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2022 年 4 月 灌溉排水学报 第 41 卷 第 4 期 Apr 2022 Journal of Irrigation and Drainage No 4 Vol 41 20 文章编号 1672 3317 2022 04 0020 10 灌溉施肥模式对海南辣椒产量和水肥利用的影响 雷 菲 潘孝忠 张治军 符传良 刘国彪 曾建华 张冬明 海南省农业科学院 农业环境与土壤研究所 农业 农村 部海南耕地保育科学观测实验站 海南省耕地保育重点实验室 海口 571100 摘 要 目的 探究与海南地区辣椒生产相适宜的 高产高效 灌溉施肥模式 方法 采用田间小区试验 设置了沟 灌不施肥 CK 沟灌常规用肥 F1 处理 N 470 70 kg hm2 P2O5 511 22 kg hm2 K2O 526 39 kg hm2 沟灌减肥 F2 处 理 N 376 55 kg hm2 P2O5 314 83 kg hm2 K2O 526 39 kg hm2 膜下微喷灌减肥 F3 处理 N 376 55 kg hm2 P2O5 314 83 kg hm2 K2O 526 39 kg hm2 共 4 个处理 对比分析了不同灌溉与施肥模式 的 辣椒产量 叶片 光合 作用 根系生长 养分积累 土壤养分分布特征以及 辣椒 水肥利用状况 结果 在土壤氮素和磷素本底值偏高的条件下 与 F1 处理 相比 F2 处理的辣椒产量 品质 根系生长 叶片光合作用和植株氮 磷 钾养分积累 量 均无显著差异 相同施肥 量情况下 F3 处理辣椒的产量 叶片蒸腾速率 根长 根表面积 根体积 氮积累量 磷积累量和钾累积量分别相 比 F2 处理增加了 8 03 16 91 60 69 43 00 40 37 19 30 14 19 14 61 但辣椒品质 叶片净光 合速率 气孔导度和胞间 CO2摩尔分数 差异不显著 F2 处理降低了收获后 0 20 cm 和 20 40 cm 土层中全氮量 铵 态氮量 全磷量和有效磷量 减少了氮和磷的表观盈余量 提高了氮肥偏生产力和磷肥偏生产力 与 F2 处理相比 F3 处理提高了 0 20 cm 土层中全氮量 硝态氮量 铵态氮量 全磷量和有效磷量 减少了氮和磷的表观盈余量 提 高了灌溉水生产率 结论 本试验条件下 采用膜下微喷灌减肥模式能提高辣椒的产量和水肥利用效率 关 键 词 辣椒 灌溉施肥模式 产量 土壤 养分 水肥利用 中图分类号 S565 文献标志码 A doi 10 13522 ki ggps 2021550 OSID 雷菲 潘孝忠 张治军 等 灌溉施肥模式对海南辣椒产量和水肥利用的影响 J 灌溉排水学报 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 研究意义 辣椒是我国重要的蔬菜作物 种植 面积位居我国蔬菜之首 1 海南因其优越的光温条件 已成为我国冬季辣椒的重要种植基地 但海南辣椒灌 溉与施肥模式仍主要为传统的沟灌施肥模式 这种施 肥模式不仅会造成水资源和肥料的极大浪费 还会引 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 辣椒产量和水肥利用效率 降低土壤养 分淋溶风险的关键措施 研究进展 应用适宜的灌 溉技术可提高作物的产量和灌溉水利用效率 减少肥 料的淋溶风险 4 5 滴灌 微喷灌 喷灌等灌溉技术 具有节水 省肥 省工等优点 已广泛应用 于设施辣 椒 黄瓜 茄子等作物 6 10 与常规灌溉相比 滴灌 可减少土壤水分的渗漏和蒸发 增加叶片蒸腾 促进 黄瓜植株对水分的吸收 增产 11 6 提高水分利用 收稿日期 2021 11 09 基金项目 海南省省属科研院所技术开发专项 KYYS 2019 10 海南省 自然科学基金项目 20163085 作者简介 雷菲 1988 女 助理研究员 硕士 主要从事植物营养技 术研究与应用 E mail leifeicau 通信作者 张冬明 1982 男 副研究员 硕士 主要从事土壤改良与 植物营养研究工作 E mail dongming 03 率 49 9 降低土壤硝态氮淋洗风险 11 与膜下滴灌 相比 膜下微喷灌的土壤湿润程度大 灌水均匀度高 更有利于番茄的根系形态发育 番茄产量较膜下滴灌 可增加 19 39 21 03 12 优化减量施肥也是提高肥 料利用效率 减少土壤养分淋溶的重要措施之一 13 15 Tan 等 13 发现连续 4 a 的优化施氮 小麦和玉米产量 与农民常规施氮处理持平或增加 但氮肥利用率增加 了 46 52 赵伟等 16 发现在农民常规氮 磷 钾 施用量的基础上 减少 50 用量不会导致番茄减产 反而有助于改善番茄的品质和土壤养分过量累积的 情况 不同灌溉技术与减量施肥处理对作物产量和水 肥利用效率的影响也不同 张青等 17 研究发现 与传 统施肥对比 采用喷水带或滴灌施肥 追肥期肥料减 量 30 均能提高蜜柚的产量 品质 经济效益以及 肥料偏生产力 Lu 等 18 发现 与充分灌溉下常规施 肥相比 调亏灌溉并减施 33 33 氮肥不仅能提高 水 分和氮肥利用率 还能增加小麦的产量 因此 研究 灌溉施肥模式对作物产量 养分吸收及水肥利用效率 的影响尤为重要 切入点 由于 不同区域的气候特 点 种植模式以及作物品种不同 因此适宜的灌溉施 肥模式也不尽相同 海南地区冬季温暖少雨 适宜露 雷菲 等 灌溉施肥模式对海南辣椒产量和水肥利用的影响 21 天种植辣椒 但其种植规模主要以小农户的小规模种 植为主 且其 高 水 高 肥的种植模式严重影响当地生态 环境 因此 探索适宜海南辣椒种植情况下的灌溉施 肥模式尤为重要 拟解决的关键问题 本研究 通过 田间小区试验 研究不同灌溉施肥模式对海南地区辣 椒产量 品质 养分吸收以及土壤养分的影响 以期 为海 南辣椒的适宜水肥田间管理提供理论指导 1 材料与方法 1 1 研究区概况 试验于 2020 年 10 月下旬 2021 年 4 月上旬在 海南省澄迈县罗浮村 东经 110 10 北纬 19 75 进 行 该区属热带季风气候 最高月平均气温 29 5 最低月平均气温 19 2 年平均气温 25 2 降水 集中在 5 10 月 占全年降水量的 84 38 年平均 降水量为 1 774 mm 土壤类型为水稻土 试验前测 得耕层土壤基本理化性质为 pH 值 6 03 有机质量 15 6 g kg 碱解氮量 238 2 mg kg 有效磷量 103 2 mg kg 速效钾量 86 7 mg kg 1 2 试验材料 试验所用辣椒品种为大家族新优辣椒 购自江西 大家族种业有限公司 辣椒为露天种植 采用垄上覆 膜方式 即垄上覆盖地膜 排灌沟不覆膜 沟灌方式 为农民常规垄膜沟灌 即在种植垄间排灌沟灌水 膜 下微喷灌采用种植垄膜下铺设微喷带 一垄一带 微 喷带选用薄壁斜 5 孔微喷带 直径 4 50 cm 微孔间 距 2 50 cm 微孔组间距 10 00 cm 压力 0 10 Mpa 每个小区分别用水表控制灌水量 用文丘里和施肥 桶 控制施肥量 1 3 试验设计 试验设 4 个处理 分别为 CK 沟灌 不施肥 F1 处理 沟灌常规用施肥模式 常规施肥量为当地 农民的日常施肥量 底肥为 有机肥 商品型羊粪有 机肥 8 25 t hm2 商品复合肥 15 15 15 0 75 t hm2 追肥为商品复合肥 15 15 15 1 95 t hm2 F2 处理 沟灌减肥模式 底肥同 F1 处理 追肥为 根据辣椒养 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 处理 膜下微喷灌 减肥模式 施肥同 F2 处理 各处理的具体肥料施用 量见表 1 每个处理重复 3 次 每个重复为 1 个小区 小区面积为 10 0 m 3 0 m 每个小区为 2 垄 2 沟 垄 宽 1 0 m 垄长 10 0 m 膜宽 1 0 m 沟宽 0 50 m 辣 椒种植采用一垄双行模式 株距 行距分别为 0 60 0 50 m 表 1 不同 处理肥料施用量 Table 1 Fertilization amount of different treatments 处理 有机肥 kg hm 2 化肥 kg hm 2 肥料总量 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 施肥量的确定标准 常规施肥量按照当地习惯施 肥用量确定 根据澄迈县耕地地力评价分级标准 19 本试验土壤的碱解氮量和有效磷量均偏高 因此在 常规施肥量基础上进行减氮和减磷处理 减施肥量 按照黄绍文等 20 对辣椒减施潜力的研究结果和陈清 等 21 对辣椒推荐施肥用量计算得出 商品羊粪的养分量为 N 1 16 P2O5 1 82 K2O 2 08 水分量为 29 26 基肥在定植前施入 垄上撒施后翻耕 追肥分 12 次施入 分别为苗期 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 其中沟灌每次用水 139 13 m3 hm2 膜下微喷灌每次用水 76 52 m3 hm2 初果期至采摘结束共分 10 次灌水 沟灌每次用水 173 m3 hm2 膜下微喷灌每次用水 95 65 m3 hm2 1 4 测定项目及方法 果实产量与品质 在果实成熟时期 对各处理的 小区进行独立测产 采收结束后 将总产量换算成标 准产量 在盛果期 每个小区选取 6 个成熟度和大小 一致的果实进行品质测定 植物硝酸盐量采用水杨酸 浓硫酸比色法 维生素 C 采用 2 6 二氯靛酚 滴定法测 定 可溶性蛋白采用 BCA 法测定 植株养分量 盛果期 4 月 1 日 每个小区选 取 2 株长势一致的植株 清洗干净 分 根 茎 叶 果剪取 并分别称取鲜质量 根冷藏于 4 冰箱用 于扫描分析 其余部位分别在 105 下杀青 30 min 70 烘干至恒质量后称其干质量 采用 H2SO4 H2O2 法消煮 凯氏定氮法测定全氮量 钼酸铵分光光度法 测定全磷量 根系指标 根系用爱普生 V800 扫描仪扫描 用 根系专用分析 WinRHIZO 软件获得根长 根面积 根体积等指标 扫描后进行烘干 称质量 测定全氮 量和全磷量 方法同上 植株光合参数测定 在辣椒盛果期 3 月 20 日 灌溉排水学报 22 每个处理选取 4 株长势一致的植株 在晴天 09 00 11 00 进行光合参数测定 采用美国 PP SYSTEMS 公 司 CIRAS 3 光合仪测定叶片的净光合速率 胞间 CO2 摩尔分数 气孔导度 蒸腾速率等参数 土壤理化性质 每个小区采集垄上耕层 0 20 20 40 40 60 cm 土壤 采用四分法取部分鲜土样 采用 2 mol L KCl浸提 靛酚蓝比色法和酚二磺酸比色 法测定土壤 NH4 N 量和 NO3 N 量 其他土样经自 然风干 和 过筛后 采用 凯氏蒸馏法 测定土壤全氮量 采用酸溶 钼锑抗比色法测定全磷量 采用 氟化铵 盐酸浸提 钼锑抗比色法 测定有效磷量 水分利用效率 WUE 氮肥偏生产力 PFPN 磷肥偏生产力 PFPP 钾肥偏生产力 PFPK 的 计算方法参照文献 22 作物养分携出量由测定的根 茎 叶和果实干质 量乘以各器官植株养分质量分数求得 16 养分盈余量 养分投入量 养分携出量 其中 养 分投入量为施肥量 包括有机肥和化肥 3 1 5 数据处理 采用 Excel 2007 软件对原始数据进行整理计算 绘制图表 采用 SPSS 19 0 软件对数据进行方差分析 ANOVA 和多重比较分析 Duncan 2 结果与分析 2 1 灌溉施肥模式对辣椒产量和品质的影响 表 2 为各处理辣椒的产量与品质 膜下微喷灌减 肥模式 F3 处理 辣椒产量最高 达到 34 71 t hm2 显著高于沟灌常规施肥模式 F1 处理 较之增产 18 55 此外 较沟灌减肥模式 F2 处理 增产 8 03 但与沟灌减肥模式 F2 处理 差异不显著 而 F2 处 理较 F1 处理增产 9 73 但未达到显著水平 与 CK 处理相比 3 种灌溉施肥模式均能够显著增加辣椒可 溶性蛋白量 维生素 C 量以及硝酸盐量 表 2 不同处理辣椒产量及品质 Table 2 Yield and quality of pepper under different treatments 处理 产量 t hm 2 可溶性蛋白 mg g 1 维生素 C mg 100g 1 硝酸盐 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 数据以 平均值 标准误 表示 同列数据后不同小写字母表示差异 显著 P 0 05 下同 2 2 灌溉施肥模式对辣椒叶片光合特性的影响 图 1 为不同处理辣椒叶片的光合参数 与 CK 相 比 3 种灌溉施肥模式辣椒叶片的净光合速率 蒸腾 速率 气孔导度显著提高 胞间 CO2摩尔分数 显著降 低 而 3 种灌溉施肥模式的辣椒叶片净光合速率 气 孔导度和胞间 CO2摩尔分数 均无显著差异 但膜下微 喷灌减肥模式 F3 处理 的辣椒叶片蒸腾速率显著 高于沟灌常规用肥模式 F1 处理 和沟灌减肥模式 F2 处理 较 F1 处理增加了 13 18 较 F2 处理 增加了 16 91 a 净光合速率 b 胞间 CO2摩尔分数 c 蒸腾速率 d 气孔导度 图 1 不同处理 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 净光合速率 mo l m 2 s 1 处理 a b b b 0 50 100 150 200 250 300 CK F1 F2 F3 胞间 CO 2摩尔分数 mo l mo l 1 处理 c b b a 0 1 2 3 4 5 6 CK F1 F2 F3 蒸腾速率 mm ol m 2 s 1 处理 b a a a 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 CK F1 F2 F3 气孔导度 mo l m 2 s 1 处理 雷菲 等 灌溉施肥模式对海南辣椒产量和水肥利用的影响 23 2 3 不同灌溉施肥模式对辣椒根系形态特征的影响 表 3 为 不同处理辣椒的根系形态特征 膜下微喷 灌减肥模式 F3 处理 辣椒的根长 根表面积 根 体积及平均根系直径均最大 其根长 根表面积和根 体积分别较沟灌常规用肥模式 F1 处理 显著增加 了 46 22 57 44 和 42 09 较沟灌减肥模式 F2 处理 显著增加了 60 69 43 00 和 40 37 而 F1 处理的平均根系直径与 F2 处理差异不显著 表 3 不同处理辣椒根系形态特征 Table 3 Pepper root morphological characteristics of different treatments 处理 根长 cm 根表面积 cm2 根体积 cm3 平均根系 直径 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 不同灌溉施肥模式对辣椒氮磷钾积累量的影响 图 2 为不同处理辣椒各部位的氮 磷 钾积累量 图中柱上不同小写字母表示辣椒整株养分积累量 处理间差异显著 P 0 05 柱旁不同小写字母表示 相同部位养分积累量处理间差异显著 P 0 05 由图 2 a 可知 各处理辣椒不同部位的氮积累量均 为 果 叶 茎 根 其中 F1 处理的茎 叶 果总氮 积累量均小于 F2处理 根的总氮积累量大于 F2处理 但处理间差异均不显著 F3 处理辣椒叶片总氮积累 量显著大于 F2 处理 较 F2 处理增加了 45 17 由 图 2 b 可知 各处理辣椒不同部位的磷积累量均 为果 茎 叶 根 与 F1 处理相比 F2 处理显著降低 了辣椒根的磷积累量 F3 处理辣椒叶片总磷积累量 显著大于 F2 处理 较 F2 处理增加了 20 70 其余 部位磷积累量差异不显著 由图 2 c 可知 各处理 辣椒不同部位的钾积累量为 果 叶 茎 根 F1 处理 与 F2 处理间根 茎 叶 果的钾积累量差异均不显 著 F3 处理辣椒的总钾积累量显著大于 F2 处理 较 F2 处理增加了 14 61 a 总氮积累量 b 总 磷积累量 c 总钾积累量 图 2 不同处理辣椒各部位氮 磷 钾积累量 Fig 2 Nitrogen phosphorus potassium accumulation of pepper under different treatments 2 5 辣椒养分表观平衡 表 4 为不同处理辣椒的养分表观平衡情况 3 种 灌溉施肥模式下的表观养分盈余量均高于养分携出 量 氮 磷 钾盈余量分别占养分投入量的 64 09 78 08 96 17 97 86 69 94 76 73 养分盈余量占养分投入量比值大小为 F1 处理 F2 处理 F3 处理 F2 处理辣椒的氮 磷 钾盈余量较 F1 处理分别减少了 34 33 39 48 和 8 85 且处 理间差异显著 F3 处理辣椒的氮 磷 钾盈余量分 别较 F2 处理减少了 8 31 0 49 和 5 19 且处理 间差异显著 但处理间的钾盈余量差异不显著 2 6 不同灌溉施肥模式对土壤全氮 硝态氮和铵态氮 量的影响 由图 3 a 可知 F3 处理 0 20 cm 和 20 40 cm 土壤的全氮 TN 量均为最高 F2 处理 0 20 cm 和 20 40 cm 土壤 TN 量分别较 F1 处理下降了 9 90 和 5 03 F3 处理 0 20 cm 和 20 40 cm 土壤 TN 量分 别较 F2 处理处理提高了 12 54 和 10 74 另外 3 种灌溉施肥模式下 40 60 cm 土壤 TN 量差异不显著 由图 3 b 可知 各灌溉施肥模式下 0 20 cm 和 40 60 cm 土壤 NO3 N 量差异不显著 在 20 40 cm 土层 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 氮积累量 k g h m 2 处理 果 叶 茎 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 磷积累量 k g h m 2 处理 果 叶 茎 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 钾积累量 k g h m 2 处理 果 叶 茎 根 c ab b a 部位 灌溉排水学报 24 F3处理的土壤 NO3 N量显著大于 F1处理和 F2处理 由 3 c 可知 0 20 cm 和 40 60 cm 土壤 NH4 N 量 均为 F1 处理 F2 处理 F3 处理 F2 处理 0 20 cm 和 20 40 cm土壤 NH4 N量分别较 F1处理下降了 3 20 和 15 27 F3 处理 0 20 cm和 20 40 cm土壤 NH4 N 量分别较 F2 处理下降了 9 09 和 12 50 表 4 辣椒养分表观平衡 Table 4 Nutrient balance of pepper 处理 养分携出量 kg hm 2 表观养分盈余量 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 硝态氮量 c 铵态氮量 注 不同小写字母表示相同土层不同处理间土壤养分量 差异显著 P 0 05 NS 表示差异不显著 下同 图 3 不同处理 0 60 cm 土体全氮 硝态氮和铵态氮量 Fig 3 Total nitrogen NO3 N NH4 N content in 0 60 cm soil profiles of different treatments 2 7 不同灌溉施肥模式对土壤全磷和有效磷量的影响 图 4 a 为不同灌溉施肥模式 0 60 cm 土层全磷 TP 分布特征 F2 处理 0 20 20 40 40 60 cm 土层的 TP 量分别较 F1 处理降低了 22 73 4 97 和 1 67 F3 处理 0 20 20 40 0 60 cm 土层 TP 量分 别较 F2 处理提高了 30 61 18 98 和 0 32 由图 4 b 可知 0 20 cm 土层有效磷 AP 量表现为 F3 处理 F1 处理 F2 处理 20 40 cm 土层 AP 量表现 为 F1 处理 F2 处理 F3 处理 而各处理 40 60 cm 土 层的 AP 量差异不显著 a 全磷量 b 有效磷量 图 4 不同处理 0 60 cm 土体全磷和有效磷量 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 土层深度 cm 全氮量 g kg 1 CK F1 F2 F3 处理 b b b a b a a b a a a a 60 40 20 0 0 10 20 30 40 土层深度 cm 硝态氮量 mg kg 1 CK F1 F2 F3 处理 ab a NS b b a b ab ab 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 土层深度 cm 铵 态氮量 mg kg 1 CK F1 F2 F3 处理 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 土层深度 cm 全磷量 g kg 1 CK F1 F2 F3 处理 a a b b NS b b c ab 60 40 20 0 0 50 100 150 土层深度 cm 有效磷量 mg kg 1 CK F1 F2 F3 处理 雷菲 等 灌溉施肥模式对海南辣椒产量和水肥利用的影响 25 2 8 不同灌溉施肥模式对辣椒水分 肥料利用效率的 影响 表 5 为不同处理辣椒水分和肥料利用效率 F2 处理水分利用效率显著大于 CK 较 CK 提高了 97 48 较 F1 处理提高了 9 76 而 F3 处理的水分 利用效率显著大于 F2 处理 较 F2 处理提高了 96 42 在肥料偏生产力方面 F2 处理的氮肥偏生产力和磷 肥偏生产力较 F1处理显著增加了 38 04 105 69 但钾肥偏生产力差异不显著 而 F3 处理的氮肥偏生 产力 磷肥偏生产力和钾肥偏生产力与 F2 处理相比 差异均不显著 3 讨 论 3 1 灌溉施肥模式对辣椒产量的影响 臧小平等 23 研究表明 在传统施肥的基础上减量 优化施肥 香蕉的产量提高了 9 7 王艳丹等 24 发 现 适当降低氮肥施用量对番茄的产量无显著影响 本研究也表明 与沟灌常规用肥模式相比 沟灌减肥 模式 减少 23 25 氮肥和 49 50 磷肥 辣椒产量略 有提高 但差异不显著 这是因为本试验土壤氮 磷 养分本底值较高 农民常规施肥量也偏高 虽然沟灌 减肥模式下 0 20 cm 和 20 40 cm 土层中氮和磷养分 量略有下降 但对植株的养分积累量 根系生长和叶 片光合作用的影响不大 本研究中 除了辣椒根的磷 积累量略有下降 沟灌减肥模式下辣椒其他部位氮磷 积累量均与沟灌常规用肥模式无显著差异 这与巨昇 容等 25 研究结果基本一致 植株养分主要通过根系吸 收 在一定范围内 根系的生长与施肥量呈正相关关 系 26 27 但是氮和磷过多反而抑制根系生长 减量和 优化施肥对作物根系的发育有促进作用 28 本研究结 果发现 减量施肥对辣椒根系生长没有显著的影响 根长 根表面积 根体积等各项指标与常规施肥相比 差异均不显著 这可能与本试验土壤养分量丰富 辣 椒的根系生长并不会因为减量施肥而受到抑制有关 此外 光合作用是作物产量和品质形成的基础 而养 分的供应与光合作用也密切相关 有研究表明 辣椒 叶片光合作用速率随着施氮量或者施磷量的增加而 迅速上升 达到最高值后趋于平缓 29 与不施肥相比 各处理的辣椒叶片光合作用显著上升 但在常规施肥 基础上优化减量施肥 也不会导致辣椒叶片的净光合 速率 蒸腾速率 气孔导度下降 胞间 CO2摩尔分数 上升 这可能与优化施肥已经满足辣椒养分需求 其 光合作用已经达到最高值有关 与传统灌溉方式相比 膜下微喷灌能提高作物的 产量 孙梦遥等 30 发现 膜下微喷的油菜产量较畦灌 提高 82 01 潘永霞等 31 发现 与沟灌相比 覆膜 微喷灌谷子的籽粒产量提高了 27 1 本试验结果也 表明膜下微喷较沟灌增产 8 03 进一步分析发现 膜下微喷可通过影响根系形态 叶片光合作用以及养 分吸收来提高辣椒的产量 崔文军等 32 发现 与地面 灌溉相比 滴灌和喷灌能显著提高单株棉花的根长 促进根系生长 韦彦等 11 发现 滴灌和渗灌能减少水 分深层渗漏和土面蒸发 增加植物蒸腾量 促进植物 吸收利用更多水分 本研究中 与沟灌相比 膜下微 喷处理的辣椒根长 根表面积和总体积显著增加了 60 69 43 00 和 40 37 叶片蒸腾速率显著增加 了 19 28 膜下微喷灌土壤剖面的湿润峰呈条带装 0 40 cm 耕层土壤湿润比较大 灌水均匀度高 且辣 椒属于浅根系作物 根系主要分布在 0 30 cm 土层 因此 相比沟灌 膜下微喷灌能增加水分和养分在土 层中的分布均匀性 充足而适宜的水分和养分能满足 植物的需求 有利于植物根系形态发育和叶片的 蒸腾 作用 从而促进了植物的生长 12 33 而根系吸收面积 对于植株养分的积累吸收起着主导作用 养分累积是 作物产量形成的基础 34 本研究中 膜下微喷灌模式 还提高了植株氮 磷 钾积累量 这与张志伟等 35 研究结果一致 合理的灌溉施肥模式是作物增产的有效途径之 一 杨启航等 36 发现采用水肥一体化减量 20 施肥管 理 烤烟的干物质积累量较常规水肥管理提高了 18 81 25 74 沈建国等 37 发现在杭州大棚种植辣 椒 水肥一体化条件下减施 30 化肥 辣椒产量较常 规穴施提高了 19 20 本研究表明 减量优化施肥 和膜下微喷灌均能提高辣椒产量 但差异不显著 而 二者的交互作用 即在化肥减量优化的基础上 采用 膜下微喷方式 辣椒产量较沟灌常规用肥显著增加了 14 45 该结果与前人的结果一致 表明合理的灌溉 模式下合理施肥有利于提高作物的产量 表 5 不同处理辣椒水分及肥料利用效率 Table 5 Water and fertilizer use efficiency of pepper under different treatments 处理 总灌水量 m3 hm 2 水分利用效率 kg m 3 氮肥偏生产力 kg kg 1 磷肥偏生产力 kg kg 1 钾肥偏生产力 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 灌溉排水学报 26 3 2 灌溉施肥模式对养分表观平衡的影响 研究表明 合理的灌溉施肥模式可降低养分的表 观盈余 3 38 39 本研究中 沟灌常规用肥模式氮盈余 量高达 367 50 kg hm2 沟灌减肥模式大幅度降低了氮 素盈余量 其盈余量仅为 263 21 kg hm2 巨昇容等 25 用 15N 示踪法研究海南辣椒施肥发现 农户习惯施肥 处理土壤氮残留占总施氮量的 55 9 减量施肥处理 的氮土壤残留率较农民习惯施肥减少 8 本试验中 与沟灌常规用肥模式相比 沟灌减肥模式降低了 0 20 20 40 cm 的 TN 量和 NH4 N 量 NO3 N 量差异却不 显著 原因可能是土壤 NH4 N 容易被土壤颗粒吸附 其量主要受施肥量的影响较大 减少氮肥投入可降低 土层中 NH4 N 的残留 而 NO3 N 难以被土壤颗粒 吸附 容易在土壤中迁移 大水沟灌使土壤中 NO3 N 大量淋溶到深层土壤 40 43 从而导致 0 60 cm 土层吸 附的部分 NO3 N 受施肥量影响不大 但深层土壤养 分量可能会因施肥量存在差异 有待后续继续深入研 究 过量的磷肥投入直接导致土壤中盈余大量的磷 以及土壤表层土壤有效磷大幅度上升 44 本试验的沟 灌常规用肥模式磷投入量为 511 22 kg hm2 远高于张 文等 45 提出的海南露地辣椒推荐磷用量 120 kg hm2 说明沟灌常规用肥模式磷用量严重过量 且 0 40 cm 土壤有效磷量均高于 70 mg kg 远超出了 海南省土壤磷素环境敏感临界值 40 mg kg 46 赵 伟等 16 发现减量施肥能显著降低表层土壤有效磷量 本研究中减量优化施肥的磷表观盈余减少了 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 与传统水肥管理模式相比 在减量 优化施肥的基础上 采用水肥一体化技术能进一步降 低氮素和磷素的表观盈余 本试验中 与沟灌减肥模 式相比 膜下微喷灌减肥模式的氮磷钾盈余量分别下 降了 8 31 0 49 和 5 19 结合辣椒的产量和氮 磷 钾积累量分析可知 这可能是因为膜下微喷灌促 进了辣椒生长 增加了氮 磷 钾携出量 与杨启航 等 36 的研究结果一致 3 3 灌溉施肥模式对水肥利用的影响 合理的灌溉施肥模式能有效提高水肥利用效 率 26 43 47 本试验中 膜下微喷灌减肥模式的水分利 用效率以及氮磷钾肥偏生产力较沟灌常规用肥模式 分别提高了 115 58 49 12 122 20 和 14 45 究其原因 从水分利用效率分析 膜下微喷灌较沟灌 用水量减少了 45 且大部分沟灌水在没有到达植物 根系之前已经从排灌沟中向下流失 而膜下微喷灌则 从垄上灌溉 不仅增加了灌水的均匀性 使根系更容 易接触到水分 还减少了蒸发损失 此外 在一定范 围内减少肥料施用量 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条件下 减施 33 33 氮肥 冬小麦的灌溉水利用率提高了 4 65 18 这是因为氮肥超过一定范围会导致作物产量降低 从 而减低水分利用效率 从氮磷钾肥偏生产力分析 肥 料偏生产力随着施肥量的增加而减少 49 本研究中膜 下微喷灌减肥模式的氮肥用量和磷肥用量较沟灌常 规用肥模式分别减少了 23 25 和 49 50 不同营养 元素用量减少得越多 该元素的偏生产力提高得越多 这可能是因为长期过量施肥 土壤中累积了大量的养 分 而继续过量施肥并不能增加作物的产量 反而加 大了养分的损失 另一方面可能是因为膜下微喷灌也 增加了肥料施用的均匀性 减少了养分向土壤深层渗 漏 促进了作物对养分的吸收 4 结 论 膜下微喷灌减肥模式可提高辣椒产量 较沟灌常 规用肥模式和沟灌减肥模式分别增产 18 55 和 8 03 膜下微喷灌减肥模式对辣椒果实品质 叶片 光合作用无显著影响 但能够促进辣椒根系生长 显 著增加辣椒根长 根表面积 体积 膜下微喷灌减肥模式可以显著增加辣椒氮磷钾 积累量 降低氮 磷 钾盈余量 减少土壤硝态氮 铵态氮和有效磷的淋溶 提高水分利用效率和肥料偏 生产力 综合考虑辣椒生长 产量 养分累积 灌溉水以 及肥料利用效率等因素 初步 得出 膜下微喷灌减肥 模 式较适宜海南地区的辣椒生产 参考文献 1 邹学校 马艳青 戴雄泽 等 辣椒在中国的传播与产业发展 J 园 艺学报 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 李岩 等 不同灌溉施肥方式对日光温室甜椒生长 产 量和品质的影响 J 灌溉排水学报 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 李丽君 刘平 等 减肥减水对温室黄瓜养分吸收 产量及土 壤质量的影响 J 中国土壤与肥料 2018 1 77 82 TANG Yao LI Lijun LIU Ping et al Effects of irrigation and fertilization on nutrient ab