绿肥对设施青椒产量品质及土壤理化性状的影响

周丽平，赵 秋，宁晓光，张新建，高贤彪

（天津市农业科学院农业资源与环境研究所，天津 300192）

随着居民生活水平的提高，对蔬菜安全和品质的要求越来越高，发展优质蔬菜是当前中国农业面临的重要问题［1］。而设施菜田作为一类高投入-高产出的特殊农田资源，对于保障城乡居民蔬菜消费、提高农民收入和实现农业增效具有十分重要的作用［2］。科学合理施肥是设施蔬菜优质高效生产的关键［3］，但是在蔬菜生产中，仍存在化肥过量施用的现象，不仅降低了肥料利用率和蔬菜品质，还带来了土壤板结、环境污染［4］和水污染等一系列问题，而绿肥是纯天然、最清洁的有机肥源，在部分替代化肥［5］、改良土壤理化性质［6-10］、改善农作物品质［11-12］和环境保护［13］等方面有着极其重要的作用。我们曾发现并探索多种冬绿肥覆盖作物，探究了其在适应多种土壤条件、固氮蓄碳和防风固沙等方面的影响［14-16］，取得了较好的成果，但是关于不同绿肥品种对设施青椒影响的研究尚少。

青椒是人们喜食的四季蔬菜，在设施蔬菜生产中占重要地位，且需肥量较大，肥料是保障青椒高产稳产的重要因素。本研究利用黑麦、毛叶苕子、箭筈豌豆、燕麦、油菜和小葵子这6 种绿肥作物配合有机无机肥施用于设施青椒，以推荐出利于改善土壤理化性状和促进青椒生长发育的绿肥品种，为后期研究绿肥在设施蔬菜种植中减肥增效和农业可持续利用模式提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于天津市丰邦蔬菜种植专业合作社，供试蔬菜为青椒，供试有机肥为天津富瑞丰生物科技有限公司生产的有机肥（N 1.9%、P2O51.4%、K2O 2.4%），供试化肥为水溶肥（养分含量50%）。供试土壤0 ～20 cm 土层有机质含量20.4 g/kg、全氮2.5 g/kg、全磷2.6 g/kg、全钾18.6 g/kg、硝态氮176.4 mg/kg、有效磷（Olsen-P）287.5 mg /kg、速效钾274.6 mg/kg、pH 值7.7、电导率（EC 值）268 μS/cm。

1.2 试验设计

试验在日光温室内进行，栽培的方式为传统的畦栽，畦宽1.5 m，畦长8 m，株距40 cm。采用小区试验，共设置7 个不同种植绿肥作物的处理：（1）黑麦；（2）毛叶苕子；（3）箭筈豌豆；（4）燕麦；（5）油菜；（6）小葵子；（7）对照。每个处理6 次重复，各绿肥均为2019 年3 月初播种，于2019 年6 月中旬青椒收获后进行翻压。黑麦、毛叶苕子、箭筈豌豆和燕麦的播种量是120.0 kg/hm2，油菜和小葵子的播种量是60.0 kg/hm2，绿肥产草量以鲜重计，黑麦产量为19.9 t/hm2，毛叶苕子产量为18.8 t/hm2，箭筈豌豆产量为18.0 t/hm2，燕麦产量为21.0 t/hm2，油菜产量为20.1 t/hm2，小葵子产量为22.5 t/hm2。各处理具体的施肥量见表1。

表1 试验各处理施肥量

在种植前，采集0 ～20、20 ～40 cm 土壤，测定土壤pH 值、EC 值、硝态氮、有效磷、速效钾、全氮、全磷、全钾和有机质含量。在种植后，采集不同处理0 ～100 cm 土层土壤，测定各层土壤硝态氮、有效磷和速效钾含量，测定0 ～20 cm 土层土壤pH 值、EC 值、全氮、全磷、全钾和有机质含量。在收获期，测定每试验小区的产量，并在盛果期取果实鲜样，测定其品质指标维生素C 和硝酸盐含量。

1.3 试验项目与方法

土壤样品的测定项目和方法：pH 值（酸度计测定）、EC 值（电导仪测定）、全氮（凯氏定氮法测定）、全磷（高氯酸-硫酸法）、全钾（氢氟酸消解法）、硝态氮（酚二磺酸比色法）、有效磷（碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法测定）、速效钾（醋酸铵浸提，原子吸收分光光度法测定）和有机质（重铬酸钾容量法）；土壤酶活性采用试剂盒进行测定［17］。

果实样品的测定项目和方法：硝酸盐含量用水杨酸法测定［18］、维生素C 含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定［19］。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2003 和SAS 8 进行统计分析；各处理间的差异显著性用LSD 法检测。

2 结果与分析

2.1 不同绿肥处理对设施土壤耕层pH 和EC 的影响

与对照相比，绿肥处理对设施土壤0 ～20 cm的pH 影响不大（图1）。各绿肥处理的pH 值为7.82 ～7.92，对照处理的土壤pH 值为7.80，油菜处理的土壤pH 值最高，为7.90。绿肥处理能显著降低土壤的EC 值（图1），对照处理的EC 值为276.7 μS/cm，绿肥处理的EC 值为224.7 ～259.3 μS/cm，其中燕麦处理的土壤EC 值降幅最大，比对照处理降低了52.0 μS/cm，其他绿肥处理的降低比例为6.3%～18.8%。可见，在设施青椒种植中，绿肥有利于缓解土壤盐渍化，其中燕麦处理的作用效果最好。

图1 不同处理对设施土壤0 ～20 cm 土层土壤pH 值和EC 值的影响

2.2 不同绿肥处理对设施土壤有机质的影响

与对照处理相比，绿肥处理能够提高土壤有机质含量（图2）。对照处理的土壤有机质含量为52.0 g/kg，绿肥处理与之相比，提高了2.3%～26.6%。各绿肥处理之间比较，箭筈豌豆处理的土壤有机质含量最高，为65.8 g/kg，毛叶苕子处理和黑麦处理的土壤有机质含量较低，分别为53.2 和53.7 g/kg。在本试验条件下，箭筈豌豆对于提高设施青椒的土壤有机质含量效果最佳。

图2 不同处理对设施土壤0 ～20 cm土层土壤有机质含量的影响

2.3 不同绿肥处理对设施土壤全量养分的影响

绿肥处理能够提高土壤全量养分的含量（表2）。与对照处理相比，各绿肥处理的土壤全氮含量提高了0.01 ～0.6 g/kg、土壤全磷含量提高了0.1 ～0.6 g/kg、土壤全钾含量提高了5.5 ～17.5 g/kg。各绿肥处理之间比较，油菜处理和小葵子处理的土壤全氮含量高于其他处理，黑麦处理的土壤全磷含量显著高于其他处理，小葵子处理的土壤全钾含量在各处理中为最高。

表2 不同处理对设施土壤0 ～20 cm 土层土壤全量养分含量的影响 （g/kg）

2.4 不同绿肥处理对设施土壤速效养分的影响

与对照比较，绿肥处理能够减少0 ～100 cm各土层的土壤硝态氮含量（图3）。其中，对照处理0 ～20 cm 土层的土壤硝态氮含量为62.1 mg/kg，各绿肥处理与之相比减少了2.5 ～11.3 mg/kg，其中，箭筈豌豆处理降低幅度最大，比对照降低了18.2%。60 ～80 cm 土层各处理土壤硝态氮含量的降低幅度在各土层中为最大，降低了38.6%～66.3%，其中，小葵子降低幅度在各处理中为最大。因此，绿肥处理能够降低设施蔬菜0 ～100 cm 各土层土壤硝态氮的含量，减少硝态氮淋失对地下水的污染。

图3 不同处理对设施土壤0 ～100 cm土层土壤硝态氮含量的影响

绿肥处理能增加设施土壤0 ～80 cm 各土层中的有效磷含量，减少80 ～100 cm 土层的有效磷含量（图4）。其中，各绿肥处理较对照相比，0 ～20、20 ～40、40 ～60 和60 ～80 cm 土层的土壤有效磷含量分别增加了21.9%～55.3%、8.8%～97.8%、19.5% ～90.0%和23.3% ～119.3%，80 ～100 cm土层的土壤有效磷含量降低了16.6%～58.6%。各绿肥处理之间比较，小葵子处理0 ～20 和20 ～40 cm 土层土壤有效磷含量最高，黑麦处理40 ～60 cm 土层土壤有效磷含量最高，油菜处理60 ～80和80 ～100 cm 土层土壤有效磷含量最高。因此，绿肥处理能够提高土壤有效磷的含量，并且小葵子处理提高设施土壤耕层有效磷含量的幅度最高，具有较好的肥料效应。

各绿肥处理能够一致性地提高设施土壤0 ～20和40 ～60 cm 土层的土壤速效钾含量（图5）。与对照相比，绿肥处理0 ～20 和40 ～60 cm 土层的土壤速效钾含量提高幅度分别为0.04%～38.7%和4.0%～104.5%。对于20 ～40 cm 土层的土壤速效钾含量，黑麦、小葵子、油菜和黑麦处理高于对照处理，毛叶苕子和箭筈豌豆处理低于对照处理；对于60 ～80 cm 土层的土壤速效钾含量，除黑麦处理高于对照处理，提高了11.0%外，其他各绿肥处理均低于对照处理；对于80 ～100 cm 土层土壤速效钾含量，除箭筈豌豆处理低于对照处理，其他各绿肥处理均高于对照处理。综上可知，绿肥处理可以增加设施土壤耕层的速效钾含量和土壤对设施青椒的养分供应能力，其中黑麦处理的提高幅度最大。

图4 不同处理对设施土壤0 ～100 cm土层土壤有效磷含量的影响

图5 不同处理对设施土壤0 ～100 cm土层土壤速效钾含量的影响

2.5 不同绿肥处理对土壤酶和微生物的影响

各绿肥处理均提高了土壤脲酶和多酚氧化酶的活性，其中毛叶苕子处理的提高幅度均为最大，与对照相比分别提高了18.0%和39.1%。燕麦、小葵子、箭筈豌豆、黑麦和油菜处理的脲酶活性分别提高了16.5%、14.5%、13.4%、5.8%和4.5%。小葵子、油菜、箭筈豌豆、黑麦和燕麦的多酚氧化酶的活性分别提高了32.9%、31.8%、16.2%、13.6%和13.6%。油菜、毛叶苕子和黑麦处理的土壤碱性磷酸酶活性的提高幅度分别为51.7%、40.0%和17.2%，黑麦、毛叶苕子和燕麦处理的土壤蔗糖酶活性的提高幅度分别为10.5%、7.7%和7.2%。毛叶苕子、燕麦、小葵子处理的土壤过氧化物酶活性的提高幅度分别为4.1%、4.0%和4.0%（表3）。

表3 不同处理对设施土壤0 ～20 cm 土层土壤酶活性的影响 ［mg/（g·d）］

绿肥处理能够提高细菌和真菌的数量（表4）。其中，燕麦、油菜、箭筈豌豆、毛叶苕子、小葵子和黑麦处理的细菌数量分别提高了11.0、7.3、3.3、3.2、2.9 和2.6 倍。箭筈豌豆、油菜、毛叶苕子、小葵子、燕麦和黑麦处理的真菌数量分别提高了6.7、3.8、3.6、3.6、2.9 和0.5 倍。燕麦处理的放线菌数量提高了0.8 倍，其他绿肥处理均降低了放线菌的数量。

2.6 不同绿肥处理对设施青椒产量和品质的影响

与对照相比，绿肥处理对设施青椒的产量影响不大（表5），各处理的产量为4506.2 ～4625.7 kg/hm2，以燕麦处理的产量最高，为4625.7 kg/hm2。箭筈豌豆和燕麦处理能够提高设施青椒的维生素C含量，分别提高了21.0%和7.9%。燕麦处理与对照相比可减少设施青椒20.1%的硝酸盐含量。

表4 不同处理对设施土壤0 ～20 cm 土层土壤微生物数量的影响

表5 不同处理对设施青椒产量和品质的影响

3 结论与讨论

3.1 绿肥对土壤理化性状的影响

土壤EC 值能反映土壤盐含量的变化特征，土壤EC 值越小，含盐量越低。在本研究中，绿肥处理能显著降低土壤的EC 值，在设施青椒种植中，使用绿肥有利于缓解土壤盐渍化，其中，燕麦对降低土壤EC 值的效果最好。这可能是因为绿肥翻压后被迅速分解可供后茬作物利用，促进了作物根系的生长，从而提高了土壤孔隙度，达到了调节土壤理化性状、改良盐碱土壤的效果［20］。同时，绿肥的施用也会增加土壤有机胶体和腐殖质数量，土壤胶体对盐组分的吸附能力提高，降低了土壤中盐离子活性，从而起到了降低土壤含盐量的效果［21］。绿肥处理能够减少土壤硝态氮、提高有效磷和速效钾的含量，其中，箭筈豌豆处理减少硝态氮淋失的作用效果最好，小葵子处理对提高土壤耕层有效磷含量的水平最高，黑麦处理对提高土壤耕层速效钾含量幅度最大。绿肥处理能够提高土壤脲酶和多酚氧化酶的活性，其中毛叶苕子处理的提高幅度均为最大，且大部分绿肥处理提高了土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性。这主要是因为绿肥根系分泌有机酸类物质，降低了土壤pH值，使土壤中难溶性的养分转化为可供作物利用的有效养分［22-24］。绿肥作物在生长过程中会产生一些分泌物和凋落物，增加了土壤的酶含量，从而活化了土壤中的一些有机物质，达到提高土壤肥力的效果［25-29］。

3.2 绿肥对保障蔬菜安全的重要性

本研究中，箭筈豌豆、燕麦和油菜处理能够增加设施青椒的维生素C 含量。硝酸盐含量是蔬菜生产中重要的安全指标，降低硝酸盐含量是生产优质蔬菜的关键。在本研究中，箭筈豌豆、毛叶苕子和黑麦能够降低设施青椒的硝酸盐含量，对于保障蔬菜安全具有较好的作用。土壤全量养分表征了土壤潜在提供养分的能力，土壤有机质含量直接反映了土壤肥力水平，也是土壤结构和土壤环境适宜性的重要体现［30］。从长远角度来讲，绿肥处理可以有效提高土壤全量养分和有机质的含量，且油菜、小葵子、黑麦和箭筈豌豆的作用效果最好，这说明绿肥对于培肥地力具有重要作用，对于保障蔬菜产量和蔬菜安全具有重要的意义，在农业生产中具备较好的可行性。

综上可知，在设施青椒种植中，绿肥能够有效地缓解土壤盐渍化，且可减轻硝态氮淋失、提高有效磷和速效钾养分、全量养分和有机质的含量。燕麦在提高设施青椒的维生素C 含量、降低硝酸盐含量方面的综合效果较为显著，值得进一步推广使用。