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基施黄腐酸肥料情况下减施化肥提高设施辣椒产量和品质

高原 郭晓青 李福德 毕焕改 艾希珍

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基施黄腐酸肥料情况下减施化肥提高设施辣椒产量和品质

    作者简介: 高原 E-mail:771416252@qq.com;
    通讯作者: 毕焕改, E-mail:bhg163@163.com
  • 基金项目: 山东省重点研发计划(2019GNC106047);山东省现代农业产业技术体系建设专项(SDAIT-05-10);山东农业大学泉林黄腐酸肥料工程实验室开放研发基金(QL2016-15);国家自然科学基金(31701909)。

Improvement of yield and quality of greenhouse-grown pepper through basal application of fulvic acid fertilizer under chemical fertilizer reduction

    Corresponding author: BI Huan-gai, E-mail:bhg163@163.com ;
  • 摘要:   【目的】  黄腐酸 (FA) 可提高作物的光合作用,提高产量和品质。研究底施黄腐酸后减少化肥用量对辣椒生长的影响,为辣椒生产中减少化肥施用量提供可行的途径。  【方法】  以‘长剑’辣椒为试验材料,在山东农业大学日光温室内进行小区试验。以常规化肥施用量 (N 450 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 900 kg/hm2) 为对照 (CK),在底施黄腐酸肥料600 kg/hm2基础上,分别设减施氮磷钾化肥常规用量的45% (T1)、30% (T2)、15% (T3) 和0% (T4) 处理。在辣椒盛果期,测定其生长量、干物质含量、光合荧光参数、碳代谢、品质等指标,并统计产量。  【结果】  与CK相比,T1处理的株高显著增加,T2处理的株高、茎粗、总干物重、糖含量和蔗糖合成酶 (SS) 活性显著增加,T3和T4处理的干物重、光合速率 (Pn)、糖含量、蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 和SS活性均显著增加,同时,T1、T2、T3和T4处理较CK处理显著降低了蒸腾速率 (Tr),提高了单株结果数和单果重,产量分别比CK增加了29.48%、13.91%、37.79%和26.37%;以T1处理的综合品质最差,T3处理的辣椒果实可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸的含量均高于其他基施黄腐酸处理,维生素C含量虽低于T2处理,但仍显著高于其他处理,综合效果最优。  【结论】  在本试验条件下,底施黄腐酸肥料600 kg/hm2可促进设施辣椒生长发育,增加干物质量积累,提高净光合速率,增强碳代谢相关酶活性,显著提高其产量及品质。在底施黄腐酸肥料基础上减施化肥常规用量的30%仍可保持较高的产量和品质,而减施15%的化肥可以大幅提升辣椒植株的生长发育和碳代谢酶活性,进而显著提高其产量和品质。由于是一年的试验结果,基施黄腐酸肥料减施化肥的长期效应还需进一步研究。
  • 图 1  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理的辣椒干物重

    Figure 1.  Dry matter weight of pepper plants in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    图 2  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理的辣椒叶片气体交换参数

    Figure 2.  Photosynthetic indexes of pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    图 3  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理辣椒叶片碳代谢相关酶活性

    Figure 3.  Activities of carbon metabolism related enzymes in pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    表 1  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理的辣椒叶片色素含量 (mg/g,FW)

    Table 1.  Pigment contents of pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    处理Treatment叶绿素a Chl a叶绿素b Chl b叶绿素a/b Chl a/b类胡萝卜素 Carotenoid
    CK 1.46 ± 0.01 ab0.31 ± 0.01 a4.64 ± 0.10 c0.27 ± 0.01 b
    T11.33 ± 0.07 b0.27 ± 0.01 b 5.10 ± 0.11 ab0.27 ± 0.01 b
    T21.32 ± 0.09 b0.27 ± 0.01 b5.04 ± 0.08 b0.26 ± 0.18 b
    T31.55 ± 0.11 a0.32 ± 0.02 a5.29 ± 0.15 a0.31 ± 0.02 a
    T41.53 ± 0.09 a0.32 ± 0.01 a4.92 ± 0.11 b0.30 ± 0.01 a
    注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rate of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 2  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理辣椒叶片糖含量 (mg/g,DW)

    Table 2.  Sugar content of pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    处理Treatment总糖Total sugar还原糖Reducing sugar蔗糖Sucrose淀粉Starch
    CK104.79 ± 1.04 c39.03 ± 1.41 c4.20 ± 0.55 c16.67 ± 1.77 d
    T1106.56 ± 2.21 c37.61 ± 0.60 d3.91 ± 0.44 c16.35 ± 0.15 d
    T2116.67 ± 2.36 b40.60 ± 1.21 b 7.01 ± 0.48 ab26.77 ± 1.03 b
    T3119.58 ± 1.77 a43.15 ± 0.80 a7.37 ± 0.04 a28.96 ± 1.77 a
    T4120.31 ± 2.50 a43.58 ± 0.20 a6.74 ± 0.48 b21.77 ± 0.74 c
    注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rates of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 3  基施黄腐酸肥料情况下各化肥减施处理的辣椒产量

    Table 3.  Pepper yield in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    处理
    Treatment
    单株果数
    Fruit number per plant
    单果重 (g)
    Weight per fruit
    产量 (kg/hm2)
    Yield
    增产 (%)
    Yield increase
    CK21.3 ± 1.5 b56.57 ± 4.1 b20229 ± 734 d
    T124.7 ± 1.5 a 62.43 ± 0.7 ab26193 ± 660 b29.48
    T222.0 ± 1.0 b 58.85 ± 3.8 ab 23043 ± 1009 c13.91
    T325.3 ± 1.5 a63.95 ± 4.7 a27874 ± 218 a37.79
    T4 23.7 ± 1.2 ab 60.03 ± 2.4 ab25564 ± 810 b26.37
    注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rates of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
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    表 4  基施黄腐酸肥料情况下各化肥减施处理辣椒果实品质

    Table 4.  Fruit quality of pepper in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

    处理
    Treatment
    干物质 (%)
    Dry matter
    可溶性糖 (mg/g,FW)
    Soluble sugar
    可溶性蛋白 (mg/g,FW)
    Soluble protein
    游离氨基酸 (mg/g,FW)
    Free amino acids
    维生素C (mg/100 g,FW)
    Vitamin C
    CK 5.05 ± 0.09 bc 33.93 ± 0.25 ab3.22 ± 0.052 a0.100 ± 0.005 b107.59 ± 1.18 c
    T15.00 ± 0.11 c30.92 ± 0.21 d2.62 ± 0.003 b0.096 ± 0.003 b109.85 ± 0.97 b
    T24.96 ± 0.18 c 32.58 ± 1.10 bc2.39 ± 0.032 c0.116 ± 0.011 a118.40 ± 0.45 a
    T3 5.21 ± 0.16 ab34.61 ± 0.68 a3.18 ± 0.090 a0.120 ± 0.001 a117.89 ± 0.89 a
    T45.35 ± 0.06 a 31.39 ± 1.19 cd2.35 ± 0.066 c0.105 ± 0.001 b110.94 ± 1.18 b
    注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rates of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-04-11
  • 网络出版日期:  2020-04-23
  • 刊出日期:  2020-03-01

基施黄腐酸肥料情况下减施化肥提高设施辣椒产量和品质

    作者简介:高原 E-mail:771416252@qq.com
    通讯作者: 毕焕改, bhg163@163.com
  • 1. 山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室/农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点开放实验室/山东省果蔬优质高效生产协同创新中心,山东泰安 271018
  • 2. 烟台市农业技术推广中心,山东烟台 264001
  • 基金项目: 山东省重点研发计划(2019GNC106047);山东省现代农业产业技术体系建设专项(SDAIT-05-10);山东农业大学泉林黄腐酸肥料工程实验室开放研发基金(QL2016-15);国家自然科学基金(31701909)。
  • 摘要:   【目的】  黄腐酸 (FA) 可提高作物的光合作用,提高产量和品质。研究底施黄腐酸后减少化肥用量对辣椒生长的影响,为辣椒生产中减少化肥施用量提供可行的途径。  【方法】  以‘长剑’辣椒为试验材料,在山东农业大学日光温室内进行小区试验。以常规化肥施用量 (N 450 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 900 kg/hm2) 为对照 (CK),在底施黄腐酸肥料600 kg/hm2基础上,分别设减施氮磷钾化肥常规用量的45% (T1)、30% (T2)、15% (T3) 和0% (T4) 处理。在辣椒盛果期,测定其生长量、干物质含量、光合荧光参数、碳代谢、品质等指标,并统计产量。  【结果】  与CK相比,T1处理的株高显著增加,T2处理的株高、茎粗、总干物重、糖含量和蔗糖合成酶 (SS) 活性显著增加,T3和T4处理的干物重、光合速率 (Pn)、糖含量、蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 和SS活性均显著增加,同时,T1、T2、T3和T4处理较CK处理显著降低了蒸腾速率 (Tr),提高了单株结果数和单果重,产量分别比CK增加了29.48%、13.91%、37.79%和26.37%;以T1处理的综合品质最差,T3处理的辣椒果实可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸的含量均高于其他基施黄腐酸处理,维生素C含量虽低于T2处理,但仍显著高于其他处理,综合效果最优。  【结论】  在本试验条件下,底施黄腐酸肥料600 kg/hm2可促进设施辣椒生长发育,增加干物质量积累,提高净光合速率,增强碳代谢相关酶活性,显著提高其产量及品质。在底施黄腐酸肥料基础上减施化肥常规用量的30%仍可保持较高的产量和品质,而减施15%的化肥可以大幅提升辣椒植株的生长发育和碳代谢酶活性,进而显著提高其产量和品质。由于是一年的试验结果,基施黄腐酸肥料减施化肥的长期效应还需进一步研究。

    English Abstract

    • 化肥的施用是保证作物高产优质的重要前提,且自2010年我国已成为世界化肥生产和施用大国。但大量研究表明,过量施入的化肥并不能被作物有效地吸收利用,尤其是损失的氮、磷元素会最终流入河流水体,成为水体中氮磷污染的主要来源[1-2],严重破坏了我国水体资源的生态平衡。其次,氮、磷、钾等元素易被土壤固结,形成化学盐分,这些盐分积累在土壤中,对土壤物理性状及养分结构易造成不利影响,甚至导致有害病菌泛滥以及重金属的富集[3]。更重要的是,多项研究指出,过量施化肥会导致蔬菜产量和品质的显著下降。贺会强等[4]研究日光温室不同施肥水平对番茄品质的影响时指出,过量施化肥降低了番茄果实的可溶性固形物和可溶性糖含量,番茄产量不但没有提升反而下降。宋修超等[5]也得出了相似的结论,即适当施化肥可提高基质栽培樱桃番茄的产量和品质,但过量施用时则会导致樱桃番茄中硝酸盐含量的积累,品质显著下降。全智等[6]的试验也发现,过量施化肥增加了莴苣、花椰菜可食部分的硝酸盐含量,从而降低了蔬菜品质。因此,优化氮磷钾施用比例、研制化肥减施方案,提高养分利用效率,改善土壤理化性质成为目前设施蔬菜高产、优质、安全生产的重要途径。

      黄腐酸 (fulvic acid,FA) 是腐殖酸中一种灰褐色、粉末状芳香族类物质,因其分子量较小易于被植物吸收,从而参与调节植物生长过程,增加植物的抗逆性。此外,腐植酸还能够改善土壤理化性质、提高氮磷等养分利用效率[7-10]。彭玉净等[11]研究结果显示,在施用常规有机肥和复合肥的基础上配施2%的黄腐酸钾 (市售,黄腐酸含量为65%),春胡萝卜可增产14.3%;李志鹏等[12]研究发现,在普通化肥的基础上增施600、1200和1800 kg/hm2的黄腐酸肥料 (黄腐酸含量为30%) 时均可改善根区土壤环境,增加烟叶品质,但效果与其施用量密切相关;而在马铃薯常规施肥栽培时,增施一定量的黄腐酸水溶性肥料或黄腐酸营养液均可显著提高其产量[13];张亚飞等[14]研究也指出,黄腐酸钾与氮肥配施可显著促进桃树生长,降低土壤中的氮素残留,提高氮素的利用效率。那么,在增施黄腐酸的基础上减施一定量的化肥是否仍能保持其增产特性,若能,其机制是什么?二者的最佳配比又是多少?目前还不是很清楚。基于此,以设施主栽蔬菜辣椒 (Capsicum annuum L.) 为试验材料,筛选其最适黄腐酸用量,并在此基础上,分别减施45%、30%、15%和0%的速效化肥常规用量,研究不同处理下辣椒植株光合特性、碳代谢、生长及产量品质的变化,以期探明黄腐酸与速效化肥的最佳配比及其增产优质的主要机制,为设施辣椒的高效、可持续栽培提供理论依据。

      • 试验于2018年在山东农业大学试验站进行,供试辣椒品种为‘长剑’。在2018年3月6日定植于日光温室内,供试土壤碱解氮75 mg/kg,有效磷71 mg/kg,速效钾135 mg/kg,pH 7.0,电导率 (EC) 0.30 mS/cm。试验设5个处理,以常规施肥为对照 (CK,N 450 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 900 kg/hm2),以本实验室前期的大田试验筛选出的最佳黄腐酸肥料用量 (600 kg/hm2) 作为基肥施用,并在此基础上,分别减施常规氮磷钾化肥用量的45% (T1)、30% (T2)、15% (T3)、0% (T4)。供试小区面积为9 m2,每个处理设3次重复。所用化肥为尿素 (N 46.4%),磷酸二氢钾 (P2O5 52%,K2O 34%),硝酸钾 (NO3 14.5%,K2O 45.5%),供试黄腐酸肥料 (黄腐酸 ≥ 20%、有机质 ≥ 45%、Ca + Mg ≥ 4%)由山东泉林嘉有肥料有限责任公司提供。称取各处理每次应施的化肥溶入等量的水中,分别施入各处理小区中,在辣椒坐果后进行第一次追肥,后每隔20天追施一次,共分3次追入,CK每次追施化肥量为:尿素842.4 kg/hm2、KNO3 1805.6 kg/hm2、KH2PO4 230.8 kg/hm2,T1处理追肥量为CK的55%,T2处理为CK的70%,T3处理为CK的85%,T4处理与CK相同。常规田间管理。

      • 在辣椒拉秧前 (7月10日),每处理随机选择10株测定干物重。用米尺测定株高,用游标卡尺测定茎粗 (3~4节)。用称重法测定地上根、茎、叶、果的干物重。总干物重为单株辣椒根、茎、叶、果的干物重之和。

      • 用丙酮提取法测定盛果期 (5月7日) 不同处理辣椒叶片 (上数3~4叶) 叶绿素和类胡萝卜素含量。在结果期,选择晴天 (5月8日上午9:00—11:00) 用Ciras-3型光合仪 (PP-Systems公司,美国) 测定各处理辣椒叶片的净光合速率 (Pn)、胞间CO2浓度 (Ci)、气孔导度 (Gs) 和蒸腾速率 (Tr),每次均选取植株功能叶 (上数3~4叶)进行测定。为减小测量误差,采用光合仪的可调光源、温度监控装置控制,用内置式CO2供气系统控制CO2浓度为380 μL/L,设定光量子通量密度 (PFD) 为800 μmol/(m2·s)。

      • 用蒽酮比色法[15]测定盛果期 (5月7日) 辣椒功能叶片的总糖和淀粉含量,用间苯二酚比色法测定蔗糖含量[16],用3,5-二硝基水杨酸法测定还原糖含量[17]。蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 和蔗糖合成酶 (SS) 活性按照南京建成生物工程研究所生产的试剂盒说明书测定。

      • 定植后,各处理选取10株长势相近的辣椒挂牌,采收统计单株果数。在辣椒果实达到商品成熟期时进行采摘,以小区为单位进行采收,截至拉秧前 (7月10日) 统计各处理的辣椒总产量。在结果盛期,标记相同时间开花坐果的辣椒果实,达到商品成熟期时统一采摘进行品质测定。采收商品成熟果,用烘箱先在105℃杀青15 min,然后80℃烘干,称重法测定干物质重;采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[18];采用考马斯亮蓝G-250法测定可溶性蛋白含量;采用茚三酮显色法测定游离氨基酸含量;采用碘量法测定维生素C含量[19]

      • 数据均为3次重复的平均值,分别用Microsoft Excel和SigmaPlot软件处理数据和作图,用DPS软件对数据进行单因素方差分析,并运用Duncan检验法进行多重比较,检验差异显著性 (P < 0.05) 。

      • 图1可看出,与CK相比,基施黄腐酸肥料的4个处理的株高均显著增加。除T1处理外,其余处理茎粗和干物重均显著高于CK,以T3处理 (化肥减施15%) 表现最好,这说明基施黄腐酸肥料后,大幅度减施化肥依然可维持辣椒的正常生长,减施15%化肥还可明显促进辣椒生长。

        图  1  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理的辣椒干物重

        Figure 1.  Dry matter weight of pepper plants in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

      • 表1所示,与对照相比,施用黄腐酸肥料后,减施45%和30%的化肥用量 (T1和T2处理) 显著降低叶绿素b含量,对叶绿素a和类胡萝卜素含量没有明显影响,但可显著增加叶绿素a/b比值。而化肥减施比例为15% 和不减施时 (T3和T4处理),不会显著影响叶绿素a和叶绿素b的含量,但显著增加叶绿素a/b和类胡萝卜素的含量。

        表 1  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理的辣椒叶片色素含量 (mg/g,FW)

        Table 1.  Pigment contents of pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

        处理Treatment叶绿素a Chl a叶绿素b Chl b叶绿素a/b Chl a/b类胡萝卜素 Carotenoid
        CK 1.46 ± 0.01 ab0.31 ± 0.01 a4.64 ± 0.10 c0.27 ± 0.01 b
        T11.33 ± 0.07 b0.27 ± 0.01 b 5.10 ± 0.11 ab0.27 ± 0.01 b
        T21.32 ± 0.09 b0.27 ± 0.01 b5.04 ± 0.08 b0.26 ± 0.18 b
        T31.55 ± 0.11 a0.32 ± 0.02 a5.29 ± 0.15 a0.31 ± 0.02 a
        T41.53 ± 0.09 a0.32 ± 0.01 a4.92 ± 0.11 b0.30 ± 0.01 a
        注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rate of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 图2可知,与CK相比,施用黄腐酸后减施15%和0% (T3和T4处理) 的化肥用量显著增加辣椒功能叶片的Pn,而减施比例为45%和30%时 (T1和T2处理) 不会显著影响Pn。T2、T3、T4处理的Ci无显著差异,但分别比CK高20%、13.8%、20.5%。与CK相比,T1、T2的Gs无显著变化,但T3、T4的Gs均显著降低。与CK相比,T1、T2、T3、T4的Tr均显著降低,说明基施黄腐酸肥料可使辣椒叶片气孔部分关闭,减少蒸腾失水,对提高辣椒植株的耐旱性有积极的作用。

        图  2  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理的辣椒叶片气体交换参数

        Figure 2.  Photosynthetic indexes of pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

      • 表2所示,总糖含量以T3、T4处理最高,分别比CK处理高出14.1%、14.8%,T1和T2处理总糖含量虽显著低于T3、T4处理,但T2仍显著高于CK,T1与CK处理无显著差异;还原糖含量也以T3、T4处理最高,分别比CK处理高出10.55%、10.97%,其次为T2处理。蔗糖含量以T3处理较高,比CK处理高出75%,T2处理与其差异不显著,其次为T4处理,其蔗糖含量略低于T2,T1和CK处理的蔗糖含量较低,但二者之间无显著差异;淀粉含量与蔗糖含量的变化趋势相似,即也以T3和T2处理较高,T1与CK相比无显著差异。这说明基施黄腐酸减施15%~30%的化肥有利于促进碳的转化,从而提高辣椒叶片糖含量,提高其碳代谢水平。

        表 2  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理辣椒叶片糖含量 (mg/g,DW)

        Table 2.  Sugar content of pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

        处理Treatment总糖Total sugar还原糖Reducing sugar蔗糖Sucrose淀粉Starch
        CK104.79 ± 1.04 c39.03 ± 1.41 c4.20 ± 0.55 c16.67 ± 1.77 d
        T1106.56 ± 2.21 c37.61 ± 0.60 d3.91 ± 0.44 c16.35 ± 0.15 d
        T2116.67 ± 2.36 b40.60 ± 1.21 b 7.01 ± 0.48 ab26.77 ± 1.03 b
        T3119.58 ± 1.77 a43.15 ± 0.80 a7.37 ± 0.04 a28.96 ± 1.77 a
        T4120.31 ± 2.50 a43.58 ± 0.20 a6.74 ± 0.48 b21.77 ± 0.74 c
        注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rates of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 图3表明,SS活性以T2、T3、T4处理较高,三者之间无显著差异,但均显著高于CK处理,T1和CK处理间没有明显差异。SPS活性以T3、T4处理显著高于其他各处理,分别比不施黄腐酸肥料的CK处理高出15.3%、18.4%,但二者之间无显著差异,T2处理的SPS活性与CK相比无差异,但当化肥减施量达到45%时 (T1),其SPS活性则显著低于CK,这说明基施黄腐酸肥料减施15%~30%的化肥仍可保持较高的碳代谢关键酶活性,但化肥减施过多则会抑制SPS活性。

        图  3  基施黄腐酸肥料情况下各减施化肥处理辣椒叶片碳代谢相关酶活性

        Figure 3.  Activities of carbon metabolism related enzymes in pepper leaves in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

      • 化肥不同减肥比例对单株果数和单果重的影响不同 (表3)。与CK相比,T1处理显著增加了单株果数,T3处理显著增加了单株果数和单果重,其他处理也有增加趋势,但未达显著水平。与CK相比,T1、T2、T3和T4处理产量分别显著提高了29.48%、13.91%、37.79%、26.37%,其中T3处理的增产效果最为明显 (表3),这说明基施黄腐酸肥料可促进单株果数和单果重的增加,最终增加产量,且在此基础上减施15%~45%化肥亦不会降低设施辣椒的产量。

        表 3  基施黄腐酸肥料情况下各化肥减施处理的辣椒产量

        Table 3.  Pepper yield in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

        处理
        Treatment
        单株果数
        Fruit number per plant
        单果重 (g)
        Weight per fruit
        产量 (kg/hm2)
        Yield
        增产 (%)
        Yield increase
        CK21.3 ± 1.5 b56.57 ± 4.1 b20229 ± 734 d
        T124.7 ± 1.5 a 62.43 ± 0.7 ab26193 ± 660 b29.48
        T222.0 ± 1.0 b 58.85 ± 3.8 ab 23043 ± 1009 c13.91
        T325.3 ± 1.5 a63.95 ± 4.7 a27874 ± 218 a37.79
        T4 23.7 ± 1.2 ab 60.03 ± 2.4 ab25564 ± 810 b26.37
        注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rates of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 表4可知,辣椒果实的干物质含量较高,在4.96%~5.35%,其中以T4处理的果实干物质含量最高。T3处理的果实可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸含量均优于其他基施黄腐酸肥料处理,Vc含量显著高于除T2以外的处理,综合品质最优,减施30%化肥量的T2处理的游离氨基酸和Vc含量均显著高于T4和对照,但减施45%化肥量的T1处理的品质指标多低于T4和CK处理,品质最差。

        表 4  基施黄腐酸肥料情况下各化肥减施处理辣椒果实品质

        Table 4.  Fruit quality of pepper in each treatment of chemical fertilizer reduction under basal application of fulvic acid fertilizer

        处理
        Treatment
        干物质 (%)
        Dry matter
        可溶性糖 (mg/g,FW)
        Soluble sugar
        可溶性蛋白 (mg/g,FW)
        Soluble protein
        游离氨基酸 (mg/g,FW)
        Free amino acids
        维生素C (mg/100 g,FW)
        Vitamin C
        CK 5.05 ± 0.09 bc 33.93 ± 0.25 ab3.22 ± 0.052 a0.100 ± 0.005 b107.59 ± 1.18 c
        T15.00 ± 0.11 c30.92 ± 0.21 d2.62 ± 0.003 b0.096 ± 0.003 b109.85 ± 0.97 b
        T24.96 ± 0.18 c 32.58 ± 1.10 bc2.39 ± 0.032 c0.116 ± 0.011 a118.40 ± 0.45 a
        T3 5.21 ± 0.16 ab34.61 ± 0.68 a3.18 ± 0.090 a0.120 ± 0.001 a117.89 ± 0.89 a
        T45.35 ± 0.06 a 31.39 ± 1.19 cd2.35 ± 0.066 c0.105 ± 0.001 b110.94 ± 1.18 b
        注(Note):CK—不施黄腐酸肥料对照 No fulvic acid fertilizer application; 处理 T1~T4 代表化肥减施比例为 45%、30%、15% 和 0% The reducing rates of chemical fertilizers in treatments T1 to T4 were 45%, 30%, 15% and 0%; 同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant difference among treatments (P < 0.05).
      • 光合作用是作物生长发育和产量、品质形成的基础,作物约90%的产量来自于光合作用。前人[20-21]研究指出,影响光合速率的关键因素包括外界环境的水分、营养等。张玲[22]研究发现,叶面喷施黄腐酸可降低叶片气孔导度,喷施浓度越高,气孔导度则越低,且黄腐酸能通过络合或螯合作用促进作物对微量元素的吸收,并且能够抑制分解叶绿素的蛋白酶的活性,维持较高的叶绿素含量,光合作用显著提高[23]。此外,黄腐酸还可降低植物的蒸腾作用,提高水分利用效率,进而提高光合速率[24]。本试验结果表明,基施黄腐酸肥料可增加辣椒叶片中叶绿素含量,降低叶片蒸腾速率,从而促进辣椒植株的光合作用,且在此基础上减施部分常规化肥用量,仍可维持较高的光合色素含量和Pn,且以基施黄腐酸肥料配合减施15%化肥的处理效果最好。

        碳、氮代谢是作物生长发育重要的生理过程,在很大程度上决定了作物的产量和品质[25]。碳代谢参与植物的光合作用,影响根系对矿物质的吸收[26]。常思敏[27]研究发现,适宜的黄腐酸用量能够提高砷毒害烤烟的碳同化能力,改善砷毒害烤烟的碳转化和积累。在本试验中,常规施化肥结合基施黄腐酸肥料可显著增加辣椒叶片中总糖、蔗糖、还原糖和淀粉含量,当减施化肥常规用量的15%~30%时,其增加效应仍然存在,但当化肥减施量达到45%时,则会抑制碳代谢产物的积累,这可能是因为减施化肥量过多,导致其糖代谢关键酶蔗糖合成酶 (SS) 和蔗糖磷酸合成酶 (SPS) 活性下降。此外,减施化肥过多会引起土壤中氮、磷养分缺乏,进而引起光合作用下降,也可能是其碳代谢下降的又一原因[28]

      • 黄腐酸是一类分子量较小的高分子有机化合物,溶解度极高,生物活性极强。前人[29-31]研究表明,黄腐酸可以促进植株的生长。本研究结果表明,黄腐酸肥料与化肥配施能够促进辣椒植株的生长发育,使茎秆粗壮,在此基础上减施不同比例的化肥后仍可促进植株健壮生长,且以T3处理表现最好,这可能与T3处理下光合作用增强、碳代谢增加、碳水化合物积累较多有关。姚东伟[24]研究发现,叶面喷施黄腐酸可显著提高番茄中Vc含量,降低有机酸含量,从而使番茄品质得到改善,且番茄产量也有明显提高。同样,用黄腐酸喷施富士苹果可显著增加其单果重,增产达15%,同时,果实中的糖含量大幅提升,品质明显改善[32]。以上研究均说明,黄腐酸不仅可调节植株生长,还可增加作物产量、改善作物品质。本试验中,黄腐酸肥料与化肥配施可显著增加辣椒产量,当常规化肥量减施15%~45%时,其产量仍显著高于对照,尤其以T1和T3处理增产效果显著,分别达29.48%和37.79%,这可能是因为T1和T3处理下雌花分化较多,其单株结果数和单果重均高于其他处理的原因。此外,T3处理的可溶性糖、可溶性蛋白、游离氨基酸以及Vc含量均较高,综合品质最佳,而T1处理各品质指标多低于对照,其原因可能是化肥减施量过多导致土壤中养分缺乏的缘故[33]

      • 在施用600 kg/hm2黄腐酸肥料的基础上,减少15%~30%的氮磷钾化肥常规用量,能够显著提高设施辣椒净光合速率,增强碳代谢相关酶活性,提高辣椒植株的单株结果数和单果重,提高产量和品质,其中以减施15%的常规化肥用量效果最佳。本试验是在老设施蔬菜土壤上进行的,长期施用黄腐酸肥料的效果还需进一步研究。

    参考文献 (33)

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