2022 年 4 月 灌溉排水學報 第 41 卷 第 4 期 Apr 2022 Journal of Irrigation and Drainage No 4 Vol 41 20 文章編號 1672 3317 2022 04 0020 10 灌溉施肥模式對海南辣椒產量和水肥利用的影響 雷 菲 潘孝忠 張治軍 符傳良 劉國彪 曾建華 張冬明 海南省農業(yè)科學院 農業(yè)環(huán)境與土壤研究所 農業(yè) 農村 部海南耕地保育科學觀測實驗站 海南省耕地保育重點實驗室 ?？?571100 摘 要 目的 探究與海南地區(qū)辣椒生產相適宜的 高產高效 灌溉施肥模式 方法 采用田間小區(qū)試驗 設置了溝 灌不施肥 CK 溝灌常規(guī)用肥 F1 處理 N 470 70 kg hm2 P2O5 511 22 kg hm2 K2O 526 39 kg hm2 溝灌減肥 F2 處 理 N 376 55 kg hm2 P2O5 314 83 kg hm2 K2O 526 39 kg hm2 膜下微噴灌減肥 F3 處理 N 376 55 kg hm2 P2O5 314 83 kg hm2 K2O 526 39 kg hm2 共 4 個處理 對比分析了不同灌溉與施肥模式 的 辣椒產量 葉片 光合 作用 根系生長 養(yǎng)分積累 土壤養(yǎng)分分布特征以及 辣椒 水肥利用狀況 結果 在土壤氮素和磷素本底值偏高的條件下 與 F1 處理 相比 F2 處理的辣椒產量 品質 根系生長 葉片光合作用和植株氮 磷 鉀養(yǎng)分積累 量 均無顯著差異 相同施肥 量情況下 F3 處理辣椒的產量 葉片蒸騰速率 根長 根表面積 根體積 氮積累量 磷積累量和鉀累積量分別相 比 F2 處理增加了 8 03 16 91 60 69 43 00 40 37 19 30 14 19 14 61 但辣椒品質 葉片凈光 合速率 氣孔導度和胞間 CO2摩爾分數(shù) 差異不顯著 F2 處理降低了收獲后 0 20 cm 和 20 40 cm 土層中全氮量 銨 態(tài)氮量 全磷量和有效磷量 減少了氮和磷的表觀盈余量 提高了氮肥偏生產力和磷肥偏生產力 與 F2 處理相比 F3 處理提高了 0 20 cm 土層中全氮量 硝態(tài)氮量 銨態(tài)氮量 全磷量和有效磷量 減少了氮和磷的表觀盈余量 提 高了灌溉水生產率 結論 本試驗條件下 采用膜下微噴灌減肥模式能提高辣椒的產量和水肥利用效率 關 鍵 詞 辣椒 灌溉施肥模式 產量 土壤 養(yǎng)分 水肥利用 中圖分類號 S565 文獻標志碼 A doi 10 13522 ki ggps 2021550 OSID 雷菲 潘孝忠 張治軍 等 灌溉施肥模式對海南辣椒產量和水肥利用的影響 J 灌溉排水學報 2022 41 4 20 29 LEI Fei PAN Xiaozhong ZHANG Zhijun et al The Effects of Irrigation and Fertigation on Yield Water fertilizer Utilization of Pepper in Hainan Province J Journal of Irrigation and Drainage 2022 41 4 20 29 0 引 言 1 研究意義 辣椒是我國重要的蔬菜作物 種植 面積位居我國蔬菜之首 1 海南因其優(yōu)越的光溫條件 已成為我國冬季辣椒的重要種植基地 但海南辣椒灌 溉與施肥模式仍主要為傳統(tǒng)的溝灌施肥模式 這種施 肥模式不僅會造成水資源和肥料的極大浪費 還會引 起土壤氮 磷的流失及 面源 污染 2 3 合理的灌溉施 肥模式 是提高 辣椒產量和水肥利用效率 降低土壤養(yǎng) 分淋溶風險的關鍵措施 研究進展 應用適宜的灌 溉技術可提高作物的產量和灌溉水利用效率 減少肥 料的淋溶風險 4 5 滴灌 微噴灌 噴灌等灌溉技術 具有節(jié)水 省肥 省工等優(yōu)點 已廣泛應用 于設施辣 椒 黃瓜 茄子等作物 6 10 與常規(guī)灌溉相比 滴灌 可減少土壤水分的滲漏和蒸發(fā) 增加葉片蒸騰 促進 黃瓜植株對水分的吸收 增產 11 6 提高水分利用 收稿日期 2021 11 09 基金項目 海南省省屬科研院所技術開發(fā)專項 KYYS 2019 10 海南省 自然科學基金項目 20163085 作者簡介 雷菲 1988 女 助理研究員 碩士 主要從事植物營養(yǎng)技 術研究與應用 E mail leifeicau 通信作者 張冬明 1982 男 副研究員 碩士 主要從事土壤改良與 植物營養(yǎng)研究工作 E mail dongming 03 率 49 9 降低土壤硝態(tài)氮淋洗風險 11 與膜下滴灌 相比 膜下微噴灌的土壤濕潤程度大 灌水均勻度高 更有利于番茄的根系形態(tài)發(fā)育 番茄產量較膜下滴灌 可增加 19 39 21 03 12 優(yōu)化減量施肥也是提高肥 料利用效率 減少土壤養(yǎng)分淋溶的重要措施之一 13 15 Tan 等 13 發(fā)現(xiàn)連續(xù) 4 a 的優(yōu)化施氮 小麥和玉米產量 與農民常規(guī)施氮處理持平或增加 但氮肥利用率增加 了 46 52 趙偉等 16 發(fā)現(xiàn)在農民常規(guī)氮 磷 鉀 施用量的基礎上 減少 50 用量不會導致番茄減產 反而有助于改善番茄的品質和土壤養(yǎng)分過量累積的 情況 不同灌溉技術與減量施肥處理對作物產量和水 肥利用效率的影響也不同 張青等 17 研究發(fā)現(xiàn) 與傳 統(tǒng)施肥對比 采用噴水帶或滴灌施肥 追肥期肥料減 量 30 均能提高蜜柚的產量 品質 經濟效益以及 肥料偏生產力 Lu 等 18 發(fā)現(xiàn) 與充分灌溉下常規(guī)施 肥相比 調虧灌溉并減施 33 33 氮肥不僅能提高 水 分和氮肥利用率 還能增加小麥的產量 因此 研究 灌溉施肥模式對作物產量 養(yǎng)分吸收及水肥利用效率 的影響尤為重要 切入點 由于 不同區(qū)域的氣候特 點 種植模式以及作物品種不同 因此適宜的灌溉施 肥模式也不盡相同 海南地區(qū)冬季溫暖少雨 適宜露 雷菲 等 灌溉施肥模式對海南辣椒產量和水肥利用的影響 21 天種植辣椒 但其種植規(guī)模主要以小農戶的小規(guī)模種 植為主 且其 高 水 高 肥的種植模式嚴重影響當?shù)厣鷳B(tài) 環(huán)境 因此 探索適宜海南辣椒種植情況下的灌溉施 肥模式尤為重要 擬解決的關鍵問題 本研究 通過 田間小區(qū)試驗 研究不同灌溉施肥模式對海南地區(qū)辣 椒產量 品質 養(yǎng)分吸收以及土壤養(yǎng)分的影響 以期 為海 南辣椒的適宜水肥田間管理提供理論指導 1 材料與方法 1 1 研究區(qū)概況 試驗于 2020 年 10 月下旬 2021 年 4 月上旬在 海南省澄邁縣羅浮村 東經 110 10 北緯 19 75 進 行 該區(qū)屬熱帶季風氣候 最高月平均氣溫 29 5 最低月平均氣溫 19 2 年平均氣溫 25 2 降水 集中在 5 10 月 占全年降水量的 84 38 年平均 降水量為 1 774 mm 土壤類型為水稻土 試驗前測 得耕層土壤基本理化性質為 pH 值 6 03 有機質量 15 6 g kg 堿解氮量 238 2 mg kg 有效磷量 103 2 mg kg 速效鉀量 86 7 mg kg 1 2 試驗材料 試驗所用辣椒品種為大家族新優(yōu)辣椒 購自江西 大家族種業(yè)有限公司 辣椒為露天種植 采用壟上覆 膜方式 即壟上覆蓋地膜 排灌溝不覆膜 溝灌方式 為農民常規(guī)壟膜溝灌 即在種植壟間排灌溝灌水 膜 下微噴灌采用種植壟膜下鋪設微噴帶 一壟一帶 微 噴帶選用薄壁斜 5 孔微噴帶 直徑 4 50 cm 微孔間 距 2 50 cm 微孔組間距 10 00 cm 壓力 0 10 Mpa 每個小區(qū)分別用水表控制灌水量 用文丘里和施肥 桶 控制施肥量 1 3 試驗設計 試驗設 4 個處理 分別為 CK 溝灌 不施肥 F1 處理 溝灌常規(guī)用施肥模式 常規(guī)施肥量為當?shù)?農民的日常施肥量 底肥為 有機肥 商品型羊糞有 機肥 8 25 t hm2 商品復合肥 15 15 15 0 75 t hm2 追肥為商品復合肥 15 15 15 1 95 t hm2 F2 處理 溝灌減肥模式 底肥同 F1 處理 追肥為 根據(jù)辣椒養(yǎng) 分需求配置的水溶肥料 20 22 17 265 kg hm2 和水 溶肥料 19 5 32 765 kg hm2 F3 處理 膜下微噴灌 減肥模式 施肥同 F2 處理 各處理的具體肥料施用 量見表 1 每個處理重復 3 次 每個重復為 1 個小區(qū) 小區(qū)面積為 10 0 m 3 0 m 每個小區(qū)為 2 壟 2 溝 壟 寬 1 0 m 壟長 10 0 m 膜寬 1 0 m 溝寬 0 50 m 辣 椒種植采用一壟雙行模式 株距 行距分別為 0 60 0 50 m 表 1 不同 處理肥料施用量 Table 1 Fertilization amount of different treatments 處理 有機肥 kg hm 2 化肥 kg hm 2 肥料總量 kg hm 2 N P2O5 K2O N P2O5 K2O N P2O5 K2O CK 0 0 0 0 0 0 0 0 0 F1 65 70 106 22 121 39 405 00 405 00 405 00 470 70 511 22 526 39 F2 65 70 106 22 121 39 310 85 208 61 405 00 376 55 314 83 526 39 F3 65 70 106 22 121 39 310 85 208 61 405 00 376 55 314 83 526 39 施肥量的確定標準 常規(guī)施肥量按照當?shù)亓晳T施 肥用量確定 根據(jù)澄邁縣耕地地力評價分級標準 19 本試驗土壤的堿解氮量和有效磷量均偏高 因此在 常規(guī)施肥量基礎上進行減氮和減磷處理 減施肥量 按照黃紹文等 20 對辣椒減施潛力的研究結果和陳清 等 21 對辣椒推薦施肥用量計算得出 商品羊糞的養(yǎng)分量為 N 1 16 P2O5 1 82 K2O 2 08 水分量為 29 26 基肥在定植前施入 壟上撒施后翻耕 追肥分 12 次施入 分別為苗期 1 次 坐果期 3 次 初果期 3 次 盛果期 5 次 分 15 次灌水 灌水量用水表控制 苗期至坐果期共分 5 次灌水 其中溝灌每次用水 139 13 m3 hm2 膜下微噴灌每次用水 76 52 m3 hm2 初果期至采摘結束共分 10 次灌水 溝灌每次用水 173 m3 hm2 膜下微噴灌每次用水 95 65 m3 hm2 1 4 測定項目及方法 果實產量與品質 在果實成熟時期 對各處理的 小區(qū)進行獨立測產 采收結束后 將總產量換算成標 準產量 在盛果期 每個小區(qū)選取 6 個成熟度和大小 一致的果實進行品質測定 植物硝酸鹽量采用水楊酸 濃硫酸比色法 維生素 C 采用 2 6 二氯靛酚 滴定法測 定 可溶性蛋白采用 BCA 法測定 植株養(yǎng)分量 盛果期 4 月 1 日 每個小區(qū)選 取 2 株長勢一致的植株 清洗干凈 分 根 莖 葉 果剪取 并分別稱取鮮質量 根冷藏于 4 冰箱用 于掃描分析 其余部位分別在 105 下殺青 30 min 70 烘干至恒質量后稱其干質量 采用 H2SO4 H2O2 法消煮 凱氏定氮法測定全氮量 鉬酸銨分光光度法 測定全磷量 根系指標 根系用愛普生 V800 掃描儀掃描 用 根系專用分析 WinRHIZO 軟件獲得根長 根面積 根體積等指標 掃描后進行烘干 稱質量 測定全氮 量和全磷量 方法同上 植株光合參數(shù)測定 在辣椒盛果期 3 月 20 日 灌溉排水學報 22 每個處理選取 4 株長勢一致的植株 在晴天 09 00 11 00 進行光合參數(shù)測定 采用美國 PP SYSTEMS 公 司 CIRAS 3 光合儀測定葉片的凈光合速率 胞間 CO2 摩爾分數(shù) 氣孔導度 蒸騰速率等參數(shù) 土壤理化性質 每個小區(qū)采集壟上耕層 0 20 20 40 40 60 cm 土壤 采用四分法取部分鮮土樣 采用 2 mol L KCl浸提 靛酚藍比色法和酚二磺酸比色 法測定土壤 NH4 N 量和 NO3 N 量 其他土樣經自 然風干 和 過篩后 采用 凱氏蒸餾法 測定土壤全氮量 采用酸溶 鉬銻抗比色法測定全磷量 采用 氟化銨 鹽酸浸提 鉬銻抗比色法 測定有效磷量 水分利用效率 WUE 氮肥偏生產力 PFPN 磷肥偏生產力 PFPP 鉀肥偏生產力 PFPK 的 計算方法參照文獻 22 作物養(yǎng)分攜出量由測定的根 莖 葉和果實干質 量乘以各器官植株養(yǎng)分質量分數(shù)求得 16 養(yǎng)分盈余量 養(yǎng)分投入量 養(yǎng)分攜出量 其中 養(yǎng) 分投入量為施肥量 包括有機肥和化肥 3 1 5 數(shù)據(jù)處理 采用 Excel 2007 軟件對原始數(shù)據(jù)進行整理計算 繪制圖表 采用 SPSS 19 0 軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析 ANOVA 和多重比較分析 Duncan 2 結果與分析 2 1 灌溉施肥模式對辣椒產量和品質的影響 表 2 為各處理辣椒的產量與品質 膜下微噴灌減 肥模式 F3 處理 辣椒產量最高 達到 34 71 t hm2 顯著高于溝灌常規(guī)施肥模式 F1 處理 較之增產 18 55 此外 較溝灌減肥模式 F2 處理 增產 8 03 但與溝灌減肥模式 F2 處理 差異不顯著 而 F2 處 理較 F1 處理增產 9 73 但未達到顯著水平 與 CK 處理相比 3 種灌溉施肥模式均能夠顯著增加辣椒可 溶性蛋白量 維生素 C 量以及硝酸鹽量 表 2 不同處理辣椒產量及品質 Table 2 Yield and quality of pepper under different treatments 處理 產量 t hm 2 可溶性蛋白 mg g 1 維生素 C mg 100g 1 硝酸鹽 mg g 1 CK 16 27 0 58c 17 12 0 43b 73 41 3 96b 15 2 0 38b F1 29 28 2 03b 22 32 1 04a 107 06 1 1a 16 26 0 35a F2 32 13 1 32ab 22 97 0 24a 104 38 9 49a 16 09 0 02a F3 34 71 0 17a 22 74 0 51a 106 42 2 87a 16 36 0 11a 注 數(shù)據(jù)以 平均值 標準誤 表示 同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異 顯著 P 0 05 下同 2 2 灌溉施肥模式對辣椒葉片光合特性的影響 圖 1 為不同處理辣椒葉片的光合參數(shù) 與 CK 相 比 3 種灌溉施肥模式辣椒葉片的凈光合速率 蒸騰 速率 氣孔導度顯著提高 胞間 CO2摩爾分數(shù) 顯著降 低 而 3 種灌溉施肥模式的辣椒葉片凈光合速率 氣 孔導度和胞間 CO2摩爾分數(shù) 均無顯著差異 但膜下微 噴灌減肥模式 F3 處理 的辣椒葉片蒸騰速率顯著 高于溝灌常規(guī)用肥模式 F1 處理 和溝灌減肥模式 F2 處理 較 F1 處理增加了 13 18 較 F2 處理 增加了 16 91 a 凈光合速率 b 胞間 CO2摩爾分數(shù) c 蒸騰速率 d 氣孔導度 圖 1 不同處理 辣椒光合特性 Fig 1 The effects of different treatments on pepper photosynthesis b a a a 0 5 10 15 20 25 CK F1 F2 F3 凈光合速率 mo l m 2 s 1 處理 a b b b 0 50 100 150 200 250 300 CK F1 F2 F3 胞間 CO 2摩爾分數(shù) mo l mo l 1 處理 c b b a 0 1 2 3 4 5 6 CK F1 F2 F3 蒸騰速率 mm ol m 2 s 1 處理 b a a a 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 CK F1 F2 F3 氣孔導度 mo l m 2 s 1 處理 雷菲 等 灌溉施肥模式對海南辣椒產量和水肥利用的影響 23 2 3 不同灌溉施肥模式對辣椒根系形態(tài)特征的影響 表 3 為 不同處理辣椒的根系形態(tài)特征 膜下微噴 灌減肥模式 F3 處理 辣椒的根長 根表面積 根 體積及平均根系直徑均最大 其根長 根表面積和根 體積分別較溝灌常規(guī)用肥模式 F1 處理 顯著增加 了 46 22 57 44 和 42 09 較溝灌減肥模式 F2 處理 顯著增加了 60 69 43 00 和 40 37 而 F1 處理的平均根系直徑與 F2 處理差異不顯著 表 3 不同處理辣椒根系形態(tài)特征 Table 3 Pepper root morphological characteristics of different treatments 處理 根長 cm 根表面積 cm2 根體積 cm3 平均根系 直徑 mm CK 3 353 48 282 98b 642 89 42 09b 8 90 0 69b 0 54 0 006b F1 3 952 12 280 45b 646 10 25 76b 9 74 0 81b 0 56 0 01ab F2 3 596 28 190 23b 711 33 18 69b 9 86 0 72b 0 59 0 02ab F3 5 778 84 474 17a 1 017 21 38 70a 13 84 0 66a 0 60 0 03a 2 4 不同灌溉施肥模式對辣椒氮磷鉀積累量的影響 圖 2 為不同處理辣椒各部位的氮 磷 鉀積累量 圖中柱上不同小寫字母表示辣椒整株養(yǎng)分積累量 處理間差異顯著 P 0 05 柱旁不同小寫字母表示 相同部位養(yǎng)分積累量處理間差異顯著 P 0 05 由圖 2 a 可知 各處理辣椒不同部位的氮積累量均 為 果 葉 莖 根 其中 F1 處理的莖 葉 果總氮 積累量均小于 F2處理 根的總氮積累量大于 F2處理 但處理間差異均不顯著 F3 處理辣椒葉片總氮積累 量顯著大于 F2 處理 較 F2 處理增加了 45 17 由 圖 2 b 可知 各處理辣椒不同部位的磷積累量均 為果 莖 葉 根 與 F1 處理相比 F2 處理顯著降低 了辣椒根的磷積累量 F3 處理辣椒葉片總磷積累量 顯著大于 F2 處理 較 F2 處理增加了 20 70 其余 部位磷積累量差異不顯著 由圖 2 c 可知 各處理 辣椒不同部位的鉀積累量為 果 葉 莖 根 F1 處理 與 F2 處理間根 莖 葉 果的鉀積累量差異均不顯 著 F3 處理辣椒的總鉀積累量顯著大于 F2 處理 較 F2 處理增加了 14 61 a 總氮積累量 b 總 磷積累量 c 總鉀積累量 圖 2 不同處理辣椒各部位氮 磷 鉀積累量 Fig 2 Nitrogen phosphorus potassium accumulation of pepper under different treatments 2 5 辣椒養(yǎng)分表觀平衡 表 4 為不同處理辣椒的養(yǎng)分表觀平衡情況 3 種 灌溉施肥模式下的表觀養(yǎng)分盈余量均高于養(yǎng)分攜出 量 氮 磷 鉀盈余量分別占養(yǎng)分投入量的 64 09 78 08 96 17 97 86 69 94 76 73 養(yǎng)分盈余量占養(yǎng)分投入量比值大小為 F1 處理 F2 處理 F3 處理 F2 處理辣椒的氮 磷 鉀盈余量較 F1 處理分別減少了 34 33 39 48 和 8 85 且處 理間差異顯著 F3 處理辣椒的氮 磷 鉀盈余量分 別較 F2 處理減少了 8 31 0 49 和 5 19 且處理 間差異顯著 但處理間的鉀盈余量差異不顯著 2 6 不同灌溉施肥模式對土壤全氮 硝態(tài)氮和銨態(tài)氮 量的影響 由圖 3 a 可知 F3 處理 0 20 cm 和 20 40 cm 土壤的全氮 TN 量均為最高 F2 處理 0 20 cm 和 20 40 cm 土壤 TN 量分別較 F1 處理下降了 9 90 和 5 03 F3 處理 0 20 cm 和 20 40 cm 土壤 TN 量分 別較 F2 處理處理提高了 12 54 和 10 74 另外 3 種灌溉施肥模式下 40 60 cm 土壤 TN 量差異不顯著 由圖 3 b 可知 各灌溉施肥模式下 0 20 cm 和 40 60 cm 土壤 NO3 N 量差異不顯著 在 20 40 cm 土層 b a a a c bc ab a c b b a b a a a 0 20 40 60 80 100 120 140 160 CK F1 F2 F3 氮積累量 k g h m 2 處理 果 葉 莖 根 c b b a 部位 c a b b c bc ab a c b b a b a a a 0 2 4 6 8 10 12 14 CK F1 F2 F3 磷積累量 k g h m 2 處理 果 葉 莖 根 c b b a 部位 b a a a b ab ab a c b b a b a a a 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 CK F1 F2 F3 鉀積累量 k g h m 2 處理 果 葉 莖 根 c ab b a 部位 灌溉排水學報 24 F3處理的土壤 NO3 N量顯著大于 F1處理和 F2處理 由 3 c 可知 0 20 cm 和 40 60 cm 土壤 NH4 N 量 均為 F1 處理 F2 處理 F3 處理 F2 處理 0 20 cm 和 20 40 cm土壤 NH4 N量分別較 F1處理下降了 3 20 和 15 27 F3 處理 0 20 cm和 20 40 cm土壤 NH4 N 量分別較 F2 處理下降了 9 09 和 12 50 表 4 辣椒養(yǎng)分表觀平衡 Table 4 Nutrient balance of pepper 處理 養(yǎng)分攜出量 kg hm 2 表觀養(yǎng)分盈余量 kg hm 2 N P2O5 K2O N P2O5 K2O CK 40 95 0 94c 4 62 0 24c 64 24 3 55c F1 103 20 3 09b 10 93 0 23b 122 49 2 87b 367 50 3 09a 500 29 0 23a 403 90 2 87a F2 113 34 1 75b 10 57 0 46b 138 08 11 26ab 263 21 1 75b 304 26 0 46b 388 31 11 26ab F3 135 22 6 1a 12 07 0 35a 158 25 3 14a 241 33 6 10c 302 76 0 35c 368 14 3 14b a 全氮量 b 硝態(tài)氮量 c 銨態(tài)氮量 注 不同小寫字母表示相同土層不同處理間土壤養(yǎng)分量 差異顯著 P 0 05 NS 表示差異不顯著 下同 圖 3 不同處理 0 60 cm 土體全氮 硝態(tài)氮和銨態(tài)氮量 Fig 3 Total nitrogen NO3 N NH4 N content in 0 60 cm soil profiles of different treatments 2 7 不同灌溉施肥模式對土壤全磷和有效磷量的影響 圖 4 a 為不同灌溉施肥模式 0 60 cm 土層全磷 TP 分布特征 F2 處理 0 20 20 40 40 60 cm 土層的 TP 量分別較 F1 處理降低了 22 73 4 97 和 1 67 F3 處理 0 20 20 40 0 60 cm 土層 TP 量分 別較 F2 處理提高了 30 61 18 98 和 0 32 由圖 4 b 可知 0 20 cm 土層有效磷 AP 量表現(xiàn)為 F3 處理 F1 處理 F2 處理 20 40 cm 土層 AP 量表現(xiàn) 為 F1 處理 F2 處理 F3 處理 而各處理 40 60 cm 土 層的 AP 量差異不顯著 a 全磷量 b 有效磷量 圖 4 不同處理 0 60 cm 土體全磷和有效磷量 Fig 4 Total phosphorus available phosphorus content in 0 60 cm soil profiles of different treatments a a b ab a b NS b ab 60 40 20 0 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 土層深度 cm 全氮量 g kg 1 CK F1 F2 F3 處理 b b b a b a a b a a a a 60 40 20 0 0 10 20 30 40 土層深度 cm 硝態(tài)氮量 mg kg 1 CK F1 F2 F3 處理 ab a NS b b a b ab ab 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 土層深度 cm 銨 態(tài)氮量 mg kg 1 CK F1 F2 F3 處理 b a NS a b b b a b 60 40 20 0 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 土層深度 cm 全磷量 g kg 1 CK F1 F2 F3 處理 a a b b NS b b c ab 60 40 20 0 0 50 100 150 土層深度 cm 有效磷量 mg kg 1 CK F1 F2 F3 處理 雷菲 等 灌溉施肥模式對海南辣椒產量和水肥利用的影響 25 2 8 不同灌溉施肥模式對辣椒水分 肥料利用效率的 影響 表 5 為不同處理辣椒水分和肥料利用效率 F2 處理水分利用效率顯著大于 CK 較 CK 提高了 97 48 較 F1 處理提高了 9 76 而 F3 處理的水分 利用效率顯著大于 F2 處理 較 F2 處理提高了 96 42 在肥料偏生產力方面 F2 處理的氮肥偏生產力和磷 肥偏生產力較 F1處理顯著增加了 38 04 105 69 但鉀肥偏生產力差異不顯著 而 F3 處理的氮肥偏生 產力 磷肥偏生產力和鉀肥偏生產力與 F2 處理相比 差異均不顯著 3 討 論 3 1 灌溉施肥模式對辣椒產量的影響 臧小平等 23 研究表明 在傳統(tǒng)施肥的基礎上減量 優(yōu)化施肥 香蕉的產量提高了 9 7 王艷丹等 24 發(fā) 現(xiàn) 適當降低氮肥施用量對番茄的產量無顯著影響 本研究也表明 與溝灌常規(guī)用肥模式相比 溝灌減肥 模式 減少 23 25 氮肥和 49 50 磷肥 辣椒產量略 有提高 但差異不顯著 這是因為本試驗土壤氮 磷 養(yǎng)分本底值較高 農民常規(guī)施肥量也偏高 雖然溝灌 減肥模式下 0 20 cm 和 20 40 cm 土層中氮和磷養(yǎng)分 量略有下降 但對植株的養(yǎng)分積累量 根系生長和葉 片光合作用的影響不大 本研究中 除了辣椒根的磷 積累量略有下降 溝灌減肥模式下辣椒其他部位氮磷 積累量均與溝灌常規(guī)用肥模式無顯著差異 這與巨昇 容等 25 研究結果基本一致 植株養(yǎng)分主要通過根系吸 收 在一定范圍內 根系的生長與施肥量呈正相關關 系 26 27 但是氮和磷過多反而抑制根系生長 減量和 優(yōu)化施肥對作物根系的發(fā)育有促進作用 28 本研究結 果發(fā)現(xiàn) 減量施肥對辣椒根系生長沒有顯著的影響 根長 根表面積 根體積等各項指標與常規(guī)施肥相比 差異均不顯著 這可能與本試驗土壤養(yǎng)分量豐富 辣 椒的根系生長并不會因為減量施肥而受到抑制有關 此外 光合作用是作物產量和品質形成的基礎 而養(yǎng) 分的供應與光合作用也密切相關 有研究表明 辣椒 葉片光合作用速率隨著施氮量或者施磷量的增加而 迅速上升 達到最高值后趨于平緩 29 與不施肥相比 各處理的辣椒葉片光合作用顯著上升 但在常規(guī)施肥 基礎上優(yōu)化減量施肥 也不會導致辣椒葉片的凈光合 速率 蒸騰速率 氣孔導度下降 胞間 CO2摩爾分數(shù) 上升 這可能與優(yōu)化施肥已經滿足辣椒養(yǎng)分需求 其 光合作用已經達到最高值有關 與傳統(tǒng)灌溉方式相比 膜下微噴灌能提高作物的 產量 孫夢遙等 30 發(fā)現(xiàn) 膜下微噴的油菜產量較畦灌 提高 82 01 潘永霞等 31 發(fā)現(xiàn) 與溝灌相比 覆膜 微噴灌谷子的籽粒產量提高了 27 1 本試驗結果也 表明膜下微噴較溝灌增產 8 03 進一步分析發(fā)現(xiàn) 膜下微噴可通過影響根系形態(tài) 葉片光合作用以及養(yǎng) 分吸收來提高辣椒的產量 崔文軍等 32 發(fā)現(xiàn) 與地面 灌溉相比 滴灌和噴灌能顯著提高單株棉花的根長 促進根系生長 韋彥等 11 發(fā)現(xiàn) 滴灌和滲灌能減少水 分深層滲漏和土面蒸發(fā) 增加植物蒸騰量 促進植物 吸收利用更多水分 本研究中 與溝灌相比 膜下微 噴處理的辣椒根長 根表面積和總體積顯著增加了 60 69 43 00 和 40 37 葉片蒸騰速率顯著增加 了 19 28 膜下微噴灌土壤剖面的濕潤峰呈條帶裝 0 40 cm 耕層土壤濕潤比較大 灌水均勻度高 且辣 椒屬于淺根系作物 根系主要分布在 0 30 cm 土層 因此 相比溝灌 膜下微噴灌能增加水分和養(yǎng)分在土 層中的分布均勻性 充足而適宜的水分和養(yǎng)分能滿足 植物的需求 有利于植物根系形態(tài)發(fā)育和葉片的 蒸騰 作用 從而促進了植物的生長 12 33 而根系吸收面積 對于植株養(yǎng)分的積累吸收起著主導作用 養(yǎng)分累積是 作物產量形成的基礎 34 本研究中 膜下微噴灌模式 還提高了植株氮 磷 鉀積累量 這與張志偉等 35 研究結果一致 合理的灌溉施肥模式是作物增產的有效途徑之 一 楊啟航等 36 發(fā)現(xiàn)采用水肥一體化減量 20 施肥管 理 烤煙的干物質積累量較常規(guī)水肥管理提高了 18 81 25 74 沈建國等 37 發(fā)現(xiàn)在杭州大棚種植辣 椒 水肥一體化條件下減施 30 化肥 辣椒產量較常 規(guī)穴施提高了 19 20 本研究表明 減量優(yōu)化施肥 和膜下微噴灌均能提高辣椒產量 但差異不顯著 而 二者的交互作用 即在化肥減量優(yōu)化的基礎上 采用 膜下微噴方式 辣椒產量較溝灌常規(guī)用肥顯著增加了 14 45 該結果與前人的結果一致 表明合理的灌溉 模式下合理施肥有利于提高作物的產量 表 5 不同處理辣椒水分及肥料利用效率 Table 5 Water and fertilizer use efficiency of pepper under different treatments 處理 總灌水量 m3 hm 2 水分利用效率 kg m 3 氮肥偏生產力 kg kg 1 磷肥偏生產力 kg kg 1 鉀肥偏生產力 kg kg 1 CK 2 434 78 6 68 0 24c F1 2 434 78 12 02 0 83b 74 88 2 62b 74 88 2 62b 74 88 2 62b F2 2 434 78 13 20 0 54b 103 37 4 26a 154 02 6 34a 79 34 3 27ab F3 1 339 13 25 92 0 13a 111 66 0 55a 166 39 0 82a 85 71 0 42a 灌溉排水學報 26 3 2 灌溉施肥模式對養(yǎng)分表觀平衡的影響 研究表明 合理的灌溉施肥模式可降低養(yǎng)分的表 觀盈余 3 38 39 本研究中 溝灌常規(guī)用肥模式氮盈余 量高達 367 50 kg hm2 溝灌減肥模式大幅度降低了氮 素盈余量 其盈余量僅為 263 21 kg hm2 巨昇容等 25 用 15N 示蹤法研究海南辣椒施肥發(fā)現(xiàn) 農戶習慣施肥 處理土壤氮殘留占總施氮量的 55 9 減量施肥處理 的氮土壤殘留率較農民習慣施肥減少 8 本試驗中 與溝灌常規(guī)用肥模式相比 溝灌減肥模式降低了 0 20 20 40 cm 的 TN 量和 NH4 N 量 NO3 N 量差異卻不 顯著 原因可能是土壤 NH4 N 容易被土壤顆粒吸附 其量主要受施肥量的影響較大 減少氮肥投入可降低 土層中 NH4 N 的殘留 而 NO3 N 難以被土壤顆粒 吸附 容易在土壤中遷移 大水溝灌使土壤中 NO3 N 大量淋溶到深層土壤 40 43 從而導致 0 60 cm 土層吸 附的部分 NO3 N 受施肥量影響不大 但深層土壤養(yǎng) 分量可能會因施肥量存在差異 有待后續(xù)繼續(xù)深入研 究 過量的磷肥投入直接導致土壤中盈余大量的磷 以及土壤表層土壤有效磷大幅度上升 44 本試驗的溝 灌常規(guī)用肥模式磷投入量為 511 22 kg hm2 遠高于張 文等 45 提出的海南露地辣椒推薦磷用量 120 kg hm2 說明溝灌常規(guī)用肥模式磷用量嚴重過量 且 0 40 cm 土壤有效磷量均高于 70 mg kg 遠超出了 海南省土壤磷素環(huán)境敏感臨界值 40 mg kg 46 趙 偉等 16 發(fā)現(xiàn)減量施肥能顯著降低表層土壤有效磷量 本研究中減量優(yōu)化施肥的磷表觀盈余減少了 196 03 kg hm2 土壤 0 20 20 40 cm 的 TP 量和 AP 量均有 不同程度的下降 與傳統(tǒng)水肥管理模式相比 在減量 優(yōu)化施肥的基礎上 采用水肥一體化技術能進一步降 低氮素和磷素的表觀盈余 本試驗中 與溝灌減肥模 式相比 膜下微噴灌減肥模式的氮磷鉀盈余量分別下 降了 8 31 0 49 和 5 19 結合辣椒的產量和氮 磷 鉀積累量分析可知 這可能是因為膜下微噴灌促 進了辣椒生長 增加了氮 磷 鉀攜出量 與楊啟航 等 36 的研究結果一致 3 3 灌溉施肥模式對水肥利用的影響 合理的灌溉施肥模式能有效提高水肥利用效 率 26 43 47 本試驗中 膜下微噴灌減肥模式的水分利 用效率以及氮磷鉀肥偏生產力較溝灌常規(guī)用肥模式 分別提高了 115 58 49 12 122 20 和 14 45 究其原因 從水分利用效率分析 膜下微噴灌較溝灌 用水量減少了 45 且大部分溝灌水在沒有到達植物 根系之前已經從排灌溝中向下流失 而膜下微噴灌則 從壟上灌溉 不僅增加了灌水的均勻性 使根系更容 易接觸到水分 還減少了蒸發(fā)損失 此外 在一定范 圍內減少肥料施用量 也有利于提高作物的水分利 用效率 48 有研究表明在充分灌溉的條件下 減施 33 33 氮肥 冬小麥的灌溉水利用率提高了 4 65 18 這是因為氮肥超過一定范圍會導致作物產量降低 從 而減低水分利用效率 從氮磷鉀肥偏生產力分析 肥 料偏生產力隨著施肥量的增加而減少 49 本研究中膜 下微噴灌減肥模式的氮肥用量和磷肥用量較溝灌常 規(guī)用肥模式分別減少了 23 25 和 49 50 不同營養(yǎng) 元素用量減少得越多 該元素的偏生產力提高得越多 這可能是因為長期過量施肥 土壤中累積了大量的養(yǎng) 分 而繼續(xù)過量施肥并不能增加作物的產量 反而加 大了養(yǎng)分的損失 另一方面可能是因為膜下微噴灌也 增加了肥料施用的均勻性 減少了養(yǎng)分向土壤深層滲 漏 促進了作物對養(yǎng)分的吸收 4 結 論 膜下微噴灌減肥模式可提高辣椒產量 較溝灌常 規(guī)用肥模式和溝灌減肥模式分別增產 18 55 和 8 03 膜下微噴灌減肥模式對辣椒果實品質 葉片 光合作用無顯著影響 但能夠促進辣椒根系生長 顯 著增加辣椒根長 根表面積 體積 膜下微噴灌減肥模式可以顯著增加辣椒氮磷鉀 積累量 降低氮 磷 鉀盈余量 減少土壤硝態(tài)氮 銨態(tài)氮和有效磷的淋溶 提高水分利用效率和肥料偏 生產力 綜合考慮辣椒生長 產量 養(yǎng)分累積 灌溉水以 及肥料利用效率等因素 初步 得出 膜下微噴灌減肥 模 式較適宜海南地區(qū)的辣椒生產 參考文獻 1 鄒學校 馬艷青 戴雄澤 等 辣椒在中國的傳播與產業(yè)發(fā)展 J 園 藝學報 2020 47 9 1 715 1 726 ZOU Xuexiao MA Yanqing DAI Xiongze et al Spread and industry development of pepper in China J Acta Horticulturae Sinica 2020 47 9 1 715 1 726 2 付蕾 魏珉 李巖 等 不同灌溉施肥方式對日光溫室甜椒生長 產 量和品質的影響 J 灌溉排水學報 2018 37 8 8 14 FU Lei WEI Min LI Yan et al Effects of different fertigation on growth yield and quality of solar greenhouse sweet pepper J Journal of Irrigation and Drainage 2018 37 8 8 14 3 唐珧 李麗君 劉平 等 減肥減水對溫室黃瓜養(yǎng)分吸收 產量及土 壤質量的影響 J 中國土壤與肥料 2018 1 77 82 TANG Yao LI Lijun LIU Ping et al Effects of irrigation and fertilization on nutrient ab