日光温室是我国北方地区独有的一种温室类型,通过后墙体对太阳能吸收实现蓄放热,使室内维持一定的温度水平,以满足蔬菜瓜果作物生长的需要,具有较高的经济和生态效益,已广泛的应用于各类蔬菜瓜果的有机栽培[1,2,3,4]。辣椒(CapsicumannuumL.)是我国设施栽培的主要蔬菜作物之一[5]。近年来,昌吉州温室葡萄产业快速发展,人们为了最大限度的追求产量和经济效益,过量的使用化肥和连作,促生了一系列问题[6,7,8],例如土壤板结退化、产量逐年下降和品质变差等,这些问题对区域辣椒产业的发展提出了严峻的挑战。因此,合理的施肥对改善昌吉州辣椒产业的发展具有重要意义[9]。

微生物菌肥是一种有机微生物菌剂,含有大量的有益活菌物,能够改善和恢复土壤微生态平衡[10]。大量研究表明,配施生物菌肥在不降低产量的基础上,能够改善土壤肥力和农产品的品质[10,11]。目前对辣椒施肥的研究主要集中于各类肥料的肥效[12,13,14,15],对生物菌肥配施减量化肥的研究相对较少。研究微生物菌肥配施减量化肥对日光温室“辣椒生长特征、产量和品质的影响,相对确保辣椒产量的基础上,确定生物菌肥与化肥合理施用的比例,以期为区域日光温室辣椒的施肥提供参考依据。

1、材料与方法

1.1试验地概况

试验于2018年3—6月在新疆五家渠市国家农业园区设施基地43号温室内进行,地理位置为北纬44°13′,东经87°43′,属典型的温带大陆性气候。年平均气温12.8℃,年平均日照时间3300h,年均无霜期180d,年均≥10℃积温3200℃。供试土壤有机质为7.28g·kg-1,全氮为0.98g·kg-1,有效磷为22.7mg·kg-1,速效钾为219.62mg·kg-1。

1.2试验材料

供试辣椒品种为“陇椒2号”,种苗由新疆农业科学院蔬菜所提供。生物菌肥来源于陕西金农丰生物科技有限公司,有效活菌物≥0.2亿·g-1,有机物≥40%。

1.3试验方法

采用随机区组设计,生物菌肥替代化肥减量10%、20%、30%和40%,以常规施肥(氮磷钾复合肥(NPK比例为4∶5∶2),全年施用量2000kg·hm-2)为对照(表1),共5个处理,每处理3次重复。小区面积12m2,宽3m,长4m。化肥为市场氮磷钾复合肥。株距30cm,行距40cm。于2018年2月25日定植,2018年6月23日收获。农家肥、60%的化肥和生物菌肥作基肥施入,40%的化肥和生物菌肥分2次在辣椒开花坐果的初期与盛期进行追肥,分2次等量随灌水冲施。其它管理同日光温室常规管理。

表1生物菌肥替代化肥减量处理

1.4项目测定

1.4.1生长指标和产量的测定

在辣椒结果后期(6月20日),每个处理选择标定的6株,用卷尺测定株高、株幅、果长、果粗,然后将果实全部摘下,统计单株果数,称质量,计算平均单果质量。将每个小区的辣椒实行单采单摘,称质量,计算产量。

1.4.2光合速率的测定

在辣椒结实中期,选择晴朗无云天气,选取辣椒植株从上往下数第3～4节位成熟叶片,采用LI-6400便携式光合仪测定辣椒净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合指标。

1.4.3果实品质的测定

每个处理随机选取18个果实,测定其可溶性糖、维生素C和辣椒素含量。其中,采用钼蓝比色法测定维生素C含量;采用苯酚法测定可溶性糖含量;采用煤油-丙酮萃取、紫外分光光度法测定辣椒素含量[16]。每项指标测定均重复3次,取平均值。

1.5数据分析

采用Excel2003、SAS统计软件及SPSS17.0统计软件进行数据分析。

2、结果与分析

2.1生物菌肥替代化肥减量对辣椒生长指标的影响

由表2可知,随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒株高呈上升趋势。处理SQH20、SQH30和SQH40的辣椒株高显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒株高分别提高10.75%、16.26%、17.47%和16.67%。辣椒株幅变化趋势与株高基本类似,但是各处理之间无显著性差异,与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒株幅分别提高2.92%、5.86%、6.30%和5.56%。

由表2可知,随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒果长呈上升趋势。处理SQH20、SQH30和SQH40的辣椒果长显著高于SQH10,SQH10显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒果长分别提高6.59%、22.34%、19.41%和17.58%。辣椒果粗变化趋势与果长基本类似,但是各处理之间无显著性差异,与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒果粗分别提高7.14%、21.43%、17.86%和21.43%。

单果质量是评价辣椒产量的重要构成指标。随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒单果质量呈上升趋势(表2)。处理SQH20、SQH30和SQH40的辣椒单果质量显著高于SQH10,SQH10显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒单果质量分别提高3.34%、12.86%、12.72%和12.69%。

表2生物菌肥替代化肥减量对辣椒生长指标的影响

2.2生物菌肥替代化肥减量对辣椒光合特性的影响

净光合速率是评价辣椒对光能利用效率的指示性指标。随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒净光合速率呈上升趋势(表3)。处理SQH20、SQH30和SQH40的辣椒净光合速率显著高于SQH10,SQH10显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒净光合速率分别提高10.80%、17.43%、18.65%和16.59%。随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒胞间CO2浓度呈下降趋势(表3);处理CK的辣椒胞间CO2浓度显著高于SQH10,SQH10显著高于SQH20、SQH30和SQH40,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒胞间CO2浓度分别降低6.89%、11.38%、12.67%和11.80%。

随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒气孔导度呈上升趋势(表3),但是各处理间差异不显著,与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒气孔导度分别提高18.75%、28.13%、28.13%和25.00%。随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒蒸腾速率呈上升趋势(表3)。处理SQH20、SQH30和SQH40的蒸腾速率显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的蒸腾速率分别提高7.23%、16.03%、16.67%和16.35%。

2.3生物菌肥替代化肥减量对辣椒产量的影响

从图1可以看出,随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒产量呈上升趋势。处理SQH20、SQH30和SQH40的辣椒产量显著高于SQH10,SQH10显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒产量分别提高13.74%、27.34%、28.76%和28.56%。

表3生物菌肥替代化肥减量对辣椒光合特性的影响

图1生物菌肥替代化肥减量对辣椒产量的影响

2.4生物菌肥替代化肥减量对辣椒品质的影响

从表4可以看出,随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒维生素C含量呈上升趋势。处理SQH20和SQH30的辣椒维生素C含量显著高于处理SQH10,处理SQH10显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒维生素C含量分别提高6.40%、11.71%、11.05%和8.35%。

随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒素含量和可溶性糖含量呈上升趋势(表4)。处理SQH20、SQH30和SQH40的辣椒素含量和可溶性糖含量显著高于处理SQH10,处理SQH10显著高于CK,其它处理之间差异不显著;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒素含量分别提高4.69%、7.17%、7.03%和6.59%,可溶性糖含量分别提高5.56%、10.94%、10.28%和10.40%。

表4生物菌肥替代化肥减量对辣椒品质的影响

3、结论与讨论

化肥在为设施农业生产带来效益的同时,也为设施农业发展带来挑战,长期过量施用化肥使土壤板结和酸化,造成土壤微生态环境的改变[17],影响农产品产量和品质。生物菌肥与化肥配施,能够改善土壤环境,在保持经济效益不受影响的状况下,改善农产品的品质。相关学者研究发现,辣椒配施九隆升微生物菌剂后,辣椒的出苗率、幼苗的株高、茎粗和发根数明显增加,移栽时间提前2～3d,具有增产效果[18,19]。张志刚等[20]研究发现,添加微生物菌剂,显著地促进了辣椒叶片对矿质元素的吸收、利用和积累,提高了产量。该研究发现,随着生物菌肥替代化肥量的增加,辣椒株高、株幅、果长、果粗、单果质量和产量呈上升趋势;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒株高分别提高10.75%、16.26%、17.47%和16.67%,株幅分别提高2.92%、5.86%、6.30%和5.56%,果长分别提高6.59%、22.34%、19.41%和17.58%,果粗分别提高7.14%、21.43%、17.86%和21.43%,单果质量分别提高3.34%、12.86%、12.72%和12.69%,产量分别提高13.74%、27.34%、28.76%和28.56%。以上结果与冯惠英等[18,19]研究结果一致。

在设施农业生产中,农产品的品质是评价设施农业质量的关键性指标,合理的管理措施是提高设施农业生产力和改善产品品质的重要手段[21,22]。相关研究发现,合理的施肥在一定程度上提高辣椒光合速率和改善辣椒的品质[8]。尤升波等[23]的研究发现,微生物制剂显著提高辣椒叶片叶绿素含量、净光合速率,降低了叶片气孔阻力,显著增加辣椒果实中维生素C含量。王其传等[8]研究发现,微生物菌剂能显著提高辣椒叶片净光合速率和气孔导度,降低胞间CO2浓度,与对照相比,经芽孢杆菌、菌根菌、丛枝菌根菌和安克菌剂处理的辣椒叶片净光合速率分别提高了1.5%、30.2%、19.8%和24.0%。该研究发现,随着生物菌肥替代化肥量增加,辣椒净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、维生素C含量、辣椒素含量和可溶性糖含量呈上升趋势,胞间CO2浓度呈下降趋势;与CK相比,SQH10、SQH20、SQH30和SQH40的辣椒净光合速率分别提高10.80%、17.43%、18.65%和16.59%,胞间CO2浓度分别降低6.89%、11.38%、12.67%和11.80%,气孔导度分别提高18.75%、28.13%、28.13%和25.00%,蒸腾速率分别提高7.23%、16.03%、16.67%和16.35%,维生素C含量分别提高6.40%、11.71%、11.05%和8.35%,辣椒素含量分别提高4.69%、7.17%、7.03%和6.59%,可溶性糖含量分别提高5.56%、10.94%、10.28%和10.40%。

综上所述,生物菌肥配施提高了辣椒生长性能、光合特性和产量,改善了品质,处理SQH30的辣椒生长性能、光合特性、产量和品质最佳,即生物菌肥替代化肥量30%,应在实际生产中推广。

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