复合肥施用无法缓解严重的连作效应，而腐植酸复合肥料可以有效降低连作效应对作物产量和品质的损害，随着腐植酸复合肥料施用年限的延长，其优势逐渐体现，在第4年依然可以维持较好的产量和品质。以上现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，并降低病虫害发生严重度，这与前人在玉米，西瓜、棉花、小麦等作物生产中的研究结果基本一致[10-17]。

总之，与复合肥相比，质量分数2%～8%的腐植酸复合肥可以不同程度地提升辣椒的产量和品质，综合效应以质量分数6%的腐植酸复合肥为最优。

3 结论

研究结果表明，相较于常规复合肥，使用含有腐植酸的复合肥料可提高辣椒产量和品质，其中以质量分数6%腐植酸处理效果最佳，当年产量较对照提高14.07%，每公顷收益提高7300元，各营养成分含量也显著高于常规施肥处理，为最佳施肥处理。通过连续4年连作种植，对比6%腐植酸复合肥料与常规肥料处理的产量、品质差异，结果表明，使用6%腐植酸复合肥处理可明显降低连作对辣椒产量及品质的影响；连作4年后，常规复合肥施肥模式下干椒产量，可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、辣椒素和胡萝卜素质量分数比第一年下降了 27.1%、18.0%、19.6%、22.9%、20.8%和29.1%，而6%腐植酸复合肥处理比第1年下降14.6%、9.4%、17.5%、13.8%、29.03%和25.6%，综合效果优于常规复合肥处理；第4年，6%腐植酸复合肥处理干椒产量，可溶性蛋白、可溶性糖、维生素C、辣椒素和胡萝卜素质量分数较常规施肥分别提高33.6%、24.6%、36.9%、34.6%、34.5%和42.8%，提高效果显著。

以上结果表明，使用质量分数6%腐植酸复合肥可降低连作对辣椒产量和品质的影响，这可能与腐植酸可改善受损土壤、增强土壤有益微生物活性、提高肥料利用率有关，具体作用原理还应进一步进行试验验证。