优化配方施肥对华北地区露地辣椒产量、品质和养分吸收利用的影响

史建硕，郭 丽，王丽英，任燕利，李若楠，张彦才，李廷瑞

（1．河北省农林科学院农业资源环境研究所，河北 石家庄 050051；2．河北省肥料技术创新中心，河北 石家庄 050051）

辣椒是世界上最大的调味料作物，在60 多个国家和地区都有种植［1］，中国的辣椒种植面积和产量均居世界首位［2］。辣椒生育期需肥量较大，合理施肥可提高辣椒产量、品质、养分吸收等性状［3-4］。合理施氮能显著提高辣椒结果数、单果重、维生素C 和可溶性固形物含量［4］。磷以多种方式参与植物体内的代谢过程，促进根系对养分和水分的吸收利用，适量的氮磷肥能够提高辣椒产量、品质，调节养分吸收［5］，有机肥配施磷钾肥能够疏松土壤，稳定pH，提高土壤供氮能力［6］。有研究表明，钙能够维持细胞壁稳定［7］，改善作物光合特性［8］，提高作物中微量元素含量，显著降低干烧心病和脐腐病的发病率［9］；镁能够促进作物根系发育［10］，提高叶绿素含量［11］，促进作物对水肥的吸收，提高作物的产量和品质［12］。

目前，露地辣椒普遍存在盲目过量投入化肥的现象，大量施用化肥增产效果不再明显，且由此引发了一系列生态环境问题［13-14］。施氮过量易改变土壤微环境，不利于植株吸收利用［15］，最终导致作物产量降低和品质下降［5］。当施磷量超过一定水平则会降低辣椒根冠比和土壤酸性磷酸酶活性，不利于磷素的吸收利用［16］。过量施用氮肥，磷、钾肥供应不合理，不重视有机肥和中微量元素的投入，是我国露地辣椒产量和品质降低以及肥料浪费严重的主要原因。忽略有机肥的投入，容易导致土壤板结，有机质含量和土壤肥力降低。随着大量元素的不断施入，限制作物产量的因子从单养分因子逐渐变为多个养分因子或从大量元素逐渐变为中量和微量元素［17］，中微量元素逐渐成为限制辣椒产量和品质的“短板”［12］。

因此，迫切须要探讨露地辣椒科学合理的施肥管理措施。当前多以化肥或有机无机配施为主要研究对象，而对于添加中微量元素以及优化施肥量对辣椒生长、养分吸收利用的研究鲜有报道。本文通过优化施氮量、有机无机配施和添加中微量元素的田间试验，研究了优化施肥对露地辣椒生长、养分吸收利用和经济效益的影响。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2017 年5 ～10 月在河北鸡泽正言堡进行。供试土壤为砂壤质潮土，基础土壤耕层主要理化性质：容重1.45 g/cm3，硝态氮160.3 mg/kg，有效磷37.6 mg/kg，速效钾140 mg/kg，交换性钙7.61 g/kg， 交 换 性 镁560.1 mg/kg， 有 效 硼1.34 mg/kg，pH 7.76。供试辣椒品种为羊角红一号，2017 年5 月10 日定植，10 月21 日拉秧，采用大小行平栽种植，大行距80 cm，小行距40 cm，株距30 cm。

1.2 供试肥料

有机肥为发酵牛粪商品有机肥（N 1.67%，P2O50.43%，K2O 0.95%，含水率13.05%），化肥为尿素（N 46.2%）、磷酸一铵（12-61-0）、硫酸钾（K2O 51%）、过磷酸钙（P2O512%）、氯化钙（工业级，98%）、无水硫酸镁（工业级，99%）、硼砂（工业级，95%）。

1.3 试验设计

试验设置6 个施肥处理：不施化肥氮（N0）、80%N 优化配方施肥（N1）、优化配方施肥（N2）、120%N 优化配方施肥（N3）、优化配方施肥添加中微量元素（N2+TE）和常规施肥（CF），每个处理3 次重复，随机区组排列，小区面积100 m2，长宽均为10 m。各处理肥料养分投入量见表1。

表1 各处理施肥量 （kg/hm2）

优化配方施肥：按照每生产1000 kg 鲜辣椒需吸收N 5.19 kg、P 0.47 kg、K 5.40 kg 的养分比例［18］确定施N 350 kg/hm2、P2O5129 kg/hm2、K2O 439 kg/hm2。有机肥以磷带入量推荐，施磷量（P2O5）为32 kg/hm2，替代推荐施磷量的25%，一次性基施。

化肥基施N、P2O5、K2O 养分量为化肥氮、磷、钾推荐量的30%、70%、40%，追肥3 次，第1 次追肥30%N、10%P2O5、10%K2O，第2 次 追 肥20%N、10%P2O5、20%K2O，第3 次 追 肥20%N、10%P2O5、30%K2O。中微量元素肥料采用氯化钙75 kg/hm2，无水硫酸镁37.5 kg/hm2，硼砂7.5 kg/hm2，配合有机肥全部基施。田间灌溉、植保管理按照当地常规管理。

1.4 样品采集与测定方法

产量和品质：按小区记录产量，小区总产量为每次收获辣椒产量总和；结果中期，每小区采集10 个代表性辣椒测定品质，硝酸盐测定采用紫外分光光度法，可溶性总糖测定采用蒽酮比色法，维生素C 测定采用2，6-二氯靛酚法，可溶性固形物测定采用糖量计法。

辣椒植株全量养分：在辣椒采收中期，每小区采集2 株代表性辣椒植株，将根、茎、叶、果实分别烘干后记录干物重，粉碎过0.5 mm 筛后，用浓硫酸-双氧水消煮，凯氏定氮仪测定全氮含量，全磷含量按照NY/T 2421-2013 进行测定，全钾含量采用火焰光度法测定。

氮肥表观利用率（%）=（施氮肥处理辣椒吸收氮量-不施氮肥处理辣椒吸收氮量）/施氮量×100；氮肥农学效率（kg/kg）=（施氮处理辣椒果实产量-不施氮肥处理辣椒果实产量）/施氮量。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2010、SAS 9.4 进行数据统计与分析，用Duncan 新复极差法进行显著性检验（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 优化配方施肥对露地辣椒产量的影响

由表2 可知，优化配方施肥在基施有机肥基础上，通过调整氮磷钾配比，较常规施肥的氮磷钾总养分量减施8.18%～33.90%。增施氮肥和优化配方施肥能够显著增加露地辣椒单果重和产量，较N0 处理增产8.22%～34.50%，较CF 处理增产2.60%～27.52%。说明在基施有机肥基础上，通过配方优化和添加中微量元素，不仅减少了化肥投入，而且提高了辣椒产量；优化配方施肥处理中，以N2+TE 处理表现最好，辣椒单果重较N0 和CF处理分别增加26.63%和20.55%，辣椒产量较N0和CF 处理分别增加34.50%和27.52%，较N2 处理增加15.49%，差异均达显著水平，说明添加中微量元素对露地辣椒的增产效果显著；优化配方施肥处理中N2 处理较N0 处理增产显著，但与CF 处理产量差异未达到显著水平，说明优化配方施肥，减少化肥投入未降低辣椒产量。

2.2 优化配方施肥对露地辣椒品质的影响

硝酸盐、可溶性总糖、维生素C 以及可溶性固形物含量表征了露地辣椒的营养品质。由表3 可知，露地辣椒硝酸盐含量随着施氮量的增加而增加，CF 处理最高，达247.81 mg/kg，较N0 处理增加34.94%，差异显著；优化配方施肥处理中，N2处理硝酸盐含量最低，与N3 处理差异显著，与N1和N2+TE 处理差异不显著，但均低于CF 处理，说明优化配方施肥可显著降低露地辣椒硝酸盐含量。露地辣椒可溶性总糖含量以N2+TE 处理最佳，较其他处理提高6.92%～27.67%，除CF 处理外，与其他处理差异均达到显著水平；与N2 处理相比，添加中微量元素能够显著提高辣椒可溶性总糖含量，增幅为26.93%，说明优化配方施肥中配施中微量元素，有助于提高露地辣椒可溶性总糖含量。辣椒维生素C 含量以N1 处理最高，与其他优化配方施肥以及CF 处理差异显著，CF 处理维生素C含量最低，总体趋势为辣椒维生素C 含量随着施肥量增加而降低。不同施肥处理的辣椒可溶性固形物含量在7.82%～8.73%之间，其中N2+TE 处理最高，但各处理之间差异不显著。

表3 优化配方施肥对露地辣椒品质的影响

2.3 优化配方施肥对露地辣椒养分吸收的影响

由表4 可知，优化配方施肥对辣椒氮、磷、钾养分吸收量影响较大。优化配方施肥处理辣椒氮素吸收量、磷素吸收量和钾素吸收量均呈随着施氮量的增加而增加的趋势。N2+TE 处理辣椒氮素吸收量显著高于N0 和CF 处理，分别增加55.41 和45.13 kg/hm2，增幅达39.65%和30.08%；磷素吸收量也表现出同样的规律，较N0 和CF 处理分别增加48.21%和47.95%；钾素吸收量低于N3 处理，但显著高于CF 处理，增加41.37%。N2+TE 处理辣椒氮素吸收量和钾素吸收量与N2 处理差异不显著。这表明通过优化配方施肥能显著提高氮、磷、钾养分吸收量，添加中微量元素未显著提高氮、钾养分吸收量。

表4 优化配方施肥下辣椒氮、磷、钾养分吸收量（kg/hm2）

2.4 优化配方施肥对氮肥利用效率的影响

氮肥的表观利用率和农学效率反映了作物对氮肥的吸收利用效率，也是检验氮肥施用量是否合理的指标。由表5 可知，氮肥表观利用率随着氮肥用量的增加呈递减趋势，但整体利用率较低，介于13.24%～24.63%之间，N2 处理最低，N2+TE 处理显著高于其他处理；氮肥的农学效率也表现出类似规律，为10.78 ～54.31 kg/kg，N2+TE 处理最高，显著高于其他处理。比较不同优化配方施肥处理，N2+TE 处理氮肥的表观利用率和农学效率均较高，这可能是由于添加中微量元素与氮磷钾产生协同作用，促进了辣椒对养分的吸收从而提高了产量。

表5 不同优化配方施肥下氮肥表观利用率和农学效率

根据露地辣椒产量水平和养分吸收量，以N2+TE处理为例，得到露地辣椒全生育期内吸收的N、P2O5和K2O 量 分 别 为195.17、76.03 和288.62 kg/hm2，每形成1000 kg 鲜辣椒N、P2O5和K2O 吸收量分别为4.10、1.59 和6.06 kg，N∶P2O5∶K2O 为1∶0.39∶1.48，与汤宏等［19］在湖南露地辣椒上的研究结果基本一致。

2.5 优化配方施肥对露地辣椒经济效益的影响

在基施有机肥基础上，通过优化配方施肥，减少了化肥用量。优化配方施肥处理氮素用量较CF 处理降低了12.15%～32.15%，磷素降低了48.40%，钾素提高了25.43%。由表6 可知，露地辣椒以N2+TE 处理产值最高，达95280元/hm2，较CF 处 理 增 加27.52%，其 次 为N2 处理；N2+TE 处理收益最高，较CF 处理增收19622元/hm2，增幅达28.29%，其次为N2 和N1 处理。N2+TE 处理的产投比显著高于N0 和N3 处理，较CF 处理增加8.55%，但差异未达到显著水平，说明优化施肥能够提高露地辣椒产值和纯收益。

表6 优化配方施肥下辣椒的经济效益

3 讨论

3.1 不同施肥处理对辣椒产量的影响

优化施肥是根据农作物需肥规律、土壤供肥特性和肥料效应，在施用有机肥料的基础上，提出氮、磷、钾和中微量肥料的用量、配比及其施用技术［20］，能够提高作物产量。高原等［21］研究表明，基施黄腐酸肥料条件下，减施15%的化肥可显著提高设施辣椒的产量。张春霞等［22］通过优化常规施肥的氮素投入量，提高了番茄产量、经济效益和氮素利用率，同时降低了环境污染的风险。李子双等［5］通过三因素二次饱和D-最优设计方法研究表明，硅钙肥、氮肥、磷肥具有提高辣椒产量和品质、调节辣椒营养元素吸收等功能。本研究显示，在基施有机肥的基础上，辣椒产量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势，这与前人在四川［23］、贵州［24］、海南［25］针对不同品种辣椒产量的研究结果趋势基本一致。本研究条件下，添加钙镁硼中微量元素处理可显著增加辣椒产量，李子双等［5］研究认为硅钙肥可增加辣椒产量，王秀娟等［12］研究表明硅钙肥、镁肥和复合微肥可增加辣椒产量，硼肥和锌肥对辣椒增产效果不显著，而刘建玲等［26］研究发现锌肥和硼肥在辣椒上有显著增产效应。中微量元素肥效与土壤中微量元素含量有关，另外，还可能是通过提高辣椒商品果率达到显著增产的效果。

3.2 不同施肥处理对辣椒品质的影响

硝酸盐、可溶性总糖、维生素C 和可溶性固形物含量是反映辣椒品质的重要指标。配施有机肥能显著降低蔬菜硝酸盐含量［27-28］，但需要合理搭配化肥施用，史建硕等［29］研究发现在不施化学磷肥的基础上配施有机肥氮素投入量过高可能增加番茄果实的硝酸盐含量。本试验研究条件下，常规施肥处理的辣椒果实硝酸盐含量显著高于其他处理，其次为120%N 优化配方施肥处理，但均低于国家规定的标准。辣椒是维生素C 含量较高的蔬菜之一［28］，黄科等［30］发现辣椒维生素C 含量与钾肥显著相关，与氮肥合理配施效果更加显著。喻华等［23］研究表明辣椒维生素C 含量随施肥量增加呈先增加后降低的趋势。本研究显示，不施化肥氮和80%N 优化配方施肥处理辣椒维生素C 含量最高，显著高于其他处理，且随着施肥量增加而降低，说明当总施钾量为439 kg/hm2时，合理的氮肥配施用量为125 ～305 kg/hm2。文廷刚等［31］研究发现增施有机复合肥和锌肥能够提高辣椒可溶性总糖含量，李子双等［5］研究发现影响辣椒综合品质的顺序为硅钙肥＞磷肥＞氮肥。本试验增施中微量元素，有助于提高露地辣椒可溶性总糖和可溶性固形物含量。整体上来看，优化施肥基础上增施中微量元素处理辣椒果实品质效果最好。

3.3 不同施肥处理对辣椒养分吸收利用的影响

辣椒的养分吸收量与产量密切相关，是影响辣椒产量和肥料利用率的重要因素。大量研究表明，有机无机配施［19，32］、平衡施肥［33-34］、中微量元素［12］可提高辣椒的养分吸收量。本试验中优化施肥添加中微量元素处理的氮和磷吸收量最高，分别为195.17 和33.20 kg/hm2，显著高于不施化肥氮和常规施肥处理，但添加中微量元素并未增加辣椒钾的吸收量。王秀娟等［12］研究发现增施硅钙肥、镁肥、复合微肥、硼肥提高对钾的吸收，但增施锌肥反而降低对钾的吸收。分析原因，在氮磷钾养分供应充足的条件下，中微量元素的施用效果与土壤中微量元素丰缺密切相关，同时注意与钾肥的合理搭配。与常规施肥相比，本试验采用有机肥与化肥配施模式和养分总量控制“减氮、控磷、增钾”技术，来实现优化配方施肥的增产、提质、增效。优化配方施肥确定施N 为350 kg/hm2，P2O5为129 kg/hm2，K2O 为439 kg/hm2，较常规施肥减氮22.22%，减磷48.40%，增钾25.43%。与高原等［21］基施600 kg/hm2黄腐酸钾的基础上最优施氮量和施磷量相当，与刘建玲等［26］不施有机肥条件下的最优氮磷钾用量相当。本试验中氮肥表观利用率为13.24%～24.63%，农学效率为10.78 ～54.31 kg/kg，较许仙菊等［35］研究结果相当或偏高，而低于张萌等［36］添加生物炭及脲酶抑制剂的研究结果，这可能是与基础地力较高导致氮肥当季利用率不高有关。添加中微量元素的优化施肥处理的农学效率高于常规水平［35-36］，表明添加中微量元素对氮肥利用率影响不大，但是能显著提高氮肥的农学效率，这与添加中微量元素可显著提高露地辣椒产量的结果相一致。

3.4 不同施肥处理对辣椒经济效益的影响

优化施肥能够促进辣椒生长、提高产量和经济效益，也有利于土壤养分协调供应，保障土壤健康［37-38］。通过有机肥部分替代化肥，增加了一些成本投入，但辣椒收益增加3995 ～19622 元/hm2，尤其优化施肥添加中微量元素处理，虽然成本较常规施肥增加938 元/hm2，但收益增加28.29%，并且产投比显著高于常规施肥处理，说明有机无机配施、合理的氮磷钾配比以及中微量元素的添加是提高辣椒经济效益的重要措施，这与王彦飞等［3］、李顺等［39］研究结果一致。

4 结论

在磷、钾肥充足供应条件下，通过基施有机肥、优化施氮量和添加中微量元素措施的优化施肥能够显著增加辣椒单果重和产量，尤其优化施肥添加中微量元素增产效果最好；提高了果实可溶性总糖和可溶性固形物含量，降低了果实硝酸盐含量，提高了辣椒品质。通过基施有机肥，较常规施肥减少了化肥用量，节约了肥料成本，显著提高了氮、磷吸收总量，提高了肥料农学效率、辣椒产值和经济效益。因此，华北地区露地辣椒在基施有机肥7500 kg/hm2的基础上，推荐N、P2O5、K2O 施用量为225、97、368 kg/hm2，适量添加钙、镁、硼等中微量元素能够显著提高产量、品质、养分吸收和经济效益。每形成1000 kg 鲜辣椒N、P2O5和K2O 养分吸收量分别为4.10、1.59 和6.06 kg，N∶P2O5∶K2O为1∶0.39∶1.48。