有机氮不同替代量对辣椒产量?品质及土壤矿质态氮的影响

时间：2024-05-22

江波薛贞明王静徐济春陈梦玲武际

摘要研究不同有機氮替代量对辣椒产量、品质及土壤矿质态氮含量的影响，为该地区辣椒优质高产生产提供科学依据。结果表明，有机替代能够不同程度地提高辣椒产量和品质。相较于全量化肥，有机替代处理的辣椒产量增加2.3%～13.1%。辣椒果实中硝酸盐含量降低17.4%～31.2%，维生素C和还原糖含量则分别提高4.4%～11.5%和23.9%～63.5%。有机替代能够显著降低设施土壤中铵、硝态氮的累积，相较于全量化肥处理，有机替代处理0～10 和10～20 cm土层硝态氮含量分别减少24.6%～34.7%和6.7%～18.4%，铵态氮含量分别降低44.6%～55.7%和22.7%～40.8%。该试验条件下，有机氮替代50%时最有利于提高辣椒产量、品质以及减少土壤矿质态氮积累。

关键词有机替代;辣椒;产量;品质;硝态氮;铵态氮

中图分类号 S 641.3文献标识码 A文章编号 0517-6611（2021）05-0162-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.045

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Substitution Proportion of Organic Nitrogen on Pepper Yield， Quality and Soil Mineral Nitrogen

JIANG Bo1， XUE Zhen-ming1， WANG Jing2 et al

（1.Agricultural Technology Popularization Center of Lujiang County， Lujiang， Anhui 231500;2.Institute of Research for Soil and Fertilizer， Anhui Academy of Agricultural Sciences， Anhui Key Laboratory of Nutrient Cycling， Resources and Environment，Hefei， Anhui 230031）

Abstract The effects of different substitution proportion of organic nitrogen on pepper yield， quality and the contents of mineral nitrogen in soils were studied to provide scientific basis for higher production of pepper. The results showed that organic substitution could improve the yield and quality of pepper. Compared with the total chemical fertilizer treatment， the yield of pepper increased by 2.3% - 13.1%. The contents of nitrate decreased by 17.4% - 31.2%， while the contents of vitamin C and reducing sugar increased by 4.4% -11.5% and 23.9% - 63.5% respectively. Organic substitution could significantly reduce the accumulation of ammonium and nitrate nitrogen in facility soil. Compared with the total chemical fertilizer， the contents of nitrate in 0-10and 10-20 cm soil layers decreased by 24.6% - 34.7% and 6.7% -18.4% respectively， and the contents of ammonium was 44.6% - 55.7% and 22.7% -40.8% lower respectively. Under the condition of this experiment， replacing 50% of chemical nitrogen with organic nitrogen is the optimal proportion to improve the yield and quality of pepper and reduce the accumulation of mineral nitrogen in soils.

Key words Organic substitution; Pepper;Yield;Quality;Nitrate nitrogen;Ammonium nitrogen

近年来，随着农药和化肥使用量的不断增加，而有机肥供应不足，造成土壤肥力不断下降、养分比例严重失调，使蔬菜品质降低，从而影响人体健康[1]。长期施用化肥，各种形态的氮素会转化成硝酸盐类物质而被植物吸收，且过高的化肥施用量会导致氮素不能被植物有效利用而造成肥料利用率的降低[2]。化肥减量施用并以有机肥替代减少的化肥是提高肥料利用率的有效途径[3]。有机物料因其含有大量植物所需矿质元素，且释放缓慢，常用来和化肥配施，替代部分化肥，减少化肥的施用量，保证植物生长后期的养分供应[4]。研究表明，有机复混肥替代减施氮含量15%的化肥可不同程度地促进番茄生长，增加产量，改善土壤环境[5]。黄壤土上的相关研究发现，50%化肥+50%有机肥是促进辣椒栽培增产提质的推荐施肥措施[6]。研究指出，化肥减施20%的条件下配施6 000 kg/hm2生物有机肥可增强莴笋叶片光合能力，提高产量和改善可食用部分品质，是实现肥料资源合理配置的良好施肥模式[7]。可见，有机替代量的适宜比例因作物种类、有机肥类型及土壤性质等不同而不同，探索最佳替代量是实施有机肥替代部分化肥措施的前提。

辣椒属于茄科辣椒属，维生素C和辣椒素含量丰富，是一种营养价值非常高的蔬菜，有很高的开发和加工潜力[8]。我国辣椒种植面积超过133.33万hm2，占世界辣椒种植面积的35%，平均年产量约2 800万 t，占世界辣椒总产量的46%;每年产值超过700亿元，占世界蔬菜总产值的16.67%，辣椒产业已成为国内最大的蔬菜产业，在农民增收中发挥重要作用[9]。笔者研究不同有机氮替代量对辣椒产量、品质及不同土层土壤铵态氮和硝态氮含量的影响，筛选出适宜供试区域辣椒生产的有机肥替代量，为该地区辣椒优质高效绿色生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

所选辣椒品种为“皖椒10号”，有机肥为安徽祥丰肥业有限公司生产的鸡粪有机肥，N、P 2O 5和K 2O含量分别为2.2%、6.8%和3.5%;尿素来自中盐安徽红四方股份责任有限公司，含N 46.4%;磷肥为铜陵市金磷复合肥有限责任公司生产的过磷酸钙，P 2O 5含量12%;硫酸钾来自安徽省司尔特肥业股份有限公司，K 2O含量60%。

1.2 试验地概况

试验在安徽省庐江县北圩农作物种植专业合作社大棚内进行，前茬为甘蓝型蔬菜，试验前0～10 cm表层土壤pH 4.43，电导率5.46 mS/cm。

1.3 试验设计

试验共设置5个处理：①不施氮肥（PK）;②全量化肥（NPK）;③化肥70%+有机肥30%（以氮计，下同，30%M）;④化肥50%+有机肥50%（50%M）;⑤化肥30%+有机肥70%（70%M）。

各处理N、P 2O 5、K 2O施入量分别为300.0、70.9和346.4 kg/hm2，有机氮替代处理磷钾不足时用化学肥料补足，各处理具体养分施入量见表1。采用随机区组设计，3次重复。小区面积17.6 m2，畦长8.0 m，畦宽2.2 m包沟，每畦栽4行，行株距0.45 m×0.45 m，每小区80穴。

1.4 测定指标与方法

辣椒收获后测定产量，同时采集0～10和10～20 cm土壤样品，保存于4 ℃冰箱，采用氯化钾浸提-紫外分光光度法測定土壤矿质态氮含量;同时采集辣椒植株，测定可食部位还原糖、硝酸盐、维生素C等品质指标，其中还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸法测定，硝酸盐采用水浸提-紫外分光光度法测定，维生素C含量采用2，6-二氯靛酚滴定法测定。

2 结果与分析

2.1 有机氮不同替代量对辣椒产量的影响

由图1可知，有机氮替代50%～70%时辣椒总果数和单果重较全量化肥有不同程度的提高，提高幅度分别在5.9%～6.8%和5.1%～5.6%。有机替代处理的辣椒产量在33 504.0～37 048.5 kg/hm2，相较于全量化肥处理提高2.3%～13.1%，其中有机替代50%时产量增加幅度最大。

2.2 有机氮不同替代量对辣椒品质的影响

2.2.1 硝酸盐含量。

硝酸盐是衡量蔬菜安全的重要指标，世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）规定蔬菜中硝酸盐的I级限量标准（可生食）为432.0 mg/kg，此含量以下对人体健康的影响较小[10]。由图2可知，各处理辣椒硝酸盐含量在872.1～1 268.4 mg/kg，均在限量标准以上，表明试验大棚蔬菜硝酸盐含量超标较为严重，亟待采取有效措施降低蔬菜质量风险。

相较于全量化肥处理，有机替代处理的辣椒硝酸盐含量降低17.4%～31.2%，表现出随有机替代比例增加硝酸盐含量逐渐降低的趋势。

2.2.2 维生素C含量。

维生素含量是评价农产品品质的重要指标之一。图3表明，有机氮替代能够不同程度地提高辣椒果实中维生素C含量，增加幅度在4.4%～11.5%;其中有机氮替代量在30%时最有利于辣椒还原型维生素C含量的提高，相较于全量化肥处理增加11.5%。

2.2.3 还原糖含量。

图4表明，相较于全量化肥处理，不同比例的有机替代能够明显提高辣椒可食部位还原糖含量，增加幅度在23.9%～63.5%，其中有机替代量在70%时增加幅度最大。

2.3 有机氮不同替代量对土壤矿质氮的影响

2.3.1 土壤铵态氮含量。

由图5可知，0～10和10～20 cm土层中土壤铵态氮含量分别为23.3～52.6和3.9～9.8 mg/kg，表层土壤铵态氮含量显著高于下层。相较于全量化肥处理，有机替代处理0～10 cm土层土壤铵态氮含量明显降低，降幅在44.6%～55.7%，且表现为随替代量增加表层土壤铵态氮含量逐渐降低的趋势;10～20 cm土层土壤铵态氮含量也有不同程度的减少，降幅在22.7%～40.8%，其中替代30%处理的降低幅度较大。表明有机替代可显著降低0～10和10～20 cm土层土壤铵态氮含量。

2.3.2 土壤硝态氮含量。

由图6可知，供试菜地土壤硝态氮含量远高于铵态氮，0～10和10～20 cm土层土壤硝态氮含量分别在446.0～643.9和78.7～121.7 mg/kg，随土层深度的增加土壤硝态氮含量明显降低。有机替代能够显著降低土壤中硝态氮的累积，相较于全量化肥处理，0～10和10～20 cm土层土壤硝态氮含量分别减少24.6%～34.7%和6.7%～18.4%;且表现出随替代比例的增加，硝态氮含量逐渐降低的趋势。

3 结论与讨论

该试验中，有机替代能够不同程度地提高辣椒产量，相较于全量化肥增产幅度在2.3%～13.1%，其中有机替代50%时最有利于辣椒生长，从而提高产量。杨润新等[11]研究发现，有机无机复混肥能提高辣椒的产量和改善辣椒果实的性状（果长、果宽和单果重）。这可能与有机肥富含有机质、有机酸和糖类等养分，不仅可为作物提供生长所需养分、改良土壤，还能改善作物品质、提高产量、促进高产稳产、保持土壤肥力等有关[12]。

安徽农业科学2021年

随有机替代量的增加，辣椒品质表现出提高的趋势。相较于全量化肥，有机替代能够使辣椒果实中硝酸盐含量降低17.4%～31.2%，而维生素C和还原糖含量则分别提高4.4%～11.5%和23.9%～63.5%。化学氮肥的施用是导致蔬菜可食部位硝酸盐含量增加的主要原因，过量施用氮肥能导致硝酸盐在作物和土壤中的累积，同时对地下水造成污染。有机替代能够不同程度地减少辣椒果实中硝酸盐的积累，是增加土壤肥力、提高蔬菜产量和品质、降低氮肥用量的最佳管理方式[13]，该试验条件下有机替代50%时硝酸盐含量最低。

土壤矿质态氮包括铵态氮和硝态氮两部分，主要来源于施入氮肥的残留和土壤中有机肥的矿化。尽管矿质态氮占土壤中全氮含量的比例不高（1%～10%），却最容易被植物吸收[14]。因此，在农业生产中具有重要意义。有机替代能够显著降低设施土壤中铵、硝态氮的累积，从而增加矿质态氮的固定，减少氮素损失。相较于全量化肥处理，有机替代处理0～10和10～20 cm土层硝态氮含量分别减少24.6%～34.7%和6.7%～18.4%，铵态氮含量分别降低44.6%～55.7%和22.7%～40.8%。该试验所用有机肥为畜禽粪肥，C/N较低，含有大量的可溶性有机物[15]，既可以提供碳源，又可补充有效氮源，最大程度地促进微生物生长和繁衍，从而增加矿质态氮的固定，减少氮素损失。

综上所述，有机肥部分替代化肥氮能够使土壤中微生物固定无机氮的能力增强，同时调节土壤C/N，不仅保持土壤

中原有的氮素，对施入的化学氮肥也有較好的固持作用。特别是在设施土壤长期处于高度集约化、高复种指数和高肥料使用的生产状态下，有机替代技术对于减少氮素损失、缓解环境压力具有重要意义。

参考文献

[1] 金慧.不同来源有机肥及其配施对辣椒生长发育及品质的影响[D].长春：吉林农业大学，2007.

[2] 梁玉芹，董畔，刘云，等.水肥耦合对基质栽培辣椒产量及品质的影响[J].河北农业大学学报，2018，41（1）：49-52，69.

[3] 黄璐璐，金海洋，王站付，等.化肥减量配施有机肥对水稻产量及氮肥利用率的影响[J].安徽农业科学，2021，49（1）：138-142.

[4] 张国显，白银霞，范永怀，等.化肥减量配施有机物料对设施番茄氮素积累、分配与利用率的影响[J].北方园艺，2019（3）：6-13.

[5] 李英楠，白亚丽，杜南山，等.有机复混肥替代化肥减施对日光温室番茄生长及土壤环境的影响[J].中国瓜菜，2019，32（11）：43-47.

[6] 余高，陈芬，谢英荷，等.化肥减施、有机肥配施对辣椒产量及品质的影响[J].北方园艺，2020（4）：47-53.

[7] 张迎春，颉建明，郁继华，等.生物有机肥部分替代化肥对莴笋生长、产量及品质的影响[J].干旱地区农业研究，2020，38（1）：66-73.

[8] 刘易伟，胡文忠，姜爱丽，等.辣椒的营养价值及其加工品的研发进展[J].食品工业科技，2014，35（15）：377-381.

[9] 杨媛茹，王朝云，易永健，等.大棚内麻地膜覆盖栽培下辣椒的营养生长和产量研究[J].中国农学通报，2017，33（25）：64-69.